TWI911731B - 雙超寬頻天線模組 - Google Patents

Abstract

一種雙超寬頻天線模組，包括陶瓷基底、第一超寬頻天線以及第二超寬頻天線。陶瓷基底具有第一側面、第二側面、第三側面、第四側面、頂面與底部凹槽，上述的側面連接頂面的四周。頂面設有隔離部，隔離部連接接地部，接地部位於第二側面。底部凹槽用以容置無線模組。第一超寬頻天線具有第一天線部、第一短路部與第一饋線部。第一天線部與第一短路部位於第二側面，且位於接地部的右側。第一饋線部位於第一側面，第一短路部與第一饋線部皆連接第一天線部。第二超寬頻天線具有第二天線部、第二短路部與第二饋線部。第二天線部與第二短路部位於第二側面，且位於接地部的左側。第二饋線部位於第三側面，第二短路部與第二饋線部皆連接第二天線部。據此，在產品性能提升的需求方面可減少開發成本。

Description

雙超寬頻天線模組

本發明有關於一種天線模組，且特別是一種雙超寬頻天線模組。

工業用無線裝置，例如是工業用無線控制裝置的成本很高昂，其原因不但在於裝置可靠度的要求很高，也在於工業用裝置的應用情境繁多，使得工業用無線裝置的設計廠商盡可能設計應用層面廣的機種型號，以減少開發機型項目，不但減少研發成本，也減少量產之後產線布置成本，藉以更加符合經濟效益。

因為工業用無線裝置對於其使用壽命長度的需求比一般消費性產品來得高，研製廠商為了提高可靠度而往往使用同一個無線模組的公版應用於多種機型，公版通常將電路部分與天線部分各自獨立，參照圖1與圖2，電路1與天線2是彼此獨立分開的，天線2則通常需要一個獨立的天線淨空區。公版的設計是期望在當產品更新版本時能減少各電路參數之間的互相干擾因素。但當要改變通信規格時，因為無線晶片不同，所使用的天線也因而改變，使得最終結果仍然要將整個電路板進行完全重新設計，而造成工業用無線裝置的整機研發成本始終難以顯著減少。

為了解決前述的技術問題，本發明實施例提供一種 雙超寬頻天線模組，可用於替換傳統無線模組，達到在性能提升的(或改進)的同時也能減少開發成本。

本發明實施例提供一種雙超寬頻天線模組，包括陶瓷基底、第一超寬頻天線以及第二超寬頻天線。陶瓷基底具有第一側面、第二側面、第三側面、第四側面、頂面與底部凹槽，第一側面、第二側面、第三側面與第四側面連接頂面的四周，其中第一側面連接第二側面，第二側面連接第三側面，第四側面連接第三側面與第一側面，其中頂面設有隔離部，隔離部連接接地部，接地部位於第二側面，其中底部凹槽用以容置無線模組。第一超寬頻天線具有第一天線部、第一短路部與第一饋線部，其中第一天線部與第一短路部位於第二側面，且位於接地部的右側，其中第一饋線部位於第一側面，第一短路部與第一饋線部皆連接第一天線部。第二超寬頻天線具有第二天線部、第二短路部與第二饋線部，其中第二天線部與第二短路部位於第二側面，且位於接地部的左側，其中第二饋線部位於第三側面，第二短路部與第二饋線部皆連接第二天線部。

綜上所述，本發明實施例提供一種雙超寬頻天線模組，能夠以立體堆疊方式整合天線及無線模組，更能使舊型無線裝置不需要修改其裝置的主電路板的電路設計，本發明所提供的雙超寬頻天線模組能夠取代傳統的天線及無線模組而可提供超寬頻工作頻帶的應用。因為當應用在電路板上時僅使用到傳統無線模組的佔用面積，而可直接免除天線淨空區的使用需要，使得傳統的舊型無線模組可輕易被升級為新種類的超寬頻無線模組。因此，本發明的單一模組能廣泛應用於多種不同型號的無線裝置機 種，而能以減少對於電路板做設計變更的情況下完成無線機種的更新與升級。再者，即使應用於新產品設計也能減少天線模組的佔用面積，具有很高的產業應用價值。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅是用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

1:電路

2:天線

30:陶瓷基底

31:第一超寬頻天線

32:第二超寬頻天線

301:第一側面

302:第二側面

303:第三側面

304:第四側面

305:頂面

306:底部凹槽

33:隔離部

34:接地部

4:無線模組

311:第一天線部

312:第一短路部

313:第一饋線部

321:第二天線部

322:第二短路部

323:第二饋線部

G:底面接地區

5:藍牙天線

51:藍牙輻射體

52:藍牙饋入部

53:藍牙短路部

S:信號區塊

P:電源區塊

EG:接地延伸區

A-A:截面

H:深度

圖1是傳統的工業用無線裝置的無線模組的示意圖。

圖2是傳統的工業用無線裝置的無線模組的示意圖。

圖3是本發明實施例提供的雙超寬頻天線模組的底部凹槽的示意圖。

圖4是本發明實施例提供的雙超寬頻天線模組的頂面的示意圖。

圖5是本發明實施例提供的雙超寬頻天線模組的第一側面的示意圖。

圖6是本發明實施例提供的雙超寬頻天線模組的第二側面的示意圖。

圖7是本發明實施例提供的雙超寬頻天線模組的第三側面的示意圖。

圖8是本發明實施例提供的雙超寬頻天線模組的第四側面的示意圖。

圖9是本發明實施例提供的雙超寬頻天線模組的第一視角 的立體圖。

圖10是本發明實施例提供的雙超寬頻天線模組的第二視角的立體圖。

圖11是本發明實施例提供的雙超寬頻天線模組的對於截面A-A的剖面圖。

請參照圖3至圖11，本發明實施例提供的雙超寬頻天線模組主要應用於工業用無線裝置。雙超寬頻天線模組包括陶瓷基底30、第一超寬頻天線31以及第二超寬頻天線32。圖3至圖8是各個視角的圖，圖9及圖10是立體圖，圖11是陶瓷基底30的截面圖。陶瓷基底30具有第一側面301、第二側面302、第三側面303、第四側面304、頂面305與底部凹槽306。雙超寬頻天線模組的外觀大致是一個長方體，圖3是底部凹槽306的示意圖，圖4是頂面305的示意圖，頂面305的四周有四個面，第一側面301、第二側面302、第三側面303與第四側面304連接頂面305的四周。圖1所示的第一側面301是連接圖6所示的第二側面302，圖6所示的第二側面302連接圖7所示的第三側面303，第四側面304連接第三側面303與第一側面301，其中頂面305設有隔離部33，隔離部33連接接地部34，接地部34位於第二側面302。底部凹槽306用以容置無線模組4，在圖3中的無線模組4是位於底部凹槽306的空間之內。而在圖9及圖10，為了顯示底部凹槽306的立體空間，因此不繪示出無線模組4的本體，所述無線模組4例如是一個外觀為晶片化的系統單晶片 (System on a Chip，SoC)。而圖11繪示了截面A-A的情況，也表示出凹槽的深度H。

以上圖面，對於陶瓷基底30各表面的金屬結構(如天線圖案或線路)皆以其厚度接近為零的情況去示意，僅是用以方便製圖表示。實際上，以習知的陶瓷製程，本實施例所述的相關天線圖案(或線路狀態)在陶瓷基底30的表面都是具有一定厚度的，只是相對於陶瓷基底30的尺寸而言是大致可以忽略其厚度，不做贅述。第一超寬頻天線31具有第一天線部311、第一短路部312與第一饋線部313，其中第一天線部311與第一短路部312位於第二側面302，且位於接地部34的右側，其中第一饋線部313位於第一側面301，第一短路部312與第一饋線部313皆連接第一天線部311。詳細的說，第一饋線部313通過第一側面301與第二側面302的交接處連接第一天線部311。

第二超寬頻天線32具有第二天線部321、第二短路部322與第二饋線部323，其中第二天線部321與第二短路部322位於第二側面302，且位於接地部34的左側，其中第二饋線部323位於第三側面303，第二短路部322與第二饋線部323皆連接第二天線部321。詳細的說，第二饋線部323通過第三側面303與第二側面302的交接處連接第二天線部321。接地部34、第一短路部312與第二短路部322連接底部凹槽306的底面接地區G，第一饋線部313與第二饋線部323不連接底面接地區G。

為了整合常用的藍牙功能，此雙超寬頻天線模組更包括藍牙天線5，藍牙天線5包括藍牙輻射體51、藍牙饋入部52以及藍牙短路部53，藍牙輻射體51位於頂面305，藍牙饋入部52與藍 牙短路部53位於第四側面304，藍牙短路部53連接藍牙饋入部52，藍牙饋入部52通過第四側面304與頂面305的交接處連接藍牙輻射體51。另外，為了提高第二超寬頻天線32與藍牙天線5兩者間的隔離度，也使用位於第三側面303的接地延伸區EG，使接地延伸區EG位於第二超寬頻天線32與藍牙天線5兩者之間。所述接地延伸區EG連接底面接地區G。

無線模組4裝設於電路板(如圖1或圖2所示的電路1所在的電路基板)，例如以表面黏著技術將無線模組4裝設於印刷電路板，底部凹槽306在完全覆蓋無線模組4的情況下而裝設於電路板。參考圖11的截面A-A，底部凹槽306的深度H是大於無線模組4的厚度。因此，無線模組4是位於陶瓷基底30與電路板兩者之間，並且無線模組4是被陶瓷基底30所完全覆蓋，以完成立體化結構的堆疊。再者，底部凹槽306更設有信號區塊S與電源區塊P，信號區塊S用以將無線模組4所處理過的信號引出至電路板，電源區塊P用以將電源引入至無線模組4。信號區塊S、電源區塊P與底面接地區G是各自獨立，且各自獨立地連接到電路板，互不影響。因此，陶瓷基底30覆蓋無線模組4之後並不影響無線模組4的引腳(pin)在電路板上所傳遞的信號或電源。詳細的說，信號區塊S與電路板上對應的信號線路連接到無線模組4的信號引腳，使其傳輸信號；電源區塊P與電路板上對應的電源線路連接到無線模組4的電源引腳，使其傳輸電源；而底面接地區G被劃分為多個，且都連接到電路板上的接地，以維持接地狀態的穩定。圖中的信號區塊S與電源區塊P其所被選定位置的僅是用以舉例，本發明不因此限定。

就陶瓷基底30的結構而言，雙超寬頻天線模組是一 個長方體模組，在本實施例以介電常數(Dk)是6.2且介質損耗(Df)是0.015的情況，其外觀尺寸大致為長是16毫米、寬是16毫米，高度是6.2毫米，其僅大致占用原先設計在電路板上用於放置無線模組4的電路空間，使陶瓷基底30整體類似於罩設在無線模組4之上，也使得電路板上的天線淨空區不再被需要。換句話說，無線模組4及雙超寬頻天線模組共用相同的電路區塊。無線模組4具有第一信號端、第二信號端與接地端(圖未示)，第一信號端連接第一饋線部313，第二信號端連接第二饋線部323。在具有藍牙天線5的情況，無線模組4更具有藍牙信號端以連接藍牙饋入部52。上述的第一饋線部313、第二饋線部323與藍牙饋入部52的結構各自具有延伸至底部凹槽306的部分。上述的第一信號端、第二信號端與藍牙信號端可各自經由電路板上的引線(trace)導通至底部凹槽306的對應位置，或者各自以引腳方式直接接觸已延伸到底部凹槽306的第一饋線部313、第二饋線部323或藍牙饋入部52，並可利用壓合或卡扣機制穩定其導通狀態。接地端通過底面接地區G連接接地部34、第一短路部312與第二短路部322。底面接地區G則連接至電路板的接地面(圖未示)，且底面接地區G的形狀可以配合電路板的接地面做設計，而不需變更電路板設計。同理，信號區塊S與電源區塊P也能配合電路板的設計，而不須變更電路板的走線，可大幅提升此雙超寬頻天線模組的應用廣泛度。

再者，第一超寬頻天線31所工作的第一中心頻率是6489.6MHz，頻寬是500MHz。第二超寬頻天線32所工作的第二中心頻率是7987.2MHz，頻寬是500MHz。此雙超寬頻天線模組尤其可應用於工業用無線裝置，而可使此雙超寬頻天線模組具有超寬 頻通信的功能，也一併具有藍牙通信的功能。也就是說，此雙超寬頻天線模組可以同時載有兩種或兩種以上規格的無線通信系統。

綜上所述，本發明實施例所提供的雙超寬頻天線模組，能夠以立體堆疊方式整合天線及無線模組。能使舊型無線裝置(尤其是工業用的)不需要修改其裝置的主電路板的電路設計，底部凹槽的底面接地區，甚至於信號區塊與電源區塊能夠配合應用機種而替換圖案，本發明所提供的雙超寬頻天線模組能夠取代傳統的天線及無線模組而可提供至少兩個超寬頻工作頻帶的應用及新增一個藍牙天線應用。因為當應用在電路板上時僅使用到傳統無線模組的佔用面積，而可直接免除天線淨空區的使用需要，使得(尤其是工業用的)無線模組可輕易升級為新種類的超寬頻無線模組，且能一併附帶有新增的藍牙無線功能。因此，本發明的單一模組能廣泛應用於多種不同型號的無線裝置機種，而能以減少對於電路板做設計變更的情況下完成無線機種(尤其是工業用的)的更新與升級。再者，即使應用於新產品設計也能減少天線模組的佔用面積，具有很高的產業應用價值。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

30:陶瓷基底

31:第一超寬頻天線

32:第二超寬頻天線

302:第二側面

303:第三側面

304:第四側面

306:底部凹槽

34:接地部

311:第一天線部

312:第一短路部

313:第一饋線部

321:第二天線部

322:第二短路部

323:第二饋線部

G:底面接地區

S:信號區塊

P:電源區塊

EG:接地延伸區

Claims (7)

1. 一種雙超寬頻天線模組，包括：一陶瓷基底，具有一第一側面、一第二側面、一第三側面、一第四側面、一頂面與一底部凹槽，該第一側面、該第二側面、該第三側面與該第四側面連接該頂面的四周，其中該第一側面連接該第二側面，該第二側面連接該第三側面，該第四側面連接該第三側面與該第一側面，其中該頂面設有一隔離部，該隔離部連接一接地部，該接地部位於一第二側面，其中該底部凹槽用以容置一無線模組；一第一超寬頻天線，具有一第一天線部、一第一短路部與一第一饋線部，其中該第一天線部與該第一短路部位於該第二側面，且位於該接地部的右側，其中該第一饋線部位於該第一側面，該第一短路部與該第一饋線部皆連接該第一天線部；一第二超寬頻天線，具有一第二天線部、一第二短路部與一第二饋線部，其中該第二天線部與該第二短路部位於該第二側面，且位於該接地部的左側，其中該第二饋線部位於該第三側面，該第二短路部與該第二饋線部皆連接該第二天線部；其中，該接地部、該第一短路部與該第二短路部連接該底部凹槽的一底面接地區，該第一饋線部與該第二饋線部不連接該底面接地區；一藍牙天線，包括一藍牙輻射體、一藍牙饋入部以及一藍牙短路部，該藍牙輻射體位於該頂面，該藍牙饋入部與該藍牙短路部位於該第四側面，該藍牙短路部連接該藍牙饋入部，該藍牙饋入部通過該第四側面與該頂面的交接處連接該藍牙輻射體；以及一接地延伸區，位於該第三側面，且該接地延伸區位於該第 二超寬頻天線與該藍牙天線之間，用以提高該第二超寬頻天線與該藍牙天線兩者間的隔離度，其中該接地延伸區連接該底面接地區。
2. 根據請求項第1項所述之雙超寬頻天線模組，其中該第一饋線部通過該第一側面與該第二側面的交接處連接該第一天線部；其中，該第二饋線部通過該第三側面與該第二側面的交接處連接該第二天線部。
3. 根據請求項第1項所述之雙超寬頻天線模組，其中該第一超寬頻天線所工作的一第一中心頻率是6489.6MHz，頻寬是500MHz。
4. 根據請求項第1項所述之雙超寬頻天線模組，其中該第二超寬頻天線所工作的一第二中心頻率是7987.2MHz，頻寬是500MHz。
5. 根據請求項第1項所述之雙超寬頻天線模組，其中該無線模組裝設於一電路板，該底部凹槽覆蓋該無線模組而裝設於該電路板。
6. 根據請求項第5項所述之雙超寬頻天線模組，其中該底部凹槽更設有一信號區塊與一電源區塊，該信號區塊用以將該無線模組所處理過的信號引出至該電路板，該電源區塊用以將一電源引入至該無線模組。
7. 根據請求項第6項所述之雙超寬頻天線模組，其中該雙超寬頻天線模組是一個長方體模組，該無線模組具有一第一信號端、一第二信號端與一接地端，該第一信號端連接該第一饋線部，該第二信號端連接該第二饋線部，該接地端通過該底面接地區連接該接地部、該第一短路部與該第二短路部。