CN102969567B - 通讯装置及其增加天线操作频宽的方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露提出一通讯装置及其增加天线操作频宽的方法。通讯装置包括至少一接地面、至少一天线、一导引电流导体结构以及至少一耦合导体结构。该至少一天线，通过一信号源电气连接于该至少一接地面，产生至少一操作频带，其用来收发至少一通讯频带的电磁信号。该导引电流导体结构，具有多个导体单元，其中相邻的导体单元之间具有至少一相互耦合部分。该至少一耦合导体结构，具有一第一导体部以及一第二导体部，该第一导体部的一端电气连接于该接地面，另一端电气连接于该第二导体部，该第二导体部与该导引电流导体结构具有至少一耦合部分。

Description

通讯装置及其增加天线操作频宽的方法
技术领域
本揭露涉及一通讯装置与其增加天线操作频宽的方法。
背景技术
由于无线通讯与移动通讯技术的进步，使得人们可以随时与想要联系的人进行通话或者无线取得各种资讯。因此移动通讯装置已成为人们日常生活中不可或缺的重要工具，具有相当高的产业经济价值。
然而为了减少通讯装置使用者因所处国家或地域所使用通讯系统的不同，而必须更换手持式通讯装置的情况。目前的通讯装置都必须要能同时相容多种不同移动与无线通讯系统频段操作。然而在通讯系统频段越来越多，通讯装置内天线可利用空间却越来越小的发展趋势之下，增加了天线元件操作频宽设计上的困难度。如何能有效增加通讯装置内天线元件的操作频宽，将会是未来需要被克服且重要的技术研发方向。
发明内容
为解决上述问题，根据一实施范例，本揭露提出一通讯装置，其包括至少一接地面、至少一天线、一导引电流导体结构以及至少一耦合导体结构。该至少一天线，通过一信号源电气连接于该至少一接地面，产生至少一操作频带，该至少一操作频带用来收发至少一通讯频带的电磁信号。该导引电流导体结构，具有多个导体单元，其中相邻的导体单元之间具有至少一相互耦合部分。该至少一耦合导体结构，具有一第一导体部以及一第二导体部，该第一导体部的一端电气连接于该至少一接地面，另一端电气连接于该第二导体部，该第二导体部与该导引电流导体结构具有至少一耦合部分。
根据另一实施范例，本揭露提出一增加天线操作频宽的方法，适用于一通讯装置的天线。此方法包括以下步骤：配置一导引电流导体结构于一具有至少一天线与至少一接地面的一通讯装置的机壳，其中该导引电流导体结构具有多个导体单元，并且相邻的导体单元之间具有至少一相互耦合部分。以及连接一耦合导体结构于该接地面，其中该耦合导体结构具有一第一导体部以及一第二导体部，该第一导体部的一端电气连接于该至少一接地面，另一端电气连接于该第二导体部，该第二导体部与该导引电流导体结构具有至少一耦合部分。
为让本揭露的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A为本揭露一实施例的通讯装置1的结构示意图；
图1B为本揭露一实施例的通讯装置1的结构侧面示意图；
图2为本揭露一实施例的通讯装置2的结构示意图；
图3为本揭露一实施例的通讯装置3的结构示意图；
图4A为本揭露一实施例的通讯装置4的结构示意图；
图4B为本揭露一实施例的通讯装置4的结构侧面示意图；
图4C为本揭露一实施例的通讯装置4设置与未设置该导引电流导体结构以及耦合导体结构的天线返回损失图；
图5A为本揭露一实施例的通讯装置5的结构示意图；
图5B为本揭露一实施例的通讯装置5设置与未设置该导引电流导体结构以及耦合导体结构的天线返回损失图；
图6为本揭露一实施例的一增加通讯装置的天线操作频宽的方法的步骤流程图；
图7为本揭露一实施例的通讯装置7的结构示意图。
图8A绘示依据本揭露一实施例之通讯装置8的结构示意图。
图8B为通讯装置8设置以及未设置该耦合导体结构与该导引电流导体结构的天线实测返回损失图。
主要元件符号说明
1、2、3、4、5、7、8：通讯装置 141、241、341、441、541、551、741：第一导体部
11、111：接地面 142、242、342、442、542、552、742：第二导体部
12、42、52：天线 121、421、521：信号源
143、243、343、443、543、553、 122：匹配电路
743：第二导体部与导引电流
导体结构的耦合部分
13、23、33、43、53、73：导引电 16：机壳
流导体结构
131、132、133、134、135、231、 4211：通讯装置4未设置该导引电流导体结构以及
232、233、234、235、331、332、 耦合导体结构的天线返回损失曲线
333、334、431、432、433、
434、435、436、531、532、731、
732、733、734、735：导体单元
4212：通讯装置4的天线返回 2312、2322、2332、2342、2352、3312、3322、3332、3342、
损失曲线 4312、4322、4332、4342、4352、4362、5312、5322：介质基板
5211：通讯装置5未设置该导 5212：通讯装置5的天线返回损失曲线
引电流导体结构以及耦合导
体结构的天线返回损失曲线
2321、2331、2341、2351、3311、 601、602：增加通讯装置的天线操作频宽的方法的步骤
3321、3331、3341、4321、4331、
4341、4351、4361、5311、5321：
延伸导体部
8211：通讯装置8未设置该导 3132、3231、3233、3334、3435、3536：相互耦合部分
引电流导体结构以及耦合导
体结构的天线返回损失曲线
14、24、34、44、54、55、74：耦合 8212：通讯装置8的天线返回损失曲线
导体结构
具体实施方式
本揭露提出一通讯装置以及增加此通讯装置的天线操作频宽的方法的多个示范实施例。该多个示范实施例可应用于各种通讯装置，例如为：移动通讯装置、移动运算装置、电脑系统，或者可应用于电信设备、网络设备、电脑或网络的周边设备。
图1A绘示依据本揭露一实施例的通讯装置1的结构示意图。通讯装置1具有至少一接地面11、至少一天线12、一导引电流导体结构13、至少一耦合导体结构14以及一机壳16。该天线12通过一信号源121电气连接于该接地面11，产生至少一操作频带，用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。举例说明，该天线12可为单极型式天线、短路单极型形式天线、平面倒F形天线(PIFA型式天线)、倒F形天线(IFA型式天线)、回圈型式天线、槽孔型式天线或前述不同型式天线的组合的天线。在本实施例中，通讯装置1可具有多个信号源，分别电气连接多个天线至该接地面11，在图1A中仅概略绘示一或多个天线可配置的位置，并非用来限定本揭露的可实施方式。
请参照图1A，该导引电流导体结构13，配置于该机壳16，具有多个导体单元131、132、133、134、135，该多个相邻的导体单元之间分别具有相互耦合部分3132、3233、3334、3435。举例说明，该多个导体单元131、132、133、134、135之间可通过芯片电容或其他的延伸导体部，分别形成该多个导体单元131、132、133、134、135之间的相互耦合部分3132、3233、3334、3435。
该至少一耦合导体结构14，具有一第一导体部141以及一第二导体部142。该第一导体部141的一端电气连接于该接地面11，另一端电气连接于该第二导体部142，该第二导体部142与该导引电流导体结构13形成一耦合部分143。该第一导体部141电气连接于该接地面11的位置与该信号源121间的距离，小于该天线12最低操作频带的最低操作频率的二分之一波长。该第二导体部142大致为椭圆形，此些导体单元131、132、133、134、135均大致为矩形，然而本揭露可实施方式并非限定于上述，第二导体部142还可以为不同于椭圆形的形状，且该多个导体单元131、132、133、134、135还可为不同于矩形的形状。举例说明，该多个导体单元131、132、133、134、135与该第二导体部142也可为不同形状的金属片或具有多个金属支路。此外，该多个导体单元131、132、133、134、135可为不同金属材料、金属电极或太阳能光电转换装置的电极。
当该天线12共振于一操作频段时，由于该接地面11也同时会具有相当强度的表面激发电流分布，如此设计该耦合导体结构14与该导引电流导体结构13之间的相互耦合，可使得该导引电流导体结构13能等效地形成该天线12第二个有效的天线接地面。此外，由于该第二个有效的天线接地面具有多个相互耦合的导体单元131、132、133、134、135，能形成多个不同共振长度的电流耦合共振路径。因此，该导引电流导体结构13与耦合导体结构14的相互耦合，能使该天线12于该操作频段形成多个共振模态，进而有效地增加该天线12至少一操作频段的阻抗频宽。该多个操作频段可用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。此外，该第二个有效的天线接地面有机会能降低该接地面11的表面激发电流强度，因而可能降低该操作频段的电磁波吸收比值(SAR，Specific Absorption Rate)。图1B绘示图1A的通讯装置1的结构侧面示意图。
图2绘示依据本揭露一实施例的通讯装置2的结构示意图，其具有至少一接地面11、至少一天线12、一导引电流导体结构23、至少一耦合导体结构24以及一机壳16。该天线12经由一匹配电路122连接于一信号源121，并能产生至少一操作频带，用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。该匹配电路122用来调整该天线12的共振模态的阻抗匹配。举例说明，该至少一天线12可为单极型式天线、短路单极型式天线、PIFA型式天线、IFA型式天线、回圈型式天线、槽孔型式天线或前述不同型式天线的组合的天线。
请参照图2，该导引电流导体结构23，配置于该机壳16，并具有多个导体单元231、232、233、234、235。该导体单元232通过一延伸导体部2321与导体单元231分别配置于一介质基板2312的上下表面，形成一相互耦合部分3132。举例说明，导体单元231可设置于此介质基板2312的下表面，而连接于该导体单元232的该延伸导体部2321可设置于此介质基板2312的上表面。该导体单元233通过一延伸导体部2331与导体单元232分别配置于一介质基板2322的上下表面，形成一相互耦合部分3233。该导体单元234通过一延伸导体部2341与导体单元233分别配置于一介质基板2332的上下表面，形成一相互耦合部分3334。该导体单元235通过一延伸导体部2351与导体单元234分别配置于一介质基板2342的上下表面，形成一相互耦合部分3435。举例说明，延伸导体部2321、2331、2341、2351可为相同形状的金属片，即矩形的金属片，但并非以此为限。该导体单元235配置于一介质基板2352的下表面。该导体单元的相互耦合部分3132、3233、3334、3435的耦合间距，小于该天线12最低操作频带的最低操作频率的百分之一波长。此外，该多个介质基板2312、2322、2332、2342、2352可为不同材料、介电材料、塑胶材料、软板材料、光电转换材料、光电半导体材料或太阳能光伏转换材料。
该至少一耦合导体结构24，具有一第一导体部241以及一第二导体部242，该第一导体部241的一端电气连接于该接地面11，另一端电气连接于该第二导体部242，该第二导体部242与该导引电流导体结构23形成一耦合部分243。该耦合部分243的耦合间距，小于该天线12最低操作频带的最低操作频率的百分之二波长。该第二导体部242具有两个金属支路，该第一导体部241电气连接于该至少一接地面11的位置与该信号源121间的距离，小于该天线12最低操作频带的最低操作频率的二分之一波长。该多个导体单元231、232、233、234、235大致为矩形，该第二导体部242大致为ㄇ形，本揭露可实施方式并非限定于上述。此外，该多个导体单元231、232、233、234、235可为不同金属材料、金属电极或太阳能光电转换装置的电极。当该天线12共振于一操作频段时，由于该接地面11也同时会具有相当强度的表面激发电流分布，如此设计该耦合导体结构24与该导引电流导体结构23之间的相互耦合，可使得该导引电流导体结构23等效地形成该天线12的第二个有效的天线接地面。
当该第二导体部242与越多个导体单元之间形成电容性耦合时，可以增强该耦合导体结构24与该导引电流导体结构23之间的能量耦合强度。此外，由于该第二个有效的天线接地面具有多个相互耦合的导体单元231、232、233、234、235，能形成多个不同共振长度的电流耦合共振路径。因此，该导引电流导体结构23与耦合导体结构24之间的相互耦合，也能使该天线12于该操作频段形成多个共振模态，有效地增加该天线12至少一操作频段的阻抗频宽。该多个操作频段可用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。此外，该第二个有效的天线接地面有机会能降低该接地面11的表面激发电流强度，因而可能降低该操作频段的SAR值。
图3绘示依据本揭露一实施例的通讯装置3的结构示意图。通讯装置3具有不连续的接地面11与111，至少一天线12、一导引电流导体结构33、一耦合导体结构34以及一机壳16。该至少一天线12通过一信号源121电气连接于该接地面11，并能产生至少一操作频带，用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。在其他实施例中，该接地面11与111也可以利用同轴电线、信号传输线或金属线电气连接。该至少一天线12可为单极型式天线、短路单极型式天线、PIFA型式天线、IFA型式天线、回圈型式天线、槽孔型式天线或前述不同型式天线的组合的天线。
请参照图3，该导引电流导体结构33，配置于该机壳16，并具有多个导体单元331、332、333、334。该导体单元332通过一延伸导体部3321与导体单元331分别配置于一介质基板3312的上下表面，形成一相互耦合部分3132。该导体单元333通过一延伸导体部3331与导体单元332分别配置于一介质基板3322的上下表面，形成一相互耦合部分3233。该导体单元334通过一延伸导体部3341与导体单元333共同配置于一介质基板3332的上表面，形成一相互耦合部分3334。该导体单元334配置于一介质基板3342的上表面。该导体单元的相互耦合部分3132、3233、3334的耦合间距，小于该天线12最低操作频带的最低操作频率的百分之一波长。举例说明，该多个延伸导体部3311、3321、3331、3341可为不同形状的金属片或具有多个金属支路。此外，该多个介质基板3312、3322、3332、3342可为不同材料、介电材料、塑胶材料、软板材料、光电转换材料、光电半导体材料或太阳能光伏转换材料。
该耦合导体结构34，具有一第一导体部341以及一第二导体部342，该第一导体部341的一端电气连接于该接地面11，另一端电气连接于该第二导体部342，该第二导体部342与该导引电流导体结构33形成一耦合部分343。该耦合部分343的耦合间距，小于该天线12最低操作频带的最低操作频率的百分之二波长。该第二导体部342的形状大致为一矩形，该第一导体部341电气连接于该接地面11的位置与该信号源121间的距离，小于该天线12最低操作频带的最低操作频率的二分之一波长。该多个导体单元331、332、333、334大致为矩形，该第二导体部342大致为矩形，本揭露可实施方式并非限定于上述。此外该多个导体单元331、332、333、334可为不同金属材料、金属电极或太阳能光电转换装置的电极。
当该天线12共振于一操作频段时，由于该接地面11也同时会具有相当强度的表面激发电流分布，如此设计该耦合导体结构34与该导引电流导体结构33之间的相互耦合，可使得该导引电流导体结构33能等效地形成该天线12的第二个有效的天线接地面。当该第二导体部342与越多导体单元之间形成电容性耦合，可以增强该耦合导体结构34与该导引电流导体结构33之间的能量耦合强度。此外，由于该第二个有效的天线接地面具有多个相互耦合的导体单元331、332、333、334，能形成多个不同共振长度的电流耦合共振路径。因此，该导引电流导体结构33与耦合导体结构34之间的相互耦合，也能使该天线12于该操作频段形成多个共振模态，有效地增加该天线12至少一操作频段的阻抗频宽。该多个操作频段可用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。此外，该第二个有效的天线接地面有机会能降低该接地面11的表面激发电流强度，因而可能降低该操作频段的SAR值。
图4A绘示依据本揭露一实施例的通讯装置4的结构示意图。通讯装置4具有一接地面11、一天线42、一导引电流导体结构43、一耦合导体结构44以及一机壳16。举例说明，该天线42为一双路径的短路单极型式天线，其通过一信号源421电气连接于该接地面11，并能产生至少一操作频带，用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。然而本揭露可实施方式并非限定于上述，该天线42也可为PIFA型式天线、单极型式天线、短路单极型式天线、回圈型式天线、槽孔型式天线或上述不同天线型式所组合的天线。
请参照图4A，该导引电流导体结构43，配置于该机壳16，并具有多个导体单元431、432、433、434、435、436。该导体单元432通过一延伸导体部4321与导体单元431分别配置于一介质基板4312的上下表面，形成一相互耦合部分3132。举例说明，导体单元431可设置于此介质基板4312的下表面，而连接于该导体单元432的该延伸导体部4321可设置于此介质基板4312的上表面。该导体单元433通过一延伸导体部4331与导体单元432分别配置于一介质基板4322的上下表面，形成一相互耦合部分3233。该导体单元434通过一延伸导体部4341与导体单元433分别配置于一介质基板4332的上下表面，形成一相互耦合部分3334。该导体单元435通过一延伸导体部4351与导体单元434分别配置于一介质基板4342的上下表面，形成一相互耦合部分3435。该导体单元436通过一延伸导体部4361与导体单元435分别配置于一介质基板4352的上下表面，形成一相互耦合部分3536。该导体单元436配置于一介质基板4362的下表面。该多个导体单元的相互耦合部分3132、3233、3334、3435、3536的耦合间距，小于该天线42最低操作频带的最低操作频率的百分之一波长。该多个延伸导体部4321、4331、4341、4351、4361的形状为鱼骨型式，但本揭露可实施方式并非限定于上述，该多个延伸导体部4321、4331、4341、4351、4361也可为其他不同形状的金属片或具有多个金属支路。此外，该多个介质基板4312、4322、4332、4342、4352、4362可为不同材料、介电材料、塑胶材料、软板材料、光电转换材料、光电半导体材料或太阳能光伏转换材料。
该耦合导体结构44，具有一第一导体部441以及一第二导体部442，该第一导体部441的一端电气连接于该接地面11，另一端电气连接于该第二导体部442，该第二导体部442与该导引电流导体结构43形成一耦合部分443。该耦合部分443的耦合间距，小于该天线42最低操作频带的最低操作频率的百分之二波长。该第二导体部442的形状大致为一矩形，该第一导体部441电气连接于该接地面11的位置与该信号源121间的距离，小于该天线42最低操作频带的最低操作频率的二分之一波长。该多个导体单元431、432、433、434、435、436大致为矩形，该第二导体部442大致为矩形，本揭露可实施方式并非限定于上述。此外，该多个导体单元431、432、433、434、435、436可为不同金属材料、金属电极或太阳能光电转换装置的电极。
当该天线42共振于一操作频段时，由于该接地面11也同时会具有相当强度的表面激发电流分布，如此设计该耦合导体结构44与该导引电流导体结构43之间的相互耦合，可使得该导引电流导体结构43能等效地形成该天线42第二个有效的天线接地面。当该第二导体部442与越多导体单元之间形成电容性耦合，可以增强该耦合导体结构44与该导引电流导体结构43之间的能量耦合强度。此外，由于该第二个有效的天线接地面具有多个相互耦合的导体单元431、432、433、434、435、436，能形成多个不同共振长度的电流耦合共振路径。因此，该导引电流导体结构43与耦合导体结构44之间的相互耦合，也能使该天线42于该操作频段形成多个共振模态，有效地增加该天线42至少一操作频段的阻抗频宽。该多个操作频段可用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。此外，该第二个有效的天线接地面有机会能降低该接地面11的表面激发电流强度，因而可能降低该操作频段的SAR值。图4B绘是图4A通讯装置4的结构侧面示意图。
图4C为通讯装置4设置以及未设置该耦合导体结构44与该导引电流导体体结构43的天线42实测返回损失(return loss)图。曲线4211为未设置该耦合导体结构44与该导引电流导体体结构43的天线42实测返回损失曲线。曲线4212为有设置该耦合导体结构44与该导引电流导体体结构43的天线42实测返回损失曲线。在图4C中，该实施例通讯装置4的天线42的最低操作频带的最低通讯频带为GSM850(Global System for MobileCommunications 850)，因此其最低操作频率约为824MHz。
该实施例通讯装置4的该第一导体部441电气连接于该接地面11的位置与该信号源421间的距离，小于该天线42的最低操作频带的最低操作频率的八分之一波长。如此可以使该天线42于较低操作频带同时具有二个有效的天线接地面，形成多个不同共振长度的电流共振路径，进而使该天线42于该较低操作频段形成多个共振模态。由图4C可以看到通过设置该耦合导体结构44与该导引电流导体体结构43，该第二个有效的天线接地面，成功地使得该天线42于较低操作频段形成多个共振模态，并有效地增加该天线42于较低操作频段的阻抗频宽。该多个操作频段可用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。
在本实施例中，通讯装置4的天线42的较低与较高操作频带可分别涵盖不同通讯频带GSM850/900以及GSM1800。然而图4C仅为通讯装置4的天线可产生至少一操作频带的范例，用以说明通讯装置4的天线产生的操作频带可收发至少一通讯频带的电磁信号，并非用来限定本揭露的实施方式。通讯装置4的天线所产生的操作频带也可以是设计用以收发长程演进(LTE，Long Term Evolution)系统、全球互通微波存取(WiMAX，WorldwideInteroperability for Microwave Access)系统、数字电视广播(DTV，DigitalTelevision Broadcasting)系统、全球定位系统(GPS，Global Positioning System)、无线广域网络(WWAN，Wireless Wide Area Network)系统、无线区域网络(WLAN，WirelessLocal Area Network)系统、超宽频通讯技术(UWB，Ultra-Wideband)系统、无线个人网络(WPAN，Wireless Personal Area Network)系统或者其他无线或移动通讯频带应用的电磁信号。
图5A绘示依据本揭露一实施例的通讯装置5的结构示意图。通讯装置5具有一接地面11、一天线52、一导引电流导体结构53、二耦合导体结构54、55以及一机壳16。举例说明，该天线52为一双路径短路单极型式天线，其通过一信号源521电气连接于该接地面11，能产生至少一操作频带，用来收发至少一通讯频带的电磁信号。然而本揭露可实施方式并非限定于上述，该天线52也可为单极型式天线、短路单极型式天线、PIFA型式天线、回圈型式天线、槽孔型式天线或前述不同型式天线所组合的天线。
请参照图5A，该导引电流导体结构53，配置于该机壳16，并具有二个导体单元531、532。该导体单元532通过一延伸导体部5321与导体单元531分别配置于一介质基板5312的上下表面，形成一相互耦合部分3132。该导体单元531通过一延伸导体部5311与导体单元532分别配置于一介质基板5322的上下表面，形成一相互耦合部分3231。该延伸导体部5321、5311的形状为梳形，然而本揭露可实施方式并非限定于上述，其也可为其他不同形状的金属片或具有多个金属支路。该多个导体单元的相互耦合部分3132、3231的耦合间距，小于该天线52最低操作频带的最低操作频率的百分之一波长。此外，该多个介质基板5312、5322可为不同材料、介电材料、塑胶材料、软板材料、光电转换材料、光电半导体材料或太阳能光伏转换材料。
该耦合导体结构54，具有一第一导体部541以及一第二导体部542，该第一导体部541的一端电气连接于该接地面11，另一端电气连接于该第二导体部542。该耦合导体结构55，具有一第一导体部551以及一第二导体部552。该第一导体部551的一端电气连接于该接地面11，另一端电气连接于该第二导体部552。该第二导体部542与该导引电流导体结构53具有耦合部分543，该第二导体部552与该导引电流导体结构53具有耦合部分553。该耦合部分543与553的耦合间距，小于该天线52最低操作频带的最低操作频率的百分之二波长。该第一导体部541与551电气连接于该接地面11的位置与该信号源521间的距离，小于该天线52最低操作频带的最低操作频率的二分之一波长。
该多个导体单元531、532大致为矩形。此外，该多个导体单元531、532可为不同金属材料、金属电极或太阳能光电转换装置的电极。当该天线52共振于一操作频段时，由于该接地面11也同时会具有相当强度的表面激发电流分布，如此设置该耦合导体结构54以及该耦合导体结构55与该导引电流导体结构53之间的相互耦合，可使得该导引电流导体结构53能等效地形成该天线52的第二个有效的天线接地面。此外，由于该第二个有效的天线接地面具有二个相互耦合的导体单元531、532，能形成多个不同共振长度的电流耦合共振路径。因此，该导引电流导体结构53与耦合导体结构54以及55之间的相互耦合，也能使该天线52于该操作频段形成多个共振模态，有效地增加该天线52至少一操作频段的阻抗频宽。该多个操作频段可用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。此外，该第二个有效的天线接地面有机会能降低该接地面11的表面激发电流强度，因而可能降低该操作频段的SAR值。
图5B为通讯装置5设置以及未设置该耦合导体结构54、55与该导引电流导体结构53的天线52实测返回损失图。曲线5211为未设置该耦合导体结构54、55与该导引电流导体结构53的天线52实测返回损失曲线。曲线5212为有设置有该耦合导体结构54、55与该导引电流导体结构53的天线52实测返回损失曲线。在图5B中，该实施例通讯装置5的天线52的最低操作频带的最低通讯频带为GSM850，因此其最低操作频率约为824MHz。
该实施例通讯装置5的该第一导体部541、551电气连接于该接地面11的位置与该信号源521间的距离，均介于该天线52最低操作频带的最低操作频率的四分之一波长到八分之一波长之间。如此，可以使所形成的第二个有效的天线接地面，抑制该天线52于较高操作频带的接地面激发电流分布至该接地面11的末端，并进而产生一个有利于该天线52于较高操作频带模态共振的一等效接地面长度。因此，本实施例通讯装置5设置该导引电流导体结构53与耦合导体结构54以及55之间的相互耦合，可使该天线52于较高操作频段能形成连续的共振模态，有效地增加该天线52于较高操作频段的阻抗频宽。该多个操作频段可用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。此外，该第二个有效的天线接地面有机会能降低该接地面11的表面激发电流强度，因而可能降低该操作频段的SAR值。
在本实施例中，通讯装置5的天线52的较低与较高操作频带可分别涵盖不同通讯频带GSM850/900以及GSM1800。然而图5B仅为通讯装置5的天线可产生至少一操作频带的范例，用以说明通讯装置5的天线产生的操作频带可收发至少一通讯频带的电磁信号，并非用来限定本揭露的可实施方式。通讯装置5的天线所产生的操作频带也可以是设计用以收发LTE、WiMAX、DTV、GPS、WWAN、WLAN、UWB、WPAN或者其他无线或移动通讯频带应用的电磁信号。
在上述的实施范例中，所揭露一通讯装置，包括一至少一接地面、至少一天线、一导引电流导体结构、至少一耦合导体结构以及一机壳。该至少一天线通过一信号源电气连接于该至少一接地面，能产生至少一操作频带，用来收发至少一通讯频带的电磁信号。该至少一天线可为单极型式天线、短路单极型式天线、PIFA型式天线、IFA型式天线、回圈型式天线、槽孔型式天线或前述不同天线型式组合的天线。该导引电流导体结构，配置于该机壳，具有多个导体单元，该多个导体单元中相邻导的体单元之间分别具有相互耦合部分。相邻的导体单元之间可通过芯片电容或其他的延伸导体部形成该相互耦合部分。
该至少一耦合导体结构，具有一第一导体部以及一第二导体部，该第一导体部的一端电气连接于该接地面，另一端电气连接于该第二导体部，该第二导体部与该导引电流导体结构形成一耦合部分。该第一导体部电气连接于该接地面的位置与该信号源间的距离，小于该天线最低操作频带的最低操作频率的二分之一波长。
该多个导体单元与该第二导体部可为不同形状的金属片或具有多个金属支路。此外，该多个导体单元可为不同金属材料、金属电极或太阳能光电转换装置的电极。当该天线共振于一操作频段时，由于该接地面也同时会具有相当强度的表面激发电流分布，如此设置该耦合导体结构与该导引电流导体结构之间的相互耦合，可使得该导引电流导体结构能等效地形成该天线第二个有效的天线接地面。此外，由于该第二个有效的天线接地面具有多个相互耦合的导体单元，能形成多个不同共振长度的电流耦合共振路径。因此，通过设置该导引电流导体结构与耦合导体结构之间的相互耦合，能使该天线于该操作频段形成多个共振模态，有效地增加该天线至少一操作频段的阻抗频宽。该多个操作频段可用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。此外，该第二个有效的天线接地面有机会能降低该接地面的表面激发电流强度，因而可能降低该操作频段的SAR值。
图6绘示依据本揭露一实施例所提出一增加通讯装置的天线操作频宽的方法的流程图。本实施范例包括以下步骤：配置一导引电流导体结构于具有至少一天线与接地面的一通讯装置的机壳(步骤601)，其中该导引电流导体结构具有多个导体单元，并且相邻的导体单元之间具有至少一相互耦合部分。另外，连接一耦合导体结构于该接地面(步骤602)，其中该耦合导体结构具有一第一导体部以及一第二导体部，该第一导体部的一端电气连接于该接地面，另一端电气连接于该第二导体部，该第二导体部与该导引电流导体结构具有至少一耦合部分。
在所提出的方法中，该天线可通过一信号源电气连接于该接地面，其能产生至少一操作频带。该至少一操作频段可用来收发一或多个通讯频带的电磁信号。该天线可为单极型式天线、短路单极型式天线、PIFA型式天线、IFA型式天线、回圈型式天线、槽孔型式天线或前述不同天线型式组合的天线。该多个导体单元的其中之一可通过一延伸导体部与相邻的导体单元形成该至少一相互耦合部分。该多个导体单元的其中之一也可通过一芯片电容与相邻的导体单元形成该至少一相互耦合部分。该导体单元可为不同形状的金属片或具有多个金属支路。该第二导体部可为不同形状的金属片或具有多个金属支路。该天线与信号源之间可设置有一匹配电路。该多个导体单元可为不同金属材料、金属电极或太阳能光电转换装置的电极。该第一导体部电气连接于该接地面的位置与该信号源间的距离，小于该天线最低操作频带的最低操作频率的二分之一波长。
当该天线共振于一操作频段时，由于该接地面也同时会具有相当强度的表面激发电流分布，如此设置该耦合导体结构与该导引电流导体结构之间的相互耦合，可使得该导引电流导体结构能等效地形成该天线第二个有效的天线接地面。此外，由于该第二个有效的天线接地面具有多个相互耦合的导体单元，能形成多个不同共振长度的电流耦合共振路径。因此，通过设置该导引电流导体结构与耦合导体结构之间的相互耦合，能使该天线于该操作频段形成多个共振模态，有效地增加该操作频段的阻抗频宽。该操作频段可用来收发至少一通讯频带的射频信号。此外，该第二个有效的天线接地面有机会能降低该接地面的表面激发电流强度，因而可能降低该操作频段的SAR值。
参照图6的方法用于图7的通讯装置7，其图7绘示依据本揭露一实施例的通讯装置7的结构示意图。包括以下步骤：配置一导引电流导体结构73于具有至少一天线12与接地面11的一通讯装置7的机壳16，其中该导引电流导体结构73具有多个导体单元731、732、733、734、735，并且相邻的导体单元之间具有至少一相互耦合部分。连接一耦合导体结构74于该接地面11，其中该耦合导体结构74具有一第一导体部741以及一第二导体部742，该第一导体部741的一端电气连接于该接地面11，另一端电气连接于该第二导体部742，该第二导体部742与该导引电流导体结构73具有至少一耦合部分743，以有效增加该天线12产生的至少一操作频带的阻抗频宽。
该导体单元731、732之间具有一相互耦合部分3132；导体单元732、733之间具有一相互耦合部分3233；导体单元733、734之间具有一相互耦合部分3334；导体单元734、735之间具有一相互耦合部分3435。该相互耦合部分3132、3233、3334、3435可通过一延伸导体部与相邻的导体单元来形成。也可通过一芯片电容连接该多个导体单元的其中之一于相邻导体单元来形成。
该天线12通过一信号源121电气连接该天线12于该接地面11，能产生至少一操作频带，用来收发至少一通讯频带的电磁信号。该天线12可为例如单极型式天线、短路单极型式天线、PIFA型式天线、IFA型式天线、回圈型式天线、槽孔型式天线或前述不同型式天线组合的天线。该耦合部分743的耦合间距，小于该天线12最低操作频带的最低操作频率的百分之二波长。该第一导体部741电气连接于该接地面11的位置与该信号源121间的距离，小于该天线12的最低操作频带的最低操作频率的二分之一波长。该多个导体单元731、732、733、734、735与该第二导体部742也可为不同形状的金属片或具有多个金属支路。此外该多个导体单元731、732、733、734、735可为不同金属材料、金属电极或太阳能光电转换装置的电极。
当该天线12共振于一操作频段时，由于该接地面11也同时会具有相当强度的表面激发电流分布，如此设置该耦合导体结构74与该导引电流导体结构73之间的相互耦合，可使得该导引电流导体结构73能等效地形成该天线12第二个有效的天线接地面。此外，由于该第二个有效的天线接地面具有多个相互耦合的导体单元731、732、733、734、735，能形成多个不同共振长度的电流耦合共振路径。因此，本实施例所提出设置该导引电流导体结构73与耦合导体结构74之间的相互耦合，能使该天线12于该操作频段形成多个共振模态，有效增加该天线12至少一操作频段的阻抗频宽。该操作频段可用来收发至少一通讯频带的射频信号。此外，该第二个有效的天线接地面有机会能降低该接地面11的表面激发电流强度，因而可能降低该操作频段的SAR值。
参照图6的方法用于图8A之通讯装置8，其图8A绘示依据本揭露一实施例之通讯装置8的结构示意图。所述方法包括以下步骤：配置一导引电流导体结构43于具有至少一天线42与至少一接地面之一通讯装置8的机壳16。其中该通讯装置8具有两接地面11与111，分别作为不同电路系统之接地面。该接地面11与111也可以利用同轴电线、信号传输线或不同方式电气连接。其中该导引电流导体结构43具有复数个导体单元431、432、433、434、435、436，并且相邻的导体单元之间具有至少一相互耦合部分。连接一耦合导体结构44于该接地面11，其中该耦合导体结构44具有一第一导体部441以及一第二导体部442，该第一导体部441的一端电气连接于该接地面11，另一端电气连接于该第二导体部442，该第二导体部442与该导引电流导体结构43具有至少一耦合部分443，以有效增加该天线42产生的至少一操作频带的阻抗频宽。
举例说明，该天线42为一双路径的短路单极型式天线，其藉由一讯号源421电气连接于该接地面11，并能产生至少一操作频带，用来收发一或多个通讯频带的电磁讯号。然而本揭露可实施方式并非限定于上述，该天线42也可为PIFA型式天线、单极型式天线、短路单极型式天线、循环型式天线、槽孔型式天线或上述不同天线型式所组合的天线。此外，该通讯装置8也可具有多层或复数个电路系统之接地面。
请参照图8A，该导引电流导体结构43，配置于该机壳16，并具有复数个导体单元431、432、433、434、435、436。该导体单元432藉由一延伸导体部4321与导体单元431分别配置于一介质基板4312的上下表面，形成一相互耦合部分3132。举例说明，导体单元431可设置于此介质基板4312的下表面，而连接于该导体单元432的该延伸导体部4321可设置于此介质基板4312的上表面。该导体单元433藉由一延伸导体部4331与导体单元432分别配置于一介质基板4322的上下表面，形成一相互耦合部分3233。该导体单元434藉由一延伸导体部4341与导体单元433分别配置于一介质基板4332的上下表面，形成一相互耦合部分3334。该导体单元435藉由一延伸导体部4351与导体单元434分别配置于一介质基板4342的上下表面，形成一相互耦合部分3435。该导体单元436藉由一延伸导体部4361与导体单元435分别配置于一介质基板4352的上下表面，形成一相互耦合部分3536。该导体单元436配置于一介质基板4362的下表面。该等导体单元的相互耦合部分3132、3233、3334、3435、3536的耦合间距，小于该天线42最低操作频带之最低操作频率的百分之一波长。
该等延伸导体部4321、4331、4341、4351、4361之形状为鱼骨型式，但本揭露可实施方式并非限定于上述，该等延伸导体部4321、4331、4341、4351、4361也可为其它不同形状的金属片或具有复数个金属支路。此外，该等介质基板4312、4322、4332、4342、4352、4362可为不同材料、介电材料、塑料材料、软板材料、光电转换材料、光电半导体材料或太阳能光伏转换材料。
该耦合部分443的耦合间距，小于该天线42最低操作频带之最低操作频率的百分之二波长。该第二导体部442的形状大致为一矩形，该第一导体部441电气连接于该接地面11的位置与该讯号源121间之距离，小于该天线42最低操作频带之最低操作频率的二分之一波长。该等导体单元431、432、433、434、435、436大致为矩形。此外，该等导体单元431、432、433、434、435、436可为不同金属材料、金属电极或太阳能光电转换装置的电极。
当该天线42共振于一操作频段时，由于该接地面11也同时会具有相当强度的表面激发电流分布，如此设计该耦合导体结构44与该导引电流导体结构43之间的相互耦合，可使得该导引电流导体结构43能等效地形成该天线42的有效延伸接地面，来补偿该接地面11共振长度不足的状况。当该第二导体部442与越多导体单元之间形成电容性耦合，可以增强该耦合导体结构44与该导引电流导体结构43之间的能量耦合强度。此外，由于该有效的天线延伸接地面具有复数个相互耦合的导体单元431、432、433、434、435、436，能形成多个不同共振长度的电流耦合共振路径。因此，该导引电流导体结构43与耦合导体结构44之间的相互耦合，能改善该天线42于该操作频段形成共振模态的阻抗匹配程度，有效地增加该天线42至少一操作频段的阻抗频宽。该等操作频段可用来收发一或多个通讯频带的电磁讯号。此外，该有效的天线延伸接地面有机会能降低该接地面11的表面激发电流强度，因而可能降低该操作频段的SAR值。
图8B为通讯装置8设置以及未设置该耦合导体结构44与该导引电流导体结构43的天线42实测返回损失图。曲线8211为未设置该耦合导体结构44与该导引电流导体结构43的天线42实测返回损失曲线。曲线8212为有设置该耦合导体结构44与该导引电流导体结构43的天线42实测返回损失曲线。在图8B中，该实施例通讯装置8之天线42的最低操作频带之最低通讯频带为GSM850，因此其最低操作频率约为824MHz。
该实施例通讯装置8的该第一导体部441电气连接于该接地面11的位置与该讯号源421间之距离，小于该天线42的最低操作频带之最低操作频率的八分之一波长。该耦合导体结构44与该导引电流导体结构43之间的相互耦合，可使得该导引电流导体结构43能等效地形成该天线42的有效延伸接地面，来补偿该接地面11共振长度不足的状况。如此能改善该天线42于较低操作频带所形成共振模态的阻抗匹配程度，有效地增加该天线42较低操作频带的阻抗频宽。由第8B图可以看到藉由设置该耦合导体结构44与该导引电流导体结构43，该有效的天线延伸接地面，成功地使得该天线42于较低操作频段形匹配程度较佳的共振模态，并有效地增加该天线42于较低操作频段的阻抗频宽。该等操作频段可用来收发一或多个通讯频带的电磁讯号。
在本实施例中，通讯装置8之天线42的较低与较高操作频带可分别涵盖不同通讯频带GSM850/900以及GSM1800。然而图8B仅为通讯装置8的天线可产生至少一操作频带之范例，用以说明通讯装置8的天线产生之操作频带可收发至少一通讯频带的电磁讯号，并非用来限定本揭露的实施方式。通讯装置8的天线所产生之操作频带也可以是设计用以收发长程演进系统、全球互通微波存取系统、数字电视广播系统、全球定位系统、无线广域网络系统、无线局域网络系统、超宽带通讯技术系统、无线个人网络系统或者其它无线或行动通讯频带应用之电磁讯号。
虽然结合以上实施范例揭露了本揭露，然而其并非用以限定本揭露，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本揭露的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本揭露的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (21)

1.一种通讯装置，包括:
至少一接地面；
至少一天线，通过一信号源电气连接于该至少一接地面，产生至少一操作频带，该至少一操作频带用来收发至少一通讯频带的电磁信号；
导引电流导体结构，具有包括第一导体单元的多个导体单元，该第一导体单元通过第一介质基板连接至第一延伸导体部以形成第一相互耦合部分，且该第一延伸导体部连接至相邻于该第一导体单元的第二导体单元，其中该第一导体单元位于该第一介质基板的底部，且未直接连接至该第一导体单元的该第一延伸导体部位于该第一介质基板的顶部，其中位于该第一延伸导体部以及该第一导体单元之间的该第一相互耦合部分的耦合间距小于该至少一天线最低操作频带的最低操作频率的百分之一波长；以及
至少一耦合导体结构，具有第一导体部以及第二导体部，该第一导体部的一端电气连接于该至少一接地面，另一端电气连接于该第二导体部，该第二导体部配置于该至少一接地面以及该导引电流导体结构的所述多个导体单元之间，且间接地通过该第一导体部连接至该至少一接地面以与所述多个导体单元同时形成至少一耦合部分，
其中该第一导体部电气连接于该至少一接地面的位置与该信号源间的距离，小于该至少一天线的该最低操作频带的该最低操作频率的二分之一波长。
2.如权利要求1所述的通讯装置，其中该第一导体单元以及该第一延伸导体部形成该介质基板的两侧。
3.如权利要求1所述的通讯装置，其中该多个导体单元的其中之一通过一芯片电容与相邻的导体单元形成该第一相互耦合部分。
4.如权利要求1所述的通讯装置，其中该多个导体单元为不同形状的金属片。
5.如权利要求1所述的通讯装置，其中该多个导体单元为相同形状的金属片。
6.如权利要求1所述的通讯装置，其中该多个导体单元具有多个金属支路。
7.如权利要求1所述的通讯装置，其中该第二导体部具有多个金属支路。
8.如权利要求1所述的通讯装置，其中该多个导体单元的其中之一电气连接于该至少一接地面。
9.如权利要求1所述的通讯装置，其中该至少一天线与该信号源之间具有一匹配电路。
10.如权利要求1所述的通讯装置，其中该多个导体单元为不同金属材料的金属电极或太阳能光电转换装置的电极。
11.如权利要求1所述的通讯装置，还包括一机壳，其中该导引电流导体结构设置于该机壳的外部，该至少一耦合导体结构以及该至少一天线设置于该机壳的内部。
12.一种增加天线操作频宽的方法，适用于一通讯装置，该方法包括:
配置一导引电流导体结构于具有至少一天线与至少一接地面的一通讯装置的机壳，其中该导引电流导体结构具有包括第一导体单元的多个导体单元，该第一导体单元通过第一介质基板连接至第一延伸导体部以形成第一相互耦合部分，且该第一延伸导体部连接至相邻于该第一导体单元的第二导体单元，其中该第一导体单元位于该第一介质基板的底部，且未直接连接至该第一导体单元的该第一延伸导体部位于该第一介质基板的顶部，其中位于该第一延伸导体部以及该第一导体单元之间的该第一相互耦合部分的耦合间距小于该至少一天线最低操作频带的最低操作频率的百分之一波长；以及
连接一耦合导体结构于该至少一接地面，其中该耦合导体结构具有第一导体部以及第二导体部，该第一导体部的一端电气连接于该接地面，另一端电气连接于该第二导体部，配置于该至少一接地面以及该导引电流导体结构的所述多个导体单元之间，且间接地通过该第一导体部连接至该至少一接地面以与所述多个导体单元同时形成至少一耦合部分，
其中该第一导体部电气连接于该至少一接地面的位置与一信号源间的距离，小于该至少一天线的该最低操作频带的该最低操作频率的二分之一波长。
13.如权利要求12所述增加天线操作频宽的方法，其中该天线通过一信号源电气连接于该接地面，其产生至少一操作频带，该至少一操作频带用来收发至少一通讯频带的电磁信号。
14.如权利要求12所述增加天线操作频宽的方法，其中该第一导体单元以及该第一延伸导体部形成该介质基板的两侧。
15.如权利要求12所述增加天线操作频宽的方法，其中该多个导体单元的其中之一通过一芯片电容与相邻的导体单元形成该第一相互耦合部分。
16.如权利要求12所述增加天线操作频宽的方法，其中该多个导体单元为不同形状的金属片。
17.如权利要求12所述增加天线操作频宽的方法，其中该多个导体单元为相同形状的金属片。
18.如权利要求12所述增加天线操作频宽的方法，其中该多个导体单元具有多个金属支路。
19.如权利要求12所述增加天线操作频宽的方法，其中该第二导体部具有多个金属支路。
20.如权利要求12所述增加天线操作频宽的方法，其中该至少一天线与信号源之间设置有一匹配电路。
21.如权利要求12所述增加天线操作频宽的方法，其中该多个导体单元为不同金属材料的金属电极或太阳能光电转换装置的电极。
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