专利名称：天线模块的制作方法
技术领域：
本发明有关一种天线模块，且特别是有关一种具有宽带特性的天线模块。
背景技术：
随着无线通讯科技的发展，越来越多的电子产品搭载着各种通讯功能。无线通
讯的类型繁多，例如无线广域网络(丽AN)、无线城域网络(WM緒)、无线局域网络 (WLAN)、无线个人网络(WPAN)或蓝牙(Bluetooth)等，各式通讯的类型均有其 对应的操作频段。
无线通讯科技以各式天线接收或发送对应频段的信号。而当射频系统采用多频 段操作时，大部份的天线皆采用多组独立天线来达到天线分集的目的。但如此一来， 将大幅增加系统复杂性，更降低许多的空间利用率。
即使组合两组天线，而形成一复合式天线，两组天线之间的干扰往往严重影响 了辐射频宽。甚至降低了各组天线原有的效能。
发明内容
本发明的目的是提供一种天线模块，其利用辐射体及接地体的形状设计，使得 天线模块具有宽带的特性。
根据本发明的一方面，提出一种天线模块。天线模块包括一绝缘基板、 一接地 体、 一传输线体及一辐射体。绝缘基板具有一第一表面及一第二表面。接地体设置 于第一表面。传输线体设置于第二表面。辐射体设置于第二表面。辐射体包括一第 一子辐射体。第一子辐射体具有一第一侧及一第二侧。第一子辐射体以第一侧连接 于传输线体，第一子辐射体的宽度由第一侧朝向第二侧逐渐增加。
通过逐渐增加第一子辐射体的宽度，可以使得传送由最低频率到最高频率的无 线信号时，第一子辐射体的等效阻抗均能大致上等于传输过程的阻抗，而使得传送
5最低频率到最高频率的无线信号时，整个频带的无线信号的反馈量都能在所使用的 协议所规定的标准值以下，而能达到宽带的效果。
本发明的有益效果为本发明所揭露的天线模块，利用辐射体及接地体的形状设 计，使得天线模块获得宽带的效果。此外，本发明的天线模块即为一种电路板，甚 至可直接搭载于电子装置原有的电路板上。使得天线模块还具有工艺成本低及组装 方便等优点。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下面将配合附图对本发明的较佳实施例 进行详细说明，其中
图1所示为本发明第一实施例的天线模块的示意图； 图2A所示为图1的天线模块的俯视图2B所示为图1天线模块的辐射体、接地体、传输线体与第一表面的关系图3所示为图1的天线模块的回波损耗测量表；
图4所示为本发明第二实施例的天线模块的俯视图5所示为本发明第三实施例的天线模块的俯视图6所示为本发明第四实施例的天线模块的俯视图；以及
图7所示为本发明第五实施例的天线模块的俯视图。
具体实施例方式
第一实施例
请参照图i，其所示为本发明第一实施例的天线模块ioo的示意图。天线模块
100包括绝缘基板110、接地体120、传输线体140及一辐射体130。绝缘基板110 的材料例如是环氧树脂或玻璃纤维等介质。绝缘基板110具有第一表面110a及第 二表面110b。接地体120设置于第一表面110a。传输线体140与辐射体130设置 于第二表面110b。接地体120、传输线体140及辐射体130例如是印刷金属层或额 外贴附的金属片。
上述辐射体130至少包括第一子辐射体131。第一子辐射体131具有相对的第 一侧Sl及第二侧S2 (在图1中，第一侧Sl及第二侧S2以虚线表示)。第一子辐
6射体131以第一侧Sl连接于传输线体140，第一子辐射体131的宽度由第一侧SI 朝向第二侧S2逐渐增加。
请参照图2A，其所示为图1的天线模块100的俯视图。更详细的说，传输线 体140具有传输线边缘140S，第一子辐射体131具有第一辐射边缘131S。传输线 边缘140S连接第一辐射边缘131S，第一辐射边缘131S连接第一侧Sl及第二侧S2。
在本实施例中，传输线体140具有二个传输线边缘140S，第一子辐射体131 具有二个第一辐射边缘131S。 二个传输线边缘140S对称于传输线体140的中心轴 Ll。 二个第一辐射边缘131S对称于第一子辐射体131的对称轴L2。也就是说，本 实施例的传输线体140及第一子辐射体131均为对称结构。
此外，上述第一辐射边缘131S的形状为一平滑曲线。并且二个第一辐射边缘 131S在第一侧Sl之间的距离较近；二个第一辐射边缘131S在第二侧S2之间的距 离较远。亦即，二个第一辐射边缘131S在第一侧S1之间的距离远比二个第一辐射 边缘131S在第二侧S2之间的距离小。二个第一辐射边缘131S的距离由第一侧Sl 朝向第二侧S2逐渐增加。也就是说，第一子辐射体131俨然如同一漏斗状。
平滑曲线例如是椭圆形曲线的部分、圆形曲线的部分、拋物线的部分或各式弯 曲的曲线。在本实施例中，各个第一辐射边缘131S的形状以四分之一椭圆形曲线 为例作说明。此椭圆形曲线具有一长轴及一短轴，长轴为短轴的1.3 3倍。较佳 地，长轴为短轴的1.5 2倍。
此外，传输线边缘140S与第一辐射边缘131S的夹角e 1大于90度。也就是 说，传输线边缘140S与第一辐射边缘131S的连接处并非为一锐角。整体而言，传 输线边缘140S及第一辐射边缘131S可以是一平滑的直线或一平滑的曲线，且传输 线边缘140S及第一辐射边缘131S的连接处也是平滑的。藉此，无线信号可平顺地 射出(或馈入)，而不会在某一处发生反馈量(反射量)大增的现象。
本实施例的辐射体130还包括第二子辐射体132。第二子辐射体132具有第二 辐射边缘132S,第二辐射边缘132S与第一辐射边缘131S连接。第二辐射边缘132S 的形状为一直线。本实施例的第二子辐射体132可为矩形结构。第二子辐射体132 用以调整第一子辐射体131在第二侧S2所对应的等效阻抗，以使第一子辐射体131 在第二侧S2符合阻抗匹配。
7再者，在本实施例中，第二辐射边缘132S与第一辐射边缘131S的夹角6 2也 是大于90度。整体而言，传输线边缘140S、第一辐射边缘131S及第二辐射边缘 132S包括平滑的直线或平滑的曲线，且传输线边缘140S、第一辐射边缘131S及第 二辐射边缘132S的连接处也没有锐角(甚至是平滑的)。因此，无线信号可平顺地 射出(或馈入)，而不会在某一处发生反馈量(反射量)大增的现象。
其中第二子辐射体132具有二个第二辐射边缘132S， 二个第二辐射边缘132S 对称于第二子辐射体133的对称轴L3。所以第二子辐射体132亦为对称结构。
请继续一并参照图1与图2A，就接地体120而言，接地体120包括第一子接 地体121及至少一第二子接地体122。传输线体140配置于第一子接地体121的上 方。第一子接地体121具有第一接地边缘121S。在本实施例中，第一子接地体121 为矩形结构。第一子接地体121的面积大于传输线体140的面积。
第二子接地体122连接于第一子接地体121。第二子接地体122具有接地边缘 122S。接地边缘122S连接第一子接地体121的顶端。
请参照图2B，其所示为图1天线模块100的辐射体130、接地体120、传输线 体140与第一表面110a的关系图。设置接地体120的第一表面110a区分为第一区 域Al及第二区域A2。第一区域Al为接地体110 (包含第一子接地体121及第二子 接地体122)设置的区域，第二区域A2为第一区域A1以外的区域。如图2B所示， 传输线体140设置于第一区域Al的上方处的范围内。第一子辐射体131及第二子 辐射体132设置于第二区域A2的上方处的范围内。也就是说，传输线体140与接 地体120重迭。第一子辐射体131及第二子辐射体132与接地体120不重迭。
本实施例的接地体120包括二个第二子接地体122。 二个第二子接地体122分 别位于第一子辐射体131的两侧。并且接地边缘122S邻近于第一辐射边缘131S。 较佳地，接地边缘122S的形状相似于第一辐射边缘131S的形状。如此，无线信号 在第一辐射边缘131S与接地边缘122S之间形成共振模态时，无线信号的能量可维 持于一定程度，而不会损失。
以本实施例为例，第一辐射边缘131S为四分之一椭圆形曲线，所以接地边缘 122S的形状也是一椭圆形曲线的部分，较佳地为二分之一椭圆曲线。
在本实施例中，传输线体140S具有第一长度D1，例如为20.0469毫米(mra)。
8第一辐射边缘131S例如为13. 0931毫米(mm)，半短轴例如为9. 0411毫米(mm)。 也就是说长轴约为短轴的1. 45倍。第一辐射边缘131S具有第二长度D2，例如为 17. 52毫米(mm)。并且第一子辐射体131在第一侧Sl的宽度例如为2. 9300毫米， 在第二侧S2的宽度例如为21. 0700毫米。
第二子辐射体132的第二辐射边缘132S具有第三长度D3，例如为11. 3316毫米。
第一子接地体121的长度与宽度分别例如为26. 8234毫米及20. 0469毫米。 各个第二子接地体122为二分之一椭圆，椭圆的半长轴及半短轴分别例如为
6. 9531毫米及5. 5092毫米。
请参照图3，其所示为图1的天线模块100的回波损耗(Return Loss)测量
表。 一般而言，天线模块100可操作的辐射波长决定于下列表达式(1):
，1，A, \ 1 1
A = — * 30(cm) *-* ~p=
4 /(G他)i.......................................... (1)
其中A为波长，,为频率，^为介电系数。因此，天线模块100可操作的最低 频率取决于第二长度D2及第三长度D3的和(即17. 52 + 11. 3316 = 28. 8516毫米)。
整个频带中，传送最低频率无线信号时，第一子辐射体131的等效阻抗是与第 一子辐射体131的最大宽度(位于第二侧S2)有关。传送最高频率无线信号时， 第一子辐射体131的等效阻抗是与第一子辐射体131的最小宽度(位于第一侧Sl) 有关。而传送介于最低频率与最高频率无线信号之间的一中频无线信号时，第一子 辐射体131的等效阻抗则与最大宽度与最小宽度之间的一中间宽度(位于第一侧 S1及第二侧S2之间)有关。
本实施例通过逐渐增加第一子辐射体131的宽度，可以使得传送由最低频率到 最高频率的无线信号时，第一子辐射体131的等效阻抗均能大致上等于传输过程的 阻抗，而使得传送最低频率到最高频率的无线信号时，整个频带的无线信号的反馈 量都能在所使用的协议所规定的标准值以下，而能达到宽带的效果。
由图3所示，天线模块100在频率2. 50408GHz至频率10. OOOGHz的频段内， 其回波损耗皆低于-10dB。所以天线模块100在频率2. 50408GHz至频率10. 000GHz 的频段内均可良好地接收到无线信号。因此，天线模块100可应用于无线广域网络 (WWAN)、无线城域网络(丽AN)、无线局域网络(WLAN)、无线个人网络(WP認) 或蓝牙(Bluetooth)。例如，在无线个人网络中，802. 11协议、802. 11b协议、802. lla协议及802. 11g协议分别运作于2. 4GHz、 2. 4GHz、 5GHz及2. 4GHz。本实施例的天 线模块100均可操作于上述的频段。 第二实施例
请参照图4，其所示为本发明第二实施例的天线线模块200的俯视图。本实施 例的天线模块200与第一实施例的天线模块100不同之处在于本实施例的辐射体 230不具有第二子辐射体132，其余相同之处不再重述。
设计者可依据设计需求，延伸第一子辐射体231及其第一辐射边缘231S的长 度，并移除第二子辐射体132。在第一子辐射体231的宽度由第一侧Sl朝向第二 侧S2逐渐变宽的情况下，第一子辐射体231任一处亦可符合阻抗匹配(Impedance matching)。并且，第一子辐射体231在第一侧Sl及第二侧S2之间的任一处皆可 与接地体120产生良好的共振模态，而获得宽带的效果。
第三实施例
请参照图5，其所示为本发明第三实施例的天线模块300的俯视图。本实施例 的天线模块300与第一实施例的天线模块100不同之处在于第一辐射边缘331S及 接地边缘322S的形状，其余相同之处不再重述。
本实施例的第一辐射边缘331S的形状为一直线，也就是说，辐射体330的第 一子辐射体321俨然如同一梯形。梯形的第一子辐射体321的宽度由第一侧Sl朝 向第二侧S2逐渐变宽的情况下，第一子辐射体331任一处亦可符合阻抗匹配 (Impedance matching)。并且，第一子辐射体331在第一侧Sl及第二侧S2之间 的任一处皆可与接地体320产生良好的共振模态，而获得宽带的效果。
第四实施例
请参照图6，其所示为本发明第四实施例的天线模块400的俯视图。本实施例 的天线模块400与第一实施例的天线模块100不同之处在于第一辐射边缘431S及 接地边缘422S的形状，其余相同之处不再重述。
本实施例的第一辐射边缘431S的形状为一折线，也就是说，辐射体430的第 一子辐射体431俨然如同一多边形。多边形的第一子辐射体431的宽度由第一侧 Sl朝向第二侧S2逐渐变宽的情况下，第一子辐射体431任一处亦可符合阻抗匹配 (Impedance matching)。并且，第一子辐射体431在第一侧Sl及第二侧S2之间 的任一处皆可与接地体420产生良好的共振模态，而获得宽带的效果。第五实施例
请参照图7，其所示为本发明第五实施例的天线模块500的俯视图。本实施例 的天线模块500与第一实施例的天线模块100不同之处在于第一辐射边缘531S及 接地边缘522S的形状，其余相同之处不再重述。
本实施例的第一辐射边缘531S的形状为阶梯状。阶梯状的第一子辐射体531 的宽度由第一侧Sl朝向第二侧S2逐渐变宽的情况下，辐射体530的第一子辐射体 531任一处亦可符合阻抗匹配(Impedance matching)。并且，第一子辐射体531 在第一侧Sl及第二侧S2之间的任一处皆可与接地体520产生良好的共振模态，而 获得宽带的效果。
本发明上述实施例所揭露的天线模块，利用辐射体及接地体的形状设计，使得 天线模块获得宽带的效果。此外，上述实施例的天线模块即为一种电路板，甚至可 直接搭载于电子装置原有的电路板上。使得天线模块还具有工艺成本低及组装方便 等优点。
虽然本发明己以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所 属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同 的改变或替换。因此，本发明之保护范围当视权利要求书所界定的为准。
1权利要求
1. 一种天线模块，其特征是，包括一绝缘基板，具有一第一表面及一第二表面；一接地体，设置于所述第一表面；一传输线体，设置于所述第二表面；以及一辐射体，设置于所述第二表面，所述辐射体包括一第一子辐射体，具有一第一侧及一第二侧，所述第一子辐射体以所述第一侧连接于所述传输线体，所述第一子辐射体的宽度由所述第一侧朝向所述第二侧逐渐增加。
2. 根据权利要求1所述的天线模块，其特征是所述第一表面区分为一第一区 域及一第二区域，所述第一区域为所述接地体设置的区域，所述第二区域为所述第 一区域以外的区域，所述传输线体设置于所述第一区域的上方处的范围内，所述第 一子辐射体设置于所述第二区域的上方处的范围内。
3. 根据权利要求1所述的天线模块，其特征是所述传输线体包括一传输线边 缘，所述第一子辐射体具有一第一辐射边缘，所述第一辐射边缘连接所述第一侧与 所述第二侧，所述第一传输线边缘连接所述第一辐射边缘。
4. 根据权利要求1所述的天线模块，其特征是所述第一子辖射体包括一第一 辐射边缘，所述第一辐射边缘连接所述第一侧与所述第二侧，所述第一辐射边缘的 形状为一平滑曲线。
5. 根据权利要求4所述的天线模块，其特征是所述第一子辐射体具有相对的 二个第一辐射边缘，所述二个第一辐射边缘的形状对称于所述第一子辐射体的一对 称轴。
6. 根据权利要求4所述的天线模块，其特征是所述第一辐射边缘的形状为一 椭圆形曲线的部分。
7. 根据权利要求4所述的天线模块，其特征是所述辐射体还包括一第二子辐 射体，所述第二子辐射体具有一第二辐射边缘，所述第二辐射边缘与所述第一辐射 边缘连接，所述第二辐射边缘的形状为一直线。
8. 根据权利要求7所述的天线模块，其特征是所述第二子辐射体为矩形结构。
9. 根据权利要求7所述的天线模块，其特征是所述传输线体具有一传输线边缘，所述传输线边缘连接所述第一辐射边缘，所述传输线边缘具有一第一长度，所 述第一辐射边缘具有一第二长度，所述第二辐射边缘具有一第三长度，所述第二长 度及所述第三长度的和相关于所述天线模块的一最低操作频率。
10. 根据权利要求1所述的天线模块，其特征是所述第一子辐射体具有一第一辐射边缘，所述第一辐射边缘连接所述第一侧与所述第二侧，所述第一辐射边缘的 形状为一直线。
11. 根据权利要求1所述的天线模块，其特征是所述第一子辐射体具有一第一 辐射边缘，所述第一辐射边缘连接所述第一侧与所述第二侧，所述第一辐射边缘的 形状为一折线。
12. 根据权利要求l所述的天线模块，其特征是所述第一子辐射体具有一第一 福射边缘，所述第一辐射边缘连接所述第一侧与所述第二侧，所述第一辐射边缘的 形状为阶梯状。
13. 根据权利要求1所述的天线模块，其特征是所述接地体包括 一第一子接地体，所述传输线体配置于所述第一子接地体的上方；以及 至少一第二子接地体，连接于所述第一子接地体，所述至少一第二子接地体具有一接地边缘，所述接地边缘连接所述第一子接地体的一顶端，所述第一子辐射体 具有一第一辐射边缘，所述第一辐射边缘连接所述第一子辐射体的所述第一侧与所 述第二侧，所述接地边缘邻近于所述第一辐射边缘。
14. 根据权利要求13所述的天线模块，其特征是所述接地边缘的形状为一平 滑曲线。
15. 根据权利要求13所述的天线模块，其特征是所述接地边缘的形状为一椭 圆形曲线的部分。
16. 根据权利要求13所述的天线模块，其特征是所述接地边缘的形状相似于 所述第一辐射边缘的形状。
17. 根据权利要求12所述的天线模块，其特征是所述接地体包括二个第二子 接地体，所述二个第二子接地体分别位于所述第一子辐射体的两侧。
18. 根据权利要求13所述的天线模块，其特征是所述第一子接地体为矩形结构。
19.根据权利要求13所述的天线模块，其特征是所述第一子接地体的面积大 于所述传输线体的面积。
全文摘要
一种天线模块，其包括绝缘基板、接地体、传输线体及辐射体。绝缘基板具有第一表面及第二表面。接地体设置于第一表面。传输线体设置于第二表面。辐射体设置于第二表面。辐射体包括第一子辐射体。第一子辐射体具有第一侧及第二侧。第一子辐射体以第一侧连接于传输线体，第一子辐射体的宽度由第一侧朝向第二侧逐渐增加。
文档编号H01Q1/38GK101488602SQ20081000321
公开日2009年7月22日 申请日期2008年1月14日 优先权日2008年1月14日
发明者刘明彦 申请人:华硕电脑股份有限公司