TWI713254B - 天線模組 - Google Patents

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TWI713254B TW108142812A TW108142812A TWI713254B TW I713254 B TWI713254 B TW I713254B TW 108142812 A TW108142812 A TW 108142812A TW 108142812 A TW108142812 A TW 108142812A TW I713254 B TWI713254 B TW I713254B
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Abstract

一種天線模組，包括金屬框架及天線結構。金屬框架具有開口及位於開口的相對兩側的第一邊緣及第二邊緣。天線結構配置於開口內且包括第一輻射體、第二輻射體、第一導通件及第二導通件。第一輻射體包括第一段部及第二段部，第一段部包括饋入端，第一段部靠近第一邊緣，第二段部從第一段部往第二邊緣延伸。第二輻射體位於第一段部與第一邊緣之間，第二輻射體與第一段部之間形成有第一槽縫，第二輻射體包括接地端。第一導通件連接第二輻射體與金屬框架。第二導通件連接第二段部與金屬框架。

Description

天線模組
本揭示是有關於一種天線模組，且特別是有關於一種多頻段的天線模組。
目前，在第五代行動通訊5G中Sub 6G的LTE MIMO天線所需涵蓋的頻帶越來越多，從原本1710MHz至2700MHz的頻帶，還增加了n77~n79之3300MHz至5000MHz的頻段，及LAA B252和B255之5150MHz至5850MHz的頻段。
本揭示提供一種天線模組，其可耦合出多頻段。
本揭示的一種天線模組，包括一金屬框架及一天線結構。金屬框架具有一開口及位於開口的相對兩側的一第一邊緣及一第二邊緣。天線結構設置於開口，天線結構包括一第一輻射體、一第二輻射體、一第一導通件及一第二導通件。第一輻射體配置於開口內，且包括一第一段部及一第二段部，第一段部包括一饋入端，第一段部靠近第一邊緣，第二段部從第一段部往第二邊緣延伸。第二輻射體配置於開口內，且位於第一段部與第一邊緣之間，第二輻射體與第一段部之間形成有一第一槽縫，第二輻射體包括一接地端。第一導通件連接第二輻射體與金屬框架。第二導通件連接第二段部與金屬框架。
基於上述，本揭示的天線模組藉由金屬框架、第一輻射體、第二輻射體、第一導通件及第二導通件的配置，而可耦合出多頻段，以滿足寬頻的需求。
圖1是依照本揭示的一實施例的一種電子裝置的外觀側視示意圖。圖2是圖1的電子裝置的第一機體的剖面示意圖。圖2例如是圖1的右側往左側看去且隱藏第二機體的視圖。請參閱圖1與圖2，本實施例的電子裝置10以智慧音箱裝置為例，但電子裝置10的種類不以此為限制。在本實施例中，電子裝置10包括一第一機體15及一第二機體20。第一機體15例如是主機體(音箱腔體)，第二機體20例如為顯示器。
在本實施例中，第一機體15包括一金屬框架30，例如是外殼。金屬框架30的高度L1例如是120毫米，寬度L2例如是47毫米，長度L6(圖2)例如是240毫米，但金屬框架30的尺寸不以此為限制。如圖2所示，金屬框架30內設置有一主機板50、一低頻喇叭腔體60、至少一高頻喇叭腔體62(例如兩個)。
金屬框架30具有至少一開口31。如圖1所示，開口31的長度L3例如是60毫米，開口31的寬度L4例如是30毫米。開口31的底緣與金屬框架30的底面的距離L5例如是5毫米，但開口31的尺寸不以此為限制。
在本實施例中，天線模組更包括至少一絕緣件40填充於至少一開口31內，絕緣件40構成金屬框架30上的塑膠開窗區。至少一天線結構100配置於至少一絕緣件40上。
由圖2可看出，在本實施例中，金屬框架30具有相對的兩壁面(圖2的左壁面與右壁面)。金屬框架30的至少一開口31包括兩開口31，兩開口31位於兩壁面上。至少一絕緣件40包括兩絕緣件40，配置於兩開口31。至少一天線結構100包括兩天線結構100，但本揭示內容並不以此為限。在本實施例中，兩天線結構100設置在位於兩開口31的兩絕緣件40的內面上。也就是說，兩天線結構100位於第一機體15的金屬框架30的左右兩側的內面上。
在本實施例中，天線結構100例如可以是形成在塑膠基板的銅箔或形成在電路板上的線路。或者，天線結構100也可以用LDS的方式噴塗在塑件上，但天線結構100的形成方式不以此為限制。下面將對天線結構100進行說明。
圖3是圖1的電子裝置的第一機體的其中一個內面的示意圖。請參閱圖3，在本實施例中，天線結構100可配置在一基板105上，且至少包括一第一輻射體110、一第二輻射體120、一第一導通件160及一第二導通件162。第一輻射體110配置於開口31內，且包括一第一段部112及一第二段部114。第一段部112包括一饋入端(位置A1)。基板105可為軟性電路板或是塑膠基板。
金屬框架30的開口31具有相對的一第一邊緣32及一第二邊緣34。第一段部112沿著第一邊緣32的方向延伸且靠近第一邊緣32，第二段部114從第一段部112往第二邊緣34延伸。第一段部112及第二段部114的形狀類似於T型，但形狀上不以此為限制。詳細來說，第一段部112包括相連的一第一子區域(位置A1、A2)及一第二子區域(位置A1、A3)。第二段部114(位置A4、G3)連接於第一子區域(位置A1、A2)及第二子區域(位置A1、A3)的交界處。
第二輻射體120配置於開口31內，且位於第一段部112與第一邊緣32之間。要說明的是，在本實施例中，第二輻射體120被第一導通件160所覆蓋，而位於第一導通件160下方，第一導通件160在圖3中以第一導通件160下方的斜線表示。第二輻射體120包括一接地端。
在本實施例中，饋入端(位置A1)可連接至同軸傳輸線170的訊號正端，接地端(位置G1)可連接至同軸傳輸線170的訊號負端。同軸傳輸線170可連接至圖2的主機板50。同軸傳輸線170例如是使用外徑為1.13毫米的低損耗線，線長為250毫米，但不以此為限制。
此外，在本實施例中，第一導通件160連接於第二輻射體120與金屬框架30在靠近第一邊緣32的部位。因此，第二輻射體120的接地端(位置G1)可透過第一導通件160與金屬框架30(系統接地面)互相導通。另外，第二導通件162連接於第二段部114與金屬框架30在靠近對應的第二邊緣34的部位。
在本實施例中，天線結構100適於耦合出一第一頻段、一第二頻段及一第三頻段。具體地說，天線結構100例如為Sub 6G的LTE MIMO天線。第一頻段為1710MHz至2700MHz，第二頻段為3300 MHz至5000MHz，且第三頻段為5150 MHz至5850MHz的頻帶。當然，天線結構100的種類及耦合的頻段不以上述為限制。
詳細而言，在本實施例中，金屬框架30的開口31依序具有第一邊緣32(左邊緣)、一第三邊緣36(上邊緣)、第二邊緣34(右邊緣)及一第四邊緣38(下邊緣)。在本實施例中，第一子區域(位置A1、A2)、第二段部114(位置A4、G3)、第二導通件162、部分的第二邊緣34(右邊緣的上半部)、第三邊緣36、部分的第一邊緣32(左邊緣的上半部)、接地端及饋入端共同構成一第一封閉迴路，而耦合出第一頻段及第二頻段。在本實施例中，第一封閉迴路的共振路徑約為135毫米(即2.2GHz~2.3GHz的全波長長度)，而共振出2.25GHz和二倍頻4.5GHz的兩個頻段。
此外，在本實施例中，第二子區域(位置A1、A3)、第二段部114(位置A4、G3)、第二導通件162、另一部分的第二邊緣34(右邊緣的下半部)、第四邊緣38、另一部分的第一邊緣32(左邊緣的下半部)、接地端及饋入端共同構成一第二封閉迴路，而耦合出第一頻段、第二頻段及第三頻段。在本實施例中，第二封閉迴路的共振路徑約為202毫米(即1.5GHz的全波長長度)，而共振出1.5GHz、二倍頻3GHz、三倍頻4.5GHz及四倍頻6GHz的四個頻段。
此外，第二輻射體120(位置G1、G2所形成的路徑)與第一輻射體110的第一段部112(位置A2、A1、A3所形成的路徑)之間形成有一第一槽縫C1，第一槽縫C1的寬度例如是0.5毫米，但第一槽縫C1的寬度不以此為限制。
在本實施例中，第二輻射體120(位置G1、G2所形成的路徑)與第一輻射體110的第一段部112(位置A2、A1、A3所形成的路徑)耦合，而可共振出WiFi 5GHz的頻段。此外，設計者還可透過控制第一槽縫C1的長度和第二輻射體120的長度，來控制其WiFi 5GHz的頻率點位置。
另外，在本實施例中，天線結構100更包括一第三輻射體130(位置P1)，位於開口31內且位於第二邊緣34、第三邊緣36、第一段部112的第一子區間(位置A1、A2)及第二段部114(位置A4、G3)之間，第三輻射體130與第二邊緣34及第三邊緣36之間形成有L型的一第二槽縫C4。第三輻射體130與第一段部112的第一子區間(位置A1、A2)之間具有一第五槽縫C5。上述配置可用來調整頻率點3.5GHz的位置並改善其阻抗匹配。
在本實施例中，天線結構100更包括一第四輻射體140及一第三導通件164。第四輻射體140位於開口31內且從第一段部112旁往第二邊緣34延伸。第四輻射體140與第一段部112之間形成有一第三槽縫C2，第三導通件164連接第四輻射體140與金屬框架30在靠近第二邊緣34的部位。
另外，天線結構100更包括一第五輻射體150及一第四導通件166，第五輻射體150位於開口31內且從第一段部112旁往第二邊緣34延伸，第五輻射體150與第一段部112之間形成有一第四槽縫C3，第四導通件166連接第五輻射體150與金屬框架30在靠近第二邊緣34的部位。於本實施例中，第四輻射體140與第五輻射體150平行設置。
在本實施例中，天線結構100在第二封閉迴路內設置第四輻射體140與第五輻射體150，可增加位置B1、G4所形成的路徑及位置B2、G5所形成的路徑。第四輻射體140與第一輻射體110的第二段部114之間的第三槽縫C2以及第五輻射體150與第一輻射體110的第二段部114之間的第四槽縫C3可用來調整頻寬從1.7GHz至2.7GHz的阻抗匹配。
因此，在本實施例中，由天線結構100與金屬框架30的開口31的邊緣結合而共同組成的天線模組可涵蓋Sub 6G的LTE MIMO寬頻天線的多頻帶。
此外，天線模組還可搭配天線多工器(Antenna-Plexer)電路(未繪示)，使LTE天線和WiFi天線可共用同一支天線來做適當切換調整的選擇，同時可節省天線使用空間，同時達到LTE MIMO多天線的應用。具體地說，本實施例的天線模組可搭配低通濾波器(LPF)、帶通濾波器(BPF)或/且高通濾波器(HPF)等不同濾波器電路整合調整的選擇切換，使天線模組達到同頻段天線共用的目標且可節省天線數量。
圖4是圖1的電子裝置的頻率-電壓駐波比的關係圖。請參閱圖4，在本實施例中，位於圖2左右兩側的兩天線結構100在第一頻段(1710MHz至2700MHz)、第二頻段(3300 MHz至5000MHz)及第三頻段(5150 MHz至5850MHz)的電壓駐波比(VSWR)皆可在3以下，而具有良好的表現。
圖5是圖1的電子裝置的頻率-隔離度的關係圖。請共同參閱圖2與圖5，在本實施例中，天線模組更包括至少一金屬擋牆70，設置於金屬框架30內且位於兩天線結構100之間。更明確地說，天線模組包括兩金屬擋牆70，設置在兩天線結構100旁，金屬擋牆70用以阻隔金屬材質的低頻喇叭腔體60、高頻喇叭腔體62及喇叭音源線(未繪示)對天線結構100產生非必要的共振模態的影響。在本實施例中，金屬擋牆70與天線結構100之間的距離L7例如是20毫米，但不以此為限制。由圖5可見，在本實施例中，兩天線結構100之間的隔離度可小於-20dB，而具有良好的表現。
圖6是圖1的電子裝置的頻率-天線效率的關係圖。請參閱圖6，在本實施例中，位於圖2左右兩側的兩天線結構100在第一頻段(1710MHz至2700MHz)的天線效率為-2.5dBi至-5.2dBi，第二頻段(3300 MHz至5000MHz)的天線效率為-1.8dBi至-3.5dBi，且第三頻段(5150 MHz至5850MHz)的天線效率為-2.3dBi至-5.1dBi，兩天線結構100的天線效率都可大於-5.5dBi，擁有寬頻的天線效率表現。
圖7是圖1的電子裝置的頻率-封包相關係數的關係圖。請參閱圖7，在本實施例中，兩天線結構100之間的封包相關係數ECC都可小於0.1，而具有良好的表現。
圖8是依照本揭示的另一實施例的一種電子裝置的外觀側視示意圖。圖9是圖8的電子裝置的正面示意圖。請參閱圖8與圖9，在本實施例中，電子裝置10a以智慧鏡子裝置為例，包括第一機體90及第二機體20a，第二機體20a包括顯示螢幕22及金屬框架80。如圖9所示，在本實施例中，金屬框架80包括位於相同平面的兩開口81，兩開口81遠離於彼此，且兩天線結構100設置於兩開口81且左右相反的配置。兩天線結構100之間的距離L8大於100毫米，例如是420毫米，天線結構100與第二機體20a的邊緣的距離L9例如是63.65毫米，但距離關係不以上述為限制。
圖10是圖8的電子裝置的頻率-天線效率的關係圖。請參閱圖10，在本實施例中，應用於智慧鏡子裝置的兩天線結構100的天線效率表現都可大於-5.5dBi，而具有寬頻的良好表現。
綜上所述，本揭示的天線模組藉由金屬框架、第一輻射體、第二輻射體、第一導通件及第二導通件的配置，而可耦合出多頻段，以滿足寬頻的需求。
L1:高度 L2、L4:寬度 L3、L6:長度 L5、L7、L8、L9:距離 A1、A2、A3、A4、B1、B2、G1、G2、G3、G4、G5、P1:位置 C1:第一槽縫 C4:第二槽縫 C2:第三槽縫 C3:第四槽縫 C5:第五槽縫 10、10a:電子裝置 15、90:第一機體 20、20a:第二機體 22:顯示螢幕 30、80:金屬框架 31、81:開口 32:第一邊緣 34:第二邊緣 36:第三邊緣 38:第四邊緣 40:絕緣件 50:主機板 60:低頻喇叭腔體 62:高頻喇叭腔體 70:金屬擋牆 100:天線結構 105:基板 110:第一輻射體 112:第一段部 114:第二段部 120:第二輻射體 130:第三輻射體 140:第四輻射體 150:第五輻射體 160:第一導通件 162:第二導通件 164:第三導通件 166:第四導通件 170:同軸傳輸線
圖1是依照本揭示的一實施例的一種電子裝置的外觀側視示意圖。 圖2是圖1的電子裝置的第一機體的剖面示意圖。 圖3是圖1的電子裝置的第一機體的其中一個內面的示意圖。 圖4是圖1的電子裝置的頻率-電壓駐波比的關係圖。 圖5是圖1的電子裝置的頻率-隔離度的關係圖。 圖6是圖1的電子裝置的頻率-天線效率的關係圖。 圖7是圖1的電子裝置的頻率-封包相關係數的關係圖。 圖8是依照本揭示的另一實施例的一種電子裝置的外觀側視示意圖。 圖9是圖8的電子裝置的正面示意圖。 圖10是圖8的電子裝置的頻率-天線效率的關係圖。
L3:長度
L4:寬度
A1、A2、A3、A4、B1、B2、G1、G2、G3、G4、G5、P1:位置
C1:第一槽縫
C4:第二槽縫
C2:第三槽縫
C3:第四槽縫
C5:第五槽縫
30:金屬框架
31:開口
32:第一邊緣
34:第二邊緣
36:第三邊緣
38:第四邊緣
100:天線結構
105:基板
110:第一輻射體
112:第一段部
114:第二段部
120:第二輻射體
130:第三輻射體
140:第四輻射體
150:第五輻射體
160:第一導通件
162:第二導通件
164:第三導通件
166:第四導通件
170:同軸傳輸線

Claims (10)

  1. 一種天線模組，包括：一金屬框架，具有一開口及位於該開口的相對兩側的一第一邊緣及一第二邊緣；一天線結構，設置於該開口，各該天線結構包括：一第一輻射體，配置於該開口內，且包括一第一段部及一第二段部，該第一段部包括一饋入端，該第一段部靠近該第一邊緣，該第二段部從該第一段部往遠離該第一段部的方向延伸；一第二輻射體，配置於該開口內，且位於該第一段部與該第一邊緣之間，該第二輻射體與該第一段部之間形成有一第一槽縫，該第二輻射體包括一接地端；一第一導通件，連接該第二輻射體與該金屬框架；以及一第二導通件，連接該第二段部與該金屬框架的該第二邊緣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，其中該天線結構更包括一第三輻射體，位於該開口內，該金屬框架還具有位於該第一邊緣及該第二邊緣之間的一第三邊緣，該第三輻射體位於該第二邊緣、該第三邊緣及該第一輻射體之該第一段部和該第二段部之間，且該第三輻射體與該第二邊緣及該第三邊緣之間形成有L型的一第二槽縫。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，其中該天線結構更包括一第四輻射體及一第三導通件，該第四輻射體位於該開 口內且從該第一段部旁往該第二邊緣延伸，該第四輻射體與該第一段部之間形成有一第三槽縫，該第三導通件連接該第四輻射體與該金屬框架。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的天線模組，其中該天線結構更包括一第五輻射體及一第四導通件，該第五輻射體位於該開口內且從該第一段部旁往該第二邊緣延伸，該第五輻射體與該第一段部之間形成有一第四槽縫，該第四導通件連接該第五輻射體與該金屬框架，且該第四輻射體與該第五輻射體平行設置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，更包括一絕緣件填充於該開口內，且該天線結構配置於該絕緣件上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，更包括另一天線結構，該金屬框架更包括另一開口，該金屬框架具有相對的兩壁面，該兩開口位於該兩壁面上，該兩天線結構分別設置於該兩開口。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的天線模組，更包括至少一金屬擋牆，設置於該金屬框架內且位於該兩天線結構之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，更包括另一天線結構，該金屬框架更包括另一開口，該兩開口位於相同平面，該兩開口之間的距離大於100毫米，且該兩天線結構分別設置於該兩開口。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的天線模組，其中該金屬框架具有依序圍繞出該開口的該第一邊緣、一第三邊緣、該第二邊 緣及一第四邊緣，該第一段部包括相連的一第一子區域及一第二子區域，該第二段部連接於該第一子區域及該第二子區域的交界處，該第一子區域、該第二段部、該第二導通件、部分的該第二邊緣、該第三邊緣、部分的該第一邊緣、該接地端及該饋入端共同構成一第一封閉迴路，而耦合出一第一頻段及一第二頻段。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的天線模組，其中該第二子區域、該第二段部、該第二導通件、另一部分的該第二邊緣、該第四邊緣、另一部分的該第一邊緣、該接地端及該饋入端共同構成一第二封閉迴路，而耦合出該第一頻段、該第二頻段及一第三頻段。
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