CN103794868A - 天线组件 - Google Patents

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Chi Mei Communication Systems Inc
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Abstract

本发明提供一种天线组件，包括基板、接地面、馈入部及辐射部，所述基板包括顶面及与所述顶面相对设置的底面，所述接地面设置于所述顶面上用于为天线组件提供接地，所述馈入部布设于所述底面上，且部分延伸至所述接地面，所述辐射部是由该接地面镂空而成，并部分延伸至所述馈入部与该接地面重叠的部分，进而构成一开槽天线。该天线组件可提高天线频宽，同时便于无线通信装置的小型化发展的目的。

Description

天线组件
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种频宽较宽的天线组件。
背景技术
在无线通信装置中，用来发射、接收无线电波以传递、交换无线电数据信号的天线装置，无疑是无线通信装置中最重要的组件之一。
近年来各种使用不同工作频带的通信***及应用的不断出现，使得天线的设计朝向涵盖多个***频带的宽带天线发展。为了确保无线通信装置于使用不同工作频带的多种无线通信***中均可进行信号传输，该天线装置必须能够收发多种不同频率之信号。另一方面，宽带天线一般结构较为复杂，但由于天线模块的外观亦趋向于轻薄与微型化，使得天线设计除了宽带之外，亦需同时具备有小型化的特征。如何在不增加无线通信装置体积的前提下使天线具有宽带的特性，已成为各家天线厂商最大的挑战。
发明内容
鉴于以上情况，有必要提供一种频宽较宽且体积较小的宽带天线组件。
一种天线组件，包括基板、接地面、馈入部及辐射部，所述基板包括顶面及与所述顶面相对设置的底面，所述接地面设置于所述顶面上用于为天线组件提供接地，所述馈入部布设于所述底面上，且部分延伸至所述接地面，所述辐射部是由该接地面镂空而成，并部分延伸至所述馈入部与该接地面重叠的部分，进而构成一开槽天线。
上述天线组件通过对所述接地面进行镂空处理，以形成相应的辐射部，并使得所述辐射部与所述馈入部进行耦合。如此，该天线组件不需要再额外设置相应的辐射体，便可有效提升天线频宽并缩小天线的尺寸，达到降低天线制造成本，便于无线通信装置的小型化发展的目的。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的天线组件的立体示意图；
图2为图1所示的天线组件中馈入部的平面示意图；
图3为图1所示的天线组件中辐射部的平面示意图；
图4为图1所示的天线组件中馈入部与辐射部的尺寸示意图；
图5为图1所示的天线组件采用图4所示尺寸后通过仿真软件及实际测试获得的回波损耗（Return Loss，RL）示意图；
图6为图1所示的天线组件采用图4所示尺寸后测得的辐射效率示意图。
主要元件符号说明
天线组件 100
基板 10
接地面 20
馈入部 30
辐射部 50
顶面 101
底面 102
第一镂空段 51
第二镂空段 53
第三镂空段 55
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的较佳实施方式提供一种天线组件100，其可应用于移动电话等无线通信装置中。该天线组件100包括基板10、接地面20、馈入部30及辐射部50。
该基板10可采用环氧树脂玻璃纤维（FR4）等介电材质制成。在本实施例中，该介电材质的介电系数为εr。该基板10大致为扁平的长方体，包括顶面101及与所述顶面101相对且相互平行设置的底面102。
该接地面20设置于基板10的顶面101上，用于为天线组件100提供接地。在本实施例中，该接地面20为镀覆于顶面101上的一层导电金属箔，例如铜箔。
在本实施例中，该馈入部30为一微带线（microstrip line）。该馈入部30主要布设于所述基板10的底面102，并延伸至所述接地面20。该馈入部30位于所述底面102上的一端与该无线通信装置内的射频电路(图未示)电性连接，用于从该射频电路获得电流以收发涵盖第一频段、第二频段及第三频段的无线信号。该馈入部30位于底面102上的另一端则延伸至所述接地面20，进而与该接地面20部分重叠。该射频电路用于调制基带信号或解调射频信号。在本实施例中，该馈入部30为一具有均匀宽度的直条带状体。另外，该馈入部30的宽度、长度及形状可根据阻抗匹配进行调整，进而使得所述天线组件100具有最大可用的阻抗频宽。
该辐射部50是于该接地面20上镂空而成，即对所述接地面20表面的导电金属箔进行挖空处理，并部分延伸至所述馈入部30位于接地面20的部分（即所述馈入部30与接地面20重叠的部分），以露出所述基板10的介电材质，进而构成一开槽天线。该辐射部50包括第一镂空段51、第二镂空段53及第三镂空段55。在本实施例中，该第一镂空段51及第二镂空段53均呈平直的片状，两者相对且相互平行设置。该第三镂空段55也呈平直的片状，其夹设于该第一镂空段51与第二镂空段53之间，且其两端分别与该第一镂空段51及第二镂空段53垂直连接，进而构成一封闭的“H”型结构。
请一并参阅图2，可以理解，本发明的馈入部30也可为其它形状，例如具有非均匀宽度的直条带状（a）、弯曲形状（b）或倾斜形状（c）。
请一并参阅图3，可以理解，本发明的辐射部50也可为其它结构，只要保证该辐射部50中的第一镂空段51、第二镂空段53及第三镂空段55构成“H”型的封闭结构即可。例如将所述第一镂空段51及第二镂空段53设置为各种弯曲形状，而第三镂空段55仍呈平直的片状，并垂直连接至所述第一镂空段51及第二镂空段53。
请一并参阅图4，设馈入部30的宽度为Ws，馈入部30中位于接地面20的部分的长度为Ls，该馈入部30中位于接地面20的部分与该第三镂空段55之间的距离为f，该第三镂空段55的长度为b，宽度为w。则通过调节上述第一组参数（即Ws、Ls、f、b及w），可使得所述天线组件100分别工作在所述第一频段、第二频段及第三频段。
另外，设第三镂空段55至第一镂空段51一端的距离为L1，该第三镂空段55至第一镂空段51另一端的距离为L2，该第三镂空段55至第二镂空段53一端的距离为L3，该第三镂空段55至第二镂空段53另一端的距离为L4。则在调节该第一组参数的基础上，通过调节上述第二组参数（即L1-L4），可相应调节所述天线组件100分别于该第一频段、第二频段及第三频段的频宽。具体地，该第一频段、第二频段及第三频段对应的中心频率fr1、fr2及fr3分别满足公式（1）-（3）：
Figure 2012104272985100002DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 2012104272985100002DEST_PATH_IMAGE002
（2）
Figure 2012104272985100002DEST_PATH_IMAGE003
（3）
其中，参数c为光速，εeff为等效介电系数，其满足公式（4）：
（4）
当所述天线组件100工作时，信号可从所述馈入部30馈入，并通过该馈入部30与该辐射部50的耦合获得不同长度的电流传播路径，以产生不同的电流信号，使得该天线组件100可于第一频率（1.575GHz）、第二频率（2.4GHz）及第三频率（5.2GHz）产生相应的谐振模态，从而可在所述第一频段（1.555-1.611GHz）、第二频段（2.38-2.834GHz）及第三频段（4.66-6.3GHz）频段下工作，并获得较宽的频宽及较佳的辐射效率。
请一并参阅图5及图6，在本实施方式中，当基板10的厚度h=0.7mm，εr=4.2，Ws=2mm，w=2.9mm，b=3mm，Ls=5.6mm，f=29.2mm，L1=34.5mm，L2=7mm，L3=29.6mm及L4=7mm时，不论是通过仿真软件测试（参图5所示虚线）还是实际测试（参图5所示实线），该天线组件100于第一频段（1.555-1.611GHz）、第二频段（2.38-2.834GHz）及第三频段（4.66-6.3GHz）下均可满足天线工作设计要求，并具有较佳的辐射效率。
本发明的天线组件100通过对所述接地面20进行镂空处理，以形成相应的辐射部50，并使得所述辐射部50与所述馈入部30进行耦合。如此，该天线组件100不需要再额外设置相应的辐射体，便可有效提升天线频宽并缩小天线的尺寸，达到降低天线制造成本，便于无线通信装置的小型化发展的目的。

Claims (10)

1.一种天线组件，包括基板、接地面、馈入部及辐射部，所述基板包括顶面及与所述顶面相对设置的底面，所述接地面设置于所述顶面上用于为天线组件提供接地，所述馈入部布设于所述底面上，且部分延伸至所述接地面，所述辐射部是由该接地面镂空而成，并部分延伸至所述馈入部与该接地面重叠的部分，进而构成一开槽天线。
2.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于：该馈入部为一微带线。
3.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于：根据阻抗匹配调整所述馈入部的宽度、长度及形状，进而调整所述天线组件的阻抗频宽。
4.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于：所述辐射部是通过对所述接地面表面的导电金属箔进行挖空处理，以露出所述基板的介电材质而形成。
5.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于：所述辐射部包括第一镂空段、第二镂空段及第三镂空段，该第一镂空段与第二镂空段相对且相互平行设置，该第三镂空段夹设于该第一镂空段与第二镂空段之间，且其两端分别与该第一镂空段及第二镂空段垂直连接，进而构成一封闭的“H”型结构。
6.如权利要求5所述的天线组件，其特征在于：通过调整所述馈入部的宽度，所述馈入部位于所述接地面的部分的长度，该馈入部位于所述接地面的部分与该第三镂空段之间的距离，该第三镂空段的长度及该第三镂空段的宽度，使得所述天线组件分别工作在第一频段、第二频段及第三频段。
7.如权利要求6所述的天线组件，其特征在于：通过调整该第三镂空段至第一镂空段一端的距离，该第三镂空段至第一镂空段另一端的距离，该第三镂空段至第二镂空段一端的距离及该第三镂空段至第二镂空段另一端的距离，以调节所述天线组件分别于该第一频段、第二频段及第三频段的频宽。
8.如权利要求6所述的天线组件，其特征在于：所述第一频段为1.555-1.611GHz。
9.如权利要求6所述的天线组件，其特征在于：所述第二频段为2.38-2.834GHz。
10.如权利要求6所述的天线组件，其特征在于：所述第三频段为4.66-6.3GHz。
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