天线模块

技术领域

本发明涉及一种天线模块，且特别涉及一种多频段的天线模块。

背景技术

目前，5G通讯的LTE与Sub-6GHz操作频率从617MHz至4200MHz，相当地宽频且多频。天线设计为了满足低频段617MHz至960MHz的规格，会需要大的天线空间，这样的设计会使1710MHz至4200MHz的反射损失与增益(Gain)会变好，但电磁波吸收比值(SpecificAbsorption Rate,SAR)会变高，而使得天线特性呈现不好的结果。

发明内容

本发明提供一种天线模块，其能够使得电磁波吸收比值(SAR)符合规范。

本发明提供一种天线模块，其包括一馈入端、一第一辐射体、一第二辐射体、一第三辐射体及一接地结构。第一辐射体适于激发出一第一频段与一第二频段。第二辐射体延伸自第一辐射体，且适于与部分的第一辐射体激发出一第三频段。第三辐射体延伸自第一辐射体，且适于与部分的第一辐射体激发出一第四频段。接地结构包括一主接地面及一延伸段，主接地面位于馈入端的一侧，延伸段自主接地面延伸至第一辐射体的一侧且与辐射体隔离，且第一辐射体在位于延伸段上方的区段的延伸方向正交于延伸段的延伸方向。

在本发明的一实施例中，上述的第一辐射体包括依序弯折地连接的一第一区段、一第二区段、一第三区段、一第四区段、一第五区段及一第六区段，第二辐射体延伸自第一辐射体的第三区段，第三辐射体延伸自第一辐射体的第一区段。

在本发明的一实施例中，上述的天线模块还包括一绝缘支架，第一辐射体、第二辐射体及第三辐射体位于绝缘支架的多个表面。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘支架包括阶梯状的一第一面、一第二面、一第三面及一第四面，第一面平行第三面，第二面平行第四面，第一区段位于第一面，第二区段位于第二面，第三区段与第四区段位于第三面，第五区段位于第四面。

在本发明的一实施例中，上述的第二辐射体位于第三面。

在本发明的一实施例中，上述的第三辐射体包括弯折地连接的一第七区段与一第八区段，第七区段位于第一面，第八区段位于第二面。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘支架包括连接于第四面的一第五面，第五面相对于第一面与第三面，接地结构位于第五面。

在本发明的一实施例中，上述的第六区段的宽度大于第五区段的宽度，第六区段局部地环绕在馈入端的外侧。

在本发明的一实施例中，上述的第一辐射体的长度介于第一频段的0.2倍波长至0.3倍波长之间，且介于第二频段的0.4倍波长至0.6倍波长之间，馈入端、部分的第一辐射体及第二辐射体的长度介于第三频段的0.2倍波长至0.3倍波长之间，馈入端、部分的第一辐射体及第三辐射体的长度介于第四频段的0.2倍波长至0.3倍波长之间。

在本发明的一实施例中，上述的第一频段介于617MHz至960MHz之间，第二频段介于1710MHz至2170MHz之间，第三频段介于2300MHz至2690MHz之间，第四频段介于3300MHz至4200MHz之间。

基于上述，本发明的天线模块藉由第一辐射体来激发出第一频段与第二频段，第二辐射体与部分的第一辐射体激发出第三频段。第三辐射体与部分的第一辐射体激发出第四频段，而具有宽频且多频的效果。此外，本发明的天线模块的接地结构的延伸段延伸至第一辐射体的下方而隔开于彼此，且第一辐射体在位于延伸段上方的区段的延伸方向垂直于延伸段的延伸方向，这样的设计可使得流经延伸段与上方的区段的电流呈90度而相互干扰，进而改变天线模块的电磁波吸收比值(SAR)，而使得电磁波吸收比值(SAR)可符合规范。除此之外，这样的设计也使天线模块的反射损失具有良好的表现。

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的天线模块与无延伸段的天线模块的频率-反射损失(S11)关系示意图。

图3是图1的天线模块与无延伸段的天线模块在第一频段的天线效率的示意图。

图4是图1的天线模块与无延伸段的天线模块在第二频段的天线效率的示意图。

图5是图1的天线模块与无延伸段的天线模块在第三频段的天线效率的示意图。

图6是图1的天线模块与无延伸段的天线模块在第四频段的天线效率的示意图。

附图标记说明：

X、Y、Z：座标

10：无延伸段的天线模块

20：绝缘支架

22：第一面

23：第二面

26：第三面

27：第四面

28：第五面

100：天线模块

102：馈入端

104：第一辐射体

1041：第一区段

1042：第二区段

1043：第三区段

1044：第四区段

1045：第五区段

1046：第六区段

105、107、109：开路端

106：第二辐射体

108：第三辐射体

1081：第七区段

1082：第八区段

120：接地结构

110：延伸段

111：第一端

112：第二端

113：主接地面

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，本实施例的天线模块100包括一馈入端102、一第一辐射体104、一第二辐射体106、一第三辐射体108及一接地结构120。

第一辐射体104适于激发出一第一频段与一第二频段。具体地说，第一辐射体104包括依序弯折地连接的一第一区段1041、一第二区段1042、一第三区段1043、一第四区段1044、一第五区段1045及一第六区段1046。

第一辐射体104的长度(也就是从馈入端102至开口端105之间的距离)介于第一频段的0.2倍波长至0.3倍波长之间，例如是0.25倍波长。第一辐射体104的长度介于第二频段的0.4倍波长至0.6倍波长之间，例如是0.5倍波长。

在本实施例中，第一频段介于617MHz至960MHz之间(例如，LTE频段12)，且第二频段介于1710MHz至2170MHz之间(例如，LTE频段2)。当然，第一频段与第二频段不以此为限制。

此外，在本实施例中，天线模块100还包括一绝缘支架20，第一辐射体104、第二辐射体106及第三辐射体108设置于绝缘支架20的多个表面。详细地说，绝缘支架20包括阶梯状的一第一面22、一第二面23、一第三面26及一第四面27。第一面22平行第三面26，第二面23平行第四面27，第二面23垂直第一平面22及第三面26，第三面26垂直第四平面27。

在本实施例中，第一辐射体104的第一区段1041位于第一面22，第二区段1042位于第二面23。第三区段1043与第四区段1044位于第三面26，第五区段1045位于第四面27。

由图1可见，在本实施例中，第六区段1046的宽度大于第五区段1045的宽度，且第六区段1046局部地环绕在馈入端102的外侧。由于馈入端102的SAR值较大，环绕在馈入端102的局部外侧的第六区段1046可用来降低第六区段1046外侧的SAR值。

另一方面，第二辐射体106延伸自第一辐射体104的第三区段1043且位于第三面26。第二辐射体106适于与部分的第一辐射体104激发出一第三频段。具体地说，从馈入端102、第一辐射体104的第一区段1041、第二区段1042延伸至第二辐射体106的开路端107，此段长度介于第三频段的0.2倍波长至0.3倍波长之间，例如是0.25倍波长。在本实施例中，第三频段介于2300MHz至2690MHz之间(例如，LTE频段30)，当然，第三频段不以此为限制。

此外，第三辐射体108延伸自第一辐射体104的第一区段1041，且适于与部分的第一辐射体104激发出一第四频段。第三辐射体108包括弯折地连接的一第七区段1081与一第八区段1082，第七区段1081位于第一面22，第八区段1082位于第二面23。

从馈入端102、第一辐射体104的第一区段1041的一部分、第三辐射体108的第七区段1081、第八区段1082延伸至开路端109，此段长度介于第四频段的0.2倍波长至0.3倍波长之间，例如是0.25倍波长。在本实施例中，第四频段介于3300MHz至4200MHz之间(例如，5G频段N77)，当然，第四频段不以此为限制。

在本实施例中，第一辐射体104的第六区段1046可包围第二辐射体106与第三辐射体108，这样的设计可以减低第二辐射体106与第三辐射体108所激发电磁波辐射能量朝向第六区段1046的所在方向辐射，进而减少第六区域外侧的SAR值。

由图1可见，在本实施例中，第一辐射体104、第二辐射体106及第三辐射体108位在绝缘支架20的不同平面上，这样的设计可用来平均正Z方向与负Z方向的电磁波吸收比值(SAR)，而降低电磁波吸收比值(SAR)。

由于本实施例的天线模块100的操作频率所涵盖的范围从617MHz至4200MHz。因此，本实施例的天线模块100可涵盖无线通讯频率LTE全频段/WCDMA/Sub-6GHz频段，而具有宽频与多频的表现。

值得一提的是，在本实施例中，接地结构120包括一主接地面113及延伸自主接地面113的一延伸段110。延伸段110的一第一端111连接于主接地面113，延伸段110的一第二端112为开路端。主接地面113位于馈入端102的下方。具体地说，在本实施例中，绝缘支架20包括连接于第四面27的一第五面28(底面)，第五面28相对于第一面22与第三面26，接地结构120的主接地面113与延伸段110设置于第五面28。

在本实施例中，延伸段110从主接地面113延伸至第一辐射体104的第三区段1043的下方。由于延伸段110位于绝缘支架20的第五面28，且第一辐射体104的第三区段1043位于绝缘支架20的第三面26，因此，接地结构120的延伸段110与第一辐射体104的第三区段1043隔离设置。

此外，第一辐射体104在位于延伸段110上方的区段(也就是第三区段1043)的延伸方向(也就是Y方向)正交于延伸段110的延伸方向(也就是X方向)。因此，流经接地结构120的延伸段110与第一辐射体104的第三区段1043的电流呈上下交叉的90度而相互干扰，进而天线模块100的反射损失(S11)特性与SAR值可被调整。因此，本实施例的天线模块100具有良好的反射损失(S11)特性与SAR值表现，而可与人体近距离接触，适用于手持通讯装置。

由于第一辐射体104与延伸段110之间的距离可以由绝缘支架20的第三面26与第五面28之间的距离(也就是绝缘支架20的部分区域的厚度)来决定，设计者可视需求选用不同尺寸的绝缘支架20改变第一辐射体104与延伸段110之间的距离，来调整天线模块100的反射损失(S11)特性与SAR值。此外，在一实施例中，RF电路、基频电路、萤幕、电池或其它电子元件可设置于主接地面113。

下表一为量测SAR值使用瑞士Schmid&Partner Engineering AG(SPEAG)所研制的Dasy系统，根据FCC法规天线模块的六个面不能超过1g SAR的数值为1.6(mW/g)，比较使用本实施例的天线模块100与无延伸段110的天线模块(图2至图6中标示为10)的SAR值，由表一可见，在1880MHz操作频率，测试位置面为正Z轴与负Z轴，SAR值最大可降低28％，本实施例的天线模块100都可符合FCC SAR值法规，1g SAR在六个面均未超过1.6(mW/g)。与无延伸段110的天线模块10相比，本实施例的天线模块100具有更好的表现。

表1

图2是图1的天线模块(标示为100)与无延伸段的天线模块(标示为10)的频率-反射损失(S11)关系示意图。请参阅图2，本实施例的天线模块100的反射损失(S11)可小于-4，而具有良好的表现。

图3是图1的天线模块(标示为100)与无延伸段的天线模块(标示为10)在第一频段的天线效率的示意图。图4是图1的天线模块(标示为100)与无延伸段的天线模块(标示为10)在第二频段的天线效率的示意图。图5是图1的天线模块(标示为100)与无延伸段的天线模块(标示为10)在第三频段的天线效率的示意图。图6是图1的天线模块标示为100)与无延伸段的天线模块(标示为10)在第四频段的天线效率的示意图。请参阅图3至图6，本实施例的天线模块100的天线效率在617MHz至4200HMz均高于40％，而具有良好的表现。

由表一、图2至图6可知，无延伸段110的天线模块10虽然在反射损失(S11)与天线效率上表现不俗，但在电磁波吸收比值(SAR)却无法满足规范的数值。相较于无延伸段110的天线模块10，本实施例的天线模块100在反射损失(S11)、天线效率及电磁波吸收比值(SAR)上均具有良好的表现。

综上所述，本发明的天线模块藉由第一辐射体来激发出第一频段与第二频段，第二辐射体与部分的第一辐射体激发出第三频段。第三辐射体与部分的第一辐射体激发出第四频段，而具有宽频且多频的效果。此外，本发明的天线模块的接地结构的延伸段延伸至第一辐射体的下方并隔开于第一辐射体，且第一辐射体在位于延伸段上方的区段的延伸方向正交于延伸段的延伸方向，这样的设计可使得流经延伸段与上方的区段的电流呈90度而相互干扰，进而改变天线模块的电磁波吸收比值(SAR)，而使得电磁波吸收比值(SAR)可符合规范。除此之外，这样的设计也使天线模块的反射损失具有良好的表现。