TWM550913U

TWM550913U - 天線模組

Info

Publication number: TWM550913U
Application number: TW106205707U
Authority: TW
Inventors: 劉一如; 廖彥琳; 康信雄; 周俐華; 駱文彬; 郭俊逸; 劉昌正
Original assignee: 智邦科技股份有限公司
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2017-10-21
Also published as: CN206657857U; US10498034B2; US20180301810A1

Description

天線模組

本創作係與無線訊號有關；特別是指一種天線模組。

隨著無線通訊科技的進步，越來越多電子產品透過無線訊號進行資料傳輸。在無線系統之中，無線訊號收發器則是作為無線訊號的發送與接收之用，例如無線訊號存取裝置（Accesses point）。

習用的無線訊號收發器包含有一電路板、一訊號處理電路電與一天線，其中，訊號處理電路設置於電路板上，天線係獨立於電路板之外且透過電接頭或導線與電路板連接。如此之設計的缺點在於天線將佔去相當的空間。此外，單獨一個天線並無法讓天線所發射的無線訊號之波束任意地***控制其發射的方向。在通訊裝置尺寸日益精巧的今日，如何在有限空間內，設計出體積小，且具有良好輻射效果的天線，是目前業界努力的方向之一。

有鑑於此，本創作之目的在於提供一種天線模組，具有體積小、且可操控無線訊號之波束的方向。

緣以達成上述目的，本創作提供的一種天線模組，包括一電路板與至少一天線組，其中天線組包括一驅動天線與複數個寄生天線，驅動天線設置於該電路板上；對應的寄生天線以驅動天線為中心且環繞驅動天線並設置於該電路板上。

本創作之效果在於，藉由驅動天線與寄生天線於電路板上位置之配置，具有所佔空間小，且形成波束可操控的天線模組，滿足操控無線訊號之波束往特定方向發射之需求。

為能更清楚地說明本創作，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖１至圖５所示，為本創作第一較佳實施例之天線模組1，包含一電路板10與一天線組12，其中：

電路板10為印刷電路板，電路板10開設有複數個銲接孔102，且電路板10上設置有控制天線組12的控制電路（圖未示）及將電訊號轉換為無線訊號的訊號處理電路（圖未示）。

天線組12包括一驅動天線14與複數個寄生天線16，本實施例中，驅動天線14受控制電路控制，發射中心頻率為2.4GHz之頻帶的無線訊號；寄生天線16個別受控制電路控制而將驅動天線14所發射的無線訊號導引或反射到特定的方向，使天線組12構成波束可操控之天線。

請配合圖４，驅動天線14呈圓柱狀，具有依序連接的一第一段142、一第二段144與一第三段146，其中，第一段142形成驅動天線14的頂部負載（Top Load），第一段142的直徑大於第二段144的直徑，第一段142的長度大於第二段144的長度；第二段144位於第一段142與電路板10之間；第三段146的直徑小於第二段144的直徑，第三段146形成驅動天線14的銲針（Solder Pin），第三段146透過錫膏（Solder Paste）銲接於電路板10的銲接孔102，使驅動天線14設置於電路板10上。本實施例中，第一段142的直徑為7mm，長度為17mm；第二段144的直徑為5mm，長度為5mm；第三段146的直徑為2.5mm，長度為1.6mm。實務上，因為第三段146僅供焊接使用，亦可不設置第三段146，而將第二段144直接銲接於電路板上。

寄生天線16的數量於本實施例中為四個，但不以此為限，寄生天線16環繞分佈於驅動天線14的周圍且以驅動天線14為中心設置於電路板10上。請配合圖５，各寄生天線16呈圓柱狀，具有相連接的一第一段162與一第二段164，第一段162的直徑大於該第二段164的直徑，第一段162的長度大於第二段164的長度；第二段164形成寄生天線16的銲針，透過錫膏銲接於電路板10的銲接孔102，使寄生天線16設置於電路板10上。本實施例中，寄生天線16第一段162的直徑為5mm，長度為23mm；第二段164的直徑為2.5mm，長度為1.6mm。各該寄生天線16之中心軸線與該驅動天線14之中心軸線的距離相等，寄生天線16之中心軸線至驅動天線14之中心軸線之間的距離L1為37.4~47.4mm之間，於本實施例中為42.4mm。相鄰兩寄生天線16之中心軸線之間的距離L2為55~65mm之間，於本實施例中為60mm。

請配合圖２與圖６，其中圖６之（a）圖為控制天線組12發射的無線訊號波束全向（Omni directional）發射的場型；（b）圖為控制天線組12，使無線訊號的波束***控而往圖２右側方向發射的場型；（c）圖為控制天線組12，使無線訊號的波束***控而往圖２上側方向發射的場型；（d）圖為控制天線組12，使無線訊號的波束***控而往圖２下側方向發射的場型；（e）圖為控制天線組12，使無線訊號的波束***控而往圖２左側方向發射的場型。

由上述可知，本實施例之天線模組1藉由驅動天線14與寄生天線16於電路板10上位置之配置，具有所佔空間小，且可以形成波束可操控的天線模組1，藉以滿足操控無線訊號之波束強化特定方向發射之需求。

圖７至圖11所示者為本創作第二較佳實施例之天線模組2，其具有大致相同於第一實施例之結構，包含一電路板20與一天線組24，不同的是：

本實施例中，驅動天線26是用來發射中心頻率為5GHz之頻帶的無線訊號，更詳而言，驅動天線26具有依序連接的一第一段262、一第二段264、一第三段266與一第四段268，其中，第二段264形成驅動天線26的中間負載（Medium Load），第三段266位於第二段264與電路板20之間；第二段264的直徑大於第一段262與第三段266的直徑，且第二段264的長度大於第三段266的長度，第一段262的長度小於第二段264的長度；第四段268的直徑小於該第三段266的直徑，第四段268形成驅動天線的銲針，第四段268透過錫膏銲接於電路板20的銲接孔202。本實施例中，第一段的直徑為2.6mm，長度為2mm；第二段的直徑為5mm，長度為5mm；第三段266的直徑為2.6mm，長度為4mm；第四段268的直徑為2.5mm，長度為1.6mm。實務上，亦可不設置第四段268，而將第三段直接銲接於電路板20上。

寄生天線28具有相連接的一第一段282與一第二段284，第一段282的直徑大於第二段284的直徑，且第一段282的長度大於第二段284的長度；第二段284形成銲針銲接於電路板20的銲接孔202。本實施例中，第一段282的直徑為2.6mm，長度為15mm，第二段284的直徑為1mm，長度為1.6mm。寄生天線28之中心軸線至驅動天線26之中心軸線之間的距離L1為16.2~26.2mm之間，於本實施例中為21.2mm。相鄰兩寄生天線28之中心軸線之間的距離L2為25~35mm之間，於本實施例中為30mm。

請配合圖８與圖12，其中圖12之（a）圖為控制天線組24發射的無線訊號波束全向發射的場型；（b）圖為控制天線組24，使無線訊號的波束***控而往圖８右側方向發射的場型；（c）圖為控制天線組24，使無線訊號的波束***控而往圖８上側方向發射的場型；（d）圖為控制天線組24，使無線訊號的波束***控而往圖８下側方向發射的場型；（e）圖為控制天線組24，使無線訊號的波束***控而往圖８左側方向發射的場型。

由上述可知，本實施例之天線模組2同樣可以達到減少佔用空間及操控無線訊號之波束往特定方向發射之需求。

圖13與圖14所示者為本創作第三較佳實施例之天線模組，其係以第一、第二實施例為基礎，包含一電路板30與複數個天線組，天線組包含二第一天線組32與二第二天線組34，其中，各第一天線組32之結構與第一實施例之天線組12結構相同，各第二天線組34之結構與第二實施例之天線組24結構相同。各第一天線組32對應一第一頻帶（頻率對應2.4GHz之頻帶），各第二天線組34對應一第二頻帶（頻率對應5GHz之頻帶），且第一頻帶與該第二頻帶之頻率範圍不同。二第一天線組32為錯位設置，二第二天線組34為錯位設置，且每一個第一天線組32與二個第二天線組34相鄰設置。藉此，本實施例之天線模組3可以形成2×2 MIMO（Multiple Input Multiple Output）之天線模組，但並不以此數量或組成為限。

圖15至圖17所示者為本創作第四較佳實施例之天線模組4，包含有一電路板40與至少一天線組42，本實施例為複數個天線組42。

電路板40上佈設有多數個銲墊402，且開設有複數個插孔404，另外，電路板40設置有控制各天線組的控制電路（圖未示）及訊號處理電路（圖未示）。

本實施例之各天線組42的結構相同，茲以圖15右下角之天線組42為例說明。天線組42包括一個驅動天線44、複數個寄生天線複數個支撐板。寄生天線包括四第一寄生天線46與四第二寄生天線48，與前述各實施例不同的是，本實施例的驅動天線44及第一、第二寄生天線46, 48寄生天線是以平面佈局（layout）的方式佈設於支撐板上，而支撐板插設於電路板40的插孔404，其中支撐板可以印刷電路板的技術實現，但不以此為限。

更詳而言，請配合圖16與圖17，支撐板更包含一第一支撐板50與一第二支撐板52，第一支撐板50與第二支撐板52之底部分別具有一凸柱502, 522，凸柱502, 522供***電路板40的插孔404。第一支撐板50於頂部中央處凹入有一嵌槽504，第二支撐板52中央處具有一矩形的缺口524由下往上凹入形成，缺口524頂部邊緣的中央處向上凹入成形另一嵌槽526，藉由第一、第二撐板50, 52的嵌槽504, 526相嵌合使第一、第二支撐板50, 52垂直交會。

第一支撐板50上佈設有驅動天線44、二個第一寄生天線46與二個第二寄生天線48。驅動天線44位於嵌槽504下方，二個第一寄生天線46分別位於驅動天線44的左、右兩側，二個第二寄生天線48分別位於驅動天線44的左、右兩側且位於各第一寄生天線46與驅動天線44之間。

第二支撐板52上佈設有二個第一寄生天線46與二個第二寄生天線48，其中，二個第二寄生天線48分別位於缺口524的兩側，二個第二寄生天線48位分別位於第二寄生天線48的外側，使第二寄生天線48位於第一寄生天線46與驅動天線44之間。

驅動天線44與第一、第二寄生天線46, 48各具有一銲墊44a, 46a, 48a，銲墊44a, 46a, 48a係透過錫貼片銲接於電路板40的銲墊402上，藉此，第一、第二支撐板50, 52上的第一、第二寄生天線46, 48以驅動天線44為中心設置於電路板40上。

本實施例之驅動天線44為雙頻單極天線用來發射中心頻率為2.4GHz及5GHz之頻帶的無線訊號，請配合圖16，驅動天線44具有一頂部442、一身部444及位於身部444兩側的二側部446，其中，頂部442形成驅動天線44的頂部負載，頂部442連接於身部444的上方，且頂部442的長度小於身部444的長度，頂部442的寬度大於身部444的寬度。各側部446往遠離身部444之方向具有依序連接的一第一段446a、一第二段446b與一第三段446c，第一段446a連接於身部444，第二段446b於第二支撐板縱向上的長度大於第一段446a的長度且小於第三段446c的長度。二個側部446形成驅動天線44的底部負載（Bottom Load）。本實施例中，頂部442的長度為5mm，寬度為10mm；身部444的長度為15.5mm，寬度為4mm；各側部446之第一段446a的長度為1.5mm，寬度為2mm；各側部446之第二段446b的長度為4.5mm，寬度為2.5mm；各側部446之第三段446c的長度為9.5mm，寬度為2.5mm。本實施例中，頂部442是對應2.4GHz之頻帶，二側部446是對應5GHz之頻帶。

第一、第二支撐板50, 52上的第一寄生天線46的長度為22.8mm，寬度為3.5mm；第二寄生天線48的長度為12.8mm，寬度為2mm。第一寄生天線46是受控制電路控制而將驅動天線44所發射的2.4GHz無線訊號導引或反射到特定的方向；第二寄生天線48是受控制電路控制而將驅動天線44所發射的5GHz無線訊號導引或反射到特定的方向。

驅動天線44之中心軸線至位於第一支撐板50上之各第一寄生天線46之中心軸線之間的距離為35.19~45.19 mm之間，於本實施例為40.19mm；驅動天線44之中心軸線至位於第一支撐板50上之各第二寄生天線48之中心軸線之間的距離為16.84~25.85mm之間，於本實施例為21.85mm。

驅動天線44之中心軸線至位於第二支撐板52上之各第一寄生天線46之中心軸線之間的距離為26.34~36.34 mm之間，於本實施例為31.34mm；驅動天線44之中心軸線至位於第二支撐板52上之各第二寄生天線48之中心軸線之間的距離為5.6~15.6mm之間，於本實施例為10.6mm。

位於第一支撐板50上的各第一寄生天線46之中心軸線至位於第二支撐板52上的各第一寄生天線46之中心軸線之間的距離為45.87~55.87 mm之間，於本實施例為50.87mm；位於第一支撐板50上的各第二寄生天線48之中心軸線至位於第二支撐板52上的各第二寄生天線48之中心軸線之間的距離為16.85~.26.85mm之間，於本實施例為20.85mm。

請配合圖15及圖18，係以右下角之天線組42發射2.4GHz無線訊號為例說明，其中圖18之（a）圖為控制天線組42發射的無線訊號波束全向（Omni directional）發射的場型；（b）圖為控制天線組42，使無線訊號的波束***控而往圖15右側方向發射的場型；（c）圖為控制天線組42，使無線訊號的波束***控而往圖15上側方向發射的場型；（d）圖為控制天線組42，使無線訊號的波束***控而往圖15下側方向發射的場型；（e）圖為控制天線組42，使無線訊號的波束***控而往圖15左側方向發射的場型。

請配合圖15及圖19，係以右下角之天線組42發射5GHz無線訊號為例說明，其中圖19之（a）圖為控制天線組42發射的無線訊號波束全向（Omni directional）發射的場型；（b）圖為控制天線組42，使無線訊號的波束***控而往圖15右側方向發射的場型；（c）圖為控制天線組42，使無線訊號的波束***控而往圖15上側方向發射的場型；（d）圖為控制天線組42，使無線訊號的波束***控而往圖15下側方向發射的場型；（e）圖為控制天線組42，使無線訊號的波束***控而往圖15左側方向發射的場型。

藉此，本實施例之天線模組4可以形成3×3 MIMO（Multiple Input Multiple Output）之天線模組。

由上述可知，本實施例之天線模組4同樣可以達到節省空間及操控無線訊號之波束往特定方向發射之需求。實務上，第一、第二支撐板50, 52上亦可僅設置第一寄生天線46而不設置第二寄生天線48，或者僅設置第二寄生天線48而不設置第一寄生天線46，而成為單頻帶的天線組42。

據上所述，本創作之天線模組藉由在電路板上配置驅動天線及複數個圍繞於驅動天線的寄生天線，可供控制天線組發射全向或發射往特定方向的無線訊號之波束，形成波束可操控的天線模組，有效減少天線模組所佔用的空間，且電路板上亦可供設置控制電路，更達到減少無線訊收發裝置所佔用的空間。

以上所述僅為本創作較佳可行實施例而已，舉凡應用本創作說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本創作之專利範圍內。

［本創作］
1‧‧‧天線模組
10‧‧‧電路板
102‧‧‧銲接孔
12‧‧‧天線組
14‧‧‧驅動天線
142‧‧‧第一段
144‧‧‧第二段
146‧‧‧第三段
16‧‧‧寄生天線
162‧‧‧第一段
164‧‧‧第二段
2‧‧‧天線模組
20‧‧‧電路板
202‧‧‧銲接孔
24‧‧‧天線組
26‧‧‧驅動天線
262‧‧‧第一段
264‧‧‧第二段
266‧‧‧第三段
268‧‧‧第四段
28‧‧‧寄生天線
282‧‧‧第一段
284‧‧‧第二段
3‧‧‧天線模組
30‧‧‧電路板
32‧‧‧第一天線組
34‧‧‧第二天線組
4‧‧‧天線模組
40‧‧‧電路板
402‧‧‧銲墊
404‧‧‧插孔
42‧‧‧天線組
44‧‧‧驅動天線
44a‧‧‧銲墊
442‧‧‧頂部
444‧‧‧身部
446‧‧‧側部
446a‧‧‧第一段
446b‧‧‧第二段
446c‧‧‧第三段
46‧‧‧第一寄生天線
46a‧‧‧銲墊
48‧‧‧第二寄生天線
48a‧‧‧銲墊
50‧‧‧第一支撐板
502‧‧‧凸柱
504‧‧‧嵌槽
52‧‧‧第二支撐板
522‧‧‧凸柱
524‧‧‧缺口
526‧‧‧嵌槽
L1、L2‧‧‧距離

圖１為本創作第一較佳實施例之天線模組的立體圖。圖２為本創作上述較佳實施例之天線模組的俯視圖。圖３為本創作上述較佳實施例之天線模組的仰視圖。圖４為本創作上述較佳實施例之驅動天線的側視圖。圖５為本創作上述較佳實施例之寄生天線的側視圖。圖６為本創作上述較佳實施例之天線模組的操作於2.4GHz之頻帶的場型圖。圖７為本創作第二較佳實施例之天線模組的立體圖。圖８為本創作上述較佳實施例之天線模組的俯視圖。圖９為本創作上述較佳實施例之天線模組的仰視圖。圖10為本創作上述較佳實施例之驅動天線的側視圖。圖11為本創作上述較佳實施例之寄生天線的側視圖。圖12為本創作上述較佳實施例之天線模組的操作於5GHz之頻帶的場型圖。圖13為本創作第三較佳實施例之天線模組的立體圖。圖14為本創作上述較佳實施例之天線模組的俯視圖。圖15為本創作第四較佳實施例之天線模組的立體圖。圖16為本創作上述較佳實施例之第一支撐板正視圖。圖17為本創作上述較佳實施例之第二支撐板正視圖。圖18為本創作上述較佳實施例之天線模組的操作於2.4GHz之頻帶的場型圖。圖19為本創作上述較佳實施例之天線模組的操作於5GHz之頻帶的場型圖。

1‧‧‧天線模組

10‧‧‧電路板

12‧‧‧天線組

14‧‧‧驅動天線

16‧‧‧寄生天線

Claims

一種天線模組，包含：一電路板；以及至少一天線組，包括：一驅動天線，設置於該電路板上；複數個寄生天線，以該驅動天線為中心設置於該電路板上。
如請求項1所述之天線模組，其中該驅動天線呈圓柱狀，具有相連接的一第一段與一第二段，該第二段位於該第一段與該電路板之間，該第一段的直徑大於該第二段的直徑，且該第一段的長度大於該第二段的長度。
如請求項2所述之天線模組，其中該第一段的直徑為7mm，長度為17mm；該第二段的直徑為5mm，長度為5mm。
如請求項2所述之天線模組，其中各該寄生天線呈圓柱狀，具有相連接的一第一段與一第二段，各該寄生天線之第一段的直徑大於各該寄生天線之第二段的直徑，且各該寄生天線之第一段的長度大於各該寄生天線之第二段的長度。
如請求項4所述之天線模組，其中各該寄生天線之第一段的直徑為5mm，長度為23mm。
如請求項2所述之天線模組，其中該些寄生天線的數量為四個；相鄰兩寄生天線之中心軸線之間的距離為55~65mm之間；該驅動天線之中心軸線至各該寄生天線之中心軸線之間的距離為37.4~47.4mm之間。
如請求項1所述之天線模組，其中該驅動天線呈圓柱狀，具有依序連接的一第一段、一第二段與一第三段，其中，該第三段位於該第二段與該電路板之間；該第二段的直徑大於該第一段與該第三段的直徑，且該第二段的長度大於該第三段的長度，該第一段的長度小於該第二段的長度。
如請求項7所述之天線模組，其中該第一段的直徑為2.6mm，長度為2mm；該第二段的直徑為5mm，長度為5mm；該第三段的直徑為2.6mm，長度為4mm。
如請求項7所述之天線模組，其中各該寄生天線呈圓柱狀，具有相連接的一第一段與一第二段，各該寄生天線之第一段的直徑大於各該寄生天線之第二段的直徑，且各該寄生天線之第一段的長度大於各該寄生天線之第二段的長度；各該寄生天線之第二段銲接於該電路板的一銲接孔。
如請求項9所述之天線模組，其中各該寄生天線第一段的直徑為2.6mm，長度為15mm。
如請求項7所述之天線模組，其中該些寄生天線的數量為四個；相鄰兩寄生天線之中心軸線之間的距離為25~35mm之間；該驅動天線之中心軸線至各該寄生天線之中心軸線之間的距離為16.2~26.2mm之間。
如請求項1所述之天線模組，其中該至少一天線組的數量為複數個，包含二第一天線組與二第二天線組，各該第一天線組對應一第一頻帶，各該第二天線組對應一第二頻帶，且該第一頻帶與該第二頻帶之頻率範圍不同；該二第一天線組為錯位設置，該二第二天線組為錯位設置，且每一該第一天線組與該二第二天線組相鄰。
如請求項1所述之天線模組，其中該天線組包含一第一支撐板與一第二支撐板分別結合於該電路板，且該第一支撐板與該第二支撐板相交會；該驅動天線佈設於該第一支撐板；該些寄生天線包含四第一寄生天線，其中二個該第一寄天線佈設於該第一支撐板，另二個該第一寄生天線佈設於該第二支撐板。
如請求項13所述之天線模組，其中該第一支撐板具有一嵌槽，該嵌槽位於該驅動天線的上方；該第二支撐板嵌於該嵌槽。
如請求項13所述之天線模組，其中該些寄生天線包含四第二寄生天線，其中二個該第二寄天線佈設於該第一支撐板，另二個該第二寄生天線佈設於該第二支撐板，且各該第二寄生天線位於各該第一寄生天線與該驅動天線之間。
如請求項15所述之天線模組，其中該驅動天線具有一頂部、一身部及位於該身部兩側的二側部，其中，該頂部連接於該身部，且該頂部的長度小於該身部的長度，該頂部的寬度大於該身部的寬度；各該側部往遠離該身部之方向具有依序連接的一第一段、一第二段與一第三段，該第一段連接於該身部，該第二段的長度大於該第一段的長度且小於該第三段的長度，其中該頂部的長度為5mm，寬度為10mm；該身部的長度為15.5mm，寬度為4mm；各該側部之第一段的長度為1.5mm；各該側部之第二段的長度為4.5mm；各該側部之第三段的長度為9.5mm。
如請求項16所述之天線模組，其中該驅動天線之中心軸線至位於該第一支撐板上之各該第一寄生天線之中心軸線之間的距離為35.19~45.19 mm之間；該驅動天線之中心軸線至位於該第一支撐板上之各該第二寄生天線之中心軸線之間的距離為16.85~25.85mm之間。
如請求項16所述之天線模組，其中該驅動天線之中心軸線至位於該第二支撐板上之各該第一寄生天線之中心軸線之間的距離為26.34~36.34 mm之間；該驅動天線之中心軸線至位於該第二支撐板上之各該第二寄生天線之中心軸線之間的距離為5.6~15.6 mm之間。
如請求項16所述之天線模組，其中位於該第一支撐板上的各該第一寄生天線之中心軸線至位於該第二支撐板上的各該第一寄生天線之中心軸線之間的距離為45.87~55.87 mm之間；位於該第一支撐板上的各該第二寄生天線之中心軸線至位於該第二支撐板上的各該第二寄生天線之中心軸線之間的距離為16.85~.26.85 mm之間。