专利名称：高指向性的天线模组的制作方法
技术领域：
本实用新型有关一种天线，尤指一种不须要净空区的高指向性的天线模组。
背景技术：
GPS (全球定位系统)的定位方式，则是利用基本的三角定位原理，以测量无线电信号传输时间来测量距离，再以三颗以上的卫星交叉比对，同时换算信号接收速度与时间所得的卫星距离，搭配GPS接受器中内建的电子地图来进行方位辨识。目前车用卫星导航系统除了和车内影音系统结合的车载式之外，也发展出可携带式的PDA(掌上电脑)、N0teb00k(笔记本)、手机型等多种GPS产品，其中与消费者息息相关的莫过于可携式车用GPS。对于车辆并无配备原厂GPS的车主来说，选择可携式车用GPS的确是个不错的选择，因为除了价格较具亲和力外，其可携式特性除了让使用者可以带下车使用，就算日后换车也同样可以使用。传统的携带式GPS系统都内建一接收GPS信号的接收天线结构，此GPS系统的接收天线结构为一种插针式平板天线，如图1A、图1B所示。该天线100上具有一陶瓷材料的基体101，该基体101表面具有一辐射金属片102，该基体101的底面具有一接地金属片103，该基体101、辐射金属片102及接地金属片103上开设有一穿孔104，该穿孔104以提供一T形状的信号馈入体105穿过，以形成可组装于主机板200上的平板天线结构。但是，此种的插针天线体积较大，无法安装在新一代轻薄短小的携带式的电子装置上。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种高指向性的天线模组。为了达到上述目的 ，本实用新型提供一种高指向性的天线模组，包括:一载体，其上至少具有一顶面、一底面及二侧面；一第一辐射体，其设于该载体内部近邻顶面，该第一辐射体上具有一第一端部及
第二端部；一第二辐射体，其设于该载体内部并位于该第一辐射体下方且近邻该载体的顶面，该第二辐射体上具有一第三端部及一第四端部；一电磁能隙，其设于该载体内部并位于该第二辐射体下方且近邻顶面；一电极部，其设于该顶面及底面；一电连接部，其设于该载体的二侧面上，并电性连结电极部、第一辐射体的第二端部及第二辐射体的第四端部；其中，该第一辐射体与该第二辐射体的部分平行重叠，且该第一辐射体的第一端部与该第二辐射体的第三端部呈反方向设立在该载体内部，并以该部分辐射体平行重叠的耦合关系来调整频率高低。优选地，其中该载体为多层的陶瓷基板或玻璃纤维板组成的长方形半导体芯片天线。[0015]优选地，其中该第一辐射体为由金属材质制成的片状体。优选地，其中该第二辐射体为由金属材质制成的片状体。优选地，其中该电磁能隙为由金属材质制成的片状体。优选地，其中该电极部为由金属材质制成的构件，由一上电极部及一下电极部组成，该上电极部设于该顶面，该下电极部设于该底面上。优选地，其中该电连接部为由金属材质制成的构件，由一第一电连接部及一第二电连接部组成，该第一电连接部电性连结该顶面及该底面一侧的该上电极部及该下电极部，该第二电连接部电性连结该顶面及该底面另一侧的该上电极部及该下电极部。优选地，其中该第一辐射体及该第二辐射体的部分为平行重叠的耦合关系，以耦合面积及耦合距离，可控制或调整频率高低。优选地，其中更包含有一图案层，该图案层设于该载体的顶面上，该图案层为型号、公司商标图案。优选地，其中更包含有一基板，该基板至少一表面上具有一第一金属层及一第一镂空部，该第一镂空部两侧的第一金属层上具有一第一接点及一第二接点，该第一接点的一侧电性连结有一微带馈入线，该微带馈入线由第一微带馈入线及第二微带馈入线组成，该微带馈入线的两侧上各具有一与该第一金属层分隔的第二镂空部。优选地，其中该载体底面的下电极部电性连结在该第一金属层的第一接点及第二接点上，该第一微带馈入线与该第二微带馈入线之间电性连结有一耦合元件，且该第二微带馈入线上电性连结有一铜轴电缆线。优选地，其中更包含有一基板，该基板正面上具有一第一金属层及一第一镂空部，该第一镂空部两侧的第一金属层上具有一第一接点及一第二接点，该第一接点的一侧电性连结有一微带馈入线，该微带馈入线由第一微带馈入线及第二微带馈入线组成，该微带馈入线的两侧上各具有一与该第一金属层分隔的第二镂空部；而该基板背面具有一第二金属层。优选地，其中该载体底面的下电极部电性连结在该第一金属层的第一接点及第二接点上，并对应该基板背面的第三镂空部，该第一微带馈入线与该第二微带馈入线之间电性连结一耦合元件，且该第二微带馈入线上电性连结有一铜轴电缆线。本实用新型所提供的高指向性的天线模组，其利用二天线的辐射体平行重叠进行耦合关系及反射接收信号波的结构设计，可增加天线指向性，增加天线辐射效率及缩小天线尺寸，相对可以降低SAR值，降低天线辐射对人体的伤害，且不需要净空区，在天线模组靠近金属物或接近金 属物时，可以避免受金属物干扰。
图1A为传统GPS所使用的平板天线结构外观立体示意图；图1B为传统GPS所使用的平板天线结构侧视示意图；图2为本实用新型高指向性的天线模组外观立体示意图；图3为本实用新型高指向性的天线模组侧剖示意图；图4为本实用新型的基板不意图；图5为本实用新型的天线模组与基板组合示意图；[0033]图6为本实用新型天线模组在1.575GHZ时的XZ平面的辐射场型示意图；图7为本实用新型天线模组在1.575GHZ时的YZ平面的辐射场型示意图；图8为本实用新型天线模组在1.575GHZ时的XY平面的辐射场型示意图；图9为本实用新型的天线模组的反射系数比较示意图；图10为本实用新型天线模组在2.48时的XZ平面的辐射场型示意图；图11为本实用新型天线模组在2.48GHZ时的YZ平面的辐射场型示意图；图12为本实用新型天线模组在2.48GHZ时的XY平面的辐射场型示意图；图13为本实用新型天线模组运用在具有净空区的基板正面示意图；图14为本实用新型天线模组运用在具有净空区的基板背面示意图；图15为本实用新型天线模组运用在有净空区及无净空区的反射系数比较示意图。主要元件符号说明载体-1 ;天线模组-10 ;天线-100 ;基体-101 ;福射金属片_102 ;接地金属片-103 ;穿孔-104 ;信号馈入体-105 ;顶面-11 ;底面-12 ;侧面-13 ；第一辐射体-2 ;主机板-200 ;第一端部-21 ;第二端部-22 ；第二辐射体-3 ;第三端部-31 ;第四端部-32 ；
`[0047]电磁能隙-4 ；电极部-5 ;上电极部-51 ;下电极部-52 ；电连接部-6 ;第一电连接部-61 ;第二电连接部-62 ；图案层-7 ；基板-8 ;第一金属层-81 ;第一接点-811 ;第二接点_812 ;第一镂空部_82 ;微带馈入线-83 ;第一微带馈入线-831 ;第二微带馈入线-832 ;第二镂空部_84 ;第二金属层-85;第三镂空部-86。
具体实施方式
有关本实用新型的技术内容及详细说明，现配合附图说明如下。请参阅图2、图3，为本实用新型的高指向性的天线模组外观立体、侧剖示意图。如图所示:本实用新型的高指向性的天线模组10，包括:一载体1、一第一辐射体2、一第二辐射体3、一电磁能隙4、一电极部5、一电连接部6及一图案层7。该载体1，为由多层的陶瓷基板或玻璃纤维板所组成的长方形半导体芯片天线，其上至少具有一顶面11、一底面12及二侧面13。该第一辐射体2，为由金属材质制成的片状体，其设于该载体I内部近邻顶面11，且该第一福射体2上具有一第一端部21及一第二端部22。该第二辐射体3，为由金属材质制成的片状体，其设于该载体I内部并位于该第一辐射体2下方且近邻该载体I的顶面11。该第二辐射体3上具有一第三端部31及一第四端部32。该第一辐射体2与该第二辐射体3的部分辐射体呈平行重叠的耦合关系，使该第一辐射体2的第一端部21与该第二辐射体3的第三端部31呈反方向设立在该载体I内部。该电磁能隙(Electromagnetic Band-gap,EBG) 4,为由金属材质制成的片状体,其设于该载体I内部并位于该第二辐射体3下方且近邻顶面11。该电磁能隙4能反射接收信号供该第一辐射体2及该第二辐射体3接收，可增加天线指向性，增加天线辐射效率及缩小天线尺寸，相对可以降低SAR值，降低天线辐射对人体的伤害。该电极部5，为由金属材质制成的构件，其由一上电极部51及一下电极部52组成。该上电极部51设于该载体I的顶面11，该下电极部52设于该载体I的底面12上，该下电极部52供天线模组可以表面粘着在基板(图中未示)上。该电连接部6，为由金属材质制成的构件，其由一第一电连接部61及一第二电连接部62组成，并设于该载体I的二侧面13上。该第一电连接部61电性连结右侧边的该上电极部51、第二辐射体3的第四端部32及右侧边的下电极部52。该第二电连接部62电性连结左侧边的上电极部51、第一辐射体2的第二端部22及左侧边的下电极部52电性连结。该图案层7，其设于该载体I的顶面11上，该图案层7可以印刷天线的型号、公司商标图案。上述该第一辐射体2及该第二辐射体3的部分平行重叠的耦合关系，是以辐射体的耦合面积及耦合距离关系，形成二耦合电容彼此相配合调变(如调整二耦合电容大小来控制频率高低，可适用于2.4GHZ或1.575GHZ的天线)，从而达到预定的目标阻抗、共振频率、频宽与辐射效应，且可有效缩小天线尺寸。请参阅图4、图5，为本实用新型的基板及天线模组组合正面及背面示意图。如图所示:本实用新型的高指向性的天线模组10在运用时，将该天线模组10电性连结在一无净空区的基板8上做说明。该基板8正面上具有一第一金属层81及一第一镂空部82，该第一镂空部82两侧的第一金属层81上具有一第一接点811及一第二接点812。该第一接点811的一侧电性连结有一微带馈入线83，该 微带馈入线83由第一微带馈入线831及第二微带馈入线832组成，该微带馈入线83的两侧上各具有一第二镂空部84并与该第一金属层81分隔。另外，该基板8的背面具有一第二金属层85,该第二金属层85上无净空区。在天线模组10与该基板8电性连结时，该天线模组10的载体I的底面11上右侧及左侧的下电极部52电性连结在该第一金属层81的第一接点811及第二接点812上。该第一微带馈入线831与该第二微带馈入线832之间电性连结一耦合元件(图中未示)，且在第二微带馈入线832上电性连结有一铜轴电缆线(图中未示)。在天线模组10接收信号后，经该第二接点812传至该微带馈入线83上，由该微带馈入线83传至该铜轴电缆线(图中未示)上，以便铜轴电缆线可将信号传至该装置(图中未示)的主机板上。请参阅图6，为本实用新型天线模组在1.575GHZ时的XZ平面的辐射场型示意图。如图所示:在频率为1.575GHZ时，主波瓣大小(Main lobe magnitude)在3.3dBi，主波瓣方向(Main lobe direction)在 2.0deg,角宽度(Angular width)在 3dB 时为 93.0 deg,旁波瓣准位(side lobe level 在 _3.0dB。请参阅图7，为本实用新型天线模组在1.575GHZ时的YZ平面的辐射场型示意图。如图所示:在频率为1.575GHZ时，主波瓣大小(Main lobe magnitude)在3.6dBi，主波瓣方向(Main lobe direction)在 26.0deg,角宽度(Angular width)在 3dB 时为 222.8 deg。请参阅图8，为本实用新型天线模组在1.575GHZ时的XY平面的辐射场型示意图。如图所示:在频率为1.575GHZ时，主波瓣大小(Main lobe magnitude)在2.7dBi，主波瓣方向(Main lobe direction)在 273.0deg,角宽度(Angular width)在 3dB 时为 116.2 deg,旁波瓣准位(side lobe level)在 _4.5dB。请参阅图9，为本实用新型天线模组的反射系数比较示意图。如图所示:S1频率在1.456GHZ 时为-13.438dB, S2 频率在 1.4749GHZ 时为-12.416dB, S3 频率在 1.4953GHZ 时为-12.096dB, S4 频率在 1.5278GHZ 时为-11.842dB, S5 频率在 1.5814GHZ 时为-10.974dB,S6 频率在 1.5957GHZ 时为-10.85dB, S7 频率在 1.626GHZ 时为-10.491dB, S8 频率在
1.6579GHZ 时为-9.9802dB, S9 频率在 1.6925GHZ 时为-9.6347dB。请参阅图10，为本实用新型天线模组在2.48时的XZ平面的辐射场型示意图。如图所示:在频率为2.48GHZ时，主波瓣大小(Main lobe magnitude)在1.9dBi，主波瓣方向(Main lobe direction)在 19.0deg,角宽度(Angular width)在 3dB 时为 180.0 deg。请参阅图11，为本实用新型天线模组在2.48GHZ时的YZ平面的辐射场型示意图。如图所示:在频率为2.48GHZ时，主波瓣大小(Main lobe magnitude)在1.5dBi，主波瓣方向(Main lobe direction)在 4.0deg,角宽度(Angular width)在 3dB 时为 151.6 deg,旁波瓣准位(side lobe level)在 _4.2dB。请参阅图12，为本实用新型的天线模组在2.4GHZ时的XY平面的辐射场型示意图。如图所示:在频率为2.48G HZ时，主波瓣大小(Main lobe magnitude)在0.6dBi，主波瓣方向(Main lobe direction)在 327.0deg,角宽度(Angular width)在 3dB 时为 216.5deg,旁波瓣准位(side lobe level)在 _4.2dB。请参阅图13、图14、图15，为本实用新型天线模组运用在具有净空区的基板正面及背面与天线模组运用在有净空区及无净空区的反射系数比较示意图。如图所示:在天线模组10电性连结于该基板8的正面有一第一金属面81上时,该天线模组10对应该基板8的背面具有一第二金属层85及一第三镂空部86，该第三镂空部86为净空区且对应该天线模组10。在有无净空区的使用时对天线的频率影响很大，因此本实用新型做了有无净空区的比较。在净空区尺寸为5X4 mm时，频率为1.8822 GHZ,-18.6dB。在净空区尺寸为5X2 mm时，频率为2.2145 GHZ、-10.9dB。在净空区尺寸为5X6mm时，频率为1.6465 GHZ、_10.7dB。在无净空区时，频率为2.4734 GHZ、-7.9dB。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的专利保护范围，其它运用本实用新型专利精神所作的等效变化，均应同理属于本实用新型的专利保护范围。
权利要求1.一种高指向性的天线模组，其特征在于，包括: 一载体，其上至少具有一顶面、一底面及二侧面； 一第一辐射体，其设于该载体内部近邻顶面，该第一辐射体上具有一第一端部及第二端部； 一第二辐射体，其设于该载体内部并位于该第一辐射体下方且近邻该载体的顶面，该第二辐射体上具有一第三端部及一第四端部； 一电磁能隙，其设于该载体内部并位于该第二辐射体下方且近邻顶面； 一电极部，其设于该顶面及底面； 一电连接部，其设于该载体的二侧面上，并电性连结电极部、第一辐射体的第二端部及第二辐射体的第四端部； 其中，该第一辐射体与该第二辐射体的部分平行重叠，且该第一辐射体的第一端部与该第二辐射体的第三端部呈反方向设立在该载体内部。
2.如权利 要求1所述的天线模组，其特征在于，该载体为多层的陶瓷基板或玻璃纤维板组成的长方形半导体芯片天线。
3.如权利要求2所述的天线模组，其特征在于，该第一辐射体为由金属材质制成的片状体。
4.如权利要求3所述的天线模组，其特征在于，该第二辐射体为由金属材质制成的片状体。
5.如权利要求4所述的天线模组，其特征在于，该电磁能隙为由金属材质制成的片状体。
6.如权利要求5所述的天线模组，其特征在于，该电极部为由金属材质制成的构件，由一上电极部及一下电极部组成，该上电极部设于该顶面，该下电极部设于该底面上。
7.如权利要求6所述的天线模组，其特征在于，该电连接部为由金属材质制成的构件，由一第一电连接部及一第二电连接部组成，该第一电连接部电性连结该顶面及该底面一侧的该上电极部及该下电极部，该第二电连接部电性连结该顶面及该底面另一侧的该上电极部及该下电极部。
8.如权利要求7所述的天线模组，其特征在于，更包含有一图案层，该图案层设于该载体的顶面上。
9.如权利要求8所述的天线模组，其特征在于，更包含有一基板，该基板至少一表面上具有一第一金属层及一第一镂空部，该第一镂空部两侧的第一金属层上具有一第一接点及一第二接点，该第一接点的一侧电性连结有一微带馈入线，该微带馈入线由第一微带馈入线及第二微带馈入线组成，该微带馈入线的两侧上各具有一与该第一金属层分隔的第二镂空部。
10.如权利要求9所述的天线模组，其特征在于，该载体底面的下电极部电性连结在该第一金属层的第一接点及第二接点上，该第一微带馈入线与该第二微带馈入线之间电性连结有一耦合元件，且该第二微带馈入线上电性连结有一铜轴电缆线。
11.如权利要求8所述的天线模组，其特征在于，更包含有一基板，该基板正面上具有一第一金属层及一第一镂空部，该第一镂空部两侧的第一金属层上具有一第一接点及一第二接点，该第一接点的一侧电性连结有一微带馈入线，该微带馈入线由第一微带馈入线及第二微带馈入线组成，该微带馈入线的两侧上各具有一与该第一金属层分隔的第二镂空部；而该基板背面具有一第二金属层。
12.如权利要求11所述的天线模组，其特征在于，该载体底面的下电极部电性连结在该第一金属层的第一接点及第二接点上，并对应该基板背面的第三镂空部，该第一微带馈入线与该第二微带馈入线之间电性连结一耦合元件，且该第二微带馈入线上电性连结有一铜轴电缆线。 ·
专利摘要本实用新型涉及一种高指向性的天线模组，包括一载体、一第一辐射体、一第二辐射体、一电磁能隙、一电极部、一电连接部及一图案层；该第一及第二辐射体设于该载体内部，该电磁能隙设于该载体内部并位于该第二辐射体下方，该电极部设于该载体的顶面及底面，该电连接部设于该载体的二侧面，且电性连结该电极部、第一辐射体及第二辐射体。本实用新型所提供的天线模组，其电性连结在无净空区的基板上，并以该第一辐射体与该第二辐射体的部分平行重叠的耦合关系相配合调变，达到预定的目标阻抗、共振频率、频宽与辐射效应，可有效缩小天线尺寸及降低SAR值对人体的伤害。
文档编号H01Q19/10GK203103496SQ20122072650
公开日2013年7月31日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者廖文照 申请人:昌泽科技有限公司