TWI499130B - 天線模組及電子裝置 - Google Patents

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TWI499130B
TWI499130B TW101101341A TW101101341A TWI499130B TW I499130 B TWI499130 B TW I499130B TW 101101341 A TW101101341 A TW 101101341A TW 101101341 A TW101101341 A TW 101101341A TW I499130 B TWI499130 B TW I499130B
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Description

天線模組及電子裝置
本發明係有關於一種單輸入/多輸出(single input/multiple output,SIMO)、一種多輸入/單輸出(multiple input/single output,MISO)或一種多輸入/多輸出(multiple input/multiple output,MIMO)天線模組及電子裝置，特別是有關於一種具有改善之電磁波能量吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)的SIMO、MISO或MIMO天線模組及電子裝置。
電磁波能量吸收率係用於評估當人體暴露於無線電磁場之中時，人體吸收射頻能量的比率。其定義為每公克組織所吸收的瓦特能量。電磁波能量吸收率的評估通常以整體或是一個較小的樣本體積(一般為1或10公克的組織)的平均量進行評估。該值引用樣本量測到的最高水平。其可以通過電場及該組織依據以下公式計算：
其中，σ代表樣本的導電性，|E |代表電場強度，ρ代表樣本密度。在習知的天線模組中，受限於尺寸的限制以及有限的天線選擇，降低SIMO、MISO或MIMO天線模組的電磁波能量吸收率是相當困難的。
有鑑於此，本發明提供一種天線模組以及電子裝置。
本發明提供一種天線模組，包括：一第一槽孔天線單元以及一第二槽孔天線單元。第一槽孔天線單元與一射頻單元相耦接，第二槽孔天線單元與該射頻單元相耦接。其中，該第一槽孔天線單元以及第二槽孔天線單元設置於一無線通訊傳輸器之中，且當連接一電腦時，該無線通訊傳輸器作為一數據機作業，以通過該第一槽孔天線單元以及該第二槽孔天線單元傳送一無線訊號至該電腦的無線電話通訊網路，或從該電腦的無線電話通訊網路中接收一無線訊號。
本發明還提供一種電子裝置，包括：一天線模組，其中該天線模組包括：一第一槽孔天線單元，與一射頻單元相耦接；以及一第二槽孔天線單元，與該射頻單元相耦接，其中，該第一槽孔天線單元以及該第二槽孔天線單元設置於一無線通訊傳輸器之中，且當連接一電腦時，該無線通訊傳輸器作為一數據機作業，以通過該第一槽孔天線單元以及該第二槽孔天線單元傳送一無線訊號至該電腦的無線電話通訊網路，或從該電腦的無線電話通訊網路中接收一無線訊號。
通過利用本發明，天線模組或電子裝置的電磁波能量吸收率可得到改善。
下面段落和附圖將詳述本發明的較佳實施例。
本章節所敘述的是實施本發明之最佳方式，目的在於說明本發明之精神而非用以限定本發明之保護範圍，本發明範圍由申請專利範圍所限定。
第1A以及1B圖係根據本發明第一實施例之電子裝置100的方塊示意圖，其中電子裝置100包括一多輸入/單輸出天線模組。該多輸入/單輸出天線模組包括射頻(Radio Frequency,RF)單元130、第一槽孔天線(slot antenna)單元110、第二槽孔天線單元120、第一切換裝置141以及第一功率放大器(power amplifier)142。射頻單元130可接收一射頻無線訊號並將該射頻無線訊號轉換為一基頻訊號，以由基頻單元處理；或者基頻單元接收一基頻訊號並將該基頻訊號轉換為一射頻訊號，以供後續傳遞。射頻單元130可包括複數個硬體裝置，以執行射頻轉換。例如，射頻單元130可包括一混合器(圖未示)，用以將基頻信號混合振盪信號於行動通訊系統射頻的一載波，其中該射頻可為寬頻分碼多工存取(Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA)系統所使用的900MHz、1900MHz或2100MHz，或其他無線接入技術(Radio Access Technology,RAT)所使用的頻率。射頻單元130包括第一接收埠RX1、第二接收埠RX2以及發射埠TX1。第一槽孔天線單元110耦接於第一切換裝置141，而第一切換裝置141以可選擇的方式耦接於第一接收埠RX1以及發射埠TX1。第一功率放大器142耦接於第一發射埠TX1以及第一切換裝置141之間。第二槽孔天線單元120耦接於第二接收埠RX2。在第1A圖所顯示的一接收模式中，第一切換裝置141選擇將第一槽孔天線單元110耦接於第一接收埠RX1。接著，該第一槽孔天線單元110接收一第一接收訊號，該第一接收訊號被傳遞至第一接收埠RX1。第二槽孔天線單元120接收一第二接收訊號，該第二接收訊號被傳遞至第二接收埠RX2。在第1B圖所示之發射模式中，第一切換裝置141選擇將第一槽孔天線單元110耦接於發射埠TX1，則接下來一發射訊號從該發射埠TX1發送出來，由第一功率放大器142放大，並經過該第一槽孔天線單元發射。
第2A以及2B圖係一電子裝置100中第一槽孔天線單元以及第二槽孔天線單元的示意圖。其中，該電子裝置100進一步包括一基板160以及一接地層170。射頻單元(圖未示)、接地層170、第一槽孔天線單元110以及第二槽孔天線單元120設於基板160之上。基板160包括一第一表面161以及一第二表面162，其中第一表面161與第二表面162相對，而接地層170設於第二表面162之上。該電子裝置100配置SIMO、MISO或MIMO天線模組以改善性能。當使用兩個發射器或是兩個及以上的接收器時，可通過天線模組同時傳遞兩個資料串流，從而使資料傳輸速率加倍。多個接收器配置天線模組可容許更遠距離的傳輸。例如，IEEE 802.11n(Wi-Fi)無線傳輸標準使用MIMO天線模組，以將傳輸速率增加到100Mbps及以上，相較於802.11a以及802.11g具有雙倍的傳輸速率。該天線模組也可以被應用於全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access,WiMAX)或是長期演進(Long Term Evolution,LTE)等規格的通訊裝置。
第一槽孔天線單元110以及第二槽孔天線單元120可具有相同或不同的結構。在第2A以及2B圖的實施例中，第一槽孔天線單元110包括一第一饋入導體111以及一第一槽孔112。第二槽孔天線單元120包括一第二饋入導體121以及一第二槽孔122。其中，第一槽孔112以及第二槽孔122設於接地層170之上，第一饋入導體111設於第一表面161並對應於第一槽孔112，第二饋入導體121設於第一表面161並對應於第二槽孔122。
應用本發明實施例之具槽孔天線單元的天線模組，可具有較改善的SAR值。相較於習知的平面倒F型天線(Planer Inverted-F Antenna,PIFA)單元，本發明實施例之天線模組的SAR值可以降低0.4左右。
槽孔天線單元的槽孔形狀可以被調整，在此以第一槽孔天線單元為例，說明槽孔形狀的種種變化。第3A圖係第一槽孔112之一實施例的示意圖，其中該第一槽孔112為L形。第3B圖係第一槽孔112之另一實施例的示意圖，該第一槽孔112包括一第一部分113以及一第二部分114，第一部分113為L形，第二部分114為長條狀，且第二部分114連接該第一部分113的一端。
第3C圖係第一槽孔112之另一實施例的示意圖，其中，第一槽孔112包括一第一部分113(1)以及一第二部分114(1)。第一部分113(1)為L形，第二部分114(1)也為L形，其中第一部分113(1)包括一第一段部115(1)以及一第二段部116(1)，且第一段部115(1)連接並垂直於第二段部116(1)。第一段部115(1)的一端開口於接地層170的一側171，第二部分114(1)的一端連接於第二段部116(1)的一端，第二部分114(1)位於第二段部116(1)與接地層170之該側171之間。
第3D圖係第一槽孔112之另一實施例的示意圖，其中，第一槽孔112包括一第一部分113(2)以及一第二部分114(2)。第一部分113(2)為L形，第二部分114(2)也為L形。其中第一部分113(2)包括一第一段部115(2)以及一第二段部116(2)，且第一段部115(2)連接並垂直於第二段部116(2)。第一段部115(2)的一端開口於接地層170的一側171，第二部分114(2)的一端連接於第二段部116(2)的一端，第二段部116(2)位於第二部分114(2)與接地層170之該側171之間。
第3E圖係第一槽孔112之另一實施例的示意圖，其中，第一槽孔包括一第一部分113(3)以及一第二部分114(3)。第一部分113(3)為L形，第二部分114(3)為U形，其中第一部分113(3)包括一第一段部115(3)以及一第二段部116(3)，且第一段部115(3)連接並垂直於第二段部116(3)。第一段部115(3)的一端開口於接地層170的一側171，該二部分114(3)的一端連接於第二段部116(3)的一端，第二部分114(3)位於第二段部116(3)與接地層170之該側171之間。
第3F圖係第一槽孔112之另一實施例的示意圖，其中，第一槽孔包括一第一部分113(4)以及一第二部分114(4)。第一部分113(4)為L形，第二部分114(4)為U形，其中第一部分113(4)包括一第一段部115(4)以及一第二段部116(4)，且第一段部115(4)連接並垂直於第二段部116(4)。第一段部115(4)的一端開口於該接地層170的一側171，第二部分114(4)的一端連接於第二段部116(4)的一端，第二段部116(4)位於第二部分114(4)與接地層170之該側171之間。
第3G圖係第一槽孔112之另一實施例的示意圖，其中，第一槽孔包括一第一部分113(5)以及一第二部分114(5)。第一部分113(5)為U形，第二部分114(5)也為U形。第一部分113(5)的一端開口於接地層170的一側171，第二部分114(5)的一端連接於第一部分113(5)的另一端。
第3H圖係第一槽孔112之另一實施例的示意圖，其中，第一槽孔包括一第一部分113(6)以及一第二部分114(6)。第一部分113(6)為閃電形，第二部分114(6)為U形。第一部分113(6)的一端開口於接地層170的一側171，第二部分114(6)的一端連接於第一部分113(6)的另一端。
需注意，上述第3A至3H圖之槽孔形狀可以鏡射形成第二槽孔122，其並為限制本發明。熟習此技藝人士可依據上述實施例對槽孔形狀適度變化，而獲致類似但不同的形狀，上述揭露並未限制本發明。
第4A以及4B圖係根據本發明第二實施例之一電子裝置100’的方塊示意圖，其中電子裝置100’包括一多輸入/多輸出天線模組。電子裝置100’包括射頻單元130’、第一槽孔天線單元110、第二槽孔天線單元120、第一切換裝置141、第一功率放大器142、第二切換裝置151以及第二功率放大器152。射頻單元130’包括一第一接收埠RX1、一第二接收埠RX2、一第一發射埠TX1以及一第二發射埠TX2。射頻單元130’的操作模式類似射頻單元130’其操作細節可參考第1A以及1B圖。第一槽孔天線單元110耦接於第一切換裝置141，第一切換裝置141以可選擇的方式耦接於第一接收埠RX1以及第一發射埠TX1。第一功率放大器142耦接於第一發射埠TX1以及第一切換裝置141之間。第二槽孔天線單元120耦接於第二切換裝置151，第二切換裝置151以可選擇的方式耦接於第二接收埠RX2以及第二發射埠TX2。第二功率放大器152耦接於第二發射埠TX2以及第二切換裝置151之間。在第4A圖所顯示的一接收模式中，第一切換裝置141選擇將第一槽孔天線單元110耦接於第一接收埠RX1，第二切換裝置151選擇將第二槽孔天線單元120耦接於第二接收埠RX2。藉此，第一槽孔天線單元110接收一第一接收訊號，該第一接收訊號被傳遞至第一接收埠RX1；第二槽孔天線單元120接收一第二接收訊號，該第二接收訊號被傳遞至第二接收埠RX2。在第4B圖所顯示的發射模式中，第一切換裝置141選擇將第一槽孔天線單元110耦接於第一發射埠TX1，第二切換裝置151選擇將第二槽孔天線單元120耦接於第二發射埠TX2。藉此，一第一發射訊號從第一發射埠TX1發送出來，由第一功率放大器142放大，並經過第一槽孔天線單元110發射；一第二發射訊號從第二發射埠TX2發送出來，由第二功率放大器152放大，並經過第二槽孔天線單元120發射。第一發射訊號所傳送的資訊可以與第二發射訊號所傳送的資訊相同或相異。當第一發射訊號所傳送的資訊與第二發射訊號所傳送的資訊相同時，MIMO天線模組具有較佳的輸出功率。當第一發射訊號所傳送的資訊與第二發射訊號所傳送的資訊相異時，MIMO天線模組具有較高的傳輸速率。
第5圖係根據本發明實施例之天線模組設於一可攜式電子裝置1之中的情形示意圖。本發明實施例之天線模組可以被設置於一無線通訊傳輸器之中，例如無線保真(Wireless Fidelity,WiFi)、WCDMA系統、WiMAX或是LTE等規格之傳輸器或其它類似裝置。無線通訊傳輸器可進一步包括一通用序列匯排流(Universal Serial Bus,USB)介面，以連接個人電腦、筆記型電腦、平板電腦或其他裝置。該無線通訊傳輸器作為一數據機，適用於透過通用序列匯排流連接至各式電腦裝置，並與基地台、node-B(WCDMA基地台)、advanced node-B等，在無線電話通訊網路之中提供無線通訊服務。
在本發明說明書中所述之「第一」、「第二」、「第三」等用語，其僅用於分別具有相同名稱的元件，彼此之間並無先後順序，本發明並未因此而受限。
雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1．．．可攜式電子裝置
100、100’．．．電子裝置
110．．．第一槽孔天線單元
111．．．第一饋入導體
112．．．第一槽孔
113、113(1)、113(2)、113(3)、113(4)、113(5)、113(6)．．．第一部分
114、114(1)、114(2)、114(3)、114(4)、114(5)、114(6)．．．第二部分
115、115(1)、115(2)、115(3)、115(4)．．．第一段部
116、116(1)、116(2)、116(3)、116(4)．．．第二段部
120．．．第二槽孔天線單元
121．．．第二饋入導體
122．．．第二槽孔
130、130’．．．射頻單元
141．．．第一切換裝置
142．．．第一功率放大器
151．．．第二切換裝置
152．．．第二功率放大器
160．．．基板
161．．．第一表面
162．．．第二表面
170．．．接地層
171．．．側
RX1．．．第一接收埠
RX2．．．第二接收埠
TX1．．．第一發射埠
TX2．．．第二發射埠
第1A圖係根據本發明第一實施例之電子裝置100的方塊示意圖，其中MISO天線單元處於接收模式；
第1B圖係根據本發明第一實施例之電子裝置100的方塊示意圖，其中MISO天線單元處於發射模式；
第2A圖係電子裝置100中第一槽孔天線單元以及第二槽孔天線單元的立體圖；
第2B圖係電子裝置100中第一槽孔天線單元以及第二槽孔天線單元的俯視圖；
第3A-3H圖係槽孔之實施例的示意圖；
第4A圖係根據本發明第二實施例之一電子裝置100’的方塊示意圖，其中MIMO天線單元處於接收模式；
第4B圖係根據本發明第二實施例之一電子裝置100’的方塊示意圖，其中MIMO天線單元處於發射模式；以及
第5圖係根據本發明實施例之天線模組設於一可攜式電子裝置之中的情形示意圖。
100．．．電子裝置
110．．．第一槽孔天線單元
111．．．第一饋入導體
112．．．第一槽孔
120．．．第二槽孔天線單元
121．．．第二饋入導體
122．．．第二槽孔
160．．．基板
161．．．第一表面
162．．．第二表面
170．．．接地層

Claims (19)

  1. 一種天線模組，包括：一第一槽孔天線單元，與一射頻單元相耦接；一第二槽孔天線單元，與該射頻單元相耦接；一基板，包括一第一表面以及一第二表面；以及一接地層，其中，該第一槽孔天線單元以及該第二槽孔天線單元設置於一無線通訊傳輸器之中，且當連接一電腦時，該無線通訊傳輸器作為一數據機作業，以通過該第一槽孔天線單元以及該第二槽孔天線單元傳送一無線訊號至該電腦的無線電話通訊網路，或從該電腦的無線電話通訊網路中接收一無線訊號；其中該射頻單元、該接地層、該第一槽孔天線單元以及該第二槽孔天線單元均設於該基板之上，該第一表面與該第二表面相對，該接地層設於該第二表面之上，該第一槽孔天線單元包括一第一饋入導體以及一第一槽孔，該第二槽孔天線單元包括一第二饋入導體以及一第二槽孔，其中，該第一槽孔以及該第二槽孔形成於該接地層之上，該第一饋入導體設於該第一表面並對應於該第一槽孔，該第二饋入導體設於該第一表面並對應於該第二槽孔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔或該第二槽孔為L形。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔或該第二槽孔包括一第一部分以及一第二部分，該第一部分為L形，該第二部分為長條狀，該第二部分連 接該第一部分的一端。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔或該第二槽孔包括一第一部分以及一第二部分，該第一部分為L形，該第二部分為L形，該第一部分包括一第一段部以及一第二段部，該第一段部連接並垂直於該第二段部，該第一段部的一端開口於該接地層的一側，該第二部分的一端連接於該第二段部的一端，該第二部分位於該第二段部與該接地層之該側之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔或該第二槽孔包括一第一部分以及一第二部分，該第一部分為L形，該第二部分為L形，該第一部分包括一第一段部以及一第二段部，該第一段部連接並垂直於該第二段部，該第一段部的一端開口於該接地層的一側，該第二部分的一端連接於該第二段部的一端，該第二段部位於該第二部分與該接地層之該側之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔或該第二槽孔包括一第一部分以及一第二部分，該第一部分為L形，該第二部分為U形，該第一部分包括一第一段部以及一第二段部，該第一段部連接並垂直於該第二段部，該第一段部的一端開口於該接地層的一側，該第二部分的一端連接於該第二段部的一端，該第二部分位於該第二段部與該接地層之該側之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔或該第二槽孔包括一第一部分以及一第二部分，該第一部分為L形，該第二部分為U形，該第一部分包括 一第一段部以及一第二段部，該第一段部連接並垂直於該第二段部，該第一段部的一端開口於該接地層的一側，該第二部分的一端連接於該第二段部的一端，該第二段部位於該第二部分與該接地層之該側之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔或該第二槽孔包括一第一部分以及一第二部分，該第一部分為U形，該第二部分為U形，該第一部分的一端開口於該接地層的一側，該第二部分的一端連接該第一部分之另一端。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔或該第二槽孔包括一第一部分以及一第二部分，該第一部分為閃電形，該第二部分為U形，該第一部分的一端開口於該接地層的一側，該第二部分的一端連接該第一部分之另一端。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一饋入導體或該第二饋入導體呈長條狀。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第一接收埠，該第二槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第二接收埠，在一接收模式中，該第一槽孔天線單元接收一無線訊號，並將該無線訊號傳遞至該第一接收埠，該第二槽孔天線單元接收該無線訊號，並將該無線訊號傳遞至該第二接收埠。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第一發射埠，該第二槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第二發射埠，在一發 射模式中，一發射訊號從該第一發射埠發送出來，並經過該第一槽孔天線單元發射，該發射訊號並從該第二發射埠發送出來，並經過該第二槽孔天線單元發射。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第一接收埠，該第二槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第二接收埠，在一接收模式中，該第一槽孔天線單元接收一第一無線訊號，並將該第一無線訊號傳遞至該第一接收埠，該第二槽孔天線單元接收一第二無線訊號，並將該第二無線訊號傳遞至該第二接收埠。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中，該第一槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第一發射埠，該第二槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第二發射埠，在一發射模式中，一第一發射訊號從該第一發射埠發送出來，並經過該第一槽孔天線單元發射，一第二發射訊號從該第二發射埠發送出來，並經過該第二槽孔天線單元發射。
  15. 一種電子裝置，包括：一天線模組，其中該天線模組包括：一第一槽孔天線單元，與一射頻單元相耦接；一第二槽孔天線單元，與該射頻單元相耦接；一基板，包括一第一表面以及一第二表面；以及一接地層，其中，該第一槽孔天線單元以及該第二槽孔天線單元設置於一無線通訊傳輸器之中，且當連接一電腦時，該無線通訊傳輸器作為一數據機作業，以通過該第一槽孔天線 單元以及該第二槽孔天線單元傳送一無線訊號至該電腦的無線電話通訊網路，或從該電腦的無線電話通訊網路中接收一無線訊號；其中該射頻單元、該接地層、該第一槽孔天線單元以及該第二槽孔天線單元均設於該基板之上，該第一表面與該第二表面相對，該接地層設於該第二表面之上，該第一槽孔天線單元包括一第一饋入導體以及一第一槽孔，該第二槽孔天線單元包括一第二饋入導體以及一第二槽孔，其中，該第一槽孔以及該第二槽孔形成於該接地層之上，該第一饋入導體設於該第一表面並對應於該第一槽孔，該第二饋入導體設於該第一表面並對應於該第二槽孔。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電子裝置，其中，該第一槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第一接收埠，該第二槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第二接收埠，在一接收模式中，該第一槽孔天線單元接收一無線訊號，並將該無線訊號傳遞至該第一接收埠，該第二槽孔天線單元接收該無線訊號，並將該無線訊號傳遞至該第二接收埠。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之電子裝置，其中，該第一槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第一發射埠，該第二槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第二發射埠，在一發射模式中，一發射訊號從該第一發射埠發送出來，並經過該第一槽孔天線單元發射，該發射訊號並從該第二發射埠發送出來，並經過該第二槽孔天線單元發射。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之電子裝置，其中，該第一槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第一接收埠，該 第二槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第二接收埠，在一接收模式中，該第一槽孔天線單元接收一第一無線訊號，並將該第一無線訊號傳遞至該第一接收埠，該第二槽孔天線單元接收一第二無線訊號，並將該第二無線訊號傳遞至該第二接收埠。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之電子裝置，其中，該第一槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第一發射埠，該第二槽孔天線單元耦接於射頻單元之一第二發射埠，在一發射模式中，一第一發射訊號從該第一發射埠發送出來，並經過該第一槽孔天線單元發射，一第二發射訊號從該第二發射埠發送出來，並經過該第二槽孔天線單元發射。
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