CN115241649A

CN115241649A - 天线模块及电子装置

Info

Publication number: CN115241649A
Application number: CN202210177452.1A
Authority: CN
Inventors: 陈浩元; 吴朝旭; 吴建逸; 黄士耿; 吴正雄
Original assignee: Pegatron Corp
Current assignee: Pegatron Corp
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2022-10-25
Also published as: US11843186B2; TWI768843B; US20220344814A1; TW202243327A

Abstract

本发明提出一种天线模块及电子装置。天线模块包括第一、第二、第三天线辐射体、第一、第二及第三接地辐射体。第一天线辐射体包括第一馈入端。第二天线辐射体延伸自第一天线辐射体。第三天线辐射体延伸自第一馈入端。第一接地辐射体邻设于第一与第二天线辐射体，而与第一及第二天线辐射体之间存在第一耦合间隙。第二接地辐射体邻设于第二天线辐射体旁，而与第二天线辐射体之间存在第二耦合间隙。第三接地辐射体邻设于第一与第二天线辐射体，第三接地辐射体与第一天线辐射体之间存在第三耦合间隙，第三接地辐射体与第二天线辐射体之间存在第四耦合间隙。

Description

天线模块及电子装置

技术领域

本发明涉及一种天线模块及电子装置，尤其涉及一种多频天线模块及具有此天线模块的电子装置。

背景技术

如何能具有表现良好的多频天线模块是目前探讨的方向。

发明内容

本发明的其中一个目的在于提供一种天线模块，其具有多频段的特性。

本发明的其中另一个目的在于提供一种电子装置，其具有此天线模块。

本发明的一种天线模块，包括一第一天线图腾。第一天线图腾包括一第一天线辐射体、一第二天线辐射体、一第三天线辐射体、一第一接地辐射体、一第二接地辐射体及一第三接地辐射体。第一天线辐射体包括一第一馈入端。第二天线辐射体延伸自第一天线辐射体。第三天线辐射体自第一馈入端朝远离第二天线辐射体方向延伸。第一接地辐射体邻设于第一天线辐射体与第二天线辐射体，而与第一天线辐射体及第二天线辐射体之间存在一第一耦合间隙。第二接地辐射体邻设于第二天线辐射体，而与第二天线辐射体之间存在一第二耦合间隙。第三接地辐射体邻设于第一天线辐射体与第二天线辐射体，第三接地辐射体与第一天线辐射体之间存在一第三耦合间隙，第三接地辐射体与第二天线辐射体之间存在一第四耦合间隙。第一天线辐射体与第三接地辐射体通过第三耦合间隙共振出一第一频段及一第二频段，第一天线辐射体的一部分、第二天线辐射体与第三接地辐射体通过第四耦合间隙共振出一第三频段及一第四频段，第三天线辐射体共振出一第五频段与一第六频段。

在本发明的一实施例中，上述的第一天线图腾还包括一第四天线辐射体，延伸自第二天线辐射体且位于第三接地辐射体旁，第三接地辐射体与第四天线辐射体之间存在一第五耦合间隙。

在本发明的一实施例中，上述的第一接地辐射体包括一第一接地端，第一接地端浮接于一系统接地面。

在本发明的一实施例中，上述的第二接地辐射体包括一第二接地端，第二接地端与一系统接地面之间串接一电容。

在本发明的一实施例中，上述的第三接地辐射体包括一第三接地端，第三接地端与一系统接地面之间串接一电容，且第三接地端连接于一比吸收率(SAR)感测器电路。

在本发明的一实施例中，上述的第三接地辐射体包括位于内部的一让位孔。

在本发明的一实施例中，上述的天线模块还包括一第二天线图腾，与第一天线图腾间隔一距离，距离介于10毫米至30毫米之间，第二天线图腾包括一第五天线辐射体及一第四接地辐射体。第五天线辐射体包括一第二馈入端。第四接地辐射体邻设于第五天线辐射体，且包括一第四接地端。

本发明的一种电子装置，包括一壳体、一支架及上述的天线模块。壳体包括一窄边框区。支架设置于壳体内且位于窄边框区。天线模块设置于支架的多个面上。

在本发明的一实施例中，上述的电子装置还包括一屏幕金属件，设置于壳体内且位于天线模块旁，其中第一天线图腾在朝向屏幕金属件的部分呈阶梯状。

在本发明的一实施例中，上述的电子装置还包括一金属背盖，靠近第一天线图腾的第三接地辐射体，金属背盖与第三接地辐射体之间形成一第六耦合间隙。

基于上述，本发明的天线模块的第二天线辐射体延伸自第一天线辐射体。第三天线辐射体自第一馈入端且朝远离第二天线辐射体方向延伸。第一接地辐射体邻设于第一天线辐射体与第二天线辐射体，而与第一天线辐射体及第二天线辐射体之间存在第一耦合间隙。第二接地辐射体邻设于第二天线辐射体，而与第二天线辐射体之间存在第二耦合间隙。第三接地辐射体邻设于第一天线辐射体与第二天线辐射体。第三接地辐射体与第一天线辐射体之间存在第三耦合间隙。第三接地辐射体与第二天线辐射体之间存在第四耦合间隙。通过上述设计，第一天线辐射体与第三接地辐射体通过第三耦合间隙共振出第一频段及第二频段。第一天线辐射体的一部分、第二天线辐射体与第三接地辐射体通过第四耦合间隙共振出第三频段及第四频段。第三天线辐射体共振出第五频段与第六频段。因此，本发明的天线模块可具有多频的特性。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种天线模块的示意图。

图2是图1的天线模块平面展开后的简单示意图。

图3至图6是图1的天线模块设置在电子装置的支架上的不同角度的示意图。

图7是依照本发明一实施例其一种电子装置的局部侧边剖面示意图。

图8是图1的天线模块的频率-VSWR的关系图。

图9是图1的天线模块的频率-隔离度的关系图。

图10是图1的天线模块的频率-天线效率的关系图。

附图标记如下：

A1～A8、B1～B6、D1～D7、F1、F2、G1～G4:位置

C1:第一耦合间隙

C2:第二耦合间隙

C3:第三耦合间隙

C4:第四耦合间隙

C5:第五耦合间隙

C6:第六耦合间隙

E1、E2:让位孔

L1、L5:距离

L2:宽度

L3:高度

L4:间距

1:电子装置

10:支架

12:下表面

14:第一侧面

16:上表面

18:第二侧面

20:射频信号端

21:系统接地面

22:电容

25:比吸收率(SAR)感测器电路

30:金属背盖

40:壳体

42:窄边框区

50:屏幕金属件

60:天线模块

100:第一天线图腾

110:第一天线辐射体

120:第二天线辐射体

130:第一接地辐射体

140:第二接地辐射体

150:第三天线辐射体

160:第四天线辐射体

170:第三接地辐射体

200:第二天线图腾

210:第五天线辐射体

220:第四接地辐射体

具体实施方式

图1是依照本发明的一实施例的一种天线模块的示意图。请参阅图1，在本实施例中，天线模块60包括一第一天线图腾100及一第二天线图腾200。第一天线图腾100例如是LTE天线，第二天线图腾200例如是WiFi天线，但天线模块60不以此为限制。由图1可见，在本实施例中，天线模块60呈立体的形状，而可减少宽度，以应用在窄边框且尺寸有限的空间中，且可提供多频的效果。

由于立体的天线模块60的形状复杂，为了更清楚地表示，图2是图1的天线模块平面展开后的简单示意图，以方便了解辐射体之间的相对关系。图3至图6是图1的天线模块设置在电子装置的支架10上的不同角度的示意图。

立体的天线模块60可通过激光直接成型(Laser Direct Structuring,LDS)技术、柔性电路板或铜箔贴附等方式形成在电子装置(标示于图7)的支架10(标示于图3)上，而可沿着支架10的多个面分布。图3显示出支架10的下表面12。图4显示出支架10的第一侧面14与上表面16。图5显示出支架10的上表面16。图6显示出支架10的第二侧面18。在本发明实施例中，电子装置的支架10的材质可为塑胶。

请同时参阅图1至图6，在本实施例中，第一天线图腾100包括一第一天线辐射体110(位置F1、A1～A3)、一第二天线辐射体120(位置A2、A4～A6)、一第三天线辐射体150(位置F1、B5、B6)、一第一接地辐射体130(位置G1、B1、B2)、一第二接地辐射体140(位置G2、B3、B4)及一第三接地辐射体170(位置G3、D1～D7)。

如图1所示，第一天线辐射体110(位置F1、A1～A3)、第二天线辐射体120(位置A2、A4～A6)、第三天线辐射体150(位置F1、B5、B6)、第一接地辐射体130(位置G1、B1、B2)、第二接地辐射体140(位置G2、B3、B4)及第三接地辐射体170(位置G3、D1～D7)为立体架构。

第一天线辐射体110(位置F1、A1～A3)包括一第一馈入端(位置F1)。第二天线辐射体120(位置A2、A4～A6)延伸自第一天线辐射体110。由图2可知，第二天线辐射体120在位置A2、A4的区段的延伸方向(右方)相反于第一天线辐射体110在位置A2、A3的区段的延伸方向(左方)。第三天线辐射体150(位置F1、B5、B6)延伸自第一馈入端(位置F1)且远离第二天线辐射体120而往左方延伸。

第一接地辐射体130(位置G1、B1、B2)呈倒L型，且设置于第一天线辐射体110与第二天线辐射体120旁，而与第一天线辐射体110在位置A1、A2的区段及第二天线辐射体120在位置A2、A4的区段之间存在一第一耦合间隙C1。第一接地辐射体130包括一第一接地端(位置G1)。

第二接地辐射体140(位置G2、B3、B4)呈倒L型，且设置于第二天线辐射体120在位置A4、A5的区段旁，而与第二天线辐射体120之间存在一第二耦合间隙C2。第二接地辐射体140包括一第二接地端(位置G2)。

第三接地辐射体170(位置G3、D1～D7)设置于第一天线辐射体110与第二天线辐射体120旁，由图2可见，第三接地辐射体170(位置G3、D1～D7)接近一倒U型，第一天线辐射体110与第二天线辐射体120位于倒U型内。第三接地辐射体170包括一第三接地端(位置G3)。此外，第三接地辐射体170包括位于内部的让位孔E1、E2，用以供机构件(例如是卡勾)通过。第三接地辐射体170在让位孔E1、E2旁的线宽约为1毫米。

第三接地辐射体170在位置D5的区段与第一天线辐射体110在位置A2、A3的区段之间存在一第三耦合间隙C3，第三接地辐射体170在位置D、D3的区段与第二天线辐射体120在位置A5、A6的区段之间存在一第四耦合间隙C4。

在本实施例中，第一天线辐射体110(位置F1、A1～A3)与第三接地辐射体170(位置G3、D1～D7)通过第三耦合间隙C3共振出一第一频段及一第二频段。第一频段例如是698MHz，第二频段例如是第一频段的二倍频，1710MHz。第四接地辐射体220在位置D6、D7的路径为低频延伸路径。在一实施例中，第一天线辐射体110(位置F1、A1～A3)与第三接地辐射体170(位置G3、D1～D7)通过第三耦合间隙C3还可共振出第一频段的三倍频。

此外，第一天线辐射体110在位置A2、A3的区段的线宽可被调整以调整第二频段(1710MHz)的阻抗匹配及共振频率点位置。另外，第一耦合间隙C1的宽度可被调整以调整低频的阻抗匹配。

第一天线辐射体110的一部分(位置A1、A2)、第二天线辐射体120(位置A2、A4～A6)与第三接地辐射体170(位置G3、D1～D7)通过第四耦合间隙C4共振出一第三频段及一第四频段。第三频段为960MHz，第四频段为第三频段的二倍频，1900MHz。在一实施例中，第二天线辐射体120(位置A5～A6)与第三接地辐射体170(位置D2、D3)通过第四耦合间隙C4还可共振出第三频段的三倍频。

第二天线辐射体120在位置A5、A6的区段与第三接地辐射体170在位置D2、D3的区段之间的第四耦合间隙C4的宽度以及第三接地辐射体170在位置D2、D3的区段的线宽可被调整，以调整第三频段(960MHz)的阻抗匹配及共振频率点位置。

第三天线辐射体150(位置F1、B5、B6)共振出一第五频段与一第六频段。第五频段例如是2500MHz～2690MHz，第六频段例如是第五频段的二倍频，也就是LAA高频频段(5500～5925MHz)。第三天线辐射体150(位置F1、B5、B6)的线宽可被调整以调整第五频段与第六频段的阻抗匹配。另外，第二耦合间隙C2的宽度可被调整，以调整2500MHz～2690MHz的阻抗匹配。

此外，第一天线图腾100还包括一第四天线辐射体160(位置B7、B8)，延伸自第二天线辐射体120在位置A4的部位且位于第三接地辐射体170的位置D3、D4之间。第三接地辐射体170在位置D4处与第四天线辐射体160之间存在一第五耦合间隙C5。第五耦合间隙C5的宽度可被调整，以调整1700～2700MHz)及二倍频的LAA高频频段(5150～5500MHz)的阻抗匹配。

另外，请参阅图3，第一天线图腾100(LTE天线)的第一馈入端(位置F1)、第一接地端(位置G1)、第二接地端(位置G2)与第三接地端(位置G3)设置在支架10的下表面12。

在本实施例中，电子装置的电路板上可设有多个弹片(未示出)，直接抵接于第一馈入端(位置F1)、第一接地端(位置G1)、第二接地端(位置G2)与第三接地端(位置G3)。第一馈入端(位置F1)可通过弹片电性连接至射频信号端20。第一接地端(位置G1)则可通过弹片浮接于一系统接地面21(例如是主机板的接地面)。第二接地端(位置G2)与系统接地面21之间串接一电容22(2.2pF)。也就是说，第二接地端(位置G2)连接电容22下地。

类似地，第三接地端(位置G3)与系统接地面21之间串接另一电容22(2.2pF)，用来改善低频的阻抗匹配。此外，第三接地端连接于一比吸收率(SAR)感测器电路25，构成一Hybrid天线。比吸收率(SAR)感测器电路25用来检测物体远近，当物体靠近时降低发射功率以符合SAR的测试规范。

在本实施例中，第一天线图腾100的尺寸因为配置空间相当小而受到限制，比吸收率(SAR)感测器电路25设计于主机板(未示出)上，而不设置在第一天线图腾100上。第一天线图腾100通过第三接地端(位置G3)、弹片连接到主机板，进而连接到比吸收率(SAR)感测器电路25。这样将比吸收率(SAR)感测器电路25设计于主机板的设计可让出更多空间给第一天线图腾100运用。

因此，第一天线图腾100(LTE天线)可通过上述设计，而可共振出低、中、高频的信号，且低、中、高频可具有良好的阻抗匹配。

此外，第二天线图腾200(WiFi天线)包括一第五天线辐射体210(位置F2、A7、A8)及一第四接地辐射体220(位置G4、D8～D10)。第五天线辐射体210包括一第二馈入端(位置F2)。第四接地辐射体220设置于第五天线辐射体210旁，且包围第五天线辐射体210。第四接地辐射体220包括一第四接地端(位置G4)。在本实施例中，第二天线图腾200可共振出2400MHz～2500MHz与5150MHz～5875MHz两频段。

由图2可见，第四接地辐射体220在位置D8～D10和第三接地辐射体170在位置D1～D7处的接地路径都是朝向图2的左侧方向(在本实施例中，左侧为装置的内侧)。这样的设计可提升第一天线图腾100及第二天线图腾200之间的隔离度。

由图4可见，第一天线图腾100(LTE天线)与第二天线图腾200(WiFi天线)之间存在一距离L1，距离L1约为10毫米至30毫米之间，例如是15毫米。

另外，图3的左侧可见，第二天线图腾200的第二馈入端及第四接地端设置在支架10的下表面12。第二馈入端可连接于同轴传输线(未示出)的正端，而接到系统信号端。第四接地端可连接于同轴传输线的负端，而连接至接地面。

图7是依照本发明一实施例其一种电子装置的局部侧边剖面示意图，其中此剖面对应于图5的A-A线段剖面。也就是说，图7中所显示的天线模块60与支架10的剖面是图5的A-A线段剖面。请参阅图7，在本实施例中，电子装置1例如是一平板电脑，但不以此为限制。

电子装置1包括一壳体40、图3的支架10与天线模块60(标示于图3)及一屏幕金属件50。壳体40包括一窄边框区42。支架10设置于壳体40内且位于窄边框区42。天线模块60设置于支架10的下表面12、第一侧面14、上表面16及第二侧面18上。屏幕金属件50设置于壳体40内且位于天线模块60旁。

在本实施例中，第一天线图腾100的可用空间的长度约为79毫米，宽度L2是7.92毫米，高度L3是4.98毫米。窄边框区42能够提供天线模块60配置的空间有限，在本实施例中，天线模块60被设置在支架10上，而呈现立体的形式，由此缩减宽度上的尺寸。

此外，由于天线模块60(图7中显示第一天线图腾100)需要与屏幕金属件50之间存在一间距L4，间距L4要大于等于1毫米，以降低屏幕金属件50对天线模块60造成的影响。在本实施例中，第一天线图腾100的局部呈阶梯状，以增加与屏幕金属件50之间的距离，而降低干扰。在本实施例中，第一天线图腾100在与屏幕金属件50等高处的部位(也就是阶梯顶端处)与阶梯底端的部位之间的横向距离L5约为3.92毫米。因此，这样阶梯式的设计可争取更多第一天线图腾100与屏幕金属件50之间的距离。

另外，由于屏幕金属件50位于支架10在第一侧面14旁，第一天线图腾100(LTE天线)设置在第一侧面14旁的部分均采用阶梯式的设计。具体地说，请回到图4，第一天线辐射体110在位置A1、A2的区段、第一接地辐射体130在位置B1、B2的区段、第二接地辐射体140在位置B3、B4的区段及接地辐射体在位置D1、D2的区段均采用阶梯式的设计。

再者，在本实施例中，电子装置1还包括一金属背盖30(图2)，靠近第一天线图腾100的第三接地辐射体170。金属背盖30与第三接地辐射体170之间形成一第六耦合间隙C6。第六耦合间隙C6介于0.5毫米至1毫米之间。

图8是图1的天线模块的频率-VSWR的关系图。请参阅图8，在本实施例中，第一天线图腾100在频率为698MHz～960MHz下，VSWR可小于等于5。第一天线图腾100与第二天线图腾200在频率为1710～2700MHz、3300MHz～3800MHz和5150MHz～5925MHz下，VSWR都可小于4，而具有良好的表现。

图9是图1的天线模块的频率-隔离度的关系图。请参阅图9，在本实施例中，第一天线图腾100与第二天线图腾200的隔离度可小于-15dB，而具有良好的表现。

图10是图1的天线模块的频率-天线效率的关系图。请参阅图10，第一天线图腾100(LTE天线)在频率为698MHz～960MHz下，天线效率为-5.1dBi～-7.3dBi，在频率为1710MHz～2700MHz下，天线效率为-4.2dBi～-5.8dBi，在频率为5150MHz～5925MHz下，天线效率为-3.6dBi～-6.0dBi，而拥有LTE宽频天线效率的表现。

第二天线图腾200(WiFi天线)在频率为2400MHz～2500MHz下天线效率为-2.7dBi～-3.1dBi，在频率为5150MHz～5875MHz下，天线效率为-3.0dBi～-4.3dBi，而拥有良好的表现。

综上所述，本发明的天线模块的第二天线辐射体延伸自第一天线辐射体。第三天线辐射体自第一馈入端且朝远离第二天线辐射体方向延伸。第一接地辐射体邻设于第一天线辐射体与第二天线辐射体，而与第一天线辐射体及第二天线辐射体之间存在第一耦合间隙。第二接地辐射体邻设于第二天线辐射体，而与第二天线辐射体之间存在第二耦合间隙。第三接地辐射体邻设于第一天线辐射体与第二天线辐射体。第三接地辐射体与第一天线辐射体之间存在第三耦合间隙。第三接地辐射体与第二天线辐射体之间存在第四耦合间隙。通过上述设计，第一天线辐射体与第三接地辐射体通过第三耦合间隙共振出第一频段及第二频段。第一天线辐射体的一部分、第二天线辐射体与第三接地辐射体通过第四耦合间隙共振出第三频段及第四频段。第三天线辐射体共振出第五频段与第六频段。因此，本发明的天线模块可具有多频的特性。

Claims

1.一种天线模块，其特征在于，包括：

一第一天线图腾，包括：

一第一天线辐射体，包括一第一馈入端；

一第二天线辐射体，延伸自该第一天线辐射体；

一第三天线辐射体，自该第一馈入端朝远离该第二天线辐射体方向延伸；

一第一接地辐射体，邻设于该第一天线辐射体与该第二天线辐射体，而与该第一天线辐射体及该第二天线辐射体之间存在一第一耦合间隙；

一第二接地辐射体，邻设于该第二天线辐射体，而与该第二天线辐射体之间存在一第二耦合间隙；以及

一第三接地辐射体，邻设于该第一天线辐射体与该第二天线辐射体，该第三接地辐射体与该第一天线辐射体之间存在一第三耦合间隙，该第三接地辐射体与该第二天线辐射体之间存在一第四耦合间隙，该第一天线辐射体与该第三接地辐射体通过该第三耦合间隙共振出一第一频段及一第二频段，该第一天线辐射体的一部分、该第二天线辐射体与该第三接地辐射体通过该第四耦合间隙共振出一第三频段及一第四频段，该第三天线辐射体共振出一第五频段与一第六频段。

2.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该第一天线图腾还包括：

一第四天线辐射体，延伸自该第二天线辐射体且位于该第三接地辐射体旁，该第三接地辐射体与该第四天线辐射体之间存在一第五耦合间隙。

3.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该第一接地辐射体包括一第一接地端，该第一接地端浮接于一系统接地面。

4.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该第二接地辐射体包括一第二接地端，该第二接地端与一系统接地面之间串接一电容。

5.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该第三接地辐射体包括一第三接地端，该第三接地端与一系统接地面之间串接一电容，且该第三接地端连接于一比吸收率感测器电路。

6.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该第三接地辐射体包括位于内部的一让位孔。

7.如权利要求1所述的天线模块，其特征在于，还包括：

一第二天线图腾，与该第一天线图腾间隔一距离，该距离介于10毫米至30毫米之间，该第二天线图腾包括：

一第五天线辐射体，包括一第二馈入端；以及

一第四接地辐射体，设置于该第五天线辐射体旁，且包括一第四接地端。

8.一种电子装置，其特征在于，包括：

一壳体，包括一窄边框区；

一支架，设置于该壳体内且位于该窄边框区；以及

一如权利要求1至7中任一项所述的天线模块，设置于该支架的多个面上。

9.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，还包括：

一屏幕金属件，设置于该壳体内且位于该天线模块旁，其中该第一天线图腾在朝向该屏幕金属件的部分呈阶梯状。

10.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，还包括：

一金属背盖，靠近该第一天线图腾的该第三接地辐射体，该金属背盖与该第三接地辐射体之间形成一第六耦合间隙。