TWM568509U - 具有低姿勢與雙頻高隔離度之天線模組 - Google Patents

Abstract

本創作係一種具有低姿勢與雙頻高隔離度之天線模組，其能固定至一基板上，二高頻天線與二低頻天線兩者分別位於基板的不同側面，且該二低頻天線之底端能分別連接至基板的一接地金屬面，一解耦合元件則處於該二高、低頻天線之間，又，高頻天線與低頻天線的頂端分別設有彎折部，該解耦合元件的兩端能分別延伸至對應各該低頻天線的位置，且不碰觸到各該低頻天線與各該高頻天線，該解耦合元件的底端能透過至少一金屬帶而連接至該接地金屬面，如此，藉由彎折部的設計，能夠有效縮減高、低頻天線的佔用空間，且解耦合元件更能提供良好的隔離度。

Description

具有低姿勢與雙頻高隔離度之天線模組

本創作係關於天線結構，尤指一種解耦合元件處於二高、低頻天線之間，且電性影響到最小之設計，而該解耦合元件不會直接碰觸到高、低頻天線的天線結構。

按，隨著無線通訊產業的迅速發展，各種無線通訊設備亦不斷地推陳出新，市場上對該等無線通訊設備之要求，除了著重其外觀上的輕薄短小，更著重其是否能兼顧穩定傳輸訊號的通訊品質，其中，「天線」更是該等無線通訊設備中，用以收發無線訊號並傳輸數據所不可或缺的關鍵元件，其相關技術的研發亦隨著無線通訊產業的迅速發展，成為相關技術領域所關注的焦點。

承上，「天線」係一種能將電磁能量(electromagnetic energy)發射至空間中或從空間中接收電磁能量的導電體或導電系統，其中，為能提高傳輸資料率(Data Rate)及傳輸頻道容量(Channel Capacity)，"多天線系統(Multi-input Multi-output，簡稱MIMO系統)"已成為目前被廣泛使用的架構，此舉，造成同一電子裝置上需要的天線會以倍數成長，伴隨而來的情形是在有限空間內，多個天線彼此間的距離亦會愈來愈短，因此，天線之間的互感效應(Mutual Coupling Effect)會使天線隔離度變差，導致輻射品質下 降。為能改善前述問題，請參閱第1圖所示，一電路板之正面係設有兩雙頻天線輻射單元M1、M2，又，業者通常會在兩雙頻天線輻射單元M1、M2之間連接中性線段(Neutralization Line)M3，以能在2.4GHz的工作頻段形成預期的隔離度，但由於中性線段M3屬於一種窄頻的隔離度結構，而無法令2.4GHz的全頻帶之隔離度都很好，此外，對於5GHz的工作頻段則需採用另一種降低耦合的技術DGS(Defected Ground Structure)，前述技術特性是在電路板之背面的接地面上，額外開設槽孔M4(如第2圖所示)，以達到隔離的效果，惟，前述設計方式之過程不僅費時，且需佔用大量的面積與區域，尤其是，現有利用中性線解耦合的結構，大多需使中性線與天線主體兩者一體成形與連接，更是加大了設計難度。

承上所述可知，對於雙頻MIMO天線的結構來說，通常需添加解耦合機制來改善天線間的隔離度(Isolation)，意即，業者需調整中性線與兩支天線間的空間、距離，以形成特定頻段(如：2G、5G)所需的隔離作用，但前述結構會受到輕薄化影響而加大設計難度，同時，亦會佔用過多的區域，故，如何有效解決前述問題，即成為本創作在此亟欲解決之一重要課題。

有鑑於現有天線架構所採用的解耦合機制仍不盡完美，且會佔用過多的空間，因此，創作人經過長久努力研究與實驗，終於開發設計出本創作之一種具有低姿勢與雙頻高隔離度之天線模組，以期藉由本創作之問世，能有效解決前述問題。

本創作之一目的，係提供一種具有低姿勢與雙頻高隔離度之 天線模組，其能固定至一基板，包括二高頻天線、二低頻天線、一解耦合元件及至少一金屬帶，其中，該二高頻天線彼此相隔一間距，且位於該基板之一側面，各該高頻天線之底端分別設有一饋入端，以能與一饋入元件相電氣連接，各該高頻天線之頂端則會彎折延伸，以分別形成一高頻彎折部，該二低頻天線彼此相隔一間距，且位於該基板之另一側面，各該低頻天線之底端分別連接至該基板的一接地金屬面，各該低頻天線之頂端則會彎折延伸，以分別形成一低頻彎折部，該解耦合元件處於該二高、低頻天線之間，其兩端能分別延伸至對應各該低頻天線的位置，且不碰觸到各該低頻天線與各該高頻天線，各該金屬帶之底端能電氣連接至該接地金屬面，各該金屬帶之頂端則能連接至該解耦合元件，如此，藉由彎折部的設計，能夠有效縮減高、低頻天線的佔用空間，且因解耦合元件不需直接連接至低頻天線，故能提高設計上的便利性。

為便 貴審查委員能對本創作目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

〔習知〕

M1、M2‧‧‧雙頻天線輻射單元

M3‧‧‧中性線段

M4‧‧‧槽孔

〔本創作〕

11、12、11A、12B‧‧‧高頻天線

111、112‧‧‧饋入端

113、123、113A、123B‧‧‧高頻彎折部

21、22‧‧‧低頻天線

213、223‧‧‧低頻彎折部

31、31A、31B‧‧‧解耦合元件

33、33A‧‧‧金屬帶

E‧‧‧基板

G‧‧‧接地金屬面

第1圖係習知天線結構的正面視圖；第2圖係習知天線結構的背面視圖；第3圖係本創作之第一實施例的天線結構示意圖；第4圖係本創作之第一實施例的測試畫面；第5圖係本創作之第一實施例於低頻段的X-Z面方向之輻射場型圖；第6圖係本創作之第一實施例於高頻段的X-Z面方向之輻射場型圖； 第7圖係本創作之第二實施例的天線結構示意圖；及第8圖係本創作之第三實施例的天線結構示意圖。

本創作係一種具有低姿勢與雙頻高隔離度之天線模組，請參閱第3圖所示，該天線模組至少由二高頻天線11、12、二低頻天線21、22、一解耦合元件31及至少一金屬帶33所構成，在一第一實施例中，該天線模組中的各個元件，能夠由金屬片一體成形製成，以提高業者的生產便利性及速率，但在本創作之其它實施例中，業者亦能夠採用多片金屬片組裝而成，例如，第3圖之解耦合元件31與金屬帶33為多個金屬片組裝而成，第3圖之低頻天線21能由一個金屬片一體成形製成。又，該立體式天線能夠固定於一基板E上，為避免圖面過於複雜，第3圖係省略基板E上的線路與其它電子元件，惟，熟悉該領域的技藝人士，能夠根據產品需求調整該基板E的態樣，只要該天線模組具有後續說明之相關結構，且能設置於基板E上，即為本創作所述之天線模組。

復請參閱第3圖所示，在該第一實施例中，高頻天線11、12能夠作用於高頻段(如：5GHz~6GHz，但不以此為限)模態，以能接收或發射對應頻率的電磁波，其中，該二高頻天線11、12係位於該基板E之一側面，且彼此相隔一間距，各該高頻天線11、12的底端分別設有一饋入端111、112，以能與一饋入元件相電氣連接，例如，各該饋入元件能夠為饋入線，且各該饋入線之一端能焊接至各該饋入端111、112上，或者，各該饋入元件能夠為基板E上的一接點，各該饋入端111、112能焊接至該接點，而該接點則能與饋入線相電氣連接。又，各該高頻天線11、12之頂端會彎折延伸，以分 別形成一高頻彎折部113、123，如此，藉由前述彎折設計，便能夠減少各該高頻天線11、12的佔用區域(即，本創作所稱之「低姿勢」)，在該第一實施例中，該二高頻天線11、12分別呈T形。

另，復請參閱第3圖所示，在該第一實施例中，該二低頻天線21、22能夠作用於低頻段(如：2.4GHz~2.5GHz，但不以此為限)模態，以能接收或發射對應頻率的電磁波，其中，該二低頻天線21、22係位於該基板E之另一側面，且彼此相隔一間距，在此特別一提者，本創作之高頻天線11、12與低頻天線21、22兩者並非僅限定於基板E的頂面與底面，若基板E為多層板結構時，只要高頻天線11、12與低頻天線21、22兩者是位於基板E的不同層即可，此外，該解耦合元件31與金屬帶33亦不限制與高頻天線11、12處於同一層，而能夠為不同層，合先陳明。各該低頻天線21、22之底端分別連接至該基板E的一接地金屬面G，由於該接地金屬面G不會與高頻天線11、12處於同一層，故第3圖以虛框繪製，但是其大小與形狀並非僅限定於第3圖的樣式，而能夠依實際設計需求而定，又，各該低頻天線21、22之頂端會彎折延伸，以分別形成一低頻彎折部213、223，如此，藉由前述彎折設計，亦能夠減少各該低頻天線21、22的佔用區域，在該第一實施例中，該二低頻天線21、22分別呈L形，且其低頻彎折部213、223會彼此背向延伸，但在本創作之其它實施例中，則能夠視產品需求而調整成其它形狀(如T形、U形...等)。

復請參閱第3圖所示，在該第一實施例中，該解耦合元件31係位於該基板E之該一側面(即，與高頻天線11、12處於同一側面)，且處於該二高頻天線11、12兩者之間，又，該解耦合元件31的兩端能分別延伸至 對應各該低頻天線21、22的位置，且不碰觸到各該低頻天線21、22與各該高頻天線11、12，意即，第3圖之該解耦合元件31與低頻天線21的重合位置(如第3圖虛圈處)為懸空狀態，相隔了基板E兩側面厚度的距離。再者，各該金屬帶33係位於該基板E之該一側面(即，與高頻天線11、12處於同一側面)，且其底端能以穿孔鉚合方式，穿透該基板E並電氣連接至該接地金屬面G，其頂端則能連接至該解耦合元件31，其中，該金屬帶33能藉由一體成形、焊接、穿孔...等各種方式，與該解耦合元件31連接成一體。

綜上所述，藉由第3圖之天線模組的結構，由於解耦合元件31不需要直接連接至各該低頻天線21、22，而是透過複數條金屬帶33之穿孔結構，電氣連接至接地金屬面G上，因此，請參閱第4圖的測試畫面所示，本創作之天線模組於低頻段(如：2.4GHz)時，其隔離度係在-19dB以下，又，因解耦合元件31能電氣連接至接地金屬面G，故相當於在該二高頻天線11、12間形成一隔離元件而能降低耦合效應，使得本創作之天線模組於高頻段(如：5GHz)時，其隔離度會在-16dB以下；此外，在輻射場型(Radiation Pattern)方面，該天線模組於低頻段(如：2.4GHz)時，其X-Z面方向的平面場型接近全向性輻射(如第5圖所示)，該天線模組於高頻段(如：5GHz)時，其X-Z面方向的平面場型同樣接近全向性輻射(如第6圖所示)，意即，本創作之天線模組不僅具有低姿勢(即，高頻天線11、12與低頻天線21、22均設有對應的彎折部)之節省空間的優勢，且在應用於WLAN通訊產品時，亦較無方向性考量。

由於本創作之解耦合元件並未直接連接至各該低頻天線上，因此，對低頻天線之電流路徑長度影響甚小，且業者能夠藉由調整該 解耦合元件的尺寸或形狀，控制隔離度頻率位置，如第7圖之第二實施例所示，解耦合元件31A的中間區段能呈U形，或者如第8圖之第三實施例所示，解耦合元件31B能夠呈直條狀；另外，高頻天線11A、12B能夠分別呈L形，且其高頻彎折部113A、123B能彼此背向延伸。至於金屬帶33、33A的數量能夠如第3圖般為複數條，或是如第7圖般僅有單一條；如此，本創作之天線模組即可根據產品的需求而進行對應之變化與調整。

按，以上所述，僅係本創作之較佳實施例，惟，本創作所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝人士，依據本創作所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本創作之保護範疇。

Claims (10)

1. 一種具有低姿勢與雙頻高隔離度之天線模組，係能固定至一基板，包括：二高頻天線，彼此相隔一間距，且位於該基板之一側面，各該高頻天線之底端分別設有一饋入端，以能與一饋入元件相電氣連接，各該高頻天線之頂端會彎折延伸，以分別形成一高頻彎折部；二低頻天線，彼此相隔一間距，且位於該基板之另一側面，各該低頻天線之底端分別連接至該基板的一接地金屬面，各該低頻天線之頂端則會彎折延伸，以分別形成一低頻彎折部；一解耦合元件，係處於該二高頻天線及該二低頻天線之間，其兩端能分別延伸至對應各該低頻天線的位置，且不碰觸到各該低頻天線與各該高頻天線；及至少一金屬帶，其底端能電氣連接至該接地金屬面，其頂端則能連接至該解耦合元件。
2. 如請求項1所述之天線模組，其中，該解耦合元件之中間區段呈U形。
3. 如請求項2所述之天線模組，其中，該二高頻天線係作用於5GHz~6GHz。
4. 如請求項3所述之天線模組，其中，該二低頻天線係作用於2.4GHz~2.5GHz。
5. 如請求項4所述之天線模組，其中，該二低頻天線分別呈L形。
6. 如請求項5所述之天線模組，其中，該二低頻彎折部係彼此背向延伸。
7. 如請求項4所述之天線模組，其中，該二高頻天線分別呈L形。
8. 如請求項7所述之天線模組，其中，該二高頻彎折部係彼此背向延伸。
9. 如請求項4所述之天線模組，其中，該二高頻天線分別呈T形。
10. 如請求項4所述之天線模組，其中，該解耦合元件與各該高頻天線位於該基板之不同側面。