双频天线模块的制作方法
【专利摘要】一种双频天线模块，其包括接地基板及连接于接地基板的立体天线结构。立体天线结构包括主辐射部、馈入部、辐射分支部、阻抗匹配部及接地匹配部。主辐射部和接地基板面对面地设置并相隔一预定距离。馈入部由主辐射部朝接地基板的方向延伸，其中馈入部的宽度由主辐射部朝接地基板的方向渐减，且馈入部设有一位于馈入部末端部的信号馈入点。阻抗匹配部凸出于馈入部的其中一侧边。辐射分支部与馈入部分别设置在主辐射部的两相对侧，且辐射分支部由主辐射部朝接地基板的方向延伸。接地匹配部连接于主辐射部与接地基板之间，其中接地匹配部与辐射分支部位于主辐射部的相同侧。本实用新型可支持2.4GHz与5GHz两种不同的频段，且具有较大的操作频宽。
【专利说明】
双频天线模块
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种双频天线模块，特别设及一种可操作在2.4GHz频段和5G化频 段的双频天线模块。
【背景技术】
[0002] 便携式电子产品近年来随着行动通讯技术的发达而日益普遍，常见的便携式电子 产品例如:手提式电脑、行动电话、多媒体播放器W及其他混合功能的便携式电子装置。运 些便携式电子产品通过无线通讯装置来发射或接收无线电波，W传递或交换无线电信号， 进而存取无线网络。
[0003] 天线是无线通讯设备中重要的元件之一，却也经常是电路模块中面积、尺寸最大 的元件之一。随着无线通讯产品越来越强调轻、薄、短、小的趋势，天线的尺寸也必须不断缩 小才能符合产品发展的方向。
[0004] 有些无线通讯装置需要支持多频段(例如2.4G化频段和5G化频段)传收的功能。运 些无线通讯装置需要配备多个天线，才能在不同的频段上传收无线信号。对于欲精简体积 的无线通讯装置而言，设置多个天线所需的空间，显然是造成装置整体体积难W进一步缩 小的因素之一。
[000引因此，如何设计具有良好天线福射特性、尺寸精简、能于多频段收发信号、且具有 足够频宽的天线结构，一直是业界长期来所遭遇到的难题。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型实施例在于提供一种双频天线模块，其天线单元的结构经特殊设计， W可操作在两种不同的频段，并可增加双频天线模块的操作频宽。
[0007] 本实用新型所提供的双频天线模块包括接地基板及连接于接地基板的立体天线 结构。立体天线结构包括主福射部、馈入部、福射分支部、阻抗匹配部及接地匹配部。主福射 部和接地基板面对面地设置并相隔一预定距离。馈入部由主福射部朝接地基板的方向延 伸，其中馈入部的宽度由主福射部朝接地基板的方向渐减，且馈入部设有一位于馈入部末 端部的信号馈入点。阻抗匹配部凸出于馈入部的其中一侧边。福射分支部与馈入部分别设 置在主福射部的两相对侧，且福射分支部由主福射部朝接地基板的方向延伸。接地匹配部 连接于主福射部与接地基板之间，其中接地匹配部与福射分支部位于主福射部的相同侧。
[0008] 在本实用新型的一个实施例中，双频天线模块还包括一弹性体，其中弹性体的顶 部与底部分别抵靠主福射部与接地基板，弹性体的两相对侧壁分别抵靠馈入部与接地匹配 部。
[0009] 在本实用新型的一个实施例中，弹性体的一端部位于接地匹配部与福射分支部之 间。
[0010] 在本实用新型的一个实施例中，馈入部、福射分支部及接地匹配部均与主福射部 相互垂直。
[0011] 在本实用新型的一个实施例中，主福射部的一端至福射分支部的距离与福射分支 部的延伸长度大致相同。
[0012] 在本实用新型的一个实施例中，福射分支部的延伸长度小于馈入部的延伸长度， 且福射分支部的宽度大于接地匹配部的宽度。
[0013] 在本实用新型的一个实施例中，主福射部和接地基板均为矩形金属片，其中接地 基板的长度大于主福射部的长度。
[0014] 在本实用新型的一个实施例中，馈入部与福射分支部彼此错位设置在主福射部的 两相对侧。
[0015] 在本实用新型的一个实施例中，主福射部和接地基板之间的间距介于10mm至12mm 之间。
[0016] 在本实用新型的一个实施例中，馈入部连接主福射部的一侧的宽度与主福射部的 长度的比值介于0.5至0.7之间。
[0017] 本实用新型的有益效果可W在于，本实用新型实施例所提供的双频天线模块，通 过立体天线结构的设计，可支持2.4G化与5G化两种不同的频段，且具有较大的操作频宽。除 此的外，本实用新型实施例所提供的双频天线模块具有较小的体积，而有利于使电子产品 体积更小。
[0018] 为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅W下有关本实用新型 的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加 W限制。
【附图说明】
[0019] 图1为本实用新型实施例的双频天线模块的立体示意图。
[0020] 图2为图1的双频天线模块其中一侧的侧视示意图。
[0021] 图3为图1的双频天线模块另一侧的侧视示意图。
[0022] 图4为本实用新型另一实施例的双频天线模块的立体示意图。
[0023] 图5为本实用新型立体天线结构在不同频率下所得到的反射损耗(Return Loss) 的曲线图。
[0024] 图6为本实用新型双频天线模块频率2G化至3G化所得到的福射效率的曲线图。
[0025] 图7为本实用新型双频天线模块操作于不同频率时在X-Y平面的福射场型示意图。
[0026] 图8为本实用新型双频天线模块操作于不同频率时在X-Z平面的福射场型示意图。
[0027] 图9为本实用新型双频天线模块操作于不同频率时在Y-Z平面的福射场型示意图。 [002引其中，附图标记说明如下：
[0029] 双频天线模块 100、100'
[0030] 接地基板 10
[0031 ] 上表面 10a
[0032] 下表面 10b
[0033] 立体天线结构 20
[0034] 主福射部 21
[003引第一边缘 S1
[0036] 第二边缘 S2
[0037]第一端 21a
[003引第二端 2化
[0039] 馈入部 22
[0040] 第一侧边 221
[0041 ]第一线段 221a
[0042] 第二线段 221b
[0043] 第二侧边 222
[0044] 阻抗匹配部 23
[004引福射分支部 24
[0046] 福射分支部延伸长度al
[0047] 福射分支部宽度 bl
[0048] 最短距离 a2
[0049] 接地匹配部 25
[0050] 弹性体 3
[0051 ]距离 h
[0052] 主福射部长度 L1
[0053] 接地基板长度 L2
[0054] 第一宽度 wl
[005引第二宽度 w2
[0056] 信号馈入点 223
[0057] 接地匹配部宽度 W
[005引 曲线 F11、F12、F13、E1
[0059] 最大值 Μ
【具体实施方式】
[0060] W下是通过特定的具体实例来说明本实用新型所公开"双频天线模块"的实施方 式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容轻易了解本实用新型的优点与功效。本实 用新型也可通过其他不同的具体实施例加 W施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于 不同观点与应用，在不惇离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。另外，本实用新型的 附图仅为简单说明，并非依实际尺寸描绘，也即未反应出相关构成的实际尺寸，先予叙明。 W下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用W 限制本实用新型的技术范畴。
[0061] 请参照图1至图3,图1为本实用新型实施例的双频天线模块的立体示意图。图2为 图1的双频天线模块其中一侧的侧视示意图。图3为图1的双频天线模块另一侧的侧视示意 图。
[0062] 本实用新型实施例的双频天线模块100包括接地基板10与立体天线结构20,其中 立体天线结构20设置于接地基板10上。详细而言，接地基板10具有上表面10a及与前述上表 面10a相对的下表面10b，而立体天线结构20是设置于上表面10a上。
[0063] 在本实用新型实施例中，接地基板10可W由导体材料所构成，用W作为立体天线 结构20的天线反射板。在其他实施例中，接地基板10也可W是绝缘体，但在设置立体天线结 构20的上表面10a上形成一导体层，W导体层作为天线反射面。接地基板10可W禪接至通讯 装置的一系统接地面，或可属于系统接地面之一部份。
[0064] 详细而言，立体天线结构20包括主福射部21、馈入部22、阻抗匹配部23、福射分支 部24W及接地匹配部25。在一实施例中，构成立体天线结构20的材料可W是金属，例如是 铜、银、铁、侣或是其合金。另外，立体天线结构20可W是由具有特殊设计的金属片弯折而形 成。
[0065] 主福射部21和接地基板10面对面地设置，并且相隔一预定距离h。在本实施例中， 前述的预定距离h是介于10mm至12mm之间。在本实施例中，主福射部21与接地基板10的外观 大致上均呈矩形，并且主福射部21在垂直方向的正投影会完全和接地基板10重迭。在一实 施例中，主福射部21与接地基板10皆为矩形金属片，且主福射部21的长度L1小于接地基板 10的长度L2。
[0066] 请参照图1，主福射部21具有一第一边缘S1、与第一边缘S1相对的第二边缘S2、第 一端21a W及与前述第一端21a相对的第二端21b。
[0067] 请参照图2,馈入部22由主福射部21朝接地基板10的方向延伸。详细而言，馈入部 22是由主福射部21的第一边缘S1向接地基板10的上表面10a垂直延伸。也就是说，在本实施 例中，馈入部22与主福射部21之间形成约90度的夹角。然而，馈入部22并未连接至接地基板 10。
[0068] 此外，馈入部22的宽度会由主福射部21朝接地基板10的方向渐减。馈入部22在连 接主福射部21的边缘具有第一宽度wl，而在馈入部22的末端具有第二宽度且第二宽度 w2会小于第一宽度wl。在本实用新型实施例中，馈入部22为外观呈倒Ξ角形或卿趴形的金 属片。如此，可形成多种电流路径，而增加频宽。
[0069] 在馈入部22的末端部上，则设有信号馈入点223。立体天线结构20通过信号馈入点 223电性连接于外部线路。另外，馈入部22的第一宽度wl与主福射部21的长度L1的比值介于 0.5 至 0.7。
[0070] 另外，馈入部22具有较靠近主福射部21第一端21a的第一侧边221W及较远离第一 端21a的第二侧边222,其中第一侧边221包括和第一边缘S1垂直的第一线段221a，W及和前 述第一线段221a形成纯角的第二线段22化。
[0071] 请继续参照图2,双频天线模块100的阻抗匹配部23由馈入部22的第二侧边222朝 主福射部21的第二端2化延伸，W获得较佳的阻抗匹配。具体而言，阻抗匹配部23为凸出于 馈入部22其中一侧的多边形凸片。阻抗匹配部23的外观可根据实际应用的需求来设计，W 得到较佳的阻抗匹配值。
[0072] 请参照图3。双频天线模块100的福射分支部24与馈入部22分别位于主福射部21的 两相对侧。进一步而言，福射分支部24与馈入部22是彼此错位地设置在主福射部21的两相 对侧。
[0073] 如图3所示，福射分支部24由主福射部21的第二边缘S2朝接地基板10的方向延伸。 并且，福射分支部24与主福射部21之间相互垂直。
[0074] 在本实施例中，福射分支部24的外观呈矩形，且福射分支部24的延伸长度al与主 福射部21的第二端2化至福射分支部24的最短距离曰2大致相同。值得一提的是，福射分支部 24的设置可在减少立体天线结构20整体长度的条件下，增加立体天线结构20的福射波长。 另外，福射分支部24的延伸长度al小于馈入部22的延伸长度。
[0075] 请继续参照图3。接地匹配部25连接于主福射部21与接地基板10之间，且接地匹配 部25与福射分支部24是位于主福射部21的相同侧，并和馈入部22相对设置。另外，接地匹配 部25和主福射部21之间形成约90度的夹角。在本实用新型实施例中，接地匹配部25呈矩形， 且接地匹配部25的宽度W小于福射分支部24的宽度bl。
[0076] 须说明的是，接地匹配部25可用来调整阻抗，W增加天线的匹配。因此，接地匹配 部25可根据实际应用，改变接地匹配部25的外观尺寸W及所设置的位置。
[OOW]请再参照图1，整体而言，在接地匹配部25左侧，也就是包含主福射部21的第一端 21a所形成的所有电流路径，使双频天线模块100可操作在5G化（5.15~5.35細z/5.725~ 5.82501Z)的频段。另外，在接地匹配部25右侧，也就是包含主福射部21的第二端2化所形成 的所有电流路径，使双频天线模块100可操作在2.4G化(2.4G化~2.4835GHz)的频段。
[0078] 请参照图4,为本实用新型另一实施例的双频天线模块的立体示意图。本实施例和 图1的实施例中相同的元件具有相同的标号，且相同的部分不再寶述。在本实施例中，双频 天线模块100'还包括一弹性体3,且弹性体3是位于主福射部21、馈入部22、接地基板10W及 接地匹配部25所围设而定义出的容置空间内。
[0079] 具体而言，弹性体3的顶部与底部会分别抵靠主福射部21与接地基板10,而弹性体 3的两相对侧壁会分别抵靠馈入部22与接地匹配部25。另外，弹性体3的一端部是位于接地 匹配部25与福射分支部24之间。
[0080] 须说明的是，立体天线结构20的厚度大约只有0.3mm，且馈入部22与接地匹配部25 均与主福射部21形成一预定的夹角，若是馈入部22或接地匹配部25受外力而变形或弯折， 有可能使双频天线模块100的操作频段偏移。因此，弹性体3的设置可维持立体天线结构20 的形状，W尽可能降低馈入部22或接地匹配部25受外力而变形的机率，W免影响双频天线 模块100'的操作频段。
[0081] 请参照图5。图5为本实用新型立体天线结构在不同频率下所得到的反射损耗 (Return Loss)的曲线图。如图5所示，显示立体天线结构20的反射波与入射波的比值。通过 立体天线结构20在2G化至6G化的频段所表现的反射系数而得出立体天线结构20在该频段 的损耗值是否符合业界要求，W证明天线确实可W在该特定频段运作。反射损耗越低表示 天线反射越小，显示其福射功率越大。
[0082] 在对本实用新型实施例的双频天线模块所界定的结构来进行测试之后，结果显示 出立体天线结构20分别在2.40G化、2.45G化、2.50G化、5.15G化、5.70細Z及5.90G化六Ξ个 频率点A~F的资料下所得到的反射损耗值，分别约是-IS.eSldB.-lS.lSldB.-lO.eggdB.- iO. 345 地、-10.743 地及-14.277 地。
[008引因此，本实用新型实施例所提供的双频天线模块100确实可在2.4G化的频段 (2.4GHz ~2.4835細Z)及 5GHz的频段下（5.15~5.35GHZ/5.725~5.825細Z)操作。
[0084] 请参照图6。图6为本实用新型双频天线模块频率2.4GHz至2.5G化所得到的福射效 率的曲线图。
[0085] 如图6所示，对本实用新型实施例的双频天线模块所界定的结构来进行测试，而结 果显示出立体天线结构20所得到的福射效率曲线E1，在2.44G化有最大的福射效率Μ，其中Μ 大约64.5%。
[0086] 图7至图9为本实用新型双频天线模块操作于不同频率时分别在Χ-Υ平面、X-Z平面 及Y-Z平面的福射场型示意图。详细而言，图7为双频天线模块在X-Y平面的福射场型，图8为 双频天线模块在X-Z平面的福射场型，图9为双频天线模块在Y-Z平面的福射场型。
[0087] 请参阅图7,并配合图1中所界定的座标方向，图7显示本实用新型实施例的双频天 线模块100操作于2400MHz、2450MHz及2500MHz时的福射场型在X-Y平面的量测曲线分别为 F1UF12及F13。由图7中可看出，在2400MHz、2450MHz及2500ΜΗζΞ个不同的操作频率下，立 体天线结构20的福射能量分布在各方向上。
[008引请配合参照下表1，表1显示在双频天线模块100操作于2400ΜΗζ、2450Μ化及 2500MHz时的福射场型在Χ-Υ平面的最大值、最小值W及平均值。
[0089] 表1
[0090]
[0091 ]请参阅图8，并配合图1中所界定的座标方向，图8显示本实用新型实施例的双频天 线模块100操作于2400MHz、2450MHz及2500MHz时的福射场型在X-Z平面的量测曲线分别为 F1UF12及F13。由图8中可看出，在24001化、24501化及25001化^个不同的操作频率下，立 体天线结构20的福射能量分布在各方向上。
[0092] 请配合参照下表2,表2显示在双频天线模块100操作于2400MHz、2450M化及 2500MHz时的福射场型在X-Y平面的最大值、最小值W及平均值。
[0093] 表 2
[0094]
[0095] 请参阅图9，并配合图1中所界定的座标方向，图9显示本实用新型实施例的双频天 线模块100操作于2400MHz、2450MHz及2500MHz时的福射场型在Y-Z平面的量测曲线分别为 F1UF12及F13。由图8中可看出，在24001化、24501化及25001化^个不同的操作频率下，立 体天线结构20的福射能量分布在各方向上。
[0096] 请配合参照下表3,表3显示在双频天线模块100操作于2400MHz、2450M化及 2500MHz时的福射场型在Χ-Υ平面的最大值、最小值W及平均值。
[0097] 表 3 [009引
2500(MHz) |-0.n地 I -18.14地 | -4.65地
[0099] 综上所述，本实用新型实施例中，双频天线模块的立体天线结构，使双频天线模块 的福射效率皆可符合应用时需求。因此，本实用新型实施例的双频天线模块可适用于操作 在2.4G化及5G化的频带内。除此的外，本实用新型实施例的双频天线模块的馈入部由信号 馈入点至主福射部的宽度渐增，可增加双频天线模块的电流路径，从而增加操作频宽。
[0100] W上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，非因此局限本实用新型的专利范 围，故举凡运用本实用新型说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本实用新型 的保护范围内。
【主权项】
1. 一种双频天线模块，其特征在于，所述双频天线模块包括： 一接地基板；以及 一立体天线结构，连接于所述接地基板，其中所述立体天线结构包括： 一主辐射部，其和所述接地基板面对面地设置并相隔一预定距离； 一馈入部，其由所述主辐射部朝所述接地基板的方向延伸，其中所述馈入部的宽度由 所述主辐射部朝所述接地基板的方向渐减，且所述馈入部设有一位于所述馈入部末端部的 信号馈入点； 一阻抗匹配部，其凸设于所述馈入部的其中一侧边； 一辐射分支部，其中所述辐射分支部与所述馈入部分别设置在所述主辐射部的两相对 侧，且所述辐射分支部由所述主辐射部朝所述接地基板的方向延伸;及 一接地匹配部，其连接于所述主辐射部与所述接地基板之间，其中所述接地匹配部与 所述辐射分支部位于所述主辐射部的相同侧。2. 如权利要求1所述的双频天线模块，其特征在于，还包括一弹性体，其中所述弹性体 的顶部与底部分别抵靠所述主辐射部与所述接地基板，所述弹性体的两相对侧壁分别抵靠 所述馈入部与所述接地匹配部。3. 如权利要求2所述的双频天线模块，其特征在于，所述弹性体的一端部位于所述接地 匹配部与所述辐射分支部之间。4. 如权利要求1所述的双频天线模块，其特征在于，所述馈入部、所述辐射分支部及所 述接地匹配部均与所述主辐射部相互垂直。5. 如权利要求1所述的双频天线模块，其特征在于，所述主辐射部的一端至所述辐射分 支部的距离与所述辐射分支部的延伸长度大致相同。6. 如权利要求1所述的双频天线模块，其特征在于，所述辐射分支部的延伸长度小于所 述馈入部的延伸长度，且所述辐射分支部的宽度大于所述接地匹配部的宽度。7. 如权利要求1所述的双频天线模块，其特征在于，所述主辐射部和所述接地基板均为 矩形金属片，其中所述接地基板的长度大于所述主辐射部的长度。8. 如权利要求1所述的双频天线模块，其特征在于，所述馈入部与所述辐射分支部彼此 错位设置在所述主辐射部的两相对侧。9. 如权利要求1所述的双频天线模块，其特征在于，所述主辐射部和所述接地基板之间 的间距介于1 Omm至12mm之间。10. 如权利要求1所述的双频天线模块，其特征在于，所述馈入部连接所述主辐射部的 一侧的宽度与所述主辐射部的长度的比值介于0.5至0.7之间。
【文档编号】H01Q5/50GK205429168SQ201521061248
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月17日
【发明人】陈智鹏, 刘文斯, 李明达, 陈铭耀
【申请人】美磊科技股份有限公司