CN102738559B - 通信电子装置及其天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了通信电子装置包含有一天线结构，天线结构包含有接地元件及槽孔天线。槽孔天线设置于一导电体上，又导电体电气连接至接地元件，槽孔天线包含馈入元件、第一槽孔、第二槽孔及第三槽孔；其中第一槽孔为开口槽孔，其开口端位于导电体的第一侧边，其闭口端则朝向导电体的内部延伸；第二槽孔为开口槽孔，其开口端位于导电体的第一侧边，其闭口端则朝向导电体的内部延伸，而第二槽孔大致上平行第一槽孔，且第二槽孔较第一槽孔邻近接地元件；第三槽孔具有两个闭口端，均位于导电体的内部，且第三槽孔介于第一槽孔及第二槽孔之间。

Description

通信电子装置及其天线结构

技术领域

本发明涉及一种通信电子装置，特别涉及一种具有多频操作的槽孔天线的平板电脑装置。

背景技术

由于移动通信技术与市场的快速发展，人们对于无线通信的需求有所变化：传统的笔记型电脑逐渐变成轻薄且较人性化的平板电脑，让消费者可以更无负担的随身携带，而平板电脑中除了拥有一般语音的传输功能之外，其内设有多媒体应用软件需要大量且快速的信息上传或下载，所以无线通信的传输速度亦成了另一关键。就先前3G的天线设计已无法满足传输速度的要求，于是移动通信便往4G的脚步迈进，在传输数据速度方面有非常大的进步。为了要达成此目的，在天线设计的要求也就是要在原先涵盖无线广域网路(WWAN，Wireless Wide Area Network)的频带中再增加其高低频频宽以包含长期演进(LTE，Long Term Evolution)所需的操作频段，这对天线设计者而言无疑是一极大的挑战。

因此，有必要提供一种通信电子装置(例如，一平板电脑)其具有两个宽频操作频带，至少涵盖约704～960MHz及1710～2690MHz频带，以满足LTE/WWAN的八频操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通信电子装置，其内设天线使用多个槽孔的创新组合方式，可以达成多槽孔的紧密结合，降低天线尺寸，同时多个槽孔之间不会彼此相互影响，以致于降低天线操作频宽及辐射效率的现象。

为实现上述的目的，本发明的一种通信电子装置包含有一天线结构，且该天线结构具有接地元件及槽孔天线，槽孔天线设置于一导电体上，又导电体电气连接至接地元件，槽孔天线包含一馈入元件、第一槽孔、第二槽孔及第三槽孔；其中，该馈入元件的一馈入点是电气连接至位于该接地元件上的一信号源；第一槽孔为开口槽孔，其开口端位于该导电体的第一侧边，其闭口端则朝向该导电体的内部延伸；第二槽孔为开口槽孔，其开口端位于该导电体的第一侧边，其闭口端则朝向导电体的内部延伸，而第二槽孔大致上平行第一槽孔，且第二槽孔较第一槽孔邻近接地元件；第三槽孔具有两个闭口端，均位于导电体的内部，且第三槽孔介于第一槽孔及第二槽孔之间。

为实现上述的目的，本发明的一天线结构包含有接地元件及槽孔天线，槽孔天线设置于一导电体上，又导电体电气连接至接地元件，槽孔天线包含一馈入元件、第一槽孔、第二槽孔及第三槽孔；其中，该馈入元件的一馈入点是电气连接至位于该接地元件上的一信号源；第一槽孔为开口槽孔，其开口端位于该导电体的第一侧边，其闭口端则朝向该导电体的内部延伸；第二槽孔为开口槽孔，其开口端位于该导电体的第一侧边，其闭口端则朝向导电体的内部延伸，而第二槽孔大致上平行第一槽孔，且第二槽孔较第一槽孔邻近接地元件；第三槽孔具有两个闭口端，均位于导电体的内部，且第三槽孔介于第一槽孔及第二槽孔之间。

在本发明一实施例中，该导电体是为设置在一介质基板上的一金属表面。

在本发明一实施例中，该槽孔天线的该馈入元件另包含一馈入微带线(feedline)位于该介质基板的相对于该金属表面的另一表面上，该馈入微带线依序跨过该第一槽孔、该第三槽孔以及该第二槽孔，用于激发该槽孔天线。

在本发明另一实施例中，该槽孔天线的该馈入元件另包含一馈入微带线位于该介质基板相对于该金属表面的另一表面上，该馈入微带线具有一主支路(main feeding strip)依序跨过该第一槽孔、该第三槽孔以及该第二槽孔，该馈入微带线并具有一旁支路(branch feeding strip)依序跨过该第一槽孔以及该第三槽孔，用于激发该槽孔天线。

在本发明一实施例中，第一槽孔可在低频共振出一个四分之一波长的共振模态，而由于第一槽孔印制于介质基板上，使得其长度少于该天线最低操作频率的四分之一波长，第三槽孔可在低频共振出一个二分之一波长共振的共振模态，也由于第三槽孔印制于介质基板上，使得其长度少于该天线最低操作频率的二分之一波长，利用这两个低频共振模态可以合成宽频的第一操作频带，来涵盖约704MHz～960MHz的操作。第二槽孔可在高频共振出一个四分之一波长的共振模态，第二槽孔长度大于该天线最高操作频率的四分之一波长，利用此共振模态结合第一槽孔与第三槽孔的高阶倍频模态可形成宽频的第二操作频带，来涵盖约1710MHz～2690MHz的操作。

本发明的优点为：能使得三个独立的槽孔能在紧密的靠近之后还能够有良好的激发，其原理为：三个槽孔中，第三槽孔为一闭口槽孔，置于两个同为开口槽孔的第一槽孔及第二槽孔之间。在现有技术中，当三个槽孔皆为开口槽孔时，槽孔辐射时其在开口附近的电场会有最强的分布，三个开口槽孔会因为强电场之间的相互干扰，将无法达成较佳的阻抗匹配而有宽频的操作；而在本发明中，由于在两个开口槽孔之间置入一闭口槽孔，置入的闭口槽孔可以有效的减少两开口槽孔彼此强电场的相互影响，使得本发明的天线能够成功的激发宽频的第一(低频)操作频带与第二(高频)操作频带，涵盖LTE/WWAN的八频操作。

附图说明

图1为本发明的通信电子装置的第一实施例结构图。

图2为本发明的通信电子装置第一实施例的返回损失图。

图3为本发明的通信电子装置的第二实施例结构图。

图4为本发明的通信电子装置的第三实施例结构

其中，附图标记说明如下：

1：通信电子装置

10：接地元件

11：介质基板

111：导电体

112：导电体的第一侧边

12：槽孔天线

13：第一槽孔

131：第一槽孔的开口端

132：第一槽孔的闭口端

14：第二槽孔

141：第二槽孔的开口端

142：第二槽孔的闭口端

15：第三槽孔

151、152：第三槽孔的闭口端

16：馈入元件

161：天线馈入点

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬体制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」是为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

请参考图1，图1为本发明的通信电子装置及其天线结构的第一实施例结构图。于本实施例中，通信电子装置1包含有一天线结构，该天线结构包含一接地元件10以及一槽孔天线12。其中，槽孔天线12是设置于一导电体111上，于本实施例中，导电体111是为设置在一介质基板11上的一金属表面，且介质基板11具有一第一侧边112，该第一侧边112大致垂直于该接地元件10。但本发明并不局限于此，导电体111亦可由具有导电性的其他材质来实现之。如图1所示，槽孔天线12至少包含(但不局限于)：一馈入元件16、一第一槽孔13、一第二槽孔14以及一第三槽孔15。其中，该第一槽孔13为一开口槽孔，具有一开口端131与一闭口端132，且其开口端131位于该导电体的第一侧边112，而该闭口端132则朝向该导电体111的内部延伸；该第二槽孔14为一开口槽孔，具有一开口端141与一闭口端142，该开口端141位于该第一侧边112，而该闭口端142则朝向该导电体111的内部延伸，该第二槽孔14大致平行该第一槽孔13，且该第二槽孔14较该第一槽孔邻近该接地元件10；该第三槽孔15则为一闭口槽孔，具有两个闭口端151、152，且两个闭口端151、152均位于该导电体的内部，且该第三槽孔15介于该第一槽孔13及该第二槽孔14之间。此外，于本实施例中，该馈入元件16是由一馈入微带线来实现之，该馈入微带线16位于该介质基板11的相对于该导电体111(该金属表面)的另一表面上，该馈入微带线16依序跨过该第一槽孔13、该第三槽孔15以及该第二槽孔14，用于激发该槽孔天线12，且该馈入微带线16具有一天线馈入点161是电气连接至位于该接地元件10上的一信号源(图未示)，以使信号经由天线馈入点161输入。

值得注意的是，于本实施例中，该第一槽孔13的长度少于该槽孔天线12的最低操作频率的四分之一波长；该第二槽孔14的长度大于该槽孔天线12的最高操作频率的四分之一波长；该第三槽孔15的长度少于该槽孔天线12的最低操作频率的二分之一波长。

请一并参考图2，图2为本发明一种通信电子装置及其天线结构的第一实施例的返回损失图。第一实施例选择接地元件10长度约为200mm、宽度约为150mm；介质基板11长度约为75mm、宽度约为15mm、厚度约为0.8mm。第一槽孔13的长度约为56mm，第二槽孔14的长度约为32mm，第三槽孔15的长度为88mm。第一槽孔13及第三槽孔15可分别激发其四分之一波长共振模态211与二分之一波长共振模态212，共同合成该第一操作频带(如图2所示的第一操作频带21)；第二槽孔14可激发其四分之一波长共振模态221，与第一槽孔13及第三槽孔15的倍频共振模态222、223共同合成第二操作频带(如图2所示的第二操作频带22)。在6dB返回损失的定义下(一般行动通信天线设计规范)，第一操作频带21可涵盖LTE700/GSM850/900(约704～960MHz)之三频操作，而第二操作频带22可涵盖GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500(约1710～2690MHz)的五频操作，因此该天线可满足LTE/WWAN八频的操作需求。

请参考图3，图3为本发明通信电子装置3及其天线结构的第二实施例的结构图。第二实施例的通信电子装置3的结构基本上与第一实施例的通信电子装置1相同，惟其介质基板31经由一弯折线30作弯折，与其馈入元件36是由一双支路微带馈入线来实现之(包含有一主支路363以及一旁支路362。由图3可知，该介质基板31具有呈L字形的一第一部分区间313以及一第二部份区间314，且该介质基板31包含该槽孔天线的该第一部分区间313系平行该接地元件10，该介质基板31的该第二部分区间314是大致垂直该接地元件10。此外，于本实施例中，该馈入元件36(由一双支路微带馈入线来实现之)具有一主支路(main feeding strip)363依序跨过该第一槽孔13、该第三槽孔15以及该第二槽孔14，该馈入元件36的旁支路(branch feeding strip)362则依序跨过该第一槽孔13以及该第三槽孔15，用于共同激发该槽孔天线12。详细来说，馈入元件36的旁支路362除了与主支路363共同激发槽孔天线12之外，亦可藉由弯折或是改变与馈入元件36的主支路363的距离调整阻抗匹配，使得第一槽孔13与第三槽孔15能有效率的激发。该介质基板31的第二部分区间314大致垂直接地元件10，可在有限的空间中作弯折，能在不改变槽孔天线12原有特性之下更充分的利用空间。第二实施例的通信电子装置3亦可产生与第一实施例的通信电子装置1相似的二个宽频操作频带，涵盖LTE/WWAN的八频操作。

值得注意的是，于第一实施例中，馈入元件16是由一单一馈入微带线来实现之；而于第三实施例中，该馈入元件36则由一双支路微带馈入线来实现之，且该双支路微带馈入线的旁支路362具有一弯折，使得该馈入元件36的该主支路363与该旁支路362是呈一倒h字形，但此并非本发明的限制条件。熟知此项技艺者应可了解，在不违背本发明的精神下，馈入元件16以及馈入元件36的各种各样的变化皆是可行的。

请参考图4，图4为本发明通信电子装置4及其天线结构的第三实施例的结构图。第三实施例的通信电子装置4的结构基本上与第一实施例的通信电子装置1相同，惟在图4的槽孔天线42另具有一延伸金属片40，延伸金属片40电气连接于介质基板11上的金属表面，且延伸金属片40大致垂直于接地元件10。延伸金属片40可减少槽孔天线42所需的面积，亦可增加整体的操作频宽及辐射效率。第三实施例的通信电子装置4亦可产生与第一实施例的通信电子装置1相似的二个宽频操作频带，涵盖LTE/WWAN的八频操作。

毫无疑问地，熟知此项技艺者应可了解，在不违背本发明的精神下，图1、图3与图4所提到的通信电子装置及其天线结构的各种各样的变化皆是可行的。此外，各槽孔(包含有第一槽孔13、第二槽孔14以及第三槽孔15)的弯折个数并不局限，且各弯折的弯折方向、弯折角度以及弯折形状也非本创作的限制条件。

以上所述的实施例仅用来说明本创作的技术特征，并非用来局限本创作的范畴。综合上述，本发明的一种通信电子装置及其天线结构，其具有一个可以产生二个宽频操作频带的槽孔天线，该天线结构简单且其原理具有多变化应用的可能性，同时天线的二个操作频带可以分别涵盖LTE700/GSM850/900的三频操作(约704～960MHz)及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500的五频操作(约1710～2690MHz)，涵盖目前所有行动通信频带。

本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于公知技术的特征，且上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种通信电子装置，包含有一天线结构，该天线结构包含有：

一接地元件；以及

一槽孔天线，设置于一导电体上，该导电体是电气连接至该接地元件，该槽孔天线包含有：

一馈入元件，该馈入元件的一馈入点是电气连接至位于该接地元件上的一信号源；

一第一槽孔，该第一槽孔为一开口槽孔，其开口端位于该导电体的第一侧边，其闭口端则朝向该导电体的内部延伸；

一第二槽孔，该第二槽孔为一开口槽孔，其开口端位于该导电体的该第一侧边，其闭口端则朝向该导电体的内部延伸，该第二槽孔大致平行该第一槽孔，且该第二槽孔较该第一槽孔邻近该接地元件；以及

一第三槽孔，该第三槽孔具有二个闭口端，均位于该导电体的内部，且该第三槽孔介于该第一槽孔及该第二槽孔之间；

其中该导电体是设置在一介质基板上的一金属表面，该槽孔天线的该馈入元件另包含一馈入微带线位于该介质基板的相对于该金属表面的另一表面上，该馈入微带线具有一主支路依序跨过该第一槽孔、该第三槽孔以及该第二槽孔，该馈入微带线并具有一旁支路依序跨过该第一槽孔以及该第三槽孔，用于激发该槽孔天线。

2.如权利要求1所述的通信电子装置，其特征为，该馈入微带线的旁支路具有一弯折，使得该馈入微带线的该主支路与该旁支路是呈一倒h字形。

3.如权利要求1所述的通信电子装置，其特征为，该第一槽孔的长度少于该槽孔天线的最低操作频率的四分之一波长，该第二槽孔的长度大于该槽孔天线的最高操作频率的四分之一波长。

4.如权利要求1所述的通信电子装置，其特征为，该第三槽孔的长度少于该槽孔天线的最低操作频率的二分之一波长。

5.如权利要求1所述的通信电子装置，其特征为，该介质基板具有呈L字形的一第一部分区间以及一第二部份区间，且该介质基板包含该槽孔天线的该第一部分区间是平行该接地元件，该介质基板的该第二部分区间是大致垂直该接地元件。

6.如权利要求1所述的通信电子装置，其特征为，该槽孔天线另包含一延伸金属片，该延伸金属片电气连接于该介质基板上的该金属表面，且该延伸金属片大致垂直于该接地元件。

7.一种天线结构，包含有：

一接地元件；以及

一槽孔天线，设置于一导电体上，该导电体是电气连接至该接地元件，该槽孔天线包含有：

一馈入元件，该馈入元件的一馈入点是电气连接至位于该接地元件上的一信号源；

一第一槽孔，该第一槽孔为一开口槽孔，其开口端位于该导电体的第一侧边，其闭口端则朝向该导电体的内部延伸；

一第二槽孔，该第二槽孔为一开口槽孔，其开口端位于该导电体的该第一侧边，其闭口端则朝向该导电体的内部延伸，该第二槽孔大致平行该第一槽孔，且该第二槽孔较该第一槽孔邻近该接地元件；以及

一第三槽孔，该第三槽孔具有二个闭口端，均位于该导电体的内部，且该第三槽孔介于该第一槽孔及该第二槽孔之间；

其中该导电体是设置在一介质基板上的一金属表面，该槽孔天线的该馈入元件另包含一馈入微带线位于该介质基板的相对于该金属表面的另一表面上，该馈入微带线具有一主支路依序跨过该第一槽孔、该第三槽孔以及该第二槽孔，该馈入微带线并具有一旁支路依序跨过该第一槽孔以及该第三槽孔，用于激发该槽孔天线。

8.如权利要求7所述的天线结构，其特征为，该馈入微带线的该主支路与该旁支路是呈一倒h字形。

9.如权利要求7所述的天线结构，其特征为，该第一槽孔的长度少于该槽孔天线的最低操作频率的四分之一波长，该第二槽孔的长度大于该槽孔天线的最高操作频率的四分之一波长。

10.如权利要求7所述的天线结构，其特征为，该第三槽孔的长度少于该槽孔天线的最低操作频率的二分之一波长。

11.如权利要求7所述的天线结构，其特征为，该介质基板具有呈L字形的一第一部分区间以及一第二部份区间，且该介质基板包含该槽孔天线的该第一部分区间是平行该接地元件，该介质基板的该第二部分区间是大致垂直该接地元件。

12.如权利要求7所述的天线结构，其特征为，该槽孔天线另包含一延伸金属片，该延伸金属片电气连接于该介质基板上的该金属表面，且该延伸金属片大致垂直于该接地元件。