CN106602248A - 外置式天线装置及其天线结构 - Google Patents

外置式天线装置及其天线结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种外置式天线装置及其天线结构，包括外接座、组接于外接座的长形壳体、穿设于外接座与壳体内的信号线缆、及设置于壳体内的天线结构。天线结构包含长形的基板及设置于基板的接地段、天线段、匹配模组、与低频延伸段。低频延伸段与接地段位于天线段的相反两侧。天线段包含有馈入部、高频天线部、及低频天线部，信号线缆电性连接于接地段与馈入部。高频天线部与低频天线部经由匹配模组而电性连接于馈入部与接地段。低频延伸段与低频天线段的信号路径总和为其所适用之低频频段之中心频率的0.375倍至0.625倍波长。低频延伸段与天线段呈间隔设置并且电性耦合。

Description

外置式天线装置及其天线结构
优先权
本发明以申请日为2016年11月10日，申请号为105136635的台湾专利为优先权。
技术领域
本发明是有关一种天线装置，尤其涉及一种外置式天线装置及其天线结构。
背景技术
现有的天线装置可以分为安装在电子装置内部的内置式天线(如：手机天线)以及安装在电子装置外部的外置式天线(如：分享器天线)。其中，现有的外置式天线为使天线增益提升，大都采用一体延伸低频天线的长度或是将低频天线串接于辐射体。然而，上述现有外置式天线虽可使天线增益提升，但也会使其所能运作的带宽受到限制。再者，低频天线串接于辐射体更是会产生阻抗偏移等情况。
于是，本发明人认为上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。
发明内容
本发明实施例在于提供一种外置式天线装置及其天线结构，其能改善现有外置式天线所可能产生的上述问题。
本发明实施例公开一种外置式天线装置，用来可分离地安装在一电子装置，所述外置式天线装置包括：一外接座，用来可分离地安装在所述电子装置；一壳体，呈长形且形成有一容置空间及连通于所述容置空间的一安装口，所述壳体的所述安装口组接于所述外接座，以使所述容置空间呈封闭状；一信号线缆，局部穿设于所述外接座，并且其余部位设置于所述容置空间内；其中，所述信号线缆包含有一自由端与一固定端，所述自由端是用来电性连接于所述插接座所安装的所述电子装置；以及一天线结构，设置于所述容置空间内，用以于一高频频段与一低频频段内运作，所述天线结构包含：一基板，呈长形并定义有一长度方向；一接地段，设置于所述基板；一天线段，设置于所述基板，所述天线段包含有一馈入部、一高频天线部、及一低频天线部，所述信号线缆的所述固定端电性连接于所述接地段与所述馈入部；一匹配模组，设置于所述基板，并且所述高频天线部与所述低频天线部是经由所述匹配模组而电性连接于所述馈入部与所述接地段；及一低频延伸段，设置于所述基板，并且所述低频延伸段与所述接地段大致位于所述天线段的相反两侧，所述低频延伸段与所述低频天线段的信号路径总和大致为所述低频频段之中心频率的0.375倍至0.625倍波长；其中，所述低频延伸段与所述天线段之间具有一间隙，并且所述低频延伸段电性耦合于所述低频天线部。
本发明实施例也公开一种外置式天线装置的天线结构，用以于一高频频段与一低频频段内运作，所述外置式天线装置的天线结构包括：一基板，呈长形并定义有一长度方向；一接地段，设置于所述基板；一天线段，设置于所述基板，所述天线段包含有一馈入部、一高频天线部、及一低频天线部；一匹配模组，设置于所述基板，并且所述高频天线部与所述低频天线部是经由所述匹配模组而电性连接于所述馈入部与所述接地段；以及一低频延伸段，设置于所述基板，并且所述低频延伸段与所述接地段大致位于所述天线段的相反两侧，所述低频延伸段与所述低频天线段的信号路径总和大致为所述低频频段之中心频率的0.375倍至0.625倍波长；其中，所述低频延伸段与所述天线段之间具有一间隙，并且所述低频延伸段电性耦合于所述低频天线部。
综上所述，本发明实施例所公开的外置式天线装置及其天线结构，通过低频天线部电性耦合于低频延伸段，藉以使两者共同提供的信号路径大致为低频频段之中心频率的0.125倍至0.375倍波长，进而提升天线结构的天线增益并且使天线结构所适用的频带具有较大的带宽。
为能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的保护范围作任何的限制。
附图说明
图1为本发明外置式天线装置的立体结构示意图。
图2为图1的分解示意图。
图3为图2中的天线结构示意图。
图4为图3的IV处放大示意图。
图5为图4另一视角的放大示意图。
图6为图3的VI处放大示意图。
图7为本发明天线结构另一实施样态的示意图。
图8为本发明天线结构又一实施样态的示意图。
图9为图1的测试示意图。
图中：
100：外置式天线装置
1：外接座
11：管体
2：壳体
21：容置空间
22：安装口
3：信号线缆
31：自由端
32：固定端
4：天线结构
41：基板
411：第一板面
412：第二板面
413：第一导电柱
414：第二导电柱
415：第三导电柱
42：接地段
421：缺角
43：天线段
431：馈入部
432：高频天线部
433：低频天线部
44：匹配模组
441：高频微带线
442：低频微带线
443：高频耦合垫
444：低频耦合垫
45：焊接垫
46：低频延伸段
D：长度方向
G：间隙
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
请参阅图1至图9，为本发明的实施例，需先说明的是，本实施例对应附图所提及的相关数量与外型，仅用来具体地说明本发明的实施方式，以便于了解本发明的内容，而非用来局限本发明的保护范围。
如图1和图2，本实施例公开一种外置式天线装置100，用来可分离地安装在一电子装置(如：分享器主机)。也就是说，本实施例的外置式天线装置100不同于设置于电子装置内部的天线(如：手机天线)。其中，所述外置式天线装置100包括一外接座1、组接于上述外接座1的一壳体2、穿设于上述外接座1与壳体2内的一信号线缆3、及设置于上述壳体2内且电性连接于信号线缆3的一天线结构4。此外，本实施例的天线结构4是应用于上述外接座1、壳体2、及信号线缆3，但本发明不受限于此。以下将分别说明本实施例外置式天线装置100的各个组件构造，而后再适时介绍各个组件之间的连接关系。
如图1和图2，所述外接座1是用来可分离地安装在上述电子装置，并且外接座1于本实施例中包含有相互枢接的两个管体11，并且上述两个管体11的内部相互连通。
所述壳体2呈长形，并且壳体2形成有一容置空间21及连通于上述容置空间21的一安装口22。进一步地说，所述容置空间21仅能经由上述安装口22而连通于外。再者，所述壳体2的安装口22是可分离地组接于外接座1，以使上述壳体2的容置空间21呈封闭状。
所述信号线缆3局部穿设于外接座1，并且其余部位设置于所述壳体2的容置空间21内。其中，所述信号线缆3包含有一自由端31与一固定端32，上述自由端31是设置于外接座1的其中一个管体11，用来电性连接于外接座1所安装的电子装置，所述固定端32则用来电性连接于天线结构4。
所述天线结构4设置于上述壳体2的容置空间21内，用以于一高频频段与一低频频段内运作。其中，所述高频频段与低频频段是基于下述天线结构4的构造而具有较大的带宽，并且上述高频频段于本实施例中例如是1710MHz～2690MHz，低频频段于本实施例中例如是690MHz～960MHz，但本发明不受限于此。进一步地说，所述天线结构4于本实施例中包含有一基板41以及设置于所述基板41的一接地段42、一天线段43、一匹配模组44、一焊接垫45(如图5)、与一低频延伸段46。
其中，所述基板41呈长形并定义有一长度方向D，并且上述基板41的外型大致对应于所述壳体2的截面，所以壳体2能用沿着长度方向D而套设于基板41外。再者，所述基板41具有位于相反侧的一第一板面411与一第二板面412。
如图2至图4，所述接地段42设置于基板41的第一板面411，并且接地段42邻近于上述外接座1。其中，本实施例的接地段42呈直条状并且在远离外接座1的角落处形成有一缺角421。更详细地说，所述接地段42的信号路径大致为所述低频频段之中心频率的0.125倍波长(亦即，1/8λ)，并且本实施例接地段42的信号路径等同于接地段42对应于所述长度方向D上的长度。
如图2至图5，所述天线段43设置于基板41的第一板面411，并且天线段43包含有一馈入部431、一高频天线部432、及一低频天线部433。其中，本实施例的高频天线部432与低频天线部433呈间隔设置且大致构成U形轮廓，并且上述U形轮廓的缺口面向所述接地段42，而所述馈入部431大致位于上述U形轮廓的缺口内并邻近于接地段42。再者，所述高频天线部432的一端与低频天线部433的一端(即U形轮廓的两末端)是位于馈入部431的相反两侧并且邻近于所述接地段42。
进一步地说，所述信号线缆3的固定端32则是电性连接于上述接地段42与馈入部431，而所述高频天线部432与低频天线部433是经由匹配模组44而电性连接于所述馈入部431与接地段42。其中，本实施例的匹配模组44包含设置于基板41第一板面411的一高频微带线441与一低频微带线442、及设置于基板41第二板面412的一高频耦合垫443与一低频耦合垫444。
更详细地说，所述高频微带线441的两端分别连接于所述馈入部431与高频天线部432，藉以在馈入部431与高频天线部432之间提供如同电感组件之作用。所述低频微带线442的两端分别连接于所述接地段42与低频天线部433，藉以在接地段42与低频天线部433之间提供如同电感组件之作用。其中，上述低频微带线442的大部分区块是位于所述接地段42的缺角421内。
再者，所述高频耦合垫443经由埋设于基板41内的至少一第一导电柱413而与所述高频天线部432电性连接(也就是说，所述第一导电柱413的两端分别连接高频耦合垫443与高频天线部432)，并且高频耦合垫443能电性耦合于所述接地段42，藉以在接地段42与高频天线部432之间提供如同电容组件之作用。所述低频耦合垫444经由埋设于基板41内的至少一第二导电柱414而与所述馈入部431电性连接(也就是说，所述第二导电柱414的两端分别连接低频耦合垫444与馈入部431)，并且低频耦合垫444能电性耦合于所述低频天线部433，藉以在馈入部431与低频天线部433之间提供如同电容组件之作用。
另，所述焊接垫45经由埋设于基板41内的至少一第三导电柱415而与所述接地段42电性连接(也就是说，所述第三导电柱415的两端分别连接焊接垫45与接地段42)，并且本实施例信号线缆3的固定端32是焊接于所述焊接垫45与低频耦合垫444，藉以电性连接于上述接地段42与馈入部431。
如图3至图6，所述低频延伸段46的位置远离外接座1，亦即，所述低频延伸段46与接地段42大致位于天线段43的相反两侧(如图3中的天线段43上侧与下侧)。其中，所述低频延伸段46与天线段43(的低频天线部433)之间具有一间隙G，并且上述间隙G的尺寸不足以影响所述低频延伸段46电性耦合于低频天线部433。本实施例中的间隙G在所述长度方向D上大致为0.5公厘(mm)至1公厘，但本发明不受限于此。
进一步地说，所述低频延伸段46与低频天线部433的信号路径总和大致为所述低频频段之中心频率的0.375倍至0.625倍波长(亦即，1/8λ～3/8λ)。其中，所述低频天线部433的信号路径大致为所述低频频段之中心频率的0.125倍波长，而所述低频延伸段46的信号路径则大致为所述低频频段之中心频率的0.125倍至0.375倍波长。须说明的是，所述低频延伸段46的信号路径于本实施例中呈直条状且大致等同于所述低频延伸段46对应于长度方向D上的长度，而本实施例低频延伸段46的信号路径较佳为所述低频频段之中心频率的0.375倍波长，但不受限于此。
此外，图3所示的低频延伸段46是以直条状为例作说明，但低频延伸段46的外型也可依据设计者的需求而加以调整。举例来说，如图7所示，所述低频延伸段46也可以是弯折状(亦即，低频延伸段46的信号路径呈弯折状)，藉以使低频延伸段46提供信号运行的信号路径不变，但却能缩短低频延伸段46对应于长度方向D上的长度，进而利于应用在较短的基板41上。也就是说，图7所示的低频延伸段46之信号路径是大于低频延伸段46对应于长度方向D上的长度。
再者，图3所示的接地段42、馈入部431、高频天线部432、低频天线部433、及低频延伸段46皆是以设置于所述基板41的第一板面411上为例作说明，但本发明不受限于此。举例来说，如图8所示，所述低频延伸段46也可以设置于基板41的第二板面412，并且低频延伸段46的局部位于低频天线部433的下方而能彼此电性耦合。
综上所述，本实施例所公开的外置式天线装置100及其天线结构4，通过低频天线部433电性耦合于低频延伸段46，藉以使两者共同提供的信号路径大致为低频频段之中心频率的0.125倍至0.375倍波长，进而提升天线结构4的天线增益(如：天线结构4在低频频段与高频频段运作时的天线增益可大致维持在3dBi以上)并且使天线结构4所适用的频带具有较大的带宽(如图9所示)。
以上所述仅为本发明的优选可行实施例，并非用来局限本发明的保护范围，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种外置式天线装置，用来可分离地安装在一电子装置，其特征在于，所述外置式天线装置包括：
一外接座，用来可分离地安装在所述电子装置；
一壳体，呈长形且形成有一容置空间及连通于所述容置空间的一安装口，所述壳体的所述安装口组接于所述外接座，以使所述容置空间呈封闭状；
一信号线缆，局部穿设于所述外接座，并且其余部位设置于所述容置空间内；其中，所述信号线缆包含有一自由端与一固定端，所述自由端是用来电性连接于所述插接座所安装的所述电子装置；以及
一天线结构，设置于所述容置空间内，用以于一高频频段与一低频频段内运作，所述天线结构包含：
一基板，呈长形并定义有一长度方向；
一接地段，设置于所述基板；
一天线段，设置于所述基板，所述天线段包含有一馈入部、一高频天线部、及一低频天线部，所述信号线缆的所述固定端电性连接于所述接地段与所述馈入部；
一匹配模组，设置于所述基板，并且所述高频天线部与所述低频天线部是经由所述匹配模组而电性连接于所述馈入部与所述接地段；及
一低频延伸段，设置于所述基板，并且所述低频延伸段与所述接地段位于所述天线段的相反两侧，所述低频延伸段与所述低频天线部的信号路径总和大致为所述低频频段之中心频率的0.375倍至0.625倍波长；其中，所述低频延伸段与所述天线段之间具有一间隙，并且所述低频延伸段电性耦合于所述低频天线部。
2.如权利要求1所述的外置式天线装置，其特征在于，所述接地段邻近于所述外接座，而所述低频延伸段远离所述外接座。
3.如权利要求1所述的外置式天线装置，其特征在于，所述基板具有位于相反侧的一第一板面与一第二板面，所述接地段、所述馈入部、所述高频天线部、所述低频天线部、及所述低频延伸段皆设置于所述基板的所述第一板面上。
4.如权利要求3所述的外置式天线装置，其特征在于，所述馈入部与所述高频天线部邻近于所述接地段，所述匹配模组包含：
一高频微带线，设置于所述第一板面，并且所述高频微带线的两端分别连接于所述馈入部与所述高频天线部；
一低频微带线，设置于所述第一板面，并且所述低频微带线的两端分别连接于所述接地段与所述低频天线部；
一高频耦合垫，设置于所述第二板面，所述高频耦合垫经由埋设于所述基板内的一第一导电柱而与所述高频天线部电性连接，并且所述高频耦合垫能电性耦合于所述接地段；及
一低频耦合垫，设置于所述第二板面，所述低频耦合垫经由埋设于所述基板内的一第二导电柱而与所述馈入部电性连接，并且所述低频耦合垫能电性耦合于所述低频天线部。
5.如权利要求4所述的外置式天线装置，其特征在于，所述天线结构包含有一焊接垫，并且所述焊接垫经由埋设于所述基板内的一第三导电柱而与所述接地段电性连接；所述信号线缆的所述固定端焊接于所述焊接垫与所述低频耦合垫。
6.如权利要求1至5中任一项所述的外置式天线装置，其特征在于，所述低频天线部的所述信号路径为所述低频频段之中心频率的0.125倍波长；所述低频延伸段的所述信号路径为所述低频频段之中心频率的0.125倍至0.375倍波长；所述接地段的信号路径为所述低频频段之中心频率的0.125倍波长。
7.如权利要求6所述的外置式天线装置，其特征在于，所述低频延伸段的所述信号路径等同于所述低频延伸段对应于所述长度方向上的长度；所述接地段的所述信号路径等同于所述接地段对应于所述长度方向上的长度。
8.如权利要求1至5中任一项所述的外置式天线装置，其特征在于，所述间隙在所述长度方向上为0.5mm至1mm；所述低频延伸段的所述信号路径为所述低频频段之中心频率的0.375倍波长。
9.一种外置式天线装置的天线结构，用以于一高频频段与一低频频段内运作，其特征在于，所述外置式天线装置的天线结构包括：
一基板，呈长形并定义有一长度方向；
一接地段，设置于所述基板；
一天线段，设置于所述基板，所述天线段包含有一馈入部、一高频天线部、及一低频天线部；
一匹配模组，设置于所述基板，并且所述高频天线部与所述低频天线部是经由所述匹配模组而电性连接于所述馈入部与所述接地段；以及
一低频延伸段，设置于所述基板，并且所述低频延伸段与所述接地段大致位于所述天线段的相反两侧，所述低频延伸段与所述低频天线段的信号路径总和大致为所述低频频段之中心频率的0.375倍至0.625倍波长；其中，所述低频延伸段与所述天线段之间具有一间隙，并且所述低频延伸段电性耦合于所述低频天线部。
10.如权利要求9所述的外置式天线装置的天线结构，其特征在于，所述低频天线部的所述信号路径为所述低频频段之中心频率的0.125倍波长；所述低频延伸段的所述信号路径为所述低频频段之中心频率的0.125倍至0.375倍波长。
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