CN103094686A - 通信装置及其天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信装置及其天线结构。所述天线结构包含：基板、接地元件、开口槽孔及辐射金属部。接地元件位于所述基板的第一表面上。开口槽孔形成于所述接地元件上，所述开口槽孔大致与所述接地元件的边缘平行且至少产生第一共振模态，且所述开口槽孔与所述接地元件的所述边缘的距离小于所述第一共振模态的中心频率的0.05倍波长。辐射金属部位于所述基板相对应于所述第一表面的第二表面上，且所述开口槽孔至少部分涵盖所述辐射金属部，所述辐射金属部至少产生的第二共振模态，所述辐射金属部的馈入端电气耦合至位于所述基板上的信号源。

Description

通信装置及其天线结构

技术领域

本发明涉及一种通信装置及其天线结构。

背景技术

移动科技日新月异，除了要求外观上达到轻、薄、短、小，同时随着不停演进的通信世代，更多的操作带宽需求也伴随着产生。而在传统天线设计上，为缩小天线尺寸并同时获得宽带操作，一般需占据通信装置顶端或底端的净空区间，使得天线整体的品质因数(Quality factor)降低，进而增加操作带宽来涵盖多频的操作。例如美国专利第7,932,865B2号“Coplanarcoupled-fed multiband antenna for the mobile device”(共平面耦合馈入的移动装置多频天线)所揭露的多频内建天线设计即是一例，然而此一方式无法运用其净空区间来更进一步增加操作带宽，以涵盖更多的操作频带。

因此，有必要提供一种通信装置，其具有两个宽带操作频带，例如至少涵盖约824～960MHz及1710～2170MHz频带，以满足无线广域网(WWAN，Wireless Wide Area Network)的五频操作，同时使得天线元件能与周围的电子元件达到高度整合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通信装置及其天线结构，以满足无线广域网的五频操作，同时使得天线元件能与周围的电子元件达到高度整合。

为了解决上述现有技术的问题，本发明提供一种通信装置，其包含基板、接地元件、开口槽孔及辐射金属部。接地元件位于基板的第一表面上。开口槽孔形成于接地元件上，开口槽孔大致与接地元件的边缘平行，开口槽孔至少产生第一共振模态，且开口槽孔与接地元件的边缘的距离小于第一共振模态的中心频率的0.05倍波长。辐射金属部位于基板相对应于所述第一表面的第二表面上，且开口槽孔至少部分涵盖辐射金属部，辐射金属部至少产生第二共振模态，辐射金属部的馈入端电气耦合至位于基板上的信号源。

为了解决上述现有技术的问题，本发明提供一种天线结构。天线结构包含基板、接地元件、开口槽孔及辐射金属部。接地元件位于基板的第一表面上。开口槽孔形成于接地元件上，开口槽孔大致与接地元件的边缘平行，开口槽孔至少产生第一共振模态，且开口槽孔与接地元件的边缘的距离小于第一共振模态的中心频率的0.05倍波长。辐射金属部位于基板相对应于所述第一表面的第二表面上，且开口槽孔至少部分涵盖辐射金属部，辐射金属部至少产生第二共振模态，辐射金属部的馈入端电气耦合至位于基板上的信号源。

附图说明

图1为本发明通信装置及其天线结构的第一实施例的结构图。

图2A为本发明通信装置及其天线结构的第二实施例的结构图。

图2B为本发明通信装置及其天线结构的第二实施例的量测回波损耗图。

图3A为现有技术中传统通信装置及其传统天线结构的结构图。

图3B为图3A所示的传统通信装置及其传统天线结构的仿真回波损耗图。

图4为本发明通信装置及其天线结构的第三实施例的结构图。

其中，附图标记说明如下：

1、2、3、4            通信装置及其天线结构

11、31                接地元件

111                   接地元件的边缘

12、32                基板

121、321              第一表面

122                   第二表面

13                    开口槽孔

14、34、44                    辐射金属部

141、341                      馈入端

15、35                        信号源

26、46                        金属导体

271、272、71、472             电气耦合点

3211                          基板上净空区间(无接地面区间)

2100                          第二实施例的第一操作频带

2200                          第二实施例的第二操作频带

3100                          现有技术实施例的操作频带

48                            电子元件(数据传输接头)

d                             开口槽孔与接地元件的边缘的距

                              离

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，并配合附图，作详细说明如下。

在说明书及权利要求书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。本说明书及权利要求书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。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的「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气连接手段。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气连接于所述第二装置，或透过其他装置或连接手段间接地电气连接至所述第二装置。

请参考图1，图1为本发明的通信装置1及其天线结构的第一实施例的结构图。通信装置1包括接地面元件11、基板12、开口槽孔13及辐射金属部14。接地元件11位于基板12的第一表面121上。开口槽孔13形成于接地元件11上，开口槽孔13大致与接地元件11的边缘111平行，开口槽孔13至少产生第一共振模态，且开口槽孔13与接地元件11的边缘111的距离d小于第一共振模态的中心频率的0.05倍波长，使得开口槽孔13足够靠近接地元件11的边缘111，而具有实际运用价值。此外，辐射金属部14位于基板12相对于所述第一表面121的第二表面122上，且开口槽孔13至少部分涵盖所述辐射金属部14，所述辐射金属部14至少产生第二共振模态，增加所述通信装置的操作带宽，辐射金属部14的馈入端141电气耦合至位于基板12上的信号源15。

请注意，在本实施例中，开口槽孔13的外形大致为长方形，但此并非本发明的限制条件。此外，辐射金属部14可为单极天线，但本发明并不局限于此。

请一并参考图2A以及图2B，图2A为本发明的通信装置2及其天线结构的第二实施例的结构图，而图2B则为通信装置2及其天线结构的回波损耗图。第二实施例与第一实施例的主要差异在于第二图中的通信装置2及其天线结构还包含金属导体26，且此时接地元件11的边缘111经由电气耦合点271及电气耦合点272电气耦合至金属导体26，并大致垂直于接地元件11，且金属导体26具有宽度，金属导体26的宽度不大于通信装置2的厚度。在本实施例中，所述金属导体26可为通信装置2的边框的一部份，但本发明并不局限于此。由于第二实施例的通信装置2的天线结构与第一实施例的通信装置1的天线结构相似，在此相似结构下，第二实施例也可以具有与第一实施例相似的功效。

请注意，在第二实施例中，选择下列尺寸进行实作：基板12长度约为110mm，宽度约为60mm，厚度约为0.8mm；接地面11形成于基板12上；开口槽孔13长度约为40mm，宽度约为9mm，其长度约为第一操作频带2100的中心频率(约890MHz)的0.12倍波长，由于开口槽孔13印刷于基板12上，其为介质基板，因此开口槽孔13的长度少于所述中心频率的四分之一波长。如图2B所示，由量测结果可得知，本发明的第二实施例在6dB回波损耗的定义之下(移动通信装置天线设计规范)，其第一操作频带2100可涵盖约824～960MHz来达成GSM850/900的两频操作，其第二操作频带2200可涵盖约1710～2170MHz来达成GSM1800/1900/UMTS的三频操作，因此所述天线结构可满足WWAN五频的操作需求。

请一并参考图3A以及图3B，图3A为现有技术中通信装置3及其传统天线结构的结构图，而图3B则为通信装置3及其传统天线结构的仿真回波损耗图。如图3A所示，通信装置3包括接地面元件31、基板32、辐射金属部34。接地元件31位于基板32的第一表面321上。辐射金属部34位于基板32上的净空区间3211，辐射金属部34的馈入端341电气耦合至位于基板32上的信号源35。值得注意的是，通信装置3及其传统天线结构跟第一实施例中的通信装置1及其天线结构的不同之处在于，通信装置3及其传统天线结构仅由辐射金属部34产生共振模态，而未能运用净空区间3211来形成开口槽孔以增加操作带宽。

请注意，通信装置3及其传统天线结构选择下列尺寸进行仿真：基板32长度约为110mm，宽度约为60mm，厚度约为0.8mm；接地面31形成于基板32上；辐射金属部34长度约为34mm。如图3B所示，由仿真结果可得知，通信装置3及其传统天线结构在6dB回波损耗的定义之下(移动通信装置天线设计规范)，其操作频带3100仅可涵盖GSM1800/1900/UMTS的三频操作需求，相较于本发明的第二实施例(如图2B所示)，传统天线结构无法使产生共振模态位于所需的低频操作频带，而无法满足WWAN五频的操作需求。

请参考图4，图4为本发明通信装置4及其天线结构的第三实施例的结构图。第三实施例的天线结构与第一实施例的天线结构的主要差异在于，在图4中的通信装置4及其天线结构的接地元件11的边缘111经由电气耦合点471及电气耦合点472电气耦合至金属导体46，金属导体46具有宽度，并大致垂直于接地元件11，金属导体46的宽度不大于通信装置4的厚度。在本实施例中，金属导体46用于放置电子元件48，如数据传输接头或者通用串行总线(USB)连接器，且电子元件48的部份结构与接地元件11电气连接。由于第三实施例的天线结构与第一实施例的天线结构相似，在此相似结构下，第三实施例也可以具有与第一实施例相似的功效。

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)

1.一种通信装置，包含天线结构，所述天线结构包含：

基板；

接地元件，其位于所述基板的第一表面上；

开口槽孔，形成于所述接地元件上，所述开口槽孔大致与所述接地元件的边缘平行，所述开口槽孔至少产生第一共振模态，且所述开口槽孔与所述接地元件的所述边缘的距离小于所述第一共振模态的中心频率的0.05倍波长；以及

辐射金属部，其位于所述基板相对应于所述第一表面的第二表面上，且所述开口槽孔至少部分涵盖所述辐射金属部，所述辐射金属部至少产生第二共振模态，所述辐射金属部的馈入端电气耦合至位于所述基板上的信号源。

2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述第一共振模态所对应的第一操作频带涵盖824～960MHz，所述第二共振模态所对应的第二操作频带涵盖1710～2170MHz。

3.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述开口槽孔的外形大致为长方形。

4.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述辐射金属部为单极天线。

5.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，包含：

金属导体，其电气耦接于所述接地元件的所述边缘，并大致垂直于所述接地元件，且所述金属导体具有宽度，所述金属导体的所述宽度不大于所述通信装置的厚度。

6.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，所述金属导体为所述通信装置的边框的一部份。

7.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，所述金属导体用于放置电子元件，且所述电子元件的部份结构电气耦接于所述接地元件。

8.一种天线结构，包含：

基板；

接地元件，其位于所述基板的第一表面上；

开口槽孔，其形成于所述接地元件上，所述开口槽孔大致与所述接地元件的边缘平行，所述开口槽孔至少产生第一共振模态，且所述开口槽孔与所述接地元件的所述边缘的距离小于所述第一共振模态的中心频率的0.05倍波长；以及

辐射金属部，其位于所述基板相对应于所述第一表面的第二表面上，且所述开口槽孔至少部分涵盖所述辐射金属部，所述辐射金属部至少产生第二共振模态，所述辐射金属部的馈入端电气耦合至位于所述基板上的信号源。

9.如权利要求8所述的天线结构，其特征在于，所述第一共振模态所对应的第一操作频带涵盖824～960MHz，所述第二共振模态所对应的第二操作频带涵盖1710～2170MHz。

10.如权利要求8所述的天线结构，其特征在于，所述开口槽孔的外形大致为长方形。

11.如权利要求8所述的天线结构，其特征在于，所述辐射金属部为单极天线。

12.如权利要求8所述的天线结构，其特征在于，包含：

金属导体，其电气耦接于所述接地元件的所述边缘，并大致垂直于所述接地元件。

Images