專利名稱：天線模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種天線模塊，且特別關(guān)于一種可同時接收或傳送來自于 人造衛(wèi)星及任意方向的信號的天線模塊。
背景技術(shù)：
隨著無線通信科技發(fā)展，各式電子產(chǎn)品均搭載各式通信功能。無線通信的類型繁多，舉凡GPS、 RDS、 DVB-T、 DVB-H、 802.11a/b/g/n、 WiMAX、 3G、 GSM、 GPRS、 PHS、 FM/AM、 Zigee及Irda等，各式通信的類型均有 其對應(yīng)的操作頻段。無線通信科技是以各式天線接收或發(fā)送對應(yīng)頻段的信號。而當射頻系 統(tǒng)采用多頻段操作時，大部份的天線均采用多組獨立天線來達到天線分集 的目的。但如此一來，將大幅增加系統(tǒng)復雜性，更降低許多的空間利用率。即使組合兩組天線，而形成一復合式天線，兩組天線之間的干擾往往 嚴重影響輻射頻寬及輻射場型。甚至降低了各組天線原有的效能。在電子裝置所搭載的通信類型日趨繁忙的情況下，如何增加天線頻寬 與維持良好的輻射場型是一項相當困難的挑戰(zhàn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明關(guān)于一種天線模塊，其利用第一輻射體及第二輻射體的組合， 以接收或傳送來自人造衛(wèi)星及任意方向的信號。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種天線模塊。天線模塊包括一接地板、 一第一輻射體及一第二輻射體。第一輻射體設(shè)置在接地板之上，且第一輻 射體用以接收或傳送一第一信號。第一信號來自于至少一人造衛(wèi)星。第二 輻射體設(shè)置在接地板及第一輻射體之間，且第二輻射體用以接收或傳遞一 第二信號。第二信號來自于任意方向。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合 附圖，作詳細說明如下


圖1示出依照本發(fā)明第一實施例的天線模塊的示意圖； 圖2示出圖1的天線模塊的反射損失(Return Loss)與頻率的關(guān)系圖； 圖3A-圖3C示出圖1的天線模塊操作在1575MHz的輻射場型 (Radiation Pattern)圖；圖4A ~圖4C示出圖1的天線模塊操作在3432MHz的輻射場型圖；圖5A ~圖5C示出圖1的天線模塊操作在3960MHz的輻射場型圖；圖6A~圖6C示出圖1的天線模塊操作在4488MHz的輻射場型圖；圖7示出依照本發(fā)明第二實施例的天線模塊的示意圖；以及圖8示出依照本發(fā)明第三實施例的天線模塊的示意圖。主要元件符號說明100、 200、 300:天線模塊110、 210、 310:第一輻射體111、 211、 311:第一輻射臂112、 212、 312:第二輻射臂 113:輻射球120:第二輻射體 121:第一輻射筒 122:第二輻射筒 130:接地板 140:連接桿 150:饋入點 SI:第一信號 S2:第二信號 L:連接桿的長度 L120:中心軸 Pl、 P2:輻射面具體實施方式
第一實施例請參照圖1，其示出依照本發(fā)明第一實施例的天線模塊100的示意圖?！√炀€模塊100包括一接地板130、 一第一輻射體110及一第二幅射體120。 第一輻射體110設(shè)置在接地板130之上，且第一輻射體IIO用以接收或傳送 一第一信號S1。第一信號Sl來自于至少一人造衛(wèi)星(未示出)。第二輻射 體120設(shè)置在接地板130及第一輻射體IIO之間，且第二輻射體120用以接 收或傳遞一第二信號S2,第二信號S2來自于任意方向。由于第一輻射體 IIO設(shè)置在第二輻射體120之上，第一輻射體110不至于受到第二輻射體120 的影響。因此，僅需一支天線模塊100即可接收或傳送兩種不同的信號， 而不再需要分別設(shè)置兩支天線結(jié)構(gòu)，進而增加空間的使用效率。此外，第一輻射體110諧振于一第一頻率范圍，第二幅射體120諧振 于一第二頻率范圍，第一頻率范圍低于第二頻率范圍。如此，僅需一支天 線模塊100即可操作于第一頻率范圍及第二頻率范圍，更延伸了天線模塊 100的操作頻寬。第一輻射體no及第二幅射體120之間是以一連接桿140連接。在本 實施例中，第一輻射體IIO所諧振的第一頻率范圍為1575.42MHz,亦即第 一輻射體IIO、連接桿140、第二輻射體120及接地板130組成一全球定位 系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)天線結(jié)構(gòu)。第二輻射體120所諧振 的第二頻率范圍為3.1GHz ~ 10GHz,亦即第二輻射體120及接地板130組 成超寬頻(Ultra-Wideband, UWB)天線結(jié)構(gòu)。其中，全球定位系統(tǒng)天線結(jié) 構(gòu)及超寬頻天線結(jié)構(gòu)共用一饋入點150。優(yōu)選地，連接桿140的長度L大于第一信號Sl的波長^及第二信號 S2的波長^較大者的二分之一。如下式(i)所述<formula>formula see original document page 6</formula>( 1 )在第一輻射體110及第二輻射體120保持一定的距離之下，第一輻射 體110與第二輻射體120的場形不會相互影響。經(jīng)過上式(l)的換算，連 接桿140的長度大于100毫米時，即可避免第一輻射體110與第二輻射體 120相互影響。在本實施例中，連接桿140是以140毫米( mm )為例做說明。連接桿140實質(zhì)上沿著第二輻射體120的一中心軸L120設(shè)置。第一輻 射體110及第二輻射體120即以中心軸L120為中心，形成一 360度的對稱
結(jié)構(gòu)。如此一來，第一輻射體110及第二輻射體120均具有360度的輻射 效果。本實施例的第一輻射體110包括一第一輻射臂111及一第二輻射臂 112。第一輻射臂111的一端連接于連接桿140,并且第一輻射臂111實質(zhì) 上垂直于連接桿140。第二輻射臂112連接于第一輻射臂111的另一端，并 以第一輻射臂111的另一端為中心環(huán)繞于第二輻射體112之上。第一輻射體 110采用第 一輻射臂111及第二輻射臂112所彎折的結(jié)構(gòu)即可減低第 一輻射 體110對第二輻射體120的屏蔽效果，以確保第一輻射體110及第二輻射體 120均可正常操作。在本實施例中，第一輻射臂111的長度為30毫米(mm)。第二輻射臂 112是以第一輻射臂111與連接桿140的連接處為中心，環(huán)繞成一圓環(huán)狀結(jié) 構(gòu)。第一輻射臂111的長度即為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)的半徑，第二輻射臂112的長度 即為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)的周長。第一輻射臂111的長度經(jīng)過調(diào)整后，即可調(diào)整第一 輻射體110的總長度，進而調(diào)整第一輻射體110諧振的頻率范圍。目前人造 衛(wèi)星所發(fā)出的GPS信號位于1575.42MHz的諧振頻率，因此設(shè)計者可將第 一輻射體110的諧振的頻率范圍調(diào)整為1575.42MHz,即可接收GPS信號。再者，本實施例的連接桿140、第一輻射臂111及第二輻射臂112的截 面的直徑均為1毫米(mm)。連接桿140、第一輻射臂111及第二輻射臂112 是直接以直徑為1毫米的金屬桿彎折而成，并不需要鑄模等復雜的制造過 程。不僅制造方法筒單，材料成本亦相當?shù)氐土?。此外，如圖1所示，圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)位于一輻射面Pl,輻射面Pl實質(zhì)上 垂直于連接桿140。接地板130亦實質(zhì)上垂直于連接桿140。當桌面實質(zhì)上 平行于水平面時，使用者僅需將天線模塊110置于桌面上，輻射面P1將會 朝向天空。如此一來，第一輻射體110即可順利地接收來自人造衛(wèi)星所發(fā) 出的第一信號S1。優(yōu)選地，第一輻射體110還包括一輻射球113。輻射球113設(shè)置在第二 輻射臂112的末端。輻射球113可增加第一輻射體110的輻射方向。在本實 施例中，輻射球113的直徑為3毫米(mm)。圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)具有一缺口 G,缺 口 G的長度為10毫米(mm)。輻射球113與第一輻射臂111保持一定的距 離，以避免輻射球113與第一輻射臂111之間相互影響。第二輻射體120包括一第一輻射筒121及一第二輻射筒122。第一輻射
筒121實質(zhì)上為一圓柱狀結(jié)構(gòu)。第二輻射筒122連接于第一輻射筒121及 接地板130，第二輻射筒122實質(zhì)上為一圓錐狀結(jié)構(gòu)。其中，第二輻射筒122的直徑是由第一輻射筒122朝向接地板130逐 漸縮小，而形成一倒圓錐結(jié)構(gòu)。在本實施例中，第一輻射筒121的直徑為 10毫米(mm)，第一輻射筒121沿中心軸L120的長度為30毫米(mm), 第二輻射筒122沿中心軸L120的長度為10毫米(mm)。通過第一輻射筒 121及第二輻射筒122沿中心軸L120的長度的調(diào)整，即可調(diào)整第二輻射體 120的諧振頻率范圍。請參照圖2,其示出圖1的天線模塊100的反射損失(ReturnLoss)與 頻率的關(guān)系圖。如圖2可知，天線模塊100在1575.42MHz及3.1GHz 10GHz 的頻率范圍操作良好。可見第一輻射體110及第二幅射體120的組合并未 影響兩者的諧振頻率范圍。也就是說， 一支天線模塊100即可同時操作在 1575.42MHz及3.1GHz 10GHz的頻率范圍。請參照圖3A 圖3C，其示出圖1的天線模塊100操作在1575MHz的 輻射場型(Radiation Pattern)圖。由圖3A~圖3C可知，天線模塊100操作在 1575MHz時，具有良好的輻射場型。尤其是對于來自天空的人造衛(wèi)星，更 是具有一定的輻射效率，而沒有受到第二輻射體120的影響。請參照圖4A~圖6C,圖4A~圖4C示出圖1的天線模塊100操作在 3432MHz的輻射場型圖，圖5A~圖5C示出圖1的天線模塊100操作在 3960MHz的輻射場型圖，圖6A~圖6C示出圖1的天線模塊100操作在 4488MHz的輻射場型圖。由圖4A 圖6C可知，天線模塊100操作在 3432MHz、 3960MHz及4488MHz時，均具有良好的輻射場型，可見第一輻 射體110并未屏蔽第二輻射體120。跟據(jù)本實施例，雖然天線模塊100的尺寸及結(jié)構(gòu)是以圖l為例作說明， 然其并非用以限縮本發(fā)明。天線模塊100可依據(jù)設(shè)計需求來調(diào)整尺寸，以 獲得適合的輻射場型及諧振頻率范圍。第二實施例請參照圖7，其示出依照本發(fā)明第二實施例的天線模塊200的示意圖。 本實施例的天線模塊200與第一實施例的天線模塊100不同之處在于第一 輻射體210的結(jié)構(gòu)，其余相同之處沿用相同標號，并不再重述。如圖7所示，第一輻射體210的第二輻射臂212逐漸向外環(huán)繞成一漩 渦狀結(jié)構(gòu)。漩渦狀結(jié)構(gòu)實質(zhì)上位于同一輻射面P2，輻射面P2實質(zhì)上垂直于 連接桿140。當桌面實質(zhì)上平行于水平面時，使用者僅需將天線模塊200置 于桌面上，輻射面P2將會朝向天空。如此一來，第一輻射體210即可順利 地接收來自人造衛(wèi)星所發(fā)出的第 一信號。第二輻射臂212逐漸向外環(huán)繞兩圈，而形成旋渦狀結(jié)構(gòu)。通過第一輻 射臂211的長度的調(diào)整，及第二輻射臂212所環(huán)繞的圈數(shù)與各圈間距的調(diào) 整，均可調(diào)整第一輻射體210的諧振頻率范圍。此外，本實施例的第一輻射體210并不會屏蔽第二幅射體120，因此第 二輻射體120仍可順利的接收第二信號S2。第三實施例請參照圖8，其示出依照本發(fā)明第三實施例的天線模塊300的示意圖。 本實施例的天線模塊300與第一實施例的天線模塊100不同之處在于第一 輻射體310的結(jié)構(gòu)，其余相同之處沿用相同標號，并不再重述。如圖8所示，第一輻射體310的第二輻射臂312是以第二輻射體120 的中心軸L120為軸心，環(huán)繞成一螺旋狀結(jié)構(gòu)。當桌面實質(zhì)上平行于水平面 時，使用者僅需將天線模塊300置于桌面上，中心軸L120將會朝向天空。 如此一來，第一輻射體310即可順利地接收來自人造衛(wèi)星所發(fā)出的第一信 號Sl。第二輻射臂312逐漸向上環(huán)繞數(shù)圈，而形成螺旋狀結(jié)構(gòu)。通過第一輻 射臂311的長度的調(diào)整以及第二輻射臂312所環(huán)繞的圈數(shù)與各圈間距的調(diào) 整，均可調(diào)整第一輻射體310的諧振頻率范圍。此外，本實施例的第一輻射體310并不會屏蔽第二幅射體120,因此第 二輻射體120仍可順利的接收第二信號S2。根據(jù)上述實施例，雖然天線模塊的結(jié)構(gòu)與尺寸是以圖1、圖7及圖8 為例做說明。然該發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者均可明了本發(fā)明的 天線模塊并非局限于此。天線模塊的結(jié)構(gòu)與尺寸亦可依據(jù)設(shè)計需求調(diào)整結(jié) 構(gòu)及尺寸。只要是將第一輻射體設(shè)置于第二輻射體之上，以接收來自人造 衛(wèi)星及各種方向的信號，均不脫離本發(fā)明所屬技術(shù)范圍。本發(fā)明上述實施例所公開的天線模塊，其利用第一輻射體及第二輻射 體的結(jié)合，使得天線模塊具有多項優(yōu)點，以下僅列舉部分優(yōu)點說明如下1.由于第一輻射體設(shè)置在第二輻射體之上，因此第一輻射體不至于受
到第二輻射體的影響。因此，僅需一支天線模塊即可接收或傳送兩種不同 的信號，而不再需要分別設(shè)置兩支天線結(jié)構(gòu)，進而增加空間的使用效率。2. 第一輻射體諧振于一第一頻率范圍，第二幅射體諧振于一第二頻率 范圍，第一頻率范圍低于第二頻率范圍。天線模塊可操作于第一頻率范圍 及第二頻率范圍，更延伸了天線模塊的操作頻寬。3. 在第二輻射體及第一輻射體保持一定的距離之下，第一輻射體與第二輻射體的場型不會相互影響。4. 第二輻射體及第一輻射體即以中心軸為中心，形成一 360度的對稱 結(jié)構(gòu)。如此，第二輻射體及第一輻射體具有360度的輻射效果。5. 第一輻射體采用第一輻射臂及第二輻射臂所彎折的結(jié)構(gòu)即可減低第 一輻射體對第二輻射體的屏蔽效果，以確保第一輻射體及第二輻射體均可正常操作。6. 連接桿、第一輻射臂及第二輻射臂的截面的直徑均為1毫米。連接 桿、第一輻射臂及第二輻射臂是直接以直徑為1毫米的金屬桿彎折而成， 并不需要鑄模等復雜的制造過程。不僅制造方法簡單，材料成本亦相當?shù)氐土?. 圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)的第一輻射體的輻射面實質(zhì)上垂直于連接桿，漩渦狀結(jié) 構(gòu)的第一輻射體的輻射面實質(zhì)上垂直于連接桿，且螺旋狀的第一輻射體的 延伸方向平行于連接桿。因此，當桌面實質(zhì)上平行于水平面時，使用者僅 需將天線模塊置于桌面上，第一輻射體將會朝向天空。如此一來，第一輻 射體即可順利地接收來自人造衛(wèi)星所發(fā)出的第一信號。8. 輻射球更可增加第一輻射體的輻射方向。且輻射球與第一輻射臂保 持一定的距離，亦可避免輻射球與第一輻射臂之間相互影響。9. 經(jīng)過實驗證明，天線模塊可同時操作在1575.42MHz及3.1GHz lOGHz的頻率范圍，且獲得良好的輻射場型。在現(xiàn)今通信產(chǎn)品多元化的發(fā) 展下，上述實施例所公開的天線模塊提供寬廣的操作頻率范圍以及良好的 輻射場型，更具有高度產(chǎn)品竟爭力。綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例公開如上，然其并非用以限定 本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神 和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利 要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
1. 一種天線模塊，包括一接地板；一第一輻射體，設(shè)置在該接地板之上，且該第一輻射體用以接收或傳送一第一信號，該第一信號來自于至少一人造衛(wèi)星；以及一第二輻射體，設(shè)置在該接地板及該第一輻射體之間，且該第二輻射體用以接收或傳遞一第二信號，該第二信號來自于任意方向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線模塊，其中該第一輻射體諧振于一第一 頻率范圍，該第二幅射體諧振于一第二頻率范圍，該第一頻率范圍低于該 第二頻率范圍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線模塊，還包括一連接桿，連接該第一輻射體及該第二輻射體，該第一輻射體、該連 接桿、該第二輻射體及該接地板組成一全球定位系統(tǒng)天線結(jié)構(gòu)，該第二輻 射體及該接地板組成一超寬頻天線結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線模塊，其中該連接桿的長度大于該第一 信號的波長及該第二信號的波長較大者的二分之一 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線模塊，其中該連接桿的長度大于100毫米。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線模塊，其中該連接桿的長度為140毫米。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線模塊，其中該連接桿的截面的直徑為1 毫米。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線模塊，其中該連接桿實質(zhì)上沿著該第二 輻射體的一中心軸設(shè)置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線模塊，其中該第一輻射體包括 一第一輻射臂， 一端連接于該連接桿，并且該第一輻射臂實質(zhì)上垂直于該連接桿；以及一第二輻射臂，連接于該第一輻射臂的另一端，并以該第一輻射臂的 該另 一端為中心環(huán)繞于該第二輻射體之上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線模塊，其中該第一輻射臂的長度為30 毫米。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線模塊，其中該第一輻射臂及該第二輻射 臂的截面的直徑為1毫米。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線模塊，其中該第二輻射臂環(huán)繞成一圓環(huán) 狀結(jié)構(gòu)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的天線模塊，其中該圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)實質(zhì)上位于 一第一平面，該第一平面實質(zhì)上垂直于該連接桿。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線模塊，其中該第二輻射臂逐漸向外環(huán)繞 成一璇渦狀結(jié)構(gòu)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的天線模塊，其中該旋渦狀結(jié)構(gòu)實質(zhì)上位于 一第二平面，該第二平面實質(zhì)上垂直于該連接桿。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的天線模塊，其中該第二輻射臂逐漸向外環(huán) 繞兩圈，而形成該旋渦狀結(jié)構(gòu)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線模塊，其中該第二輻射臂是以該連接桿 的延伸方向為軸心，環(huán)繞成一螺旋狀結(jié)構(gòu)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線模塊，其中該第一輻射體還包括 一輻射球，設(shè)置在該第二輻射臂的末端。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線模塊，其中該第二輻射體包括 一第一輻射筒，該第一輻射筒實質(zhì)上為一圓柱狀結(jié)構(gòu)；以及 一第二輻射筒，連接于該第一輻射筒及該接地板，該第二輻射筒實質(zhì)上為一圓錐狀結(jié)構(gòu)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的天線模塊，其中該第二輻射筒的直徑由該 第 一輻射筒朝向該接地板逐漸縮小。
全文摘要
一種天線模塊。包括一接地板、一第一輻射體及一第二輻射體。第一輻射體設(shè)置在接地板之上，且第一輻射體用以接收或傳送一第一信號。第一信號來自于至少一人造衛(wèi)星。第二輻射體設(shè)置在接地板及第一輻射體之間，且第二輻射體用以接收或傳遞一第二信號。第二信號來自于任意方向。
文檔編號H01Q21/30GK101399401SQ20071016177
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者陳瞬賢 申請人:廣達電腦股份有限公司