TWI633703B - 外置式天線裝置及其天線結構 - Google Patents

外置式天線裝置及其天線結構 Download PDF

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Abstract

一種外置式天線裝置，包括外接座、組接於外接座的長形殼體、穿設於外接座與殼體內的訊號線纜、及設置於殼體內的天線結構。天線結構包含長形的基板及設置於基板的接地段、天線段、匹配模組、與低頻延伸段。低頻延伸段與接地段位於天線段的相反兩側。天線段包含有饋入部、高頻天線部、及低頻天線部，訊號線纜電性連接於接地段與饋入部。高頻天線部與低頻天線部經由匹配模組而電性連接於饋入部與接地段。低頻延伸段與低頻天線段的訊號路徑總和為其所適用之低頻頻段之中心頻率的0.375倍至0.625倍波長。低頻延伸段與天線段呈間隔設置並且電性耦合。

Description

外置式天線裝置及其天線結構
本發明涉及一種天線，尤其涉及一種外置式天線裝置及其天線結構。
現有的天線裝置可以分為安裝在電子裝置內部的內置式天線(如：手機天線)以及安裝在電子裝置外部的外置式天線(如：分享器天線)。其中，現有的外置式天線為使天線增益提升，大都採用一體延伸低頻天線的長度或是將低頻天線串接於輻射體。然而，上述現有外置式天線雖可使天線增益提升，但也會使其所能運作的頻寬受到限制。再者，低頻天線串接於輻射體更是會產生阻抗偏移等情事。
於是，本發明入認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。
本發明實施例在於提供一種外置式天線裝置及其天線結構，其能改善現有外置式天線所可能產生的問題。
本發明實施例公開一種外置式天線裝置，用來可分離地安裝在一電子裝置，所述外置式天線裝置包括：一外接座，用來可分離地安裝在所述電子裝置；一殼體，呈長形且形成有一容置空間及連通於所述容置空間的一安裝口，所述殼體的所述安裝口組接 於所述外接座，以使所述容置空間呈封閉狀；一訊號線纜，局部穿設於所述外接座，並且其餘部位設置於所述容置空間內；其中，所述訊號線纜包含有一自由端與一固定端，所述自由端是用來電性連接於所述插接座所安裝的所述電子裝置；以及一天線結構，設置於所述容置空間內，用以於一高頻頻段與一低頻頻段內運作，所述天線結構包含：一基板，呈長形並定義有一長度方向；一接地段，設置於所述基板；一天線段，設置於所述基板，所述天線段包含有一饋入部、一高頻天線部、及一低頻天線部，所述訊號線纜的所述固定端電性連接於所述接地段與所述饋入部；一匹配模組，設置於所述基板，並且所述高頻天線部與所述低頻天線部是經由所述匹配模組而電性連接於所述饋入部與所述接地段；及一低頻延伸段，設置於所述基板，並且所述低頻延伸段與所述接地段大致位於所述天線段的相反兩側，所述低頻延伸段與所述低頻天線段的訊號路徑總和大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.375倍至0.625倍波長；其中，所述低頻延伸段與所述天線段之間具有一間隙，並且所述低頻延伸段電性耦合於所述低頻天線部。
本發明實施例也公開一種外置式天線裝置的天線結構，用以於一高頻頻段與一低頻頻段內運作，所述外置式天線裝置的天線結構包括：一基板，呈長形並定義有一長度方向；一接地段，設置於所述基板；一天線段，設置於所述基板，所述天線段包含有一饋入部、一高頻天線部、及一低頻天線部；一匹配模組，設置於所述基板，並且所述高頻天線部與所述低頻天線部是經由所述匹配模組而電性連接於所述饋入部與所述接地段；以及一低頻延伸段，設置於所述基板，並且所述低頻延伸段與所述接地段大致位於所述天線段的相反兩側，所述低頻延伸段與所述低頻天線段的訊號路徑總和大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.375倍至0.625倍波長；其中，所述低頻延伸段與所述天線段之間具有一間 隙，並且所述低頻延伸段電性耦合於所述低頻天線部。
綜上所述，本發明實施例所公開的外置式天線裝置及其天線結構，通過低頻天線部電性耦合於低頻延伸段，藉以使兩者共同提供的訊號路徑大致為低頻頻段之中心頻率的0.125倍至0.375倍波長，進而提升天線結構的天線增益並且使天線結構所適用的頻帶具有較大的頻寬。
為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。
100‧‧‧外置式天線裝置
1‧‧‧外接座
11‧‧‧管體
2‧‧‧殼體
21‧‧‧容置空間
22‧‧‧安裝口
3‧‧‧訊號線纜
31‧‧‧自由端
32‧‧‧固定端
4‧‧‧天線結構
41‧‧‧基板
411‧‧‧第一板面
412‧‧‧第二板面
413‧‧‧第一導電柱
414‧‧‧第二導電柱
415‧‧‧第三導電柱
42‧‧‧接地段
421‧‧‧缺角
43‧‧‧天線段
431‧‧‧饋入部
432‧‧‧高頻天線部
433‧‧‧低頻天線部
44‧‧‧匹配模組
441‧‧‧高頻微帶線
442‧‧‧低頻微帶線
443‧‧‧高頻耦合墊
444‧‧‧低頻耦合墊
45‧‧‧焊接墊
46‧‧‧低頻延伸段
D‧‧‧長度方向
G‧‧‧間隙
圖1為本發明外置式天線裝置的立體示意圖。
圖2為圖1的分解示意圖。
圖3為圖2中的天線結構示意圖。
圖4為圖3的局部放大示意圖。
圖5為圖4另一視角的放大示意圖。
圖6為圖3的另一局部放大示意圖。
圖7為本發明天線結構另一實施態樣的示意圖。
圖8為本發明天線結構又一實施態樣的示意圖。
圖9為圖1的測試示意圖。
請參閱圖1至圖9，為本發明的實施例，需先說明的是，本實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本發明的實施方式，以便於了解本發明的內容，而非用來侷限本發明的保護範圍。
如圖1和圖2，本實施例公開一種外置式天線裝置100，用來可分離地安裝在一電子裝置(如：分享器主機)。也就是說，本實 施例的外置式天線裝置100是不同於設置於電子裝置內部的天線(如：手機天線)。其中，所述外置式天線裝置100包括一外接座1、組接於上述外接座1的一殼體2、穿設於上述外接座1與殼體2內的一訊號線纜3、及設置於上述殼體2內且電性連接於訊號線纜3的一天線結構4。此外，本實施例的天線結構4是應用於上述外接座1、殼體2、及訊號線纜3，但本發明不受限於此。以下將分別說明本實施例外置式天線裝置100的各個元件構造，而後再適時介紹各個元件之間的連接關係。
如圖1和圖2，所述外接座1是用來可分離地安裝在上述電子裝置，並且外接座1於本實施例中包含有相互樞接的兩個管體11，並且上述兩個管體11的內部相互連通。
所述殼體2呈長形，並且殼體2形成有一容置空間21及連通於上述容置空間21的一安裝口22。進一步地說，所述容置空間21僅能經由上述安裝口22而連通於外。再者，所述殼體2的安裝口22是可分離地組接於外接座1，以使上述殼體2的容置空間21呈封閉狀。
所述訊號線纜3局部穿設於外接座1，並且其餘部位設置於所述殼體2的容置空間21內。其中，所述訊號線纜3包含有一自由端31與一固定端32，上述自由端31是設置於外接座1的其中一個管體11，用來電性連接於外接座1所安裝的電子裝置，所述固定端32則用來電性連接於天線結構4。
所述天線結構4設置於上述殼體2的容置空間21內，用以於一高頻頻段與一低頻頻段內運作。其中，所述高頻頻段與低頻頻段是基於下述天線結構4的構造而具有較大的頻寬，並且上述高頻頻段於本實施例中例如是1710MHz~2690MHz，低頻頻段於本實施例中例如是690MHz~960MHz，但本發明不受限於此。進一步地 說，所述天線結構4於本實施例中包含有一基板41以及設置於所述基板41的一接地段42、一天線段43、一匹配模組44、一焊接墊45(如圖5)、與一低頻延伸段46。
其中，所述基板41呈長形並定義有一長度方向D，並且上述基板41的外型大致對應於所述殼體2的截面，所以殼體2能用沿著長度方向D而套設於基板41外。再者，所述基板41具有位於相反側的一第一板面411與一第二板面412。
如圖2至圖4，所述接地段42設置於基板41的第一板面411，並且接地段42鄰近於上述外接座1。其中，本實施例的接地段42呈直條狀並且在遠離外接座1的角落處形成有一缺角421。更詳細地說，所述接地段42的訊號路徑大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.125倍波長(亦即，1/8λ)，並且本實施例接地段42的訊號路徑等同於接地段42對應於所述長度方向D上的長度。
如圖2至圖5，所述天線段43設置於基板的第一板面411，並且天線段43包含有一饋入部431、一高頻天線部432、及一低頻天線部433。其中，本實施例的高頻天線部432與低頻天線部433呈間隔設置且大致構成U形輪廓，並且上述U形輪廓的缺口面向所述接地段42，而所述饋入部431大致位於上述U形輪廓的缺口內並鄰近於接地段42。再者，所述高頻天線部432的一端與低頻天線部433的一端(即U形輪廓的兩末端)是位於饋入部431的相反兩側並且鄰近於所述接地段42。
進一步地說，所述訊號線纜3的固定端32則是電性連接於上述接地段42與饋入部431，而所述高頻天線部432與低頻天線部433是經由匹配模組44而電性連接於所述饋入部431與接地段42。其中，本實施例的匹配模組44包含設置於基板41第一板面411的一高頻微帶線441與一低頻微帶線442、及設置於基板41 第二板面412的一高頻耦合墊443與一低頻耦合墊444。
更詳細地說，所述高頻微帶線441的兩端分別連接於所述饋入部431與高頻天線部432，藉以在饋入部431與高頻天線部432之間提供如同電感元件之作用。所述低頻微帶線442的兩端分別連接於所述接地段42與低頻天線部433，藉以在接地段42與低頻天線部433之間提供如同電感元件之作用。其中，上述低頻微帶線442的大部分區塊是位於所述接地段42的缺角421內。
再者，所述高頻耦合墊443經由埋設於基板41內的至少一第一導電柱413而與所述高頻天線部432電性連接(也就是說，所述第一導電柱413的兩端分別連接高頻耦合墊443與高頻天線部432)，並且高頻耦合墊443能電性耦合於所述接地段42，藉以在接地段42與高頻天線部432之間提供如同電容元件之作用。所述低頻耦合墊444經由埋設於基板41內的至少一第二導電柱414而與所述饋入部431電性連接(也就是說，所述第二導電柱414的兩端分別連接低頻耦合墊444與饋入部431)，並且低頻耦合墊444能電性耦合於所述低頻天線部433，藉以在饋入部431與低頻天線部433之間提供如同電容元件之作用。
另，所述焊接墊45經由埋設於基板41內的至少一第三導電柱415而與所述接地段42電性連接(也就是說，所述第三導電柱415的兩端分別連接焊接墊45與接地段42)，並且本實施例訊號線纜3的固定端32是焊接於所述焊接墊45與低頻耦合墊444，藉以電性連接於上述接地段42與饋入部431。
如圖3至圖6，所述低頻延伸段46的位置遠離外接座1，亦即，所述低頻延伸段46與接地段42大致位於天線段43的相反兩側(如圖3中的天線段43上側與下側)。其中，所述低頻延伸段46與天線段43(的低頻天線部433)之間具有一間隙G，並且上述間隙G的尺寸不足以影響所述低頻延伸段46電性耦合於低頻天 線部433。本實施例中的間隙G在所述長度方向L上大致為0.5公厘(mm)至1公厘，但本發明不受限於此。
進一步地說，所述低頻延伸段46與低頻天線段43的訊號路徑總和大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.375倍至0.625倍波長(亦即，1/8λ~3/8λ)。其中，所述低頻天線部433的訊號路徑大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.125倍波長，而所述低頻延伸段46的訊號路徑則大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.125倍至0.375倍波長。須說明的是，所述低頻延伸段46的訊號路徑於本實施例中呈直條狀且大致等同於所述低頻延伸段46對應於長度方向L上的長度，而本實施例低頻延伸段46的訊號路徑較佳為所述低頻頻段之中心頻率的0.375倍波長，但不受限於此。
此外，圖3所示的低頻延伸段46是以直條狀為例作說明，但低頻延伸段46的外型也可依據設計者的需求而加以調整。舉例來說，如圖7所示，所述低頻延伸段46也可以是彎折狀(亦即，低頻延伸段46的訊號路徑呈彎折狀)，藉以使低頻延伸段46提供訊號運行的訊號路徑不變，但卻能縮短低頻延伸段46對應於長度方向D上的長度，進而利於應用在較短的基板41上。也就是說，圖7所示的低頻延伸段46之訊號路徑是大於低頻延伸段46對應於長度方向D上的長度。
再者，圖3所示的接地段42、饋入部431、高頻天線部432、低頻天線部433、及低頻延伸段46皆是以設置於所述基板41的第一板面411上為例作說明，但本發明不受限於此。舉例來說，如圖8所示，所述低頻延伸段46也可以設置於基板41的第二板面412，並且低頻延伸段46的局部位於低頻天線部433的下方而能彼此電性耦合。
綜上所述，本實施例所公開的外置式天線裝置100及其天線 結構4，通過低頻天線部433電性耦合於低頻延伸段46，藉以使兩者共同提供的訊號路徑大致為低頻頻段之中心頻率的0.125倍至0.375倍波長，進而提升天線結構4的天線增益(如：天線結構4在低頻頻段與高頻頻段運作時的天線增益可大致維持在3dBi以上)並且使天線結構4所適用的頻帶具有較大的頻寬(如圖9所示)。
以上所述僅為本發明的優選可行實施例，並非用來侷限本發明的保護範圍，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的權利要求書的保護範圍。

Claims (9)

  1. 一種外置式天線裝置，用來可分離地安裝在一電子裝置，所述外置式天線裝置包括：一外接座，用來可分離地安裝在所述電子裝置；一殼體，呈長形且形成有一容置空間及連通於所述容置空間的一安裝口，所述殼體的所述安裝口組接於所述外接座，以使所述容置空間呈封閉狀；一訊號線纜，局部穿設於所述外接座，並且其餘部位設置於所述容置空間內；其中，所述訊號線纜包含有一自由端與一固定端，所述自由端是用來電性連接於所述插接座所安裝的所述電子裝置；以及一天線結構，設置於所述容置空間內，用以於一高頻頻段與一低頻頻段內運作，所述天線結構包含：一基板，呈長形並定義有一長度方向；一接地段，設置於所述基板；一天線段，設置於所述基板，所述天線段包含有一饋入部、一高頻天線部、及一低頻天線部，所述訊號線纜的所述固定端電性連接於所述接地段與所述饋入部；一匹配模組，設置於所述基板，並且所述高頻天線部與所述低頻天線部是經由所述匹配模組而電性連接於所述饋入部與所述接地段；及一低頻延伸段，設置於所述基板，並且所述低頻延伸段與所述接地段大致位於所述天線段的相反兩側，所述低頻延伸段與所述低頻天線段的訊號路徑總和大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.375倍至0.625倍波長；其中，所述低頻延伸段與所述天線段之間具有一間隙，並且所述低頻延伸段電性耦合於所述低頻天線部；其中，所述接地段鄰近於所述外接座，而所述低頻延伸段遠離所述外接座。
  2. 如請求項1所述的外置式天線裝置，其中，所述基板具有位於相反側的一第一板面與一第二板面，所述接地段、所述饋入部、所述高頻天線部、所述低頻天線部、及所述低頻延伸段皆設置於所述基板的所述第一板面上。
  3. 如請求項2所述的外置式天線裝置，其中，所述饋入部與所述高頻天線部鄰近於所述接地段，所述匹配模組包含：一高頻微帶線，設置於所述第一板面，並且所述高頻微帶線的兩端分別連接於所述饋入部與所述高頻天線部；一低頻微帶線，設置於所述第一板面，並且所述低頻微帶線的兩端分別連接於所述接地段與所述低頻天線部；一高頻耦合墊，設置於所述第二板面，所述高頻耦合墊經由埋設於所述基板內的一第一導電柱而與所述高頻天線部電性連接，並且所述高頻耦合墊能電性耦合於所述接地段；及一低頻耦合墊，設置於所述第二板面，所述低頻耦合墊經由埋設於所述基板內的一第二導電柱而與所述饋入部電性連接，並且所述低頻耦合墊能電性耦合於所述低頻天線部。
  4. 如請求項3所述的外置式天線裝置，其中，所述天線結構包含有一焊接墊，並且所述焊接墊經由埋設於所述基板內的一第三導電柱而與所述接地段電性連接；所述訊號線纜的所述固定端焊接於所述焊接墊與所述低頻耦合墊。
  5. 如請求項1至4中任一項所述的外置式天線裝置，其中，所述低頻天線部的所述訊號路徑大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.125倍波長；所述低頻延伸段的所述訊號路徑大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.125倍至0.375倍波長；所述接地段的訊號路徑大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.125倍波長。
  6. 如請求項5所述的外置式天線裝置，其中，所述低頻延伸段的所述訊號路徑等同於所述低頻延伸段對應於所述長度方向上的長度；所述接地段的所述訊號路徑等同於所述接地段對應於所述長度方向上的長度。
  7. 如請求項1至4中任一項所述的外置式天線裝置，其中，所述間隙在所述長度方向上大致為0.5公厘至1公厘；所述低頻延伸段的所述訊號路徑大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.375倍波長。
  8. 一種外置式天線裝置的天線結構，用以於一高頻頻段與一低頻頻段內運作，所述外置式天線裝置的天線結構包括：一基板，呈長形並定義有一長度方向；一接地段，設置於所述基板；一天線段，設置於所述基板，所述天線段包含有一饋入部、一高頻天線部、及一低頻天線部；一匹配模組，設置於所述基板，並且所述高頻天線部與所述低頻天線部是經由所述匹配模組而電性連接於所述饋入部與所述接地段；以及一低頻延伸段，設置於所述基板，並且所述低頻延伸段與所述接地段大致位於所述天線段的相反兩側，所述低頻延伸段與所述低頻天線段的訊號路徑總和大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.375倍至0.625倍波長；其中，所述低頻延伸段與所述天線段之間具有一間隙，並且所述低頻延伸段電性耦合於所述低頻天線部。
  9. 如請求項8所述的外置式天線裝置的天線結構，其中，所述低頻天線部的所述訊號路徑大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.125倍波長；所述低頻延伸段的所述訊號路徑大致為所述低頻頻段之中心頻率的0.125倍至0.375倍波長。
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