技术领域
[0001] 本
发明有关一种天线模块及其应用的电子装置，且特别是有关一种小面积的天线模块及其应用的电子装置。
背景技术
[0002] 最近几年，随着全球手持无线通信产业快速发展，手机从早期双频(例如：全球移动通信系统900(Global System for Mobile communications 900，GSM900)/数字
蜂巢式系统(Digital Cellular System，DCS))单纯通话功能的使用，而至三频(例如：GSM900/DCS/个人通信服务系统(Personal Communications Service，PCS))，甚至演变到四频(例如：GSM900/DCS/PCS/宽带码分多址系统(Wideband Code DivisionMultiplex Access，WCDMA))影像通话功能的使用。由于手机的功能逐渐为影音娱乐取向，例如：如照相、听数字音乐、无线网络、全球卫星
定位系统(Global PositioningSystem，GPS)定位甚至移动电视功能等，相对的
电路体积有逐渐庞大趋势。然而，为了达到美观，手机尺寸却逐渐缩小化，相对天线的空间体积往往压缩减少，因此在天线下面会安置相机(camera)、喇叭(speaker)、振动
马达(vibrator)等金属电子元件，这些金属电子元件会对天线产生干扰，而使得天线收信
质量也会因为天线环境不良而变差。
[0003] 请参照图1，图1是传统的平面倒F型天线100架构的侧视图。如同图1所示，传统的平面倒F型天线100是由一片金属接地面元件101、
辐射导体元件102、
短路导体元件103与
信号馈入线(signal feed-in line)104而组成的，其由侧面结构与英文字母倒F外观相同，因此而命名为平面倒F型天线(Planar Inverted-F Antenna，简称为PIFA)。天线100的辐射导体元件102的端部是其开路端经过四分之一
波长微带线在尾端采用短路导体元件103连接金属接地面元件101形成短路，其中之间有信号馈入部。阻抗匹配可由调整信号馈入部104和短路导体元件103之间的距离找寻信号馈入共振点阻抗(resistance)50Ω，且此时电抗(reactance)理想上应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发
电磁波辐射传递信号。然而，因为金属接地面元件101与辐射导体元件102之间会产生电容效应，且电容会储存
能量，因此电容效应将减低天线传递能量的效率，使能量的一部分被电容储存而不能全部被辐射出去。
[0004] 一般来说，传统手机天线的尺寸为40.0x20.0x7.0立方厘米(mm3)才能足够完整地涵盖GSM900/DCS/PCS/WCDMA的四个频段。因此，传统的天线不利于手机轻薄短小的趋势，除此之外，因为天线的尺寸较大，上述金属电子元件可能无法避开天线的
位置，而对天线产生干扰，并影响收信质量。
发明内容
[0005] 本发明提供一种天线模块，此天线模块包括信号馈入部(signal feed-in part)、接地部(ground part)与第一不对称蜿蜒线(asymmetric meandering line)。其中第一不对称蜿蜒线的一端连接于信号馈入部，其另一端连接于接地部，第一不对称蜿蜒线不向内壁蜿蜒。信号由信号馈入部馈入，使第一不对称蜿蜒线激发出第一共振模态
频率。
[0006] 在本发明的
实施例中，上述天线模块还包括第一开路线、第二开路线与
支撑架。其中第一开路线连接第一不对称蜿蜒线，且包含第一开路端，信号由信号馈入部馈入后，使第一开路线激发出第二共振模态频率；第二开路线连接第一不对称蜿蜒线，且包含第二开路端，信号由信号馈入部馈入后，使第二开路线激发出第三共振模态频率。支撑架用以置放第一不对称蜿蜒线、第一开路线与第二开路线。
[0007] 在本发明的实施例中，上述信号馈入部与接地部设于第一平面，而第一不对称蜿蜒线沿着连接于第一平面的第二平面延伸，且第一平面与第二平面夹一个
角度。
[0008] 在本发明的实施例中，上述第一开路线、第二开路线与第一不对称蜿蜒线所占据的第二平面的宽度小于10厘米。
[0009] 在本发明的实施例中，上述第一开路线、第二开路线与第一不对称蜿蜒线所占据的第二平面为数个矩形所组成的平面，且其中一个矩形的宽度小于10厘米。
[0010] 本发明提供一种电子装置，此电子装置包括收发芯片模块与天线模块。天线模块包括信号馈入部、接地部与第一不对称蜿蜒线，其中信号馈入部连接于收发芯片模块，第一不对称蜿蜒线的一端连接于信号馈入部，第一不对称蜿蜒线的另一端连接于接地部，且第一不对称蜿蜒线不向内壁蜿蜒。信号由信号馈入部馈入，使第一不对称蜿蜒线激发出第一共振模态频率。
[0011] 在本发明的实施例中，上述的电子装置还包括至少一个金属电子元件，且金属电子元件与天线模块的设置位置不重叠，其中金属电子元件为相机、振动马达或喇叭。
[0012] 基于上述，本发明的实施例提供了一种天线模块，此天线模块具有连接于信号馈入部与接地部之间的第一不对称蜿蜒线。此第一不对称蜿蜒线可以使得天线所需的面积缩小，而且还能够产生电感效应，以抵消天线模块所存在的电容效应，并由此提升天线辐射效率。另一方面，因为此天线模块的面积缩小，因此可以让电子装置内的金属电子元件的配置位置避开此天线模块的位置。除此之外，上述的天线模块还包括第一开路线与第二开路线，而使得此天线模块的操作频率能够涵盖GSM900(880至960百万赫兹(MHz))/DCS(1710至18800MHz)/PCS(1850至1990MHz)/WCDMA(1920至2170MHz)的四个频段，天线辐射效率可达
60％以上，且天线体积能有效地缩减40％以上。
附图说明
[0013] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下，其中：
[0014] 图1是传统的平面倒F型天线架构的侧视图。
[0015] 图2A是本发明的实施例所提供的天线模块的平面图。
[0016] 图2B是与本发明之实施例相对比之天线模块平面图。
[0017] 图3是本发明的实施例所提供的天线模块的平面图。
[0018] 图4是本发明的实施例所提供的天线模块的平面图。
[0019] 图5是本发明的实施例所提供的天线模块的平面图。
[0020] 图6是本发明的实施例所提供的天线模块的平面图。
[0021] 图7是本发明的实施例所提供的电子装置的部分结构的示意图。
[0022] 图8是本发明的实施例所提供的天线模块的折返损失曲线图。
[0023] 图9是本发明的实施例所提供的天线模块的平面图。
[0024] 图10A是本发明的实施例所提供的电子装置的部分结构的示意图。
[0025] 图10B是本发明的实施例所提供的电子装置的部分结构的示意图。
[0026] 图11是本发明的实施例所提供的天线模块的折返损失曲线图。
[0027] 图12是本发明的实施例所提供的天线模块在GSM900的频段的天线辐射效率曲线图。
[0028] 图13是本发明的实施例所提供的天线模块在DCS/PCS/WCDMA的频段的天线辐射效率曲线图。
具体实施方式
[0029] 首先，请参照图2A，图2A是本发明的实施例所提供的天线模块200的平面图。天线模块200包括金属接地面201、信号馈入部202、接地部203与第一不对称蜿蜒线204。其中接地部203与金属接地面201连接，接地部203可以是一个短路
导线。第一不对称蜿蜒线204的一端连接于信号馈入部202，其另一端连接于接地部203，且第一不对称蜿蜒线204不向内壁蜿蜒。
[0030] 在此要说明的是，第一不对称蜿蜒线204可以使得天线模块200所需的面积缩小，而且还能够产生电感效应，以抵消天线模块200所存在的电容效应，并由此提升天线辐射效率。在此实施例，信号由信号馈入部202馈入，使第一不对称蜿蜒线204激发出第一共振模态频率。另外，第一不对称蜿蜒线204的长度是从信号馈入部202向接地部203蜿蜒的长度，即不对称蜿蜒线204的长度等于第一共振模态频率所对应的波长的一半。
[0031] 除此之外，第一不对称蜿蜒线204不向内壁蜿蜒是指第一不对称蜿蜒线204是一个非封闭的开放蜿蜒线。以下以向内壁蜿蜒的不对称蜿蜒线210为对比，更进一步地说明第一不对称蜿蜒线204不向内壁蜿蜒的意义。
[0032] 请参照图2B，图2B是与本发明的实施例所提供的天线模块200相对比的天线模块210平面图。天线模块210包括金属接地面211、信号馈入部212、接地部213与不对称蜿蜒线214。在图2B中的不对称蜿蜒线214向内壁蜿蜒，其本身是一个封闭的非开放蜿蜒线。不对称蜿蜒线214的蜿蜒方式会使得整个蜿蜒图形呈现一个端点被不对称蜿蜒线214包围的图形，而且从信号馈入部212向接地部213出发的蜿蜒方式是向内壁蜿蜒，因此，将图2B中此种不对称蜿蜒线214及其具有类似蜿蜒方式的蜿蜒线称之为向内壁蜿蜒的蜿蜒线，而在本发明中的第一不对称蜿蜒线204及其具有类似蜿蜒方式的蜿蜒线称之为不向内壁蜿蜒的蜿蜒线。
[0033] 值得一说的是，本发明所提供的天线模块的不对称蜿蜒线所具有的蜿蜒数目、形状与大小并不限定于图2A所示的不对称蜿蜒线。换句话说，不对称蜿蜒线所具有的蜿蜒数目、形状与大小可以随着需求而自行设计。另外，天线模块200仅能接收或发射具有第一共振模态频率的无线信号，其本身属于单频的天线模块。然而，目前无线通信设备多会使用一根天线来收发多个频段的无线信号，因此，以下介绍一种具有收发双频的无线信号的天线模块。
[0034] 请参照图3，图3是本发明的实施例所提供的天线模块300的平面图。天线模块300包括金属接地面301、信号馈入部302、接地部303、第一不对称蜿蜒线304与第一开路线305。此天线模块300与图2A的天线模块200不同的地方在于，天线模块300比天线模块200多了第一开路线305。第一开路线305的一端为开路，且第一开路线305连接于第一不对称蜿蜒线304。
[0035] 在此需要说明的是，第一开路线305与第一不对称蜿蜒线304的连接位置并无任何的限制，且第一开路线305在此示范实施例中为非蜿蜒线。在此实施例，信号由信号馈入部302馈入，使第一不对称蜿蜒线304激发出第一共振模态频率，同时第一开路线305则会激发出第二共振模态频率。除此之外，不对称蜿蜒线304的长度为等于第一共振模态频率所对应的波长的一半，第一开路线305的长度(从信号馈入部302至第一开路线305的第一开路端的长度)等于第二共振模态频率所对应的波长的四分之一。因此，天线模块300可以收发具有第一共振模态频率与第二共振模态频率的双频无线信号。
[0036] 另外，为了减少天线模块的面积，上述第一开路线可以是对称蜿蜒线，也可以是第二不对称蜿蜒线。请参照图4与图5，图4是本发明的实施例所提供的天线模块400的平面图，图5是本发明的实施例所提供的天线模块500的平面图。在图4中，天线模块400包括金属接地面401、信号馈入部402、接地部403、第一不对称蜿蜒线404与第一开路线405。其中第一开路线405是第二不对称蜿蜒线，且此第二不对称蜿蜒线不向内壁蜿蜒。在图5中，天线模块500包括金属接地面501、信号馈入部502、接地部503、第一不对称蜿蜒线504与第一开路线505。其中第一开路线505是对称蜿蜒线，且此对称蜿蜒线不向内壁蜿蜒。总之说，上述第一开路线的形式并无任何的限定。
[0037] 上述的第一开路线、短路导线与第一不对称蜿蜒线皆可以由第一导电材料构成，且此第一导电材料可以是金属导线。除此之外，第一开路线、短路导线与第一不对称蜿蜒线可以是均匀线宽的金属导线，也可以是非均匀线宽的导线。请参照图6，图6是本发明的实施例所提供的天线模块600的平面图。天线模块600包括金属接地面601、信号馈入部602、接地部603、第一不对称蜿蜒线604与第一开路线605。在这个实施例中，第一不对称蜿蜒线604具有不均匀的线宽。总之，第一开路线、短路导线与第一不对称蜿蜒线的线宽并非用以限定本发明。
[0038] 接着，请参照图7，图7是本发明的实施例所提供的电子装置777的部分结构的示意图。电子装置777包括收发芯片模块714、天线模块700、喇叭711、振动马达712与相机713。其中收发芯片模块714通过金属导线(未示出)与天线模块连714，收发芯片模块714本身可具有控制
接口，此控制接口更可以通过金属导线(未示出)连接于喇叭711、振动马达712与相机713。
[0039] 天线模块700包括金属接地面701、信号馈入部702、接地部703、第一不对称蜿蜒线704、第一开路线705与支撑架708。其中接地部703与金属接地面701连接，接地部703可以是一个短路导线。第一不对称蜿蜒线704的一端连接于信号馈入部702，其另一端连接于接地部703，且第一不对称蜿蜒线704不向内壁蜿蜒。第一开路线705的一端为开路，且第一开路线705连接于第一不对称蜿蜒线704。支撑架708用以置放第一不对称蜿蜒线704与第一开路线705，其中支撑架708的材质包含第二导电材料或非导电材料，而第一开路线705以及第一不对称蜿蜒线704的材质包含第一导电材料，且第一导电材料与第二导电材料的介电系数不相同。在本实施例中，信号馈入部702与接地部703设于第一平面Plane_1，而第一不对称蜿蜒线704沿着连接于第一平面的第二平面Plane_2延伸，且第一平面Plane_1与第二平面Plane_2夹一个角度。
[0040] 值得说明的是，喇叭711、振动马达712与相机713都是金属电子元件。传统的平板天线因为面积较大，因此电子装置的内的金属电子元件必须置放于平板天线底下的位置，也因为这些金属电子元件无法避开平板天线的位置，而可能会产生干扰，降低天线辐射效率。然而，因为天线模块700具有不对称蜿蜒线704，而使得占据面积下降不少，因此喇叭711、振动马达712与相机713能够避开天线模块700的位置，而不易对天线模块700产生干扰。换句话说，喇叭711、振动马达712与相机713等金属电子元件的设置位置与天线模块700的设置位置不重叠。
[0041] 另外，要说明的是，图7仅示出电子装置777的部分结构，实际上的电子装置777可能包括图7所未示出的其它元件。除此之外，电子装置777可以例如是手机、
个人数字助理(PDA)、小型笔电或无线通信设备等。
[0042] 接着，请参照图8，图8是本发明的实施例所提供的天线模块700的折返损失(return loss)的曲线图。天线模块700可以激发具有第一共振模态频率与第二共振模态频率的无线信号。其中第一共振模态频率的频段的中心频率约为951MHz，其
频率范围约为889至1013MHz，且其频宽为124MHz。另外，第二共振模态频率的频段的中心频率约为2298MHz，其频率范围约为2188至2407MHz，且其频宽为219MHz。
[0043] 虽然上述所介绍的天线模块的开路线数目仅有一个，但是在本发明的实施例中，天线模块的开路线的数目并没有任何限制。天线设计者可以根据不同的需求，加入数个开路线与不对称蜿蜒线连接，以收发多个频段的无线信号。请参照图9，图9是本发明的实施例所提供的天线模块900的平面图。天线模块900除了包括金属接地面901、信号馈入部902、接地部903、第一不对称蜿蜒线904、第一开路线905之外，还包括了第二开路线906。
其中第二开路线906的一端为开路，且第二开路线906连接于第一不对称蜿蜒线904。
[0044] 在此实施例，信号由信号馈入部902馈入，使第一不对称蜿蜒线904激发出第一共振模态频率，第一开路线905激发出第二共振模态频率，同时第二开路线906激发出第三共振模态频率。而且，第二开路线906的长度(从信号馈入部902至第二开路线906的第二开路端的长度)等于第三共振模态频率所对应的波长的四分之一。天线模块900可以收发至少三个频段的无线信号，其中第三共振模态频率的频率范围更可以包括数个通信系统的频段，因此天线模块900实质上能够收发至少四个频段以上的无线信号。
[0045] 接着，请参照图10A，图10A是本发明的实施例所提供的电子装置888的部分结构的示意图。电子装置888包括收发芯片模块814、天线模块800、喇叭811、振动马达812与相机813。天线模块800包括金属接地面801、信号馈入部802、接地部803、第一不对称蜿蜒线804、第一开路线805、第二开路线806与支撑架808。其中支撑架808的材质包含第二导电材料或非导电材料，而第一开路线805、第二开路线806以及第一不对称蜿蜒线804的材质包含第一导电材料，且第一导电材料与第二导电材料的介电系数不相同。
[0046] 值得说明的是，喇叭811、振动马达812与相机813都是金属电子元件，且喇叭811、振动马达812与相机813能够避开天线模块800的位置，而不易对天线模块800产生干扰。在本实施例中，信号馈入部802与接地部803设于第一平面Plane_1，而第一不对称蜿蜒线804沿着连接于第一平面Plane_1的第二平面Plane_2延伸，且第一平面Plane_1与第二平面Plane_2夹一个角度。第一开路线805、第二开路线806与第一不对称蜿蜒线
804所占据的第二平面Plane_2为数个矩形所组成的平面，且其中一个矩形的宽度小于10厘米。更详细地说，第一开路线805、第二开路线806与第一不对称蜿蜒线804所占据的平
2 2
面是由一个23.0X 4.0平方厘米(mm)的矩形加上一个33.0X10.0平方厘米(mm)的矩形
2
以及一个18.0X3.0平方厘米(mm)的矩形所构成的平面。另外，在本实施例中，支撑架808的高度为7.0厘米。
[0047] 然而，天线模块800的型态并不限于上述说明。请参照图10B，图10B是本发明的实施例所提供的电子装置555的部分结构的示意图。当信号馈入部802与接地部803设于第一平面Plane_1，而第一不对称蜿蜒线804沿着连接于第一平面Plane_1的第二平面Plane_2延伸，且第一平面Plane_1与第二平面Plane_2夹一个角度时，其中该第一开路线805、该第二开路线806与第一不对称蜿蜒线804所占据的该第二平面Plane_2可由单一矩形构成，且其宽度小于10厘米。然而，图10A与10B的天线模块800的尺寸亦可以根据不同的需求进行调整，在本发明的实施例中，天线模块的尺寸并没有一定的限制，只是图10B的实施例所述的天线模块800可以节省许多的面积。
[0048] 接着，请参照图11，图11是本发明的实施例所提供的天线模块800的折返损失曲线图。天线模块800可以激发具有第一共振模态频率、第二共振模态频率与第三共振模态频率的无线信号。其中第一共振模态频率的频段的中心频率约为928MHz，其频率范围约为872至984MHz，且其频宽为112MHz。另外，第二共振模态频率第三共振模态频率所形成的频段的中心频率约为1950MHz，其频率范围约为1690至2209MHz，且其频宽为519MHz。换句话说，天线模块800的操作频率能够涵盖GSM900(880至960MHz)/DCS(1710至18800MHz)/PCS(1850至1990MHz)/WCDMA(1920至2170MHz)的四个频段。
[0049] 最后，请参照图12与13，图12是本发明的实施例所提供的天线模块800在GSM900的频段的天线辐射效率(antenna radiation efficiency)的曲线图，图13是本发明的实施例所提供的天线模块800在DCS/PCS/WCDMA的频段的天线辐射效率曲线图。由图12与13可以得知，天线模块800的天线辐射效率至少可以高于60％。
[0050] 综上所述，本发明的实施例所提供的天线模块具有从信号馈入部至接地部的非向内壁蜿蜒的第一不对称蜿蜒线，此种天线模块不但可以缩小所需的面积，且此不对称蜿蜒线更能够产生电感效应以减少天线模块既存的电容效能，以提升天线辐射效率。除此之外，因为天线模块所需的面积减少，因此电子装置的金属电子元件在配置时，可以避开天线模块的位置，以减少金属电子元件对天线模块的影响与干扰。
[0051] 虽然本发明已以实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何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，当可作出种种等同的改变或替换，故本发明的保护范围当视
权利要求书所界定的为准。
