天线模块的制作方法

1.本发明涉及一种天线模块，尤其涉及一种天线模块。


背景技术：

2.由于现有lora(long range)天线需涵盖欧洲443mhz和大陆433.05mhz～434.79mhz及470mhz～510mhz频带。早期以耦合类型来设计，其天线所占用的体积及净空区都会比较大，才能达到宽频特性。但受到小型装置的空间限制，此类天线不易设计。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种天线模块，可通过特殊设计可有较小尺寸且具有宽频特性。
4.本发明的一种天线模块，包括一第一辐射体、一接地面及一第二辐射体。第一辐射体包括一第一区段及一第二区段，其中第一区段包括一第一端与一第二端，第一端为一馈入端，第二端连接于第二区段，第一区段包括沿着一第一方向来回弯折的多个第一部分，第二区段包括沿着一第二方向来回弯折的多个第二部分第一方向与第二方向之间的一夹角介于60度至120度之间。接地面配置于第一辐射体的第一区段旁。第二辐射体具有一端连接于第一辐射体的馈入端，以及另一端垂直地连接至接地面。
5.在本发明的一实施例中，上述的这些第一部分之间具有多个第一耦合间隙，且这些第二部分之间具有多个第二耦合间隙。
6.在本发明的一实施例中，上述的第一辐射体的第一区段与第二辐射体之间具有一第三耦合间隙，这些第二部分的至少一个与最靠近的第一部分之间具有一第四耦合间隙，第四耦合间隙大于各第一耦合间隙、各第二耦合间隙及第三耦合间隙。
7.在本发明的一实施例中，上述的第一区段的长度为第二区段的长度的1/2倍。
8.在本发明的一实施例中，上述的第二辐射体的长度为第一区段的长度的1/2倍。
9.在本发明的一实施例中，上述的第一区段的宽度小于第二区段的宽度。
10.在本发明的一实施例中，上述的天线模块激发出一频段，第一辐射体的长度为频段的1/4倍波长。
11.在本发明的一实施例中，上述的第二辐射体包括依序连接的一第一段、一第二段及一第三段，第二辐射体的该端位于第一段，第一段通过该端连接于馈入端，第二段为一贴片(patch)，第二辐射体的该另一端位于第三段且远离第二段，第三段通过该另一端垂直地连接至接地面。
12.在本发明的一实施例中，上述的第三段往靠近第一段与远离第一段的方向来回弯折。
13.在本发明的一实施例中，上述的第一辐射体、第二辐射体及接地面位于同平面。
14.基于上述，本发明的天线模块的第一辐射体包括一第一区段及一第二区段，第一区段的第一端为馈入端，第一区段的第二端连接于第二区段。第一区段包括沿着第一方向
来回弯折的多个第一部分，第二区段包括沿着第二方向来回弯折的多个第二部分第一方向与第二方向之间的一夹角介于60度至120度之间。接地面配置于第一辐射体的第一区段旁。第二辐射体的一端连接于第一辐射体的馈入端，以及另一端垂直地连接至接地面。本发明的天线模块通过上述设计而可达到宽频的效果，且可具有较小的尺寸，可应用于小尺寸的装置。
附图说明
15.图1是依照本发明的一实施例的一种天线模块的示意图。
16.图2是图1的天线模块设置于电子装置内的示意图。
17.图3是图2的另一视角的示意图。
18.图4是图1的天线模块的频率-vswr的关系图。
19.图5是图1的天线模块的频率-天线效率的关系图。
20.附图标记如下：
21.θ:夹角
22.a1～a15、b1～b6、g1～g3:位置
23.c1～c3:第一耦合间隙
24.c4～c6:第二耦合间隙
25.c7:第三耦合间隙
26.c8:第四耦合间隙
27.d1:第一方向
28.d2:第二方向
29.l1:长度
30.l2:宽度
31.l3～l7:距离
32.x、y、z:坐标
33.10:电子装置
34.11:电源板
35.12:磁铁
36.13:nfc tag天线
37.14:接地铜箔
38.15:塑胶壳体
39.16:切换板
40.17:主机板
41.18:金属中框
42.19:硬盘
43.20:导电泡棉
44.21:散热导体
45.22:触控面板
46.30:同轴传输线
47.100:天线模块
48.110:第一辐射体
49.111:第一区段
50.112:第一端
51.113:第二端
52.114:馈入端
53.115:第一部分
54.116:第二区段
55.117:第二部分
56.120:第二辐射体
57.122:第一段
58.124:第二段
59.126:第三段
60.130:接地面
具体实施方式
61.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，本实施例的天线模块100包括一第一辐射体110、一接地面130及一第二辐射体120。在本实施例中，第一辐射体110、第二辐射体120及接地面130位于同平面。
62.第一辐射体110包括一第一区段111(位置a1～a8)及一第二区段116(位置a8～a15)。第一区段111包括沿着第一方向d1来回弯折的多个第一部分115(位置a1a2、a3a4、a5a6、a7a8)，这些第一部分115之间具有多个第一耦合间隙c1、c2、c3。第一耦合间隙c1、c2、c3介于0.5毫米(mm)至1.5毫米(mm)之间，例如是1毫米(mm)。
63.第一区段111包括一第一端112(位置a1)与一第二端113(位置a8)，第一端112为一馈入端114，第二端113连接于第二区段116。
64.第一方向d1与第二方向d2之间的一夹角θ介于60度至120度之间，例如是90度，而使得第一区段111及第二区段116呈l型。通过上述的角度范围，可达到增加频宽的效果。
65.第二区段116包括沿着第二方向d2来回弯折的多个第二部分117(位置a8a9、a10a11、a12a13、a14a15)。
66.第二区段116的这些第二部分117之间具有多个第二耦合间隙c4、c5、c6。第二耦合间隙c4、c5、c6介于0.5毫米(mm)至1.5毫米(mm)之间，例如是1毫米(mm)。
67.另外，第一辐射体110的第一区段111(在位置a1a2处)与第二辐射体120(在位置b2b3处)之间具有一第三耦合间隙c7。第三耦合间隙c7介于0.5毫米(mm)至1.5毫米(mm)之间，例如是1毫米(mm)。第三耦合间隙c7用以维持位置a1、a2的路径与位置b2、b3的路径之间一定距离，以提升天线的阻抗匹配。
68.此外，在本实施例中，这些第二部分117的至少一个与最靠近的第一部分115之间具有一第四耦合间隙c8，具体地说，位置a11、a12与位置a5、a6之间具有第四耦合间隙c8。在本实施例中，第四耦合间隙c8大于各第一耦合间隙c1～c3、各第二耦合间隙c2～c6及第三耦合间隙c7。第四耦合间隙c8介于1.5毫米(mm)至2.5毫米(mm)之间，例如是2毫米(mm)。第
四耦合间隙c8用以维持位置a11、a12的路径与位置a5、a6的路径之间一定距离，以提升天线效率及频宽。
69.在本实施例中，天线模块100激发出一频段，例如是lora天线的433mhz～510mhz频段。第一辐射体110的长度为此频段的1/4倍波长。此外，第一辐射体110的第一区段111的长度为第二区段116的长度的1/2倍。也就是说，第一辐射体110的第一区段111的长度为频段的1/12倍波长，第一辐射体110的第二区段116的长度为频段的1/6倍波长。
70.另外，第一辐射体110的第一区段111的宽度小于第二区段116的宽度。在本实施例中，远离于馈入端114的第二区段116具有较大的宽度可使得天线具有较佳的特性。
71.如图1所示，接地面130(位置g1～g3)配置于第一辐射体110的第一区段111旁。在本实施例中，接地面130的左边界不超出第一辐射体110的第一区段111在位置a5处的左边界，而与第二区段116保持一定的距离，以避免影响天线特性。
72.此外，接地面130的左边界会介于位置a4、a5之间，而不会太靠近馈入端114(位置a1)，以使接地面130具有足够的面积。另外，接地面130通过接地铜箔14搭接到系统接地面130。此外，同轴传输线30的正端连接至馈入端114(位置a1)，同轴传输线30的负端连接至接地端g1。
73.再者，第二辐射体120的一端(位置b1)连接于第一辐射体110的馈入端114，且另一端(位置b6)垂直地连接至接地面130。具体地说，第二辐射体120包括依序连接的一第一段122、一第二段124及一第三段126。第二辐射体120的此端(位置b1)位于第一段122，第一段122通过此端(位置b1)连接于馈入端114，且沿着第一方向d1延伸。第二段124为一贴片(patch)。若搭配图2可见，第二辐射体120的第二段124会与nfc tag天线13相当靠近，第二辐射体120的第二段124具有较大的面积可使得天线模块100避免被nfc tag天线13干扰，且能具有较佳的天线特性及阻抗匹配。
74.第三段126位于第二段124及接地面130之间，且往靠近第一段122与远离第一段122的方向(第二方向d2)来回弯折。这样的设计可使得第三段126在靠近第一段122的部位较少，而可具有较佳的阻抗匹配。
75.第二辐射体120的另一端(位置b6)位于第三段126且远离该第二段124，第三段126通过该另一端(位置b6)垂直地连接至接地面130。相较于公知的pifa天线是以平行接地面130的边界的方式下地，本实施例中，第二辐射体120的第三段126是以垂直接地面130的边界的方式下地，这样垂直下地的设计可缩小天线辐射下地路径，节省空间，而让出更多空间来给天线图腾，以使天线图腾的设计更具自由度与弹性。此外，位置b1、b2、b5、b6所组成的路径可围成一f形的接地结构，使位置b1切齐位置g1，让位置a1的左侧有更多可运用的辐射空间。此外，在本实施例中，第二辐射体120的长度为第一区段111的长度的1/2倍，以具有较佳的阻抗匹配。
76.本实施例的天线模块100通过上述设计而可达到宽频的效果，且可不受周围元件的影响，可应用于小尺寸的装置。
77.图2是图1的天线模块设置于电子装置内的示意图。图3是图2的另一视角的示意图。要说明是，图2是从yz平面往x方向看去的视角，图3是从xz平面往y方向看去的视角。
78.请参阅图2与图3，在本实施例中，电子装置10例如是小型远端储存装置，整机长度约为214毫米，宽度约为136毫米，高度约为68毫米。天线模块100的长度l1约为60毫米，宽度
l2约为20毫米，而具有小的尺寸。
79.天线模块100周围有多个具有金属的结构，例如，天线模块100离电源板11的距离l3、l4约10毫米，天线模块100离磁铁12的距离l5约10毫米，天线模块100离nfc tag天线13的距离l6约10毫米。天线模块100离切换板16的距离l7(图3)约10毫米。
80.如图3所示，天线模块100贴附至塑胶壳体15的内侧壁，且连接于接地铜箔14。接地铜箔14沿着塑胶壳体15及触控面板22(例如是电子纸的面板)的背盖配置，且越过切换板16。散热导体21(例如是散热用铜箔)配置在触控面板22的背面以供触控面板22散热。接地铜箔14、导电泡棉20与硬盘19、金属中框18及主机板17连接于彼此而共同作为完整的系统接地面，以使天线模块100具有大的系统接地面。
81.图4是图1的天线模块的频率-vswr的关系图。请参阅图4，在本实施例中，天线模块100在频率为433mhz～510mhz处的电压驻波比(vswr)可在8以下，而具有良好的表现。
82.图5是图1的天线模块的频率-天线效率的关系图。请参阅图5，在本实施例中，天线模块100在频率为433mhz～510mhz处的天线效率为-4.4dbi～-5.3dbi，而具有良好的表现。
83.综上所述，本发明的天线模块的第一辐射体包括一第一区段及一第二区段，第一区段的第一端为馈入端，第一区段的第二端连接于第二区段。第一区段包括沿着第一方向来回弯折的多个第一部分，第二区段包括沿着第二方向来回弯折的多个第二部分第一方向与第二方向之间的一夹角介于60度至120度之间。接地面配置于第一辐射体的第一区段旁。第二辐射体的一端连接于第一辐射体的馈入端，以及另一端垂直地连接至接地面。本发明的天线模块通过上述设计而可达到宽频的效果，且可具有较小的尺寸，可应用于小尺寸的装置。