TWI506857B - 應用於射頻檢測程序之印刷式天線模組 - Google Patents

Description

應用於射頻檢測程序之印刷式天線模組

本發明係為一種應用於射頻檢測程序之印刷式天線模組，尤指一種能於其天線結構中保有因應該射頻檢測程序之運作的對應設計，並且還能有效地減少整體模組或裝置之尺寸的印刷式天線模組。

隨著行動運算技術的發展，相關的小尺寸或可攜式電子裝置是不斷地被研發與創新，例如筆記型電腦、個人數位助理、行動電話或平板電腦等。這些科技產品在我們的生活中已扮演著重要之角色，並帶來相當大的方便性和實用性。另一方面，利用上述電子裝置作無線信號之傳輸以進行包括電話通訊、網際網路連線等功能，亦為此類電子裝置的一種重要應用。而所進行的無線信號傳輸係指藉由其裝置所內建或外接的一天線以射頻(radio frequency)方式來接收與發射相關的無線信號。

為了因應可攜式電子裝置之輕薄短小的特性，相關的無線信號傳輸模組無不以輕巧的型態或相應之尺寸加以設計與製造。就目前技術而言，小型天線主要有晶片天線(Chip Antenna)和平面型天線(Planar Antenna)兩種。平面型天線的類型包括微帶天線(Micro-strip Antenna)和印刷式天線(Printed Antenna)；其中結構輕巧、傳輸效能良好、方 便製作且可被輕易地設置在裝置內壁之平面倒F形天線(Planar Inverse-F Antenna，簡稱PIFA)或單極天線(Mono -pole Antenna)，便為目前已被廣泛地運用在各類可攜式電子裝置的平面型天線。

另一方面，就目前技術而言，所製造的天線或無線信號傳輸模組需經過射頻檢測以測試其元件之良窳，從而方能確保產品在無線信號之接收與發射上的品質。請參閱第一圖與第二圖，係分別為習用之一單極天線100與一平面倒F形天線(PIFA)200用於射頻檢測的構造示意圖。其中如第一圖所示，該單極天線100主要包含有一電路板10和設置於其一側面上的一天線本體11，以及對應該天線本體11的一接地部12。該天線本體11之形狀係因應傳輸需求作設計，例如呈現出所示的延伸部13、14、15、16。其次，該單極天線100還包含一饋入部17，以及連接在其中一延伸部13之一端的一斷路結構18。

承上所述，在習用的構造設計下，該斷路結構18主要由兩個相鄰而未導通之連接端181、182所構成；且如第一圖所示，該等連接端181、182係呈現L形並以相互吻合對應的方式作設置。其次，其一連接端181係透過一延長線180而連接至該延伸部13，另一連接端182則和該饋入部17直接連接。

而所述之射頻檢測則可利用一探針(未顯示於圖式)向設於該電路板10之另一側面上的一測點作接觸來完成。該測點係經由該電路板10上的相關穿孔而對應於該連接端182並形成電連接(該測點或可部份地分佈至該電路板 10相對應於該饋入部17之另一側面上)，也就是在該連接端182對該天線本體11之相關延伸部相互分離下檢測信號的接收情形。再者，於檢測結束後，需以焊錫將兩連接端181、182作電連接，以使信號可進行正常傳輸運作而完成產品之製造。

承上所述，為檢測產品的品質，所述之斷路結構便為製造上的必要設計。然而，此一設計在可攜式電子裝置及其對應之電路板10為輕薄短小的特性下，該斷路結構18於所位處的一區域A1之形成，便勢必會壓縮或佔用到設置在同一板材上的其他系統元件之設置空間；或是為了要能容置所需的其他系統元件，則該電路板10之整體尺寸或該接地部12所呈現的面積便需相對地變大。如此，就其特色是低利潤卻普遍為大量製造的電路板產品來說，難免會造成生產成本一定程度上的耗費。

而在平面倒F形天線(PIFA)200的構造上也存在類似的問題。如第二圖所示，其中和上述之該單極天線100類似構成單元的部份係以相近的元件編號作示意，包括電路板20、天線本體21、接地部22、相關延伸部23、24、饋入部27、斷路結構28等。平面倒F形天線(PIFA)和單極天線不同處在於連接有一接地點，而單極天線係僅由一個端點作信號之饋入而與其接地點相互獨立分離。同理，在其斷路結構28的一連接端281係透過一延長線280連接至該延伸部23，而另一連接端282則和該饋入部27直接連接的設計下，該斷路結構28於所位處的一區域A2之形成將會增加該電路板20之整體尺寸。

是以，如何解決此一產業上存在已久之問題，並使得生產的效能可更加提升便為本案發展之主要目的。

本發明之目的在於提供一種應用於射頻檢測程序之印刷式天線模組。該天線模組係應用於可進行無線信號傳輸之電子裝置，特別是用於小尺寸或可攜式的電子裝置；本發明並能於其天線結構中保有因應該射頻檢測程序之運作的對應設計，且相對於習用構造來說，還能有效地減少整體模組或裝置之尺寸。

本發明係為一種印刷式天線模組，應用於一射頻檢測程序，該印刷式天線模組包含有：一基板，具有一第一側面與一第二側面；一接地部，設置於該第一側面上；一饋入部，設置於該第一側面上，該饋入部之一第一端係對應於該接地部；一天線本體，相對於該接地部而設置於該第一側面上，該天線本體並包含有一第一延伸部，而該第一延伸部之一端係形成一第一連接端；以及一第二連接端，相鄰於該第一連接端而設置於該第一側面上，該第二連接端之形狀係對應於該第一連接端之形狀，該第二連接端並連接於該饋入部之一第二端，且一射頻測點係形成於相對應於該第二連接端的該第二側面上。

根據上述構想，其中該第一延伸部係用以進行阻抗匹配調整，而該天線本體還包含有用以進行信號輻射的一第二延伸部，該第一延伸部之另一端與該第二延伸部相連。

根據上述構想，其中該第一連接端與該第二連接端之形狀係呈現為相互對應的L形、半圓形、三角形或矩形，且該第一連接端與該第二連接端之間係形成斷路。

根據上述構想，本發明所述之該印刷式天線模組包含有一焊塊，該焊塊係於該射頻檢測程序完成後焊接於該第一連接端與該第二連接端之上，使得該第一連接端與該第二連接端之間係形成通路。

現以一第一實施例進行本發明之實施說明。請參閱第三圖，係為本發明所提出應用於一射頻檢測程序之一印刷式天線模組300的平面示意圖。如第三圖所示，於此實施例中，該印刷式天線模組300主要包含有一基板30、一接地部32和一天線本體31。該基板30係為一介電質之印刷式電路板，其具有兩側面，而此第三圖中係呈現其中的一第一側面。於此實施例中，所呈現的該天線本體31係以一種單極天線作舉例說明。該接地部32設置於該基板30之該第一側面上，且該天線本體31之位置則是相對於該接地部32而印製與設置於該第一側面上。

承上所述，於此實施例中，形成於該第一側面上的該接地部32係為一印刷金屬面；而於該基板30之另一側面(即一第二側面，未顯示於第三圖；該第二側面與該第一側面係為該基板30相對應的兩側)上則無形成相關線路結構，使其印刷式天線模組300成為一雙層板之架構。然而， 於其他實施方式中，亦可於該基板30之所述另一側面上印製出另一接地金屬面，使其整體模組成為一三層板之架構。但需注意的是，在此三層板(或更多層)之架構下為使天線能進行輻射，在該天線本體31所在位置之另一側面的對應區域上需為鏤空，也就是於其所投影映射出的對應區域上不能形成、設置任何金屬結構。

另一方面，如第三圖所示，本發明的該印刷式天線模組300之架構係部份類似於先前技術的第一圖之該單極天線100，也就是該天線本體31還包含有一第一延伸部33、一第二延伸部34、一第三延伸部35和一第四延伸部36。類似的構成單元亦以相近的元件編號作示意。其中該第二延伸部34和該第四延伸部36於此實施例中為用以進行信號傳輸之輻射區段；意即，該等延伸部所延伸而出的長度將和所響應、共振之頻率大小有關。此外，該第三延伸部35與該第一延伸部33則為用以進行阻抗匹配調整之區段；意即，該第三延伸部35與該第一延伸部33所延伸而出的形狀能使天線之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，簡稱VSWR)達到所需之條件。

進一步來說，本發明之特徵在於其中的該第一延伸部33之一端係形成一第一連接端331，該第一延伸部33之另一端於此實施例中則與該第二延伸部34相連接。而該印刷式天線模組300還包含有一饋入部37和一第二連接端382。如第三圖所示，於此實施例中，該饋入部37設置於該基板30之該第一側面上以作信號之饋入，且其一第一端371係對應於該接地部32，可直接或經由一饋線與一 射頻電路(可設於接地部32中，未顯示於圖式)作連接。其次，該第二連接端382係相鄰於該第一連接端331而設置於該基板30之該第一側面上，且其並連接於該饋入部37之一第二端372。具體而言，該饋入部37可直接於該基板30上採用50歐姆(Ω)之線路來構成，而其第一端371則可因應該接地部32之一接地點的位置來作對應的延伸，且其第二端372則成為一饋入點。

類似地，該第二連接端382之形狀係對應於該第一連接端331之形狀。如第三圖所示，於此實施例中，該等連接端331、382係呈現L形並以相互吻合對應的方式作設置，同時於該第一連接端331與該第二連接端382之間係形成斷路，以提供射頻檢測程序的進行。另一方面，一射頻測點(未顯示於圖式)係形成於該基板30相對應於該第二連接端382之第二側面上；詳細來說，該基板30對應設有一穿孔，使得該射頻測點經由該穿孔與該第二連接端382電連接，進而可利用一探針向該射頻測點作接觸來完成該射頻電路的檢測。其次，本發明之該印刷式天線模組300還包含有一焊塊(未顯示於圖式)，該焊塊係於檢測完成後焊接於該第一連接端331與該第二連接端382之上，以使信號可進行正常傳輸運作而完成產品之製造。

承上所述，可知，本發明之該印刷式天線模組300相比於先前技術的第一圖之該單極天線100已將其中的該延長線180與該延伸部13之全部或部分設置加以捨去，並且是將其形狀對應於該第二連接端382之該第一連接端331直接併入至該天線本體31中；也就是該第一連接端 331係為該第一延伸部33的一部份而形成為其一端，從而能在不設置該延長線180之情況下將需加以相鄰的該第二連接端382之設置位置往上調整，進而能有效地配置該第一連接端331與該第二連接端382所需佔用該基板30之區域。

或就另一角度來看，本發明之該第一連接端331的設計，將可設置在第一圖之天線本體11所佔用的基板10之區域裡，以取代其延長線180與延伸部13之全部或部分，使得本發明之該第一連接端331不會如其斷路結構18一般地佔據基板10的其他面積。

換句話說，相比於先前技術的第一圖之該單極天線100，本發明將可有效地節省其中所示的該區域A1之板材構成，進而使得該接地部32或該基板30所呈現的面積以至於是該印刷式天線模組300之整體尺寸可大幅地縮減。就一製造上之實例來說，先前技術的該單極天線100其長度之大小可為27.39 mm，而本發明之該印刷式天線模組300其長度之大小可為25.10 mm；雖然兩者在寬度上可無差異，但在長度上已可達到縮小約2 mm的板材節省，也就是能達到至少8%的尺寸縮減。

本發明還可根據上述第一實施例所揭露之概念進行相關的變化實施，而能在類似的構造設計下達成相近的功效與實施目的。舉例來說，第一實施例中係以相互對應的L形來設計該第一連接端331與該第二連接端382，而所述之L形的設計係為了在形成斷路構造上能達到較小的空 間佔據，並能於後續使用較小的焊塊來完成兩者之間的焊接。因此，在同樣之實施目的下，該第一連接端331與該第二連接端382之形狀亦可作其他的設計；例如相互對應的半圓形、三角形或矩形等。或者就另一實施方式來說，該第一連接端331與該第二連接端382之設置係為兩個相鄰而未接觸的金屬材料即可。

另外，所述之射頻測點的設置位置除了可僅位於該基板30相對應於該第二連接端382之第二側面上外，如先前技術所述，亦可將部份之範圍同時分佈至該基板30相對應於該饋入部37之第二側面上。

再者，當第一實施例中的該第一連接端331與該第二連接端382因檢測完成而加以焊接時，該第二連接端382便能和該第一延伸部33同樣地來進行阻抗匹配調整。更進一步來說，本發明之該印刷式天線模組300的天線形狀與先前技術之該單極天線100的天線形狀已有所不同，因此，兩者於無線信號之傳輸效益上也將會有所差異；例如會有一定程度之頻寬偏移。但整體而言，本發明並未縮小其天線本體31中進行輻射的延伸部面積或尺寸，使得基本的傳輸效益仍得以維持。然而，若欲達到相同的傳輸效益，則可進一步再透過調整其天線本體之形狀來完成；例如可於相關的延伸部上再增加出部份之補塊。

當然，本發明之印刷式天線模組除了能以第一實施例的單極天線來構成之外，亦能以其他類型的天線來製造。現以一第二實施例進行本發明之實施說明；請參閱第四圖，係為本發明所提出應用於所述之射頻檢測程序之一印 刷式天線模組400的平面示意圖。於此第二實施例中，類似的構成單元亦以相近的元件編號作示意，包括基板40、天線本體41、接地部42、相關延伸部43、44、饋入部47(包含其兩端471、472)、第一連接端431與第二連接端482等。如第四圖所示，於此實施例中，所呈現的該天線本體41係以一種平面倒F形天線(PIFA)作舉例說明。

承上所述，可知，此第二實施例和第一實施例之差異僅在於天線類型而已。此第二實施例於設計概念上亦是將先前技術的第二圖中的該延長線280與該延伸部23之全部或部分設置加以捨去，而將其第一連接端431直接併入至該天線本體41中而形成為該第一延伸部43的一端。是故，此第二實施例同樣能有效地配置該第一連接端431與該第二連接端482所需佔用之區域；或是相比於先前技術的第二圖之該平面倒F形天線(PIFA)200，本發明將可有效地節省其中所示的該區域A2之板材構成而大幅地縮減整體尺寸。就一製造上之實例來說，先前技術的該平面倒F形天線(PIFA)200其寬度之大小可為16.21 mm，而本發明之該印刷式天線模組400其寬度之大小可為13.58 mm；雖然兩者在長度上可無差異，但在寬度上已可達到縮小約3 mm的板材節省，也就是能達到至少16%的尺寸縮減。

綜上所述，為了因應小尺寸或可攜式電子裝置的發展愈益輕薄短小，將任何設計於其裝置中的元件或結構，無論是天線結構、電路板或是整體無線信號傳輸模組等，進行尺寸的對應縮減，便為一不可忽略的重點。同時，根據 目前技術對於天線所需進行的射頻檢測，前述之斷路結構或形狀相對應並作相鄰設置的兩連接端係已為必要之設計；因此，當本發明所提出之印刷式天線模組能於其天線結構中保有因應檢測運作的對應設計，並且還能同時有效減少整體之尺寸時，實已成功地達到產業上之目標。另一方面，當其基板或電路板的尺寸可再更縮小時，除了能減少小尺寸或可攜式電子裝置之體積外，也將可明顯地減少耗材，進而在產品大量製造的前提下達到更為可觀的成本下降。是故，本發明能有效解決先前技術中所提出之相關問題，並能成功地達到本案發展之主要目的。

任何熟悉本技術領域的人員，可在運用與本發明相同目的之前提下，使用本發明所揭示的概念和實施例變化來作為設計和改進其他一些方法的基礎。這些變化、替代和改進不能背離申請專利範圍所界定的本發明的保護範圍。是故，本發明得由熟習此技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

100‧‧‧單極天線

200‧‧‧平面倒F形天線

10、20‧‧‧電路板

11、21、31、41‧‧‧天線本體

12、22、32、42‧‧‧接地部

13、14、15、16、23、24‧‧‧延伸部

17、27、37、47‧‧‧饋入部

18、28‧‧‧斷路結構

180、280‧‧‧延長線

181、182、281、282‧‧‧連接端

A1、A2‧‧‧區域

300、400‧‧‧印刷式天線模組

30、40‧‧‧基板

33、43‧‧‧第一延伸部

331、431‧‧‧第一連接端

34、44‧‧‧第二延伸部

35‧‧‧第三延伸部

36‧‧‧第四延伸部

371、471‧‧‧第一端

372、472‧‧‧第二端

382、482‧‧‧第二連接端

第一圖，係為習用之一單極天線100用於射頻檢測的構造示意圖。

第二圖，係為習用之一平面倒F形天線(PIFA)200用於射頻檢測的構造示意圖。

第三圖，係為本發明所提出應用於射頻檢測程序上之一印刷式天線模組300的平面示意圖。

第四圖，係為本發明所提出應用於射頻檢測程序上之一 印刷式天線模組400的平面示意圖。

300‧‧‧印刷式天線模組

30‧‧‧基板

31‧‧‧天線本體

32‧‧‧接地部

33‧‧‧第一延伸部

331‧‧‧第一連接端

34‧‧‧第二延伸部

35‧‧‧第三延伸部

36‧‧‧第四延伸部

37‧‧‧饋入部

371‧‧‧第一端

372‧‧‧第二端

382‧‧‧第二連接端

Claims (9)

1. 一種印刷式天線模組，應用於一射頻檢測程序，該印刷式天線模組包含有：一基板，具有相對應的一第一側面與一第二側面；一接地部，設置於該基板的該第一側面上；一饋入部，設置於該基板的該第一側面上，該饋入部之一第一端係對應於該接地部；一天線本體，相對於該接地部而設置於該基板的該第一側面上，該天線本體並包含有一第一延伸部與一第二延伸部，而該第一延伸部之一端係形成一第一連接端，而該第一延伸部之另一端係與該第二延伸部相連接，該第二延伸部係用以進行信號傳輸之輻射；以及一第二連接端，相鄰於該第一連接端而設置於該基板的該第一側面上，該第二連接端之形狀係對應於該第一連接端之形狀，該第二連接端並連接於該饋入部之一第二端，且一射頻測點係形成於該基板相對應於該第二連接端的該第二側面上；其中該第一連接端與該第二連接端之間係形成斷路；其中該印刷式天線模組包含有一焊塊，該焊塊係於該射頻檢測程序完成後焊接於該第一連接端與該第二連接端之上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之印刷式天線模組，其中該基板係為一介電質之印刷式電路板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之印刷式天線模組，其中該接地部係為一印刷金屬面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之印刷式天線模組，其中該饋入部之該第一端可直接或經由一饋線與一射頻電路作連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之印刷式天線模組，其中該第一延伸部係用以進行阻抗匹配調整。
6. 如申請專利範圍第1項所述之印刷式天線模組，其中該第一連接端與該第二連接端之形狀係呈現為相互對應的L形、半圓形、三角形或矩形。
7. 如申請專利範圍第1項所述之印刷式天線模組，其中該第二連接端係用以進行阻抗匹配調整。
8. 如申請專利範圍第1項所述之印刷式天線模組，其中該基板具有一穿孔，該射頻測點經由該穿孔與該第二連接端電性連接，而該射頻檢測程序係為利用一探針接觸該射頻測點。
9. 如申請專利範圍第1項所述之印刷式天線模組，其中該射頻測點係同時分佈至該基板相對應於該饋入部之該第二側面上。