專利名稱：天線模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種天線模塊，特別是指一種不但可有效降低電磁波對外界的干擾 (Electromagnetic Interference; EMI)，以及比吸收率(Specific Absorption Rate; SAR)對使 用者腦部的影響，而且能提高天線的輻射效率以節(jié)省電力，并改善屏蔽以利用天線下方電路面積 的天線模塊構(gòu)造。肖，駄隨著無線通訊技術(shù)的不斷改進(jìn)，時(shí)下手機(jī)己普遍成為個(gè)人裝置，然而，輻射自手機(jī)的電 磁波除了對周邇其它電子裝置的電磁干擾之外，更可能對使用者的腦部造成傷害，是以降低 電磁波的干擾(Electromagnetic Interference;以下簡稱EMI)和比吸收率(Specific Absorption Rate;以下簡稱SAR)的影響是可攜式無線通訊裝置極重要的一環(huán)。習(xí)知手機(jī)除了GSM/3G之外，結(jié)合藍(lán)芽(Bluetooth)、無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)、射頻辨識(shí)(RFID) 與超寬帶無線傳輸(WB)的應(yīng)用已成趨勢，然而手機(jī)上可供安置天線的空間有限。習(xí)知天線的 銅箔接地平面(Ground Plane)會(huì)反射天線朝下發(fā)射的電磁波，而此反射波與天線直接向外 的輻射波的相位正好相反，兩者形成破壞性干涉，因而會(huì)降低天線的輻射效率，并造成電力 的損耗，且由于天線的輻射關(guān)系，位于天線下方的電路板便不能裝置其它電子零件，以致電 路板可用面積減小。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，在于提供一種天線模塊，其可提供多頻段的頻率選擇性濾波，供通 信頻段的電磁波通過，并對非通信頻段進(jìn)行屏蔽，且能有效降低電磁波對外界的EMI及SAR對 使用者腦部的影響。本實(shí)用新型天線模塊又一目的，在于對通訊頻段的電磁波形成一高阻抗反射面，使其反 射波與自天線直接向外的輻射波同相(Phase)，形成建設(shè)性干涉，因而提高天線的輻射效率， 同時(shí)對連接器內(nèi)部的電路與零件提供有效屏蔽，并利用天線下方電路面積。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種天線模塊包括天線本體、位于該天線本體上方與 下方的多頻段的頻率選擇濾波裝置及高阻抗反射面，及設(shè)于多頻段的頻率選擇濾波裝置的上 方的保護(hù)層，以及設(shè)于高阻抗反射面下方的離型層，其特征在于該多頻段的頻率選擇濾波
裝置包含至少一個(gè)層迭濾波層，每一濾波層由第一介電質(zhì)基材與固定于其上的第一導(dǎo)體層 所構(gòu)成，該第一導(dǎo)體層具基本單元圖案以周期性作排列，透過適當(dāng)?shù)幕締卧獔D案的形狀與 排列，以及濾波層的層迭，使單層的面和厚度方向形成立體的電感與電容的共振數(shù)組，因而 可以大幅縮小電磁波的共振波長，將FSS的基本單元圖案小型化；該高阻抗反射面由至少一個(gè)基層組成，該基層包含第二介電質(zhì)基材與第二導(dǎo)體層，該第二介電質(zhì)基材具有上、下表面， 該第二導(dǎo)體層設(shè)于上表面，這樣，藉單一基層的面和厚度方向形成立體的電感與電容的共振 數(shù)組，使其反射波與自天線直接向外的輻射波同相，形成建設(shè)性干涉，因而可以提高天線的 輻射效率，同時(shí)也可對連接器內(nèi)部的電路與零件提供有效屏蔽。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下顯而易見的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)藉單一基層的面和 厚度方向形成立體的電感與電容的共振數(shù)組，使其反射波與自天線直接向外的輻射波同相， 形成建設(shè)性干涉，因而可以提高天線的輻射效率，同時(shí)也可對連接器內(nèi)部的電路與零件提供 有效屏蔽；兩個(gè)層迭濾波層的基本單元圖案的方向相對呈九十度設(shè)置，以形成對稱的結(jié)構(gòu)， 可藉以減少極化(Polarization)和入射角度的影響；另外，多頻段的頻率選擇性濾波，供通 信頻段的電磁波通過，并對非通信頻段進(jìn)行屏蔽，且能有效降低電磁波對外界的EMI及SAR對 使用者腦部的影響。


圖1是本實(shí)用新型天線模塊的立體分解圖。圖2為本實(shí)用新型天線模塊的多頻段的頻率選擇濾波裝置裝的分解圖。 圖3、圖4為圖2第一導(dǎo)體層FSS圖案的局部放大圖。 圖5為第二導(dǎo)體層的局部放大圖。圖6為本實(shí)用新型天線模塊依次層迭裝配于天線模塊的殼體外側(cè)的立體分解圖。 圖7為本實(shí)用新型天線模塊經(jīng)實(shí)際量測濾波效應(yīng)的結(jié)果。 圖號(hào)說明1天線模塊 2天線本體3頻率選擇濾波裝置 4高阻抗反射面5保護(hù)層 6離型層7手機(jī)殼 30， 31濾波層301,311第一介電質(zhì)基材5302,312第一導(dǎo)體層303.313 上表面304.314 下表面 305,315， 421單元圖案 306,316中央體307, 317側(cè)翼 308,318間隙 40基層41第二介電質(zhì)基材 42第二導(dǎo)體層 411上表面 412下表面具體實(shí)施方式
請參閱圖l，本實(shí)用新型天線模塊l是包括天線本體2、分別設(shè)置于該天線本體2上方與 下方的多頻段的頻率選擇濾波裝置3及髙阻抗反射面4，及設(shè)于多頻段的頻率選擇濾波裝置3 的上方的保護(hù)層5，以及設(shè)于高阻抗反射面4下方的離型層6等構(gòu)造，其中該天線本體2是可組設(shè)于小型可攜式裝置如手機(jī)的殼體上；或手機(jī)的連接器上，可接收 不同的通訊頻段如GSM 900/1800圖z、 WLAN 2.4GHz。該多頻段的頻率選擇濾波裝置3請參閱圖2至圖4，包含兩個(gè)層迭的濾波層30，31，其中 每一濾波層30, 31由第一介電質(zhì)基材301， 311與第一導(dǎo)體層302， 312所構(gòu)成，該濾波層30， 31可 采黏貼或熱壓方式組固，第一介電質(zhì)基材301, 311可采用有空氣氣泡的材質(zhì)以減少彼此之間的 耦合作用，其分別具有上表面303，313與下表面304,314，該上表面303, 313用于供第一導(dǎo)體層 302,312的組固，而下表面304，314則作為層迭時(shí)的接合面。本實(shí)施例的第一導(dǎo)體層302， 312 具基本單元圖案(Unit Cell) 305,315，包含中央體306， 316及位于其兩側(cè)的一對側(cè)翼 307,317,其中該中央體306，316為王字型，而該側(cè)翼307， 317為U型，該中央體306, 316及側(cè)翼 307， 317以周期性排列共同形成等距數(shù)組的周期性圖案(Rectangular Grid),藉該U型側(cè)翼 307,317可對王字型中央體306,316做電容負(fù)載(Capacitive Loading)。另外，基本單元圖案 305，315相互間具適當(dāng)?shù)拈g隙308,318。又，該第一導(dǎo)體層302,312的圖案化(Patterning), 以及第一介電質(zhì)基材301,311與第一導(dǎo)體層302，312的組固，可采沖壓、 一體成型、黏貼、熱 壓、噴墨印刷、網(wǎng)印，或類似FPC的微影蝕刻，或表面活化及化學(xué)鍍等方式。再者，該上下層迭濾波層30， 31的第一導(dǎo)體層302, 312的基本單元圖案305, 315是相對呈九十度設(shè)置，形成對稱 的結(jié)構(gòu)(如圖3圖4所示)，可藉以減少極化(Polarization)和入射角度的影響。這樣，透過該 基本單元圖案305，315適當(dāng)?shù)男螤钆c排列，以及濾波層30,31的層迭，使單層的面和厚度方向 形成立體的電感與電容的共振數(shù)組，而可大幅縮小電磁波的共振波長，達(dá)成FSS圖案的小型化 的實(shí)現(xiàn)，使之能適用于小型裝置如手機(jī)的上，藉該等共振數(shù)組的多層濾波，選擇性容許通 訊頻段的電磁波通過，而屏蔽非通訊的頻段，以有效降低EMI和SAR的影響。該高阻抗反射面4請參閱圖5，是由一個(gè)基層40所構(gòu)成，該基層40包含第二介電質(zhì) 基材41與第二導(dǎo)體層42，其中該第二介電質(zhì)基材41可采用有空氣氣泡的材質(zhì)以減少彼此之 間的耦合作用，具有上、下表面411,412，該第二導(dǎo)體層42設(shè)于上表面411，其具有基本單 元圖案(UnitCell) 421,與第一導(dǎo)體層312的基本單元圖案315為共軛型，亦即，該第二導(dǎo) 體層42的基本單元圖案421與第一導(dǎo)體層312的基本單元圖案315適為互補(bǔ)的黑白顛倒配置 的連續(xù)圖形，如圖5所示，該基本單元圖案(Unit Cell) 421為白色配置，基本單元圖案315 則為黑色配置。該第二導(dǎo)體層42的圖案化(Patterning),以及第二介電質(zhì)基材41與第二導(dǎo) 體層42的組固，同樣采沖壓、 一體成型、黏貼、熱壓、噴墨印刷、網(wǎng)印，或類似FPC的微影 蝕刻，或表面活化及化學(xué)鍍等方式。這樣，透過該第二導(dǎo)體層42可對通訊頻段的電磁波形成一高阻抗反射面，使其反射波與 天線直接向外的輻射波同相，藉以提高天線的輻射效能，節(jié)省電力的損耗。同時(shí)可藉該髙阻 抗反射面對連接器與天線下方的電子零件例如記憶卡提供有效屏蔽。該保護(hù)層5設(shè)于多頻段的頻率選擇濾波裝置3的上方，具有保護(hù)的效果。而該離型層6設(shè)于 高阻抗反射面4下方于組固于小型可攜式裝置上時(shí)可撕下，直接以黏貼方式組固。請參閱圖6為本實(shí)用新型天線模塊1的應(yīng)用例，其中圖6所示可將本實(shí)用新型天線模塊1如 圖l標(biāo)，依次層迭后組裝于手機(jī)殼7外側(cè)，這樣應(yīng)用于手機(jī)可使得通信頻段的電磁波通過，并 對非通信頻段進(jìn)行屏蔽，而能有效降低電磁波對外界的EMI及SAR對使用者腦部的影響，且， 能提高天線的輻射效率以節(jié)省電力，并改善屏蔽以利用天線下方電路面積。請參閱圖7是本實(shí)用新型天線模塊經(jīng)實(shí)際量測濾波效應(yīng)的結(jié)果，其中橫坐標(biāo)為頻率，縱坐 標(biāo)為反射是數(shù)(Reflection Coefficient),從圖上可以清楚理解，本實(shí)用新型的一實(shí)例可選 擇性帶通GSM 900/1800MHz以及WLAN 2. 4GHz的通訊頻段，此外，藉由第一導(dǎo)體層302, 312的基 本單元圖案305, 315的尺寸與單元間隙308, 318的修改，以及第一介電質(zhì)基材301， 311和第一導(dǎo) 體層302,312的材質(zhì)與厚度的選取，也可調(diào)適共振頻率與頻寬至其它的多頻段應(yīng)用范圍。要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型該天線模塊l除上述依次層迭一體后組裝應(yīng)用于天線模塊的殼體 外，亦可采將多頻段的頻率選擇濾波裝置配于手機(jī)機(jī)殼內(nèi)側(cè)，天線本體與高阻抗反射面層迭 一體后組裝于天線模塊殼體外側(cè)；或是，將多頻段的頻率選擇濾波裝置配于手機(jī)機(jī)殼內(nèi)側(cè)， 天線本體與高阻抗反射面分別組裝于天線模塊殼體的上、下表面；或是，將多頻段的頻率選 擇濾波裝置與天線本體層迭一體后，組配于天線模塊殼體外側(cè)，而將高阻抗反射面組裝于天 線模塊殼體下表面或者PCB表面。這樣，不同的層迭搭配方式，同樣可以達(dá)到本實(shí)用新型目 的。該多頻段的頻率選擇濾波裝置尚可有其它的應(yīng)用調(diào)整和衍生-(一) 多層共振于縮小共振波長和多頻段頻率選擇性濾波的應(yīng)用，可藉下述項(xiàng)目的單項(xiàng)或其 組合，以作應(yīng)用頻段和頻寬的調(diào)整1. 可采2層以上的濾波層數(shù)目。2. 各濾波層的第一、二介電質(zhì)基材和第一、二導(dǎo)體層的材質(zhì)與厚度可采相同或不同 的組合。3. 第一、二導(dǎo)體層的基本單元圖案的尺寸和形狀可做修飾衍變，各濾波層可采相同 或不同的基本單元圖案的組合。4. 第一導(dǎo)體層的基本單元圖案可有其它的排列方式。(二) 第一、二導(dǎo)體層的基本單元圖案由中央體及位于其兩側(cè)的一對側(cè)翼所構(gòu)成，該對側(cè)翼 可為對稱或非對稱，并與中央體形成電容負(fù)載，中央體與側(cè)翼的形狀不限于前述的王字型 與U型。(三) 第一、二導(dǎo)體層的基本單元圖案亦可為中空的回路(Loop)，而不限于上述的實(shí)體 (Solid)。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，大凡依據(jù)本實(shí)用新型所為的各種修飾與變 化，仍應(yīng)包含于本專利申請范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種天線模塊包括天線本體、位于該天線本體上方與下方的多頻段的頻率選擇濾波裝置及高阻抗反射面，及設(shè)于多頻段的頻率選擇濾波裝置的上方的保護(hù)層，以及設(shè)于高阻抗反射面下方的離型層，其特征在于該多頻段的頻率選擇濾波裝置包含至少一個(gè)層迭濾波層，每一濾波層由第一介電質(zhì)基材與固定于其上的第一導(dǎo)體層所構(gòu)成，該第一導(dǎo)體層具基本單元圖案以周期性作排列，透過適當(dāng)?shù)幕締卧獔D案的形狀與排列，以及濾波層的層迭，使單層的面和厚度方向形成立體的電感與電容的共振數(shù)組，因而可以大幅縮小電磁波的共振波長，將FSS的基本單元圖案小型化；該高阻抗反射面由至少一個(gè)基層組成，該基層包含第二介電質(zhì)基材與第二導(dǎo)體層，該第二介電質(zhì)基材具有上、下表面，該第二導(dǎo)體層設(shè)于上表面，這樣，藉單一基層的面和厚度方向形成立體的電感與電容的共振數(shù)組，使其反射波與自天線直接向外的輻射波同相，形成建設(shè)性干涉，因而可以提高天線的輻射效率，同時(shí)也可對連接器內(nèi)部的電路與零件提供有效屏蔽。
2. 如權(quán)利要求l所述天線模塊，其特征在于:該第一導(dǎo)體層的基本單元圖案可采用一般排列。
3. 如權(quán)利要求l所述天線模塊，其特征在于:該兩個(gè)層迭濾波層的基本單元圖案的方向是相 對呈九十度設(shè)置，成對稱結(jié)構(gòu)，另外，該濾波層的基本單元圖案相互間以適當(dāng)?shù)拈g隙設(shè)置。
4. 如權(quán)利要求l所述天線模塊，其特征在于:該層迭濾波層與層迭基層之間的組固，可采用 黏貼或熱壓方式。
5. 如權(quán)利要求l所述天線模塊，其特征在于:該第一、第二導(dǎo)體層的圖案化，以及第一、第 二介電質(zhì)基材與第一、第二導(dǎo)體層的組固，可采沖壓、 一體成型、黏貼、熱壓、噴墨印刷、 網(wǎng)印，或類似FPC的微影蝕刻，或表面活化以及化學(xué)鍍等方式。
6. 如權(quán)利要求l所述天線模塊，其特征在于:該第一、第二導(dǎo)體層的基本單元圖案相互間有 適當(dāng)?shù)拈g隙。
7. 如權(quán)利要求6所述天線模塊，其特征在于:該第一導(dǎo)體層的基本單元圖案包含中央體及位 于其兩側(cè)的一對側(cè)翼。
8. 如權(quán)利要求7所述天線模塊，其特征在于:該中央體為王字型，而該側(cè)翼為U型。
9. 如權(quán)利要求6所述天線模塊，其特征在于:該第二導(dǎo)體層的基本單元圖案與第一導(dǎo)體層的 基本單元圖案為共軛型，該第二導(dǎo)體層的基本單元圖案與第一導(dǎo)體層的基本單元圖案適為互 補(bǔ)的顛倒配置的連續(xù)圖形。
10. 如權(quán)利要求5所述天線模塊，其特征在于:該濾波層的第一、第二介電質(zhì)基材與第一、第 二導(dǎo)體層的材質(zhì)與厚度可采相同或不同的組合。
11. 如權(quán)利要求1所述天線模塊，其特征在于:該第一、第二介電質(zhì)基材可采用有空氣氣泡的 材質(zhì)。
12. 如權(quán)利要求1所述天線模塊，其特征在于:該天線本體、多頻段的頻率選擇濾波裝置及高阻抗反射面可層迭為一體，組裝應(yīng)用于天線模塊的殼體外。
13. 如權(quán)利要求1所述天線模塊，其特征在于:該天線本體可與多頻段的頻率選擇濾波裝置或 高阻抗反射面層迭，組裝應(yīng)用于天線模塊的殼體外。
14. 如權(quán)利要求1所述天線模塊，其特征在于該高阻抗反射面可組裝于天線模塊殼體的內(nèi)側(cè) 或PCB表面。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種天線模塊，該天線模塊包括天線本體、及多頻段的頻率選擇濾波裝置及高阻抗反射面，其中多頻段的頻率選擇濾波裝置包含至少一個(gè)濾波層，每一濾波層由第一介電質(zhì)基材與第一導(dǎo)體層所構(gòu)成，而該高阻抗反射面由至少一個(gè)基層組成，該基層包含第二介電質(zhì)基材與第二導(dǎo)體層，本實(shí)用新型藉多頻段的頻率選擇濾波裝置達(dá)到多頻段的頻率選擇性濾波，供通信頻段的電磁波通過，并對非通信頻段進(jìn)行屏蔽，以有效降低電磁波對外界的干擾，以及比吸收率對使用者腦部的影響。另外，本實(shí)用新型提供一高阻抗反射面，其反射波與自天線直接向外的輻射波同相，形成干涉，因而提高天線的輻射效率，改善屏蔽且利用天線下方電路面積。
文檔編號(hào)H01Q1/52GK201044264SQ20072015003
公開日2008年4月2日 申請日期2007年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月28日
發(fā)明者林漢年, 鄭克昌 申請人:達(dá)昌電子科技(蘇州)有限公司;禾昌興業(yè)股份有限公司;禾昌興業(yè)電子(深圳)有限公司