CN101399399A - 电子装置及其天线模块 - Google Patents

Abstract

一种电子装置及其天线模块。电子装置包括多个电子组件及天线模块。天线模块包括一辐射体及一接地体。接地体覆盖所述电子组件，以作为所述电子组件的一屏蔽箱。辐射体与接地体之间激发至少一射频共振模态。

Description

电子装置及其天线模块

技术领域

本发明涉及一种电子装置及其天线模块，且特别是涉及一种具有屏蔽箱的电子装置及其天线模块。

背景技术

无线通讯具有无地点限制、不需架设线材及高移动性的优点，使得无线通讯技术广泛地应用于各式电子装置。其中，在无线通讯技术中，天线模块的设计为重要的一环。

请参考图1，其示出了一种传统笔记型计算机900及其天线模块920的示意图。笔记型计算机900包括一主机930及一显示面板940。在结构复杂的笔记型计算机900中，各个电子组件之间将会产生电磁干扰，或者可能遭受外界的电磁干扰。为了避免各个电子组件之间产生电磁干扰或者受到外界的电磁干扰，笔记型计算机900以一屏蔽箱(Shielding casing)950覆盖于所述电子组件。

然而，屏蔽箱950也会屏蔽天线模块920的辐射，屏蔽箱950便成了天线模块的一大障碍。因此，天线模块920必须避开屏蔽箱950设置。

请参考图2、图3A～3K、图4A～4K及图5A～5K，图2示出了图1的天线模块920的回馈损失(Return Loss)与频率(Frequency)的曲线图，图3A～3K示出了图1的天线模块920在X-Y平面的辐射场形图，图4A～4K示出了图1的天线模块920在Y-Z平面的辐射场形图，图5A～5K示出了图1的天线模块920在Z-X平面的辐射场形图。经过实验结果，在各个频段的回馈损失、辐射效率(Efficiency)、最高增益(Peak Gain)及平均增益(AverageGain)分别如表1.1～表1.6所示：

表1.1

由表1.1可知：天线模块920在频宽2.4GHz、2.5GHz、5.15GHz及5.875GHz时，最大回馈损失为17.014dBi，最小的回馈损失为11.083dBi。两者回馈损失的差距为5.931dBi。实验证明天线模块920即使避开了屏蔽箱950，仍受到了屏蔽箱950的影响，而使得天线模块920在各频段的回馈损失相当地不平均。

表1.2

由表1.2可知：天线模块920在2.4GHz～5.85GHz之间的11个测量点，最大的辐射效率(Efficiency)为64.31％，最小的辐射效率为32.74。两者辐射效率的差距为31.57％。并且，一般辐射效率可接受的最低限度为45％，上述各频段中，多达三个频段(5.15GHz、5.25GHz及5.85GHz)低于最低限度。实验证明天线模块920即使避开了屏蔽箱950，仍受到了屏蔽箱950的影响，而使得天线模块920在各频段的辐射频率相当地不平均，且过多的频段具有低辐射效率。

表1.3

表1.4

由表1.3～1.4可知：天线模块920在2.4GHz～5.85GHz之间的11个测量点，最大增益值的最大值为7.62dBi，最大增益值的最小值为2.84dBi。两者最大增益值的差距为4.78dBi。实验证明天线模块920即使避开了屏蔽箱950，仍受到了屏蔽箱950的影响，而使得天线模块920在各频段的最大增益值相当地不平均。

表1.5

表1.6

由表1.5～1.6可知：天线模块920在2.4GHz～5.85GHz之间的11个X-Y平面测量点，平均增益值的最大值为-7.00dBi，平均增益值的最小值为-3.96dBi。两者平均增益值的差距为3.04dBi。实验证明天线模块920即使避开了屏蔽箱950，仍受到了屏蔽箱950的影响，而使得天线模块920在各频段的平均增益值相当地不平均。

传统在设计天线模块920的过程中，天线模块920必须经过一连串的测试，以寻找最适合的设置位置。然而，即使寻找出最适合的位置，仍然无法避免屏蔽箱950对于天线模块920的影响。为了避免屏蔽箱950的影响，天线模块920甚至必须摆设在射频方向性较差的位子。因此，如何研发一种电子装置及其天线模块，来提高信号辐射的效果，为目前重要研发方向之一。

发明内容

本发明有关于一种电子装置及其天线模块，其以屏蔽箱作为天线模块的接地体，使得天线模块不会受到屏蔽箱的阻碍，还可降低外界噪声对天线模块的影响。

根据本发明的一方面，提出一种电子装置。电子装置包括多个电子组件及一天线模块。天线模块包括一辐射体及一接地体。接地体覆盖所述电子组件，以作为所述电子组件的一屏蔽箱(Shielding casing)。辐射体与接地体之间激发至少一射频共振模态。

根据本发明的另一方面，提出一种天线模块。天线模块设置于一电子装置中。电子装置包括多个电子组件及天线模块。天线模块包括一辐射体及一接地体。接地体覆盖所述电子组件，以作为所述电子组件的一屏蔽箱。辐射体与接地体之间激发至少一射频共振模态。

为使本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合附图详细说明如下：

附图说明

图1示出了一种传统笔记型计算机及其天线模块的示意图；

图2示出了图1的天线模块的回馈损失与频率的曲线图；

图3A～3K示出了图1的天线模块在X-Y平面的辐射场形图；

图4A～4K示出了图1的天线模块在Y-Z平面的辐射场形图；

图5A～5K示出了图1的天线模块在Z-X平面的辐射场形图；

图6示出了依照本发明第一实施例的电子装置及其天线模块的示意图；

图7示出了依照图6的天线模块的放大图；

图8示出了图6的天线模块的回馈损失与频率的曲线图；

图9A～9K示出了图6的天线模块在X-Y平面的辐射场形图；

图10A～10K示出了图6的天线模块在Y-Z平面的辐射场形图；

图11A～11K示出了图6的天线模块在Z-X平面的辐射场形图；

图12示出了依照本发明第二实施例的天线模块的示意图；

图13示出了图12的天线模块的回馈损失与频率的曲线图；

图14A～14K示出了图12的天线模块在X-Y平面的辐射场形图；

图15A～15K示出了图12的天线模块在Y-Z平面的辐射场形图；以及

图16A～16K示出了图12的天线模块在Z-X平面的辐射场形图。

附图符号说明

100、200：电子装置

110：电子组件

120、220、920：天线模块

121、221：辐射体

1211、2211：第一子辐射体

1212、2212：第二子辐射体

122、222：接地体

122a、222a：侧边

122b：辐射热区

900：笔记型计算机

930：主机

940：显示面板

950：屏蔽箱

F1、F2：馈入点

L11、L21：第一长度

L12、L22：第二长度

G1、G2：接地点

具体实施方式

第一实施例

请参考图6，其示出了依照本发明第一实施例的电子装置100及其天线模块120的示意图。电子装置100包括多个电子组件110及天线模块120。电子装置100例如是笔记型计算机(Note Book，NB)、个人数字助理(Personaldigital assistants，PDA)、移动电话、全球定位***(Global PositioningSystem，GPS)接收装置或超级移动计算机(Ultra Mobile Personal Computer，UMPC)。电子装置100的种类并非用以局限本发明，在本实施例中，电子装置100以一移动计算机为例作说明。天线模块120包括一辐射体121及一接地体122。接地体122覆盖电子组件110，以作为电子组件110的屏蔽箱(Shielding casing)。辐射体121与接地体122之间激发至少一射频共振模态。

以笔记型计算机为例，天线模块120直接以覆盖于电子组件110(例如是显示面板)的屏蔽箱作为接地体122。屏蔽箱可避免外界噪声(例如是高频电磁波)干扰电子组件110，并可避免电子组件110的电磁能量外漏，以使电子组件110符合一定的电磁干扰性(Electric Magnetic Interruption，EMI)及电磁免疫力(Electric Magnetic Susceptibility，EMS)。

其中作为屏蔽箱的接地体122的面积大于二倍以上辐射体121的面积。因此作为屏蔽箱的接地体122可提供天线模块120相当良好的接地特性。以笔记型计算机为例，屏蔽箱几乎覆盖整个显示面板。作为屏蔽箱的接地体122的面积几乎是四倍甚至十倍以上辐射体121的面积。当外界噪声进入天线模块120时，大面积的接地体122即可有效地抑制噪声电流的产生。因此，外界噪声干扰天线模块120的情况也可降到最低。

此外，天线模块120的辐射体121与接地体122为一体成型的结构。作为屏蔽箱的接地体122不再受到屏蔽箱所屏蔽，使得天线模块120的效能不受到影响。

在制作屏蔽箱时，即可同时形成天线模块120的辐射体121及接地体122。并且天线模块120的辐射体121与接地体122的搭配性还不会受到组装误差的影响。

请参考图7，其示出了依照图6的天线模块120的放大图。以天线模块120的设置位置而言，辐射体121凸出于接地体122的一侧边122a外。接地体122具有一辐射热区122b，辐射热区122b为邻近于辐射体121的区域。辐射体121的周围除了接地体122的辐射热区122b外，没有接地体122的其它区域。辐射体121与接地体122的辐射热区122b之间所激发的射频共振模态不会受到接地体122的其它区域所影响。

天线模块120例如是单极天线(Monopole Antenna)、倒F天线(InverseF Antenna，IFA)、平面倒F天线结构(Patched Inverse F Antenna，PIFA)及开槽天线(Slot Antenna)。在本实施例中，天线模块120以一平面倒F形结构(PIFA)为例作说明。

辐射体121包括一第一子辐射体1211及一第二子辐射体1212。第一子辐射体1211连接于接地体122。第一子辐射体1211具有一第一长度L11。第二子辐射体1212连接于第一子辐射体1211，并设置于第一子辐射体1211与接地体122之间。第二子辐射体1212具有一第二长度L12，第二长度L12小于第一长度L11。

辐射体121具有一馈入点F1，接地体122具有一接地点G1。第一子辐射体1211与接地体122之间激发至少一第一射频共振模态，第二子辐射体1212与接地体122之间激发一第二射频共振模态。在本实施例中，第一射频共振模态例如是通讯协议802.11b或802.11g所使用的2.4GHz频段，第二射频共振模态例如是通讯协议为802.11a所使用的5GHz频段。

请参考图8、图9A～9K、图10A～10K及图11A～11K，图8示出了图6的天线模块120的回馈损失(Return Loss)与频率(Frequency)的曲线图，图9A～9K示出了图6的天线模块120在X-Y平面的辐射场形图，图10A～10K示出了图6的天线模块120在Y-Z平面的辐射场形图，图11A～11K示出了图6的天线模块120在z-X平面的辐射场形图。经过实验结果，在各个频段的回馈损失、辐射效率(Efficiency)、最高增益(Peak Gain)及平均增益(Average Gain)分别如表2.1～表2.6所示：

表2.1

由表2.1可知：天线模块120在频宽2.4GHz、2.5GHz、5.15GHz及5.875GHz时，最大回馈损失为13.970dBi，最小的回馈损失为10.105dBi。两者回馈损失的差距为3.865dBi。相较于传统的天线模块920(其回馈损失的差距为5.931dBi)，实验证明天线模块120可以减少屏蔽箱的影响，并提高对外界噪声的抵抗能力，而使得天线模块120在各频段的回馈损失相当地平均。

表2.2

由表2.2可知：天线模块120在2.4GHz～5.85GHz之间的11个测量点，最大的辐射效率(Efficiency)为62.77％，最小的辐射效率为43.18。两者辐射效率的差距为19.59％。并且，一般辐射效率可接受的最低限度为45％，上述各频段中，仅有一个频段(5.15GHz)低于最低限度。相较于传统的天线模块920(其辐射效率的差距为31.57％，且有三个频段低于最低限度)，实验证明天线模块120可以减少屏蔽箱的影响，并提高对外界噪声的抵抗能力，而使得天线模块120在各频段的辐射频率相当地平均，并减少低辐射效率的频段。

表2.3

表2.4

由表2.3～2.4可知：天线模块120在2.4GHz～5.85GHz之间的11个测量点，最大增益值的最大值为7.83dBi，最大增益值的最小值为3.71dBi。两者最大增益值的差距为4.12。相较于传统的天线模块920(其最大增益值的差距为4.78dBi)，实验证明天线模块120可以减少屏蔽箱的影响，并提高对外界噪声的抵抗能力，而使得天线模块在各频段的最大增益值相当地平均。

表2.5

表2.6

由表2.5～2.6可知：天线模块120在2.4GHz～5.85GHz之间的11个X-Y平面测量点，平均增益值的最大值为-5.73dBi，平均增益值的最小值为-4.11dBi。两者平均增益值的差距为1.62dBi。相较于传统的天线模块920(其平均增益值的差距为3.04dBi)，实验证明天线模块120可有效减少屏蔽箱的影响，并提高对外界噪声的抵抗能力，而使得天线模块120在各频段的平均增益值相当地平均。

第二实施例

请参考图12，其示出了依照本发明第二实施例的天线模块220的示意图，本实施例的天线模块220与第一实施例的天线模块120不同之处在天线模块220以开槽天线(Slot Antenna)为例作说明，其余相同之处沿用相同标志，不再重述。

天线模块220具有一沟槽S，其设置于辐射体221及接地体222之间。辐射体221包括一第一子辐射体2211及一第二子辐射体2212。第一子辐射体2211连接于接地体222。第一子辐射体2211具有一第一长度L21。第二子辐射体2212连接于接地体222及第一子辐射体2211。第二子辐射体2212具有一第二长度L22，第二长度L22小于第一长度L21。

辐射体221具有一馈入点F2，其设置于第一子辐射体2211与第二子辐射体2212连接之处。接地体222具有一接地点G2，接地点G2位于邻近辐射体221的侧边222a。第一子辐射体2211与接地体222之间激发至少一第一射频共振模态，第二子辐射体2212与接地体222之间激发一第二射频共振模态。在本实施例中，第一射频共振模态例如是通讯协议802.11b或802.11g所使用的2.4GHz频段，第二射频共振模态例如是通讯协议为802.11a所使用的5GHz频段。

请参考图13、图14A～14K、图15A～15K及图16A～16K，图13示出了图12的天线模块220的回馈损失(Return Loss)与频率(Frequency)的曲线图，图14A～14K示出了图12的天线模块220在X-Y平面的辐射场形图，图15A～15K示出了图12的天线模块220在Y-Z平面的辐射场形图，图16A～16K示出了图12的天线模块220在Z-X平面的辐射场形图。经过实验结果，在各个频段的回馈损失、辐射效率(Efficiency)、最高增益(Peak Gain)及平均增益(Average Gain)分别如表3.1～表3.6所示：

表3.1

由表3.1可知：天线模块220在频宽2.4GHz、2.5GHz、5.15GHz及5.875GHz时，其回馈损失均大于传统的天线模块220的回馈损失。相较于传统的天线模块920，实验证明天线模块220可以减少屏蔽箱的影响，并提高对外界噪声的抵抗能力，而使得天线模块220在各频段的回馈损失相当地优异。

表3.2

由表3.2可知：天线模块220在2.4GHz～5.85GHz之间的11个测量点，最大的辐射效率(Efficiency)为71.90％，最小的辐射效率为44.39。两者辐射效率的差距为27.51％。并且，一般辐射效率可接受的最低限度为45％，上述各频段中，仅有一个频段(5.15GHz)低于最低限度。相较于传统的天线模块920(其辐射效率的差距为31.57％，且有三个频段低于最低限度)，实验证明天线模块220可以减少屏蔽箱的影响，并提高对外界噪声的抵抗能力，而使得天线模块220在各频段的辐射频率相当地平均，并减少低辐射效率的频段。

表3.3

表3.4

由表3.3～3.4可知：天线模块220在2.4GHz～5.85GHz之间的11个测量点，最大增益值的最大值为4.94dBi，最大增益值的最小值为1.56dBi。两者最大增益值的差距为3.38。相较于传统的天线模块920(其最大增益值的差距为4.78dBi)，实验证明天线模块220可以减少屏蔽箱的影响，并提高对外界噪声的抵抗能力，而使得天线模块220在各频段的最大增益值相当地平均。

表3.5

表3.6

由表3.5～3.6可知：天线模块220在2.4GHz～5.85GHz之间的11个X-Y平面测量点，平均增益值的最大值为-6.14dBi，平均增益值的最小值为-4.07dBi。两者平均增益值的差距为2.07dBi。相较于传统的天线模块920(其平均增益值的差距为3.04dBi)，实验证明天线模块220可有效减少屏蔽箱的影响，并提高对外界噪声的抵抗能力，而使得天线模块220在各频段的平均增益值相当地平均。

本发明上述实施例所披露的电子装置及其天线模块，利用屏蔽箱作为天线模块的接地体，使得电子装置及其天线模块具有多项优点，以下仅列举部分优点说明如下：

一、作为屏蔽箱的接地体可提供天线模块相当良好的接地特性。当外界噪声进入天线模块时，大面积的接地体即可有效地抑制噪声电流的产生。因此，外界噪声干扰天线模块的情况也可降到最低。

二、天线模块的辐射体与接地体为一体成型的结构。作为屏蔽箱的接地体不再受到屏蔽箱所屏蔽，使得天线模块的效能不受到影响。

三、在制作屏蔽箱时，即可同时形成天线模块的辐射体及接地体。天线模块的辐射体与接地体的搭配性不会受到组装误差的影响。

四、辐射体凸出于接地体的一侧边外。接地体具有一辐射热区，辐射热区为邻近于辐射体的区域。辐射体的周围除了接地体的辐射热区外，没有接地体的其它区域。辐射体与接地体的辐射热区之间所激发的射频共振模态不会受到接地体其它区域的影响。

五、各种形式的天线模块均可适用。

六、实验结果证明，上述实施例的天线模块在各方面的测量数值均有优良的均匀性。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作若干的更改与修饰。因此，本发明的保护范围应以本发明的权利要求为准。

Claims (14)

1.一种电子装置，包括：

多个电子组件；以及

一天线模块，包括：

一辐射体；及

一接地体，覆盖所述电子组件，以作为所述电子组件的一屏蔽箱，该辐射体与该接地体之间激发至少一射频共振模态。

2.如权利要求1所述的电子装置，其中该辐射体及该接地体为一体成型的结构。

3.如权利要求1所述的电子装置，其中该接地体的面积大于二倍以上该辐射体的面积。

4.如权利要求1所述的电子装置，其中该辐射体凸出于该接地体的一侧边外。

5.如权利要求1所述的电子装置，其中该辐射体包括：

一第一子辐射体，连接于该接地体，该第一子辐射体具有一第一长度；以及

一第二子辐射体，连接于该第一子辐射体，并设置于该第一子辐射体与该接地体之间，该第二子辐射体具有一第二长度，该第二长度小于该第一长度。

6.如权利要求1所述的电子装置，其中该天线模块具有一沟槽，设置于该辐射体及该接地体之间。

7.如权利要求6所述的电子装置，其中该辐射体包括：

一第一子辐射体，连接于该接地体，该第一子辐射体具有一第一长度；以及

一第二子辐射体，连接于该接地体及该第一子辐射体，该第二子辐射体具有一第二长度，该第二长度小于该第一长度。

8.一种天线模块，设置于一电子装置中，该电子装置包括多个电子组件及该天线模块，该天线模块包括：

一辐射体；以及

一接地体，覆盖所述电子组件，以作为所述电子组件的一屏蔽箱，该辐射体与该接地体之间激发至少一射频共振模态。

9.如权利要求8所述的天线模块，其中该辐射体及该接地体为一体成型的结构。

10.如权利要求8所述的天线模块，其中该接地体的面积大于二倍以上该辐射体的面积。

11.如权利要求8所述的天线模块，其中该辐射体凸出于该接地体的一侧边外。

12.如权利要求8所述的天线模块，其中该辐射体包括：

一第一子辐射体，连接于该接地体，该第一子辐射体具有一第一长度；以及

一第二子辐射体，连接于该第一子辐射体，并设置于该第一子辐射体与该接地体之间，该第二子辐射体具有一第二长度，该第二长度小于该第一长度。

13.如权利要求8所述的天线模块，具有一沟槽，设置于该辐射体及该接地体之间。

14.如权利要求13所述的天线模块，其中该辐射体包括：

一第一子辐射体，连接于该接地体，该第一子辐射体具有一第一长度；以及

一第二子辐射体，连接于该接地体及该第一子辐射体，该第二子辐射体具有一第二长度，该第二长度小于该第一长度。

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