TWI663783B - 天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置 - Google Patents

Abstract

一種天線結構，包括殼體、饋入源、連接部以及耦合部、所述殼體上開設有開槽，所述開槽將所述殼體劃分為間隔設置之輻射部及接地部，所述接地部做為所述天線結構之地，所述饋入源之一端電連接至所述輻射部，用以為所述輻射部饋入電流訊號，所述連接部之一端電連接至所述輻射部，另一端電連接至所述接地部，用以為所述輻射部提供接地，所述耦合部之一端電連接至所述接地部，另一端與所述輻射部間隔耦合設置。

Description

天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置

本發明涉及一種天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置。

隨著無線通訊技術之進步，無線通訊裝置不斷朝向輕薄趨勢發展，消費者對於產品外觀之要求亦越來越高。由於金屬殼體於外觀、機構強度、散熱效果等方面具有優勢，因此越來越多之廠商設計出具有金屬殼體，例如背板之無線通訊裝置來滿足消費者之需求，並利用金屬殼體作為無線通訊裝置之天線。另外，由於無線通訊裝置下端通常會開設USB端口，以使得外部之USB設備藉由該USB端口與無線通訊裝置內部之USB模組電連接，進而進行充電或資料之傳輸。然而，當外部之USB設備穿過該USB端口時，該外部之USB設備必然跨過所述天線，進而影響天線之輻射性能。

有鑑於此，有必要提供一種天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置。

一種天線結構，包括殼體、饋入源、連接部以及耦合部、所述殼體上開設有開槽，所述開槽將所述殼體劃分為間隔設置之輻射部及接地部，所述接地部做為所述天線結構之地，所述饋入源之一端電連接至所述輻射部，用以為所述輻射部饋入電流訊號，所述連接部之一端電連接至 所述輻射部，另一端電連接至所述接地部，用以為所述輻射部提供接地，所述耦合部之一端電連接至所述接地部，另一端與所述輻射部間隔耦合設置。

一種無線通訊裝置，包括上述項所述之天線結構。

上述天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置藉由設置所述殼體，並將所述殼體劃分為間隔設置之輻射部及接地部。所述天線結構還設置有耦合部，所述耦合部與所述輻射部間隔耦合設置，且所述耦合部可有效屏蔽阻隔電子元件與所述輻射部，進而防止所述電子元件對所述天線結構之輻射造成影響。另外，所述耦合部之設置可使得所述天線結構額外產生一諧振模態，再利用所述匹配電路之設置，達到寬頻之效果。

100‧‧‧天線結構

11‧‧‧殼體

111‧‧‧背板

112‧‧‧邊框

114‧‧‧容置空間

115‧‧‧末端部

116‧‧‧第一側部

117‧‧‧第二側部

118‧‧‧端口

119‧‧‧開槽

A1‧‧‧輻射部

A11‧‧‧第一輻射段

A12‧‧‧第二輻射段

A2‧‧‧接地部

12‧‧‧饋入源

13‧‧‧匹配電路

131‧‧‧第一匹配元件

133‧‧‧第二匹配元件

135‧‧‧第三匹配元件

137‧‧‧第四匹配元件

15‧‧‧連接部

16‧‧‧耦合部

161‧‧‧連接段

163‧‧‧耦合段

17‧‧‧切換電路

171‧‧‧切換開關

173‧‧‧切換元件

200‧‧‧無線通訊裝置

202‧‧‧電子元件

圖1為本發明較佳實施例之天線結構應用至無線通訊裝置之示意圖。

圖2為圖1所示天線結構之電路圖。

圖3為圖1所示天線結構之側面示意圖。

圖4為圖1所示天線結構中匹配電路之電路圖。

圖5為圖1所示天線結構中切換電路之電路圖。

圖6為當圖1中耦合部與第二輻射段之間之間距為不同值時所述天線結構之S參數(散射參數)曲線圖。

圖7為當圖1中耦合部之寬度為不同值時所述天線結構之S參數(散射參數)曲線圖。

圖8為所述天線結構之S參數(散射參數)曲線圖。

圖9為圖1所示天線結構之輻射效率曲線圖。

下面將結合本發明實施例中之附圖，對本發明實施例中之技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述之實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部之實施例。基於本發明中之實施例，所屬領域具有通常知識者於沒有做出創造性勞動前提下所獲得之所有其他實施例，均屬於本發明保護之範圍。

需要說明的是，當一個元件被稱為“電連接”另一個元件，它可直接於另一個元件上或者亦可存在居中之元件。當一個元件被認為是“電連接”另一個元件，它可是接觸連接，例如，可是導線連接之方式，亦可是非接觸式連接，例如，可是非接觸式耦合之方式。

除非另有定義，本文所使用之所有之技術與科學術語與屬於所屬領域具有通常知識者通常理解之含義相同。本文中於本發明之說明書中所使用之術語僅是為描述具體之實施例之目不是旨在於限制本發明。本文所使用之術語“及/或”包括一個或多個相關之所列項目的任意之與所有之組合。

下面結合附圖，對本發明之一些實施方式作詳細說明。於不衝突之情況下，下述之實施例及實施例中之特徵可相互組合。

請參閱圖1，本發明較佳實施方式提供一種天線結構100，其可應用於行動電話、個人數位助理等無線通訊裝置200中，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線訊號。

請一併參閱圖2及圖3，所述天線結構100包括殼體11、饋入源12、匹配電路13、連接部15、耦合部16以及切換電路17。

所述殼體11可為所述無線通訊裝置200之外殼。於本實施例中，所述殼體11由金屬材料製成。所述殼體11至少包括背板111及邊框112。所述背板111及邊框112可是一體成型。所述邊框112環繞所述背板111之周緣 設置，以與所述背板111共同圍成一容置空間114。所述容置空間114用以容置所述無線通訊裝置200之電路板、處理單元等電子元件或電路模組於其內。

於本實施例中，所述邊框112至少包括末端部115、第一側部116以及第二側部117。於本實施例中，所述末端部115可是無線通訊裝置200之底端。所述第一側部116與所述第二側部117相對設置，兩者分別設置於所述末端部115之兩端，優選垂直設置。

所述殼體11上開設有端口118及開槽119。所述端口118開設於所述末端部115上，且貫通所述末端部115。於本實施例中，所述開槽119大致呈U型，且靠近所述末端部115設置。所述開槽119開設於所述背板111上，且分別延伸至隔斷所述第一側部116及第二側部117，進而共同將所述殼體11分隔成相互間隔設置之輻射部A1及接地部A2。所述接地部A2就是所述天線結構100與無線通訊裝置200之地。

所述饋入源12設置於所述容置空間114內。所述饋入源12之一端藉由所述匹配電路13電連接至所述輻射部A1靠近所述端口118之一側，以為所述輻射部A1饋入電流訊號。請一併參閱圖4，於本實施例中，所述匹配電路13包括第一匹配元件131、第二匹配元件133、第三匹配元件135以及第四匹配元件137。所述第一匹配元件131與所述第二匹配元件133相串聯，並串接於所述輻射部A1與所述饋入源12之間。所述第三匹配元件135之一端電連接至所述第一匹配元件131與所述第二匹配元件133之間。所述第三匹配元件135之另一端接地。所述第四匹配元件137之一端電連接至所述第二匹配元件133與所述饋入源12之間，另一端接地。

可理解，於本實施例中，所述第一匹配元件131、第二匹配元件133及第四匹配元件137均為電容，所述第三匹配元件135為電感。所述 第一匹配元件131、第二匹配元件133及第四匹配元件137之電容值分別為6.3pF、5.4pF、2.2pF。所述第三匹配元件135之電感值為12nH。當然，於其他實施例中，所述第一匹配元件131、第二匹配元件133、第三匹配元件135以及第四匹配元件137不局限於上述項所述之電感及電容，其還可為其他之匹配元件或其組合。

可理解，於本實施例中，從饋入源12饋入電流後，所述電流於所述輻射部A1處分別向該第一側部116與第二側部117傳送，從而使得所述輻射部A1以該饋入源12為分隔點進一步劃分為相向該第一側部116之第一輻射段A11及相向該第二側部117之第二輻射段A12。具體地，所述饋入源12與所述第一側部116之間之所述輻射部A1形成所述第一輻射段A11。所述饋入源12與所述第二側部117之間之所述輻射部A1形成所述第二輻射段A12。於本實施例中，所述饋入源12接入之位置並非對應到輻射部A1之中間，因此所述第一輻射段A11之長度小於第二輻射段A12之長度。

可理解，於本實施例中，所述第一輻射段A11激發一第一模態以產生第一頻段之輻射訊號，所述第二輻射段A12激發一第二模態以產生第二頻段之輻射訊號。本實施例中，所述第一模態為進階長期演進技術(Long Term Evolution Advanced，LTE-A)中頻模態，所述第二模態為LTE-A低頻模態。所述第一頻段之頻率高於第二頻段之頻率。

於本實施例中，所述連接部15可為彈片、螺絲、微帶線、探針、軟性電路板等連接結構。所述連接部15位於所述饋入源12與所述第一側部116之間。所述連接部15之一端電連接至所述輻射部A1靠近所述第一側部116之一端，另一端電連接至所述接地部A2，即接地，進而為所述輻射部A1提供接地。

可理解，於本實施例中，藉由調節所述連接部15之長度及其 接地位置，可有效調整所述第一頻段。

請再次參閱圖3，所述耦合部16設置於所述饋入源12與所述第二側部117之間。所述耦合部16包括連接段161及耦合段163。所述連接段161大致呈矩形條狀，其一端與所述接地部A2靠近所述開槽119之一端垂直連接，並沿垂直所述背板111且平行所述末端部115之方向延伸。所述耦合段163大致呈矩形片狀，其一端垂直連接至所述連接段161遠離所述接地部A2之一端，並沿平行所述背板111且靠近所述末端部115之方向延伸，進而與所述輻射部A1平行耦合設置。

可理解，當電流自所述饋入源12饋入後，電流將流經所述第二輻射段A12，並藉由所述第二輻射段A12耦合至所述耦合部16，進而使得所述第二輻射段A12之倍頻激發出第三模態以產生第三頻段之輻射訊號。可理解，可藉由調節所述耦合部16之尺寸(例如所述耦合部16之寬度W)、位置以及所述耦合部16與所述第二輻射段A12之間之間距g，進而改變所述第三模態之頻率，使其落於WIFI 2.4GHz頻段，所述第三模態可是WIFI 2.4GHz模態與/或LTE-A高頻模態。

可理解，請再次參閱圖1、圖2及圖3，所述無線通訊裝置200還包括至少一電子元件。於本實施例中，所述無線通訊裝置200包括電子元件202。所述電子元件202為一USB模組，其設置於所述容置空間114內。所述電子元件202設置於所述耦合段163遠離所述背板111之表面上，即所述耦合段163支撐所述電子元件202。所述電子元件202與所述端口118相對應，且從所述端口118部分露出。如此使用者可將一USB設備藉由所述端口118插入，進而與所述電子元件202建立電性連接。

可理解，所述切換電路17設置於所述容置空間114內，且位於所述端口118與所述第二側部117之間。所述切換電路17之一端電連接至所 述第二輻射段A12靠近所述端口118之一側，另一端電連接至所述接地部A2，即接地。

請一併參閱圖5，所述切換電路17包括切換開關171及至少一切換元件173。所述切換電路17包括兩個切換元件173。所述切換開關171電連接至所述第二輻射段A12。每一個所述切換元件173可為電感、電容、或者電感與電容之組合。所述切換元件173之間相互並聯，且其一端電連接至所述切換開關171，另一端則電連接至所述接地部A2，即接地。如此，藉由控制所述切換開關171之切換，可使得所述第二輻射段A12切換至不同之切換元件173。由於每一個切換元件173具有不同之阻抗，因此藉由所述切換開關171之切換，可調整所述第二輻射段A12之頻段，即第二頻段，進而使得所述天線結構100之低頻涵蓋至LTE band28頻段(704-803MHz)、GSM850頻段及EGSM900頻段。

可理解，當電流自所述饋入源12進入後，電流將藉由所述匹配電路13流入所述第一輻射段A11，並藉由所述連接部15接地。如此，所述饋入源12、所述第一輻射段A11及所述連接部15共同構成一倒F型天線，進而激發出所述第一模態以產生第一頻段之輻射訊號。當電流自所述饋入源12進入後，電流將藉由所述匹配電路13流入所述第二輻射段A12，並藉由所述切換電路17接地。如此，所述饋入源12、所述第二輻射段A12及所述切換電路17共同構成另一倒F型天線，進而激發出所述第二模態以產生第二頻段之輻射訊號。當電流自所述饋入源12進入後，電流將流入所述第二輻射段A12，並藉由所述第二輻射段A12耦合至所述耦合部16之耦合段163，以激發出所述第三模態以產生第三頻段之輻射訊號。

另外，於此架構下，再利用所述匹配電路13之設置來對天線結構100進行匹配調整，使得所述天線結構100之頻寬涵蓋至704-960MHz及 1710-2690MHz，即涵蓋目前4G LTE之全部頻段(704-960MHz、1710-1990MHz、2110-2170MHz、2300-2400、2500-2690MHz)。

圖6為當所述耦合部16與所述第二輻射段A12之間之間距g為不同值時所述天線結構100之S參數(散射參數)曲線圖。其中曲線S61為當耦合部16與所述第二輻射段A12之間之間距g為0.3mm時之S11值。曲線S62為當耦合部16與所述第二輻射段A12之間之間距g為0.5mm時之S11值。曲線S63為當耦合部16與所述第二輻射段A12之間之間距g為0.7mm時之S11值。曲線S64為當耦合部16與所述第二輻射段A12之間之間距g為0.9mm時之S11值。

圖7為當所述耦合部16之寬度W為不同值時所述天線結構100之S參數(散射參數)曲線圖。其中曲線S71為當耦合部16之寬度W為6mm時之S11值。曲線S72為當耦合部16之寬度W為5.5mm時之S11值。曲線S73為當耦合部16之寬度W為5mm時之S11值。曲線S74為當耦合部16之寬度W為4.5mm時之S11值。曲線S75為當耦合部16之寬度W為4mm時之S11值。

圖8為所述天線結構100之S參數(散射參數)曲線圖。其中曲線S81為當未設置所述匹配電路13時所述天線結構100之S11值。曲線S82為當設置所述匹配電路13時所述天線結構100之S11值。圖9為所述天線結構100之輻射效率曲線圖。

顯然，所述天線結構100可完整涵蓋目前常用之通訊系統所需要之系統頻寬。例如，所述天線結構100之低頻可涵蓋至704-960MHz，而所述天線結構100之中高頻可涵蓋至1710-1990MHz、2110-2170MHz、2300-2400、2500-2690MHz，符合天線設計需求。

如上所述，所述天線結構100藉由設置所述殼體11，並將所述殼體11劃分為間隔設置之輻射部A1及接地部A2。所述天線結構100還設置 有耦合部16，所述耦合部16與所述輻射部A1間隔耦合設置，且所述耦合部16可有效屏蔽阻隔電子元件202與所述輻射部A1，進而防止所述電子元件202對所述天線結構100之輻射造成影響。另外，所述耦合部16之設置可使得所述天線結構100額外產生一諧振模態，再利用所述匹配電路13之設置，達到寬頻之效果。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例，並非是對本發明作任何形式上的限定。另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

Claims (7)

1. 一種天線結構，包括殼體、饋入源、連接部以及耦合部、所述殼體上開設有開槽，所述開槽將所述殼體劃分為間隔設置之輻射部及接地部，所述接地部做為所述天線結構之地，所述饋入源之一端電連接至所述輻射部，用以為所述輻射部饋入電流訊號，所述連接部之一端電連接至所述輻射部，另一端電連接至所述接地部，用以為所述輻射部提供接地，所述耦合部之一端電連接至所述接地部，另一端與所述輻射部間隔耦合設置，其中所述殼體包括背板及邊框，所述邊框環繞所述背板之周緣設置，所述邊框至少包括末端部、第一側部以及第二側部，所述第一側部與所述第二側部相對設置，且分別設置於所述末端部之兩端，所述開槽開設於所述背板，且分別延伸至隔斷所述第一側部及第二側部，所述饋入源藉由匹配電路電連接至所述輻射部，以進一步將所述輻射部劃分為第一輻射段及第二輻射段，所述饋入源與所述第一側部之間之所述輻射部形成所述第一輻射段，所述饋入源與所述第二側部之間之所述輻射部形成所述第二輻射段，當電流自所述饋入源進入後，電流流經所述匹配電路及所述第一輻射段，進而激發出第一模態以產生第一頻段之輻射訊號，同時流經所述匹配電路之電流進一步流經所述第二輻射段，以激發出第二模態以產生第二頻段之輻射訊號，所述第一頻段之頻率高於所述第二頻段之頻率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述連接部設置於所述饋入源與所述第一側部之間，所述連接部之一端電連接至所述第一輻射段，另一端電連接至所述接地部，藉由調節所述連接部之長度及接地位置，以調整所述第一頻段。
3. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述耦合部包括連接段及耦合段，所述連接段之一端垂直連接至所述接地部靠近所述開 槽之一端，並沿垂直所述背板且平行所述末端部之方向延伸，所述耦合段之一端垂直連接至所述連接段遠離所述接地部之一端，並沿平行所述背板且靠近所述末端部之方向延伸，進而與所述輻射部平行耦合設置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之天線結構，其中當電流自所述饋入源饋入後，電流將流經所述第二輻射段，並藉由所述第二輻射段耦合至所述耦合部，進而使得所述第二輻射段之倍頻激發出第三模態以產生第三頻段之輻射訊號，藉由調節所述耦合部之尺寸、位置以及所述耦合部與所述第二輻射段之間之間距，進而調節所述第三模態之頻率。
5. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括切換電路，所述切換電路包括切換開關及多個切換元件，所述切換開關電連接至所述第二輻射段，所述多個切換元件之間相互並聯，且所述多個切換元件之一端均電連接至所述切換開關，所述多個切換元件之另一端均接地，每一個所述切換元件具有不同阻抗，藉由控制所述切換開關之切換，使得所述第二輻射段切換至不同之切換元件，進而調整所述第二頻段。
6. 一種無線通訊裝置，包括如申請專利範圍第1-5項中任一項所述之天線結構。
7. 如申請專利範圍第6項所述之無線通訊裝置，其中所述無線通訊裝置還包括USB模組，所述USB模組設置於所述耦合部遠離所述輻射部之表面，所述殼體上還設置有端口，所述端口與所述USB模組相對應，用以使得所述USB模組從所述端口部分露出。