CN102956959A

CN102956959A - 通信电子装置及其天线结构

Info

Publication number: CN102956959A
Application number: CN2011102401262A
Authority: CN
Inventors: 翁金辂; 朱芳贤
Original assignee: Acer Inc
Current assignee: Acer Inc
Priority date: 2011-08-20
Filing date: 2011-08-20
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2031-08-20
Also published as: CN102956959B

Abstract

本发明公开了一种通信电子装置，包含天线结构，所述天线结构至少包含接地元件及天线元件，其中接地元件的边缘具有缺口，且天线元件位于接地元件的缺口处。而天线元件包含馈入金属部及短路金属部，而馈入金属部至少包含第一区段、第二区段及第三区段，而短路金属部包含开口端的第一短路区段与第二区段之间具有第一耦合间隙，且短路金属部包含短路端的第二短路区段与第三区段具有第二耦合间隙。本发明可以增加使用者手部与天线间的距离，来降低使用者手部对天线所造成的影响。

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，更具体地说，涉及一种具有两个宽频操作频带的缩小化天线的便携式通信电子装置，且天线配置于通信电子装置的接地元件的边缘的缺口内，可以降低使用者手部对于天线的影响。

背景技术

近年来由于移动通信产业的蓬勃发展，使得应用于移动通信装置上的天线必须具备尺寸小、多频带操作及与周边元件做整合等要件。然而移动通信装置在实际使用时，天线的配置位置将决定其受到手部影响的程度。举例来说，如美国专利第7,768,466B2号“Multiband folded loop antenna(多频折叠回圈天线)”即公开一种占据三维立体空间的手机天线，其天线配置于接地面边缘且必须占据整个边缘来达成宽频的操作，并无法与周围的接地面紧密结合，造成装置内部的空间浪费。同时，当使用者使用此通信装置时，此种天线的配置方式容易造成天线受到手部握持的位置不同而使得天线的辐射特性受到干扰。

因此，有必要提供一种通信电子装置，其具有两个宽频操作频带，例如至少涵盖约824～960MHz及1710～2170MHz频带，以满足无线区域网路(WWAN，Wireless Wide Area Network)的五频操作，并且能够将天线配置于具有缺口的接地面，且所述缺口可位于接地面的边缘的中间区间，可以增加使用者手部与天线间的距离，来降低使用者手部对天线所造成的影响，改善现有技术所存在的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通信电子装置，其具有两个宽频操作频带，至少涵盖约824～960MHz及1710～2170MHz频带的WWAN五频操作，并且能够将天线配置于具有一缺口的接地面，且所述缺口可位于接地面的一边缘的中间区间，可以增加使用者手部与天线间的距离，来降低使用者手部对天线所造成的影响。

为达成上述的目的，本发明的一种通信电子装置，包含有天线结构，所述天线结构具有接地元件以及天线元件，其中接地元件的边缘具有缺口，且天线元件位于接地元件的缺口处，其中天线元件包含馈入金属部以及短路金属部，而馈入金属部至少包含第一区段、第二区段及第三区段，其中第一区段的第一端为天线元件的馈入端，第二区段耦接于所述第一区段的第二端，以大致垂直于第一区段的方向延伸，第三区段耦接于所述第二区段，其中所述第一区段、所述第二区段以及所述第三区段呈现U字形。而短路金属部包含具有开口端的第一短路区段，所述第一短路区段与所述馈入金属部的所述第二区段之间具有第一耦合间隙；所述短路金属部还包含具有短路端的第二短路区段，所述第二短路区段与所述馈入金属部的所述第三区段之间具有第二耦合间隙。

为达成上述的目的，本发明的一种天线结构包含有接地元件以及天线元件，其中接地元件的边缘具有缺口，且天线元件位于接地元件的缺口处，其中天线元件包含馈入金属部以及短路金属部，而馈入金属部至少包含第一区段、第二区段及第三区段，其中第一区段的第一端为天线元件的馈入端，第二区段耦接于所述第一区段的第二端，以大致垂直于第一区段的方向延伸，第三区段耦接于所述第二区段，其中所述第一区段、所述第二区段以及所述第三区段呈现U字形。而短路金属部包含具有开口端的第一短路区段，所述第一短路区段与所述馈入金属部的所述第二区段之间具有第一耦合间隙；所述短路金属部还包含具有短路端的第二短路区段，所述第二短路区段与所述馈入金属部的所述第三区段之间具有第二耦合间隙。

于本发明的实施例中，所述缺口位于靠近所述接地元件的所述边缘的中间区间；于本发明另一个实施例中，所述缺口位于所述接地元件的所述边缘的角落处。

于本发明的实施例中，所述第一耦合间隙约略为2毫米(mm)，而所述第二耦合间隙约略为1.5毫米(mm)。

其中馈入部激发短路金属部，二者合成共振环圈路径，可于低频(约850MHz)产生一个四分之一波长的共振模态，并于高频(约1700MHz)产生一个倍频模态，并通过在馈入部的一端加上微波电路，可于低频附近(约1000MHz)产生一个共振模态以协助低频双共振激发，形成低频的第一操作频带，涵盖GSM850/900的操作频带。另外馈入部本身也可在高频附近(约2100MHz)增加一个四分之一波长的高频模态，利用此两个高频模态可通过第一耦合区段及第二耦合区段来调整其高频的阻抗匹配及频率比，达成高频的第二操作频带，涵盖GSM1800/1900/UMTS的操作频带。

本发明可以增加使用者手部与天线间的距离，来降低使用者手部对天线所造成的影响。

附图说明

图1为本发明的通信电子装置第一实施例的结构图。

图2为本发明的通信电子装置第一实施例的返回损失测量结果图。

图3为本发明的通信电子装置第二实施例的结构图。

图4为本发明的通信电子装置第三实施例的结构图。

图5为本发明的通信电子装置第四实施例的结构图。

其中，附图标记说明如下：

1、3、4、5 通信电子装置

10、30 接地元件

101、301 缺口

102、302 短路点

11、31、41、51 天线元件

111、311 介质基板

12 系统电路板

13、33、43、53 馈入金属部

131、331、431、531 第一区段

132、332、432、532 第二区段

133、333、433、533 第三区段

134、334、434、534 馈入点

14、34、44、54 短路金属部

141、341、441 第一短路区段

142、342、442 第二短路区段

143、343 短路金属部的短路端

151、351、451、551 第一耦合间隙

152、352、452、552 第二耦合间隙

16 微波电路

17 通信模块

21 第一操作频带

22 第二操作频带

具体实施方式

为让本发明的上述和其他目的、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。

在说明书及之前的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及之前的权利要求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。在通篇说明书及之前的权利要求当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表所述第一装置可直接电连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电连接至所述第二装置。

请参考图1，图1为本发明的通信电子装置1及其天线结构的第一实施例的结构图。于本实施例中，通信电子装置1，具有(但不局限于)接地元件10及天线元件11，其中接地元件10的边缘的中间区间具有缺口101，且天线元件11位于接地元件10的缺口101处，其中天线元件11包含馈入金属部13以及短路金属部14，而馈入金属部13至少包含第一区段131、第二区段132及第三区段133，其中第一区段131的一端为天线元件11的馈入端134，第二区段132耦接于第一区段131的另一端，以大致垂直于第一区段131的方向延伸，第三区段133耦接于第二区段132，其中第一区段131、第二区段132以及第三区段133呈现U字形。而短路金属部14包含具有开口端的第一短路区段141，所述第一短路区段141与所述馈入金属部13的所述第二区段132之间具有第一耦合间隙151；所述短路金属部14还包含具有短路端143的第二短路区段142，所述第二短路区段142与所述馈入金属部13的所述第三区段133之间具有第二耦合间隙152。

值得注意的是，短路金属部的短路端143通过金属导体电连接至接地元件10上的短路点102。此外，于一实施例中，通信电子装置1可另包含微波电路16，耦接于天线元件11的所述馈入端，而馈入金属部13则通过金属导体电连接至微波电路16再电连接至通信模块17，其中所述微波电路16至少包含芯片电感及芯片电容，所述芯片电感与所述芯片电容为并联连接，形成拒收电路以调整天线的阻抗匹配，增加天线低频频宽的调整机制弹性。另外通过馈入金属部13与短路金属部14具有两个不同的耦合区段，可以增加天线高频频宽的调整机制弹性。

此外，于本实施例中，第一耦合间隙151约略为2毫米(mm)，而第二耦合间隙152约略为1.5毫米(mm)，但此仅用来作为本发明的范例说明，并非本发明的限制条件。

请一并参考图2，图2为本发明的通信电子装置1及其天线结构的第一实施例的返回损失测量结果图。于本实施例中，馈入金属部激发短路金属部，二者合成共振环圈路径，可于低频产生一个四分之一波长的共振模态(约850MHz)，并于高频产生倍频模态(约1700MHz)，并通过在馈入金属部的一端加上微波电路，可于低频产生一个共振模态(约1000MHz)以协助低频双共振激发，形成低频的第一操作频带(如图2所示的第一操作频带21)，至少涵盖约824～960MHz，另外馈入部本身也可在约2100MHz处增加高频模态，利用此两个高频模态可通过调整第一耦合间隙及第二耦合间隙的大小来调整其高频的匹配及频率比，达成高频的第二操作频带(如图2所示的第二操作频带22)，至少涵盖约1710～2170MHz，达成WWAN五频的操作需求，同时其结构简单、容易制作，非常符合实际应用需求。

图2为本发明的通信电子装置1及其天线结构的第一实施例的返回损失测量结果图。于本实施例中，通信电子装置1选择接地元件10长度约为115mm、宽度约为60mm；及缺口101长度约为40mm、宽度约为10mm；系统电路板12长度约为115mm、宽度约为60mm、厚度约为0.8mm。由实验结果，在6dB返回损失的定义下(一般移动通信装置天线设计规范)，通信电子装置1及其天线结构的第一操作频带21可涵盖GSM850/900(约824～960MHz)的两频操作，而第二操作频带22可涵盖GSM1800/1900/UMTS(约1710～2170MHz)的三频操作，因此所述天线可满足WWAN五频的操作需求。

接着，请参考图3，图3为本发明的通信电子装置3及其天线结构的第二实施例的结构图。第二实施例的移动通信装置3的结构基本上与第一实施例的通信电子装置1类似，两者不同之处在于图3的通信电子装置3的缺口301位于接地元件30的边缘的角落处，此时天线元件31不被紧邻的接地元件所围绕，更容易达成天线宽频或多频的操作。

接着，请参考图4，图4为本发明的通信电子装置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类似，两者不同之处在于图4的通信电子装置4的天线元件41可直接置于系统电路板12上形成平面结构，第三实施例的通信电子装置4也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，并涵盖WWAN的五频操作。

接着，请参考图5，图5为本发明的通信电子装置5及其天线结构的第四实施例的结构图。第四实施例的通信电子装置5的结构基本上与第一实施例的通信电子装置1类似，两者不同之处在于图5的通信电子装置5的缺口301位于接地元件30的边缘的角落处，此时天线元件31不被紧邻的接地元件所围绕，并且天线元件51可直接置于系统电路板12上形成平面结构，值得注意的是，天线元件51可位于系统电路板12上与接地元件30相同平面(如图5所示)或者不同的平面(如第1、3、4图所示)上。第四实施例的通信电子装置5也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，并涵盖WWAN的五频操作。

毫无疑问地，本领域的技术人员应可了解，在不违背本发明的精神下，图1、图3、图4与图5所提到的通信电子装置的各种各样的变化皆是可行的。此外，短路金属部的弯折个数并不局限，且弯折角度以及弯折形状也非本发明的限制条件。

以上所述的实施例仅用来说明本发明的技术特征，并非用来局限本发明的范畴。综合上述，本发明的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天线元件，所述天线元件具有结构简单，并可将其整合至具有一缺口的接地元件上，同时天线的二个操作频带可以分别涵盖GSM850/900的两频操作(约824～960MHz)及GSM1800/1900/UMTS的三频操作(约1710～2170MHz)，涵盖WWAN五频的操作频带。

综上所陈，本发明无论就目的、手段及功效，均显示其迥异于公知技术的特征，且上述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围应以权利要求所述为准，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

1.一种通信电子装置，包含有天线结构，其特征是，所述天线结构包含：

接地元件，所述接地元件的边缘具有缺口；以及

天线元件，所述天线元件位于所述接地元件的所述缺口处，所述天线元件包含：

馈入金属部，所述馈入金属部至少包含：

第一区段，所述第一区段的一端为所述天线元件的馈入端；

第二区段，耦接于所述第一区段的另一端，所述第二区段以大致垂直于所述第一区段的方向延伸；以及

第三区段，耦接于所述第二区段，其中所述第一区段、所述第二区段以及所述第三区段呈现U字形；以及

短路金属部，包含具有开口端的第一短路区段，所述第一短路区段与所述馈入金属部的所述第二区段之间具有第一耦合间隙；所述短路金属部还包含具有短路端的第二短路区段，所述第二短路区段与所述馈入金属部的所述第三区段之间具有第二耦合间隙。

2.如权利要求1所述的通信电子装置，其特征是，包含微波电路，耦接于所述天线元件的所述馈入端，用于增加天线的操作频宽。

3.如权利要求2所述的通信电子装置，其特征是，所述微波电路包含芯片电感及芯片电容，所述芯片电感与所述芯片电容为并联连接，形成拒收电路。

4.如权利要求1所述的通信电子装置，其特征是，所述天线元件与所述接地元件位于立体空间中的不同平面上。

5.如权利要求1所述的通信电子装置，其特征是，所述天线元件与所述接地元件位于立体空间中的同一平面上。

6.如权利要求1所述的通信电子装置，其特征是，所述缺口位于靠近所述接地元件的所述边缘的中间区间。

7.如权利要求1所述的通信电子装置，其特征是，所述缺口位于所述接地元件的所述边缘的角落处。

8.一种天线结构，其特征是，包含有：

接地元件，所述接地元件的边缘具有缺口；以及

馈入金属部，所述馈入金属部至少包含：

第一区段，所述第一区段的第一端为所述天线元件的馈入端；

第二区段，耦接于所述第一区段的第二端，所述第二区段以大致垂直于所述第一区段的方向延伸；以及

9.如权利要求8所述的天线结构，其特征是，包含微波电路，耦接于所述天线元件的所述馈入端，用于增加天线的操作频宽。

10.如权利要求9所述的天线结构，其特征是，所述微波电路包含芯片电感及芯片电容，所述芯片电感与所述芯片电容为并联连接，形成拒收电路。

11.如权利要求8所述的天线结构，其特征是，所述天线元件与所述接地元件位于立体空间中的不同平面上。

12.如权利要求8所述的天线结构，其特征是，所述天线元件与所述接地元件位于立体空间中的同一平面上。

13.如权利要求8所述的天线结构，其中所述缺口位于靠近所述接地元件的所述边缘的中间区间。

14.如权利要求8所述的天线结构，其中所述缺口位于所述接地元件的所述边缘的角落处。