CN103700922A - 通讯装置及其天线元件的设计方法 - Google Patents

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CN103700922A CN201210433712.3A CN201210433712A CN103700922A CN 103700922 A CN103700922 A CN 103700922A CN 201210433712 A CN201210433712 A CN 201210433712A CN 103700922 A CN103700922 A CN 103700922A
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Abstract

本发明公开了一种通讯装置及其天线元件的设计方法。该通讯装置包括一导体接地面及一天线元件；该导体接地面的一边缘处具有一缺口(notch)，该缺口处至少具有一第一边缘及一第二边缘；该天线元件位于该缺口处，该天线元件具有至少一第一操作频带及一第二操作频带；该天线元件包括一第一导体部及一第二导体部；该第一导体部的一起始端为该天线元件的一馈入端，该馈入端经由一信号源电气而耦接于该缺口的该第一边缘，该第一导体部的一末端与该导体接地面之间形成一电容性耦合部分；该第二导体部具有一短路端，电气耦接于该缺口的该第二边缘。

Description

通讯装置及其天线元件的设计方法
技术领域
本发明关于一种通讯装置及其天线元件设计的方法。
背景技术
由于集成电路与系统级封装(System on Package，SOP)技术的进步，大幅减少手机内部通讯电路模块的系统接地面面积。因此不同操作频段的通讯系统应用模块，可以被整合于单一移动通讯装置之中。然而，这将面临到，手机内有限空间的配置，以及不同应用的天线元件或系统模块间的电磁兼容(EMC)等。不同的移动通讯装置的系统接地面经常会具有不同的不完整形状。如此非常不利于对WWAN天线较低共振模态的激发，因为完整的有效接地面长度有助于减小天线整体Q值(quality factor，质量因子)，帮助天线于较低频带形成较宽带的激发模态。故而，多频WWAN天线设计面临挑战。并且天线共振模态的阻抗带宽会受不同系统接地面尺寸的变化而影响，因此业界工程师经常需要因应不同移动通讯装置的系统接地面尺寸，花时间重新调整天线设计。
发明内容
本发明提出一种通讯装置及其天线元件设计的方法。
根据一实施范例，本发明提出一通讯装置，该通讯装置包括至少一导体接地面以及一天线元件；该接地面的一边缘处具有一缺口，该导体接地面在该缺口处至少具有一第一边缘及一第二边缘；该天线元件位于该缺口处，该天线元件具有至少一第一操作频带及一第二操作频带，该第一操作频带低于该第二操作频带；该天线元件包括一第一导体部以及一第二导体部；该第一导体部具有一起始端为该天线元件的一馈入端，该馈入端经由一信号源电气耦接于该缺口的该第一边缘，该第一导体部的一末端与该导体接地面间具有一电容性耦合部分；该第二导体部具有一短路端电气耦接于该缺口的该第二边缘。
根据再一实施例，本发明更提出一种天线元件设计的方法，用于一通讯装置，此方法包含以下步骤：配置一缺口于该通讯装置的一导体接地面的一边缘处，该导体接地面在该缺口处至少具有一第一边缘及一第二边缘；配置一第一导体部经由一信号源电气耦接于该缺口的该第一边缘，该第一导体部的一起始端为该天线元件的一馈入端，该馈入端电气连接于该信号源，该第一导体部的一末端与该导体接地面间形成一电容性耦合部分；配置一第二导体部，其具有一短路端，电气耦接于该缺口的该第二边缘，使该天线元件产生至少一第一操作频带与一第二操作频带，该第一操作频带低于该第二操作频带。
为了对本发明的上述及其他内容有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1A为本发明一实施例通讯装置1的结构图。
图1B为本发明一实施例通讯装置1的天线元件返回损失图。
图1C为本发明一实施例通讯装置1的天线元件辐射效率图。
图2A为本发明一实施例通讯装置2的结构图。
图2B为本发明一实施例通讯装置2对应于不同导体接地面结构变化参数W的天线元件返回损失图。
图3为本发明一实施例通讯装置3的结构图。
图4为本发明一实施例通讯装置4的结构图。
图5为本发明一实施例通讯装置5的结构图。
图6为本发明一实施例的通讯装置其天线元件的设计方法的流程图。
图7为本发明一实施例通讯装置7的结构图。
【主要元件符号说明】
1、2、3、4、5、7：通讯装置
10、20、30、40、50、70：导体接地面
101、201、301、401、501、701：导体接地面的一边缘
11、31、41、51、71：导体接地面的一缺口
111、311、411、511、711：缺口的第一边缘
112、312、412、512、712：缺口的第二边缘
113：缺口的对角线
12、32、42、52、72：天线元件
13、33、43、53、73：第一导体部
131、331、431、531、731：第一导体部的起始端
132、332、432、532、732：第一导体部的末端
1310、3310、4310、5310、7310：电容性耦合部分
14、34、44、54、74：第二导体部
141、341、441、541、741：第二导体部的短路端
3321：电容元件
342：电感元件
15、35、45、55、75：信号源
16、36、46、56、76：等效循环共振结构的电流路径
443：蜿蜒区段
444、451：匹配电路
445、452：信号传输线
d：耦合间距
21：第一操作频带
22：第二操作频带
601、602、603：通讯装置其天线元件设计的方法步骤
具体实施方式
本发明提供一通讯装置及其天线元件设计的装置与方法的实施范例。在通讯装置内，天线元件可通过利用邻近的系统接地面的边缘，形成共振路径的一部分，以减少天线尺寸，并可因应不同接地面尺寸的变化，仍成功激发多频操做的共振模态。
图1A为本发明一实施例的通讯装置1结构图。如图1A所示，通讯装置1包括：一导体接地面10以及一天线元件12。
该导体接地面10的一边缘处101(如图1A所示的上边缘处)具有一缺口11。该导体接地面10在该缺口11至少具有一第一边缘111及一第二边缘112(如图1A所示，譬如但不受限于，第一边缘111为水平边缘，第二边缘112为垂直边缘)。
该天线元件12位于该缺口11处。天线元件12具有至少一第一操作频带21(如图1B所示)及一第二操作频带22(如图1B所示)，该第一操作频带21低于该第二操作频带22。
该天线元件12包括：一第一导体部13以及一第二导体部14。该第一导体部13具有一起始端131为该天线元件12的馈入端，该馈入端经由一信号源15电气耦接于该缺口11的该第一边缘111。该第一导体部13大致沿着该第一边缘111延伸，该第一导体部13并具有一末端132与该导体接地面10间具有一电容性耦合部分1310。该第二导体部14具有一短路端141，电气耦接于该缺口11的该第二边缘112。该天线元件12的馈入端与该信号源15之间，也可以设计具有一匹配电路(未示出)，来调整天线元件12操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。该第二导体部14的短路端141与该导体接地面10之间，也可以设计具有一匹配电路，用来调整该天线元件12操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。
在图1A的通讯装置1中，该缺口11可大致为一矩形。第一边缘111与该第二边缘112相连接，且该第一边缘111的长度大于该第二边缘112。该第二导体部14的短路端141与该天线元件12的馈入端131大致分别位于该缺口11的对角线113的二端点附近。该电容性耦合部分1310具有一耦合间距d。调整该耦合间距d可以使得该第一导体部13与该导体接地面10的该第一边缘111形成一等效循环共振结构16。该等效循环共振结构16形成该第二导体部14的激发源，激发该第二导体部14的共振，以产生该天线元件12的第一操作频带21与第二操作频带22(如图1B所示)。该第二操作频带22为该第一操作频带21的高阶模态。该第一21与第二22操作频带均分别涵盖至少一通讯系统频段，用来接收或发射电磁信号。该耦合间距d不超过该第一操作频带21所涵盖最低通讯系统频段的最低操作频率的百分之二波长。该电容性耦合部分1310也可以设计具有一电容元件，调整该电容元件的电容值，也可以使得该第一导体部13与该导体接地面10的该第一边缘111形成该等效循环共振结构16。
在图1A的通讯装置1中，该第一导体部13与该第一边缘111所形成的等效循环共振结构16，可以使得位于该天线元件12周围的导体接地面10区间，形成更均匀的表面激发电流强度。如此可以有效减缓天线元件12的馈入端(起始端131)的输入阻抗随频率的变化程度，来增加天线元件12共振模态的操作带宽。此外，于天线元件12共振时，导体接地面10会产生强电流该等效循环共振结构16可以有效将此强电流更加集中在天线元件12周围的导体接地面10区间。如此可以有效降低实际应用于产品时，该导体接地面10的形状变化对天线元件12所激发共振模态所造成的影响。在本实施例中，该第二导体部14的短路端141与该天线元件12的馈入端131大致分别位于该缺口11的对角线113的二端点附近，如此可使得该等效循环共振结构16所形成的激发源，能有效利用该第一边缘111与该第二边缘112成为该天线元件12的电流共振路径的一部份。如此可以有效缩短该第二导体部14共振时所需要的物理长度，使该天线元件12的整体尺寸缩小。该第二导体部14的长度小于该第一操作频带21所涵盖最低通讯系统频段的最低操作频率五分之一波长。
运用该等效循环共振结构16来激发该第二导体部14共振以产生较低与较高阶模态，除了可以成功达成多频段操作外，其相较于已知常见的手机双路径天线设计方式，也具有能更加减少天线尺寸的优点。
设计该第二导体部14电气耦接于该第二边缘112的做法，还可以增加该第二导体部14与该第一边缘111之间的距离，有效降低该第二导体部14与该导体接地面10之间的相互耦合程度，来提升该第二导体部14共振所产生该第一操作频带21与第二操作频带22的辐射效率。该第一导体部13或该第二导体部14也可以设计具有电感元件或蜿蜒区段，来更加减少天线元件12的尺寸。
在图1A的通讯装置1中，该缺口11大致为一矩形。该第一导体部13大致为一倒L形结构。该第二导体部14具有一次弯折，大致为一倒U形结构。然而图1A仅为说明该通讯装置1的设计范例，并非用来限定本发明的实施方式。该第一导体部13与该第二导体部14，可以具有其它不同形式的结构弯折变化，或为非平面的立体结构。该缺口11也可以是非矩形或具有不规则边缘的形状，均一样可以达成与图1A中的通讯装置1类似的功效。
图1B为本发明一实施例的通讯装置1的天线元件12的返回损失图，其选择下列尺寸进行实验：该导体接地面10的长度约为110mm、宽度约为60mm；该第一导体部13的长度约30mm；该第二导体部14的长度约64mm，并具有一次弯折形成一倒U形结构；该导体接地面10位于该缺口11的该第一边缘111约32mm、该导体接地面10位于该缺口11的该第二边缘112约10mm。该第二导体部14的短路端141与该天线元件12的馈入端131大致分别位于该缺口11的对角线113的二端点附近。通过设计该电容性耦合部分1310，可以使得该第一导体部13与该第一边缘111形成等效循环共振结构16。该等效循环共振结构16形成该第二导体部14的激发源，激发该第二导体部14共振产生至少一第一操作频带21和一第二操作频带22。该第二操作频带22为该第一操作频带21的高阶模态。该电容性耦合部分1310的耦合间距d，不超过该第一操作频带21所涵盖最低通讯系统频段的最低操作频率的百分之二波长。该第二导体部14的短路端141与该天线元件12的馈入端131大致分别位于该缺口11的对角线113的二端点附近。该等效循环共振结构16所形成的激发源，还可以有效利用该第一边缘111与该第二边缘112成为该天线元件12的电流共振路径的一部份。如此可以有效缩短该第二导体部14共振时所需要的物理长度，使该天线元件12的整体尺寸可以缩小。该第二导体部14的长度小于该第一操作频带21所涵盖最低通讯系统频段的最低操作频率五分之一波长。
在本实施例通讯装置1的图1B中，该天线元件12所产生该第一操作频带21及该第二操作频带22，可分别涵盖GSM850/900(824～960MHz)以及GSM1800/1900/UMTS(1710～2170MHz)通讯系统频段，用来收发所涵盖通讯频段的电磁信号。然而图1A仅为说明该通讯装置1所产生该第一操作频带21及该第二操作频带22，可分别用来收发至少一通讯系统频段的电磁信号的范例，并非用来限定本发明的实施方式。该天线元件12所产生的操作频带，也可以是设计用以收发全球移动通信(GlobalSystem for Mobile Communications，简称为GSM)系统、通用移动通讯(Universal Mobile Telecommunications System，简称为UMTS)系统、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access，简称为WiMAX)系统、数字电视广播(Digital Television Broadcasting简称为DTV)系统、全球定位系统(Global Positioning System简称为GPS)、无线广域网(Wireless Wide Area Network，简称为WWAN)系统、无线局域网络(WirelessLocal Area Network，简称为WLAN)系统、超宽带通讯技术(Ultra-Wideband，简称为UWB)系统、无线个人网络(Wireless Personal AreaNetwork，简称为WPAN)、全球卫星定位系统(Global Positioning System，简称为GPS)、卫星通讯系统(Satellite Communication System)或者其他无线或移动通讯频带应用的电磁信号。
图1C为本发明一实施例的通讯装置1的天线效率曲线图。天线效率曲线31为天线元件12于GSM850/900通讯频段的效率数据；天线效率曲线32为天线元件12于GSM1800/1900/UMTS通讯频段的效率图。由图1C可看出，天线元件12于GSM850/900频带可提供约60％至82％的天线效率，于GSM1800/1900/UMTS频带则可提供约60％至92％的天线效率，符合实际应用的需求。当然，上述例子只是用于举例说明该通讯装置1，在某一选择尺寸下的实验结果，并非用来限定本发明的实施方式。
图2A为本发明一实施例的通讯装置2的结构图。在图2A中，将图1A中该天线元件12，配置于一具有结构变化参数W的导体接地面20(W可变化)。图2B显示，对应于不同结构变化参数W，优化图2A的通讯装置2的该天线元件12的尺寸后所得的返回损失比较图。由图2B可以看出，对于不同的导体接地面20结构的变化(W＝30，40，50mm)，在调整该天线元件12的尺寸后，不论该第一操作频带21或该第二操作频带22，均仍能达成匹配良好的阻抗带宽。这是因为该等效循环共振结构16可以有效地将，天线元件12共振时，于导体接地面10所产生的强电流，更加集中在天线元件12周围的导体接地面10区间。如此可以有效降低实际应用于产品时，该导体接地面10不同形状的变化对天线元件12所激发共振模态所造成的影响。然而图2A仅为说明本发明该通讯装置，能有效降低实际应用时，该导体接地面20不同形状的变化对天线元件12所激发共振模态所造成的影响的范例，并非用来限定本发明的实施方式。该导体接地面20也可以具有其它不同方式的不规则变化，本发明通讯装置的天线元件12可以达成与图2B中类似的功效。
图3为本发明一实施例的通讯装置3结构图。如图3所示，该通讯装置3包括：一导体接地面30以及一天线元件32。该导体接地面30的一边缘处301(如图3所示的上边缘处)具有一缺口31。该导体接地面30在该缺口31至少具有一第一边缘311及一第二边缘312。该天线元件32位于该缺口31处，并具有至少一第一操作频带及一第二操作频带，该第一操作频带低于该第二操作频带。该天线元件32包括：一第一导体部33以及一第二导体部34。该第一导体部33，具有一起始端331为该天线元件32的馈入端，该馈入端经由一信号源35电气耦接于该缺口31的该第一边缘311。该第一导体部33大致沿着该第一边缘311延伸，该第一导体部33并具有一末端332与该导体接地面30间，具有一电容性耦合部分3310。该电容性耦合部分3310并具有一电容元件3321，电气耦接于该末端332与该导体接地面30之间。该第二导体部34具有一短路端341，电气耦接于该缺口31的该第二边缘312。该第二导体部34并具有一电感元件342，用来简化该第二导体部34的结构复杂度，并减少该第二导体部34的长度。该天线元件32的馈入端与该信号源35之间也可以设计具有一匹配电路，以调整天线元件32操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。该第二导体部34的短路端341与该导体接地面30之间也可以设计具有一匹配电路，用来更加调整该天线元件32操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。
在图3的该通讯装置3中，该缺口31大致为一矩形，第一边缘311与该第二边缘312相连接，且该第一边缘311的长度大于该第二边缘312。该第二导体部34的短路端341与该天线元件32的馈入端331大致分别位于该缺口31的对角线的二端点附近。该电容性耦合部分3310具有一电容元件3321，电气耦接于该末端332与该导体接地面30之间。调整该电容元件3321的电容值可以使得该第一导体部33与该导体接地面30的该第一边缘311形成一等效循环共振结构36。该等效循环共振结构36形成该第二导体部34的激发源，激发该第二导体部34共振产生该天线元件32的该第一与第二操作频带。该第二操作频带为该第一操作频带的高阶模态。该第一与第二操作频带均分别涵盖至少一通讯系统频段，用来接收或发射电磁信号。
在图3的该通讯装置3中，该第一导体部33与该第一边缘311所形成的等效循环共振结构36可以使得该天线元件32周围的导体接地面30的区间形成更均匀的表面激发电流强度。如此可以有效减缓天线元件32的馈入端(起始端331)输入阻抗随频率的变化程度，来增加天线元件32共振模态的操作带宽。此外，该等效循环共振结构36可以有效将天线元件32共振时，于导体接地面30所产生的强电流，更加集中在天线元件32周围的导体接地面30区间。如此可以有效降低实际应用于产品时，该导体接地面30不同形状的变化对天线元件32所激发共振模态所造成的影响。该第二导体部34的短路端341与该天线元件32的馈入端331大致分别位于该缺口31的对角线313的二端点附近，可使得该等效循环共振结构36所形成的激发源，能有效利用该第一边缘311与该第二边缘312成为该天线元件32电流共振路径的一部份。如此可以有效缩短该第二导体部34共振时所需要的物理长度，使该天线元件32的整体尺寸可以较小。该第二导体部34的长度小于该第一操作频带所涵盖最低通讯系统频段的最低操作频率五分之一波长。而且运用该等效循环共振结构36，来激发该第二导体部34共振，产生较低与较高阶模态的做法，除了可以成功达成多频段操作外，其相较于已知常见的手机双路径天线设计方式，也能更加减少天线尺寸。设计该第二导体部34电气耦接于该第二边缘312的做法，还可以增加该第二导体部34与该第一边缘311之间的距离，有效降低该第二导体部34与该导体接地面30之间的相互耦合程度，来提升该第二导体部34共振所产生该第一与第二操作频带的辐射效率。该第一导体部33或该第二导体部34，也可以设计具有蜿蜒区段，来更加减少天线元件32的尺寸。
在图3的该通讯装置3中，该缺口31大致为一矩形。该第一导体部33大致为一倒L形结构。然而图3仅为说明该通讯装置3的设计范例，并非用来限定本发明的实施方式。该第一导体部33与该第二导体部34，可以具有其它不同形式的结构弯折变化，或为非平面的立体结构。该缺口31也可以是非矩形或具有不规则边缘的形状，仍可以达成与图1A中的该通讯装置1类似的功效。
图4为本发明一实施例的通讯装置4结构图。如图4所示，该通讯装置4包括：一导体接地面40以及一天线元件42。该导体接地面40的一边缘处401(如图4所示的上边缘处)具有一缺口41。该导体接地面40在该缺口41至少具有一第一边缘411及一第二边缘412。该天线元件42位于该缺口41处具有至少一第一操作频带及一第二操作频带，该第一操作频带低于该第二操作频带。该天线元件42包括：一第一导体部43以及一第二导体部44。该第一导体部43具有一起始端431为该天线元件42的馈入端，该馈入端经由一信号源45电气耦接于该缺口41的该第一边缘411。该第一导体部43大致沿着该第一边缘411延伸，该第一导体部43并具有一末端432，末端432与该导体接地面40间具有一电容性耦合部分4310。该第二导体部44具有一短路端441，电气耦接于该缺口41的该第二边缘412。该天线元件42的馈入端与该信号源45之间具有一匹配电路451，用来更加调整天线元件42操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。该第二导体部44的短路端441与该导体接地面40之间也设计具有一匹配电路444，用来调整该天线元件42操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。该第二导体部44并具有一蜿蜒区段443，用来更加减少该第二导体部44的尺寸。
在图4的通讯装置4中，该缺口41具有不规则形状的该第一边缘411及第二边缘412，第一边缘411与该第二边缘412相连接，且该第一边缘411的长度大于该第二边缘412。该电容性耦合部分4310具有一耦合间距d，调整该耦合间距d可以使得该第一导体部43与该导体接地面40的该第一边缘411形成一等效循环共振结构46。该等效循环共振结构46形成该第二导体部44的激发源，激发该第二导体部44共振产生该天线元件42的该第一与第二操作频带。该第二操作频带为该第一操作频带的高阶模态。该第一与第二操作频带均分别涵盖至少一通讯系统频段，用来接收或发射电磁信号。该耦合间距d不超过该第一操作频带所涵盖最低通讯系统频段的最低操作频率的百分之二波长。该电容性耦合部分也可以设计具有一电容元件，通过调整该电容元件的电容值，也可以使得该第一导体部43与该导体接地面40的该第一边缘411形成该等效循环共振结构46。
在图4的该通讯装置4中，该第一导体部43与该第一边缘411所形成的等效循环共振结构46，可以使得该天线元件42周围的导体接地面40区间，形成均匀的表面激发电流强度。如此可以有效减缓天线元件42的馈入端(起始端431)输入阻抗随频率的变化程度，来增加天线元件42共振模态的操作带宽。此外，该等效循环共振结构46可以有效将天线元件42共振时，于导体接地面40所产生的强电流，更加集中在天线元件42周围的导体接地面40区间。如此可以有效降低实际应用于产品时，该导体接地面40不同形状的变化对天线元件42所激发共振模态所造成的影响。该等效循环共振结构46所形成的激发源，能有效利用该第一边缘411与该第二边缘412成为该天线元件142电流共振路径的一部份。如此可以有效缩短该第二导体部44共振时所需要的物理长度，使该天线元件42的整体尺寸可以较小。该第二导体部44的长度小于该第一操作频带所涵盖最低通讯系统频段的最低操作频率五分之一波长。而且运用该等效循环共振结构46，来激发该第二导体部44共振，产生较低与较高阶模态的做法，除了可以成功达成多频段操作外，相较于已知常见的手机双路径天线设计方式，也能减少天线尺寸。设计该第二导体部44电气耦接于该第二边缘412的做法，还可以增加该第二导体部44与该第一边缘411之间的距离，有效降低该第二导体部44与该导体接地面40之间的相互耦合程度，来提升该第二导体部44共振所产生该第一与第二操作频带的辐射效率。该第一导体部43或该第二导体部44可以具有电感元件或蜿蜒区段，来减少天线元件42的尺寸。该图4仅为说明该通讯装置4的设计范例，并非用来限定本发明的实施方式。该第一导体部43与该第二导体部44可以具有其它不同形式的结构弯折变化，或为非平面的立体结构。该缺口41可以是其它具有不规则边缘的形状，均一样可以达成与图1A中该通讯装置1类似的功效。
图5为本发明一实施例的通讯装置5结构图。如图5所示，该通讯装置5包括：一导体接地面50以及一天线元件52。该导体接地面50的一边缘处501具有一缺口51。该导体接地面50在该缺口51至少具有一第一边缘511及一第二边缘512。该天线元件52位于该缺口51处，并具有至少一第一操作频带及一第二操作频带，该第一操作频带低于该第二操作频带。该天线元件52包括：一第一导体部53以及一第二导体部54。该第一导体部53具有一起始端531，为该天线元件52的馈入端，该馈入端经由一信号源55电气耦接于该缺口51的该第一边缘511。该第一导体部53大致沿着该第一边缘511延伸，该第一导体部53的末端532与该导体接地面50间具有一电容性耦合部分5310。该第二导体部54具有一短路端541，电气耦接于该缺口51的该第二边缘512。该天线元件52的馈入端与该信号源55之间，也可以设计具有一匹配电路，用来调整天线元件52操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。该第二导体部54的短路端541与该导体接地面50之间，也可以设计具有一匹配电路，用来更加调整该天线元件52操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。
在图5该通讯装置5中，该缺口51大致为一矩形，第一边缘511与该第二边缘512相连接，且该第一边缘511的长度大于该第二边缘512。该第二导体部54的短路端541与该天线元件52的馈入端531，大致分别位于该缺口51的对角线513的二端点附近。该第二导体部54为非平面的立体结构。该电容性耦合部分5310，具有一耦合间距d，通过设计调整该耦合间距d，可以使得该第一导体部53与该导体接地面50的该第一边缘511形成一等效循环共振结构56。该等效循环共振结构56形成该第二导体部54的激发源，激发该第二导体部54共振产生该天线元件52的该第一与第二操作频带。该第二操作频带为该第一操作频带的高阶模态。该第一与第二操作频带均分别涵盖至少一通讯系统频段，用来接收或发射电磁信号。该耦合间距d不超过该第一操作频带所涵盖最低通讯系统频段其最低操作频率的百分之二波长。该电容性耦合部分5310，也可以设计具有一电容元件，通过调整该电容元件的电容值，也可以使得该第一导体部53与该导体接地面50的该第一边缘511形成该等效循环共振结构56。
在图5该通讯装置5中，该第一导体部53与该第一边缘511所形成的等效循环共振结构56，可以使得该天线元件52周围的导体接地面50区间，形成更均匀的表面激发电流强度。如此可以有效减缓天线元件52的馈入端(起始端531)输入阻抗随频率的变化程度，来增加天线元件52共振模态的操作带宽。此外，该等效循环共振结构56可以有效将天线元件52共振时，于导体接地面50所产生的强电流，更加集中在天线元件52周围的导体接地面50区间。如此可以有效降低实际应用于产品时，该导体接地面50不同形状的变化对天线元件52所激发共振模态所造成的影响。并且通过设计该第二导体部54的短路端541与该天线元件52的馈入端531，大致分别位于该缺口51的对角线513的二端点附近。可使得该等效循环共振结构56所形成的激发源，能有效利用该第一边缘511与该第二边缘512成为该天线元件52电流共振路径的一部份。如此可以有效缩短该第二导体部54共振时所需要的物理长度，使该天线元件52可以达成较小的整体尺寸。该第二导体部54的长度小于该第一操作频带所涵盖最低通讯系统频段其最低操作频率五分之一波长。而且运用该等效循环共振结构56，来激发该第二导体部54共振，产生较低与较高阶模态的做法，除了可以成功达成多频段操作外，其相较于已知常见的手机双路径天线设计方式，也具有能更加减少天线尺寸的优点。设计该第二导体部54电气耦接于该第二边缘512的做法，还可以增加该第二导体部54与该第一边缘511之间的距离，有效降低该第二导体部54与该导体接地面50之间的相互耦合程度，来提升该第二导体部54共振所产生该第一与第二操作频带的辐射效率。该第一导体部53或该第二导体部54可以具有电感元件或蜿蜒区段，来减少天线元件52的尺寸。在图5的通讯装置5中，该缺口51大致为一矩形。该第一导体部53大致为一倒L形结构。该第二导体部54具有多次弯折，为一非平面的立体结构。然而图5仅为说明该通讯装置5的设计范例，并非用来限定本发明的实施方式。该第一导体部53与该第二导体部54可以具有其它不同形式的结构弯折，或为非平面的立体结构。该缺口51也可以是非矩形或具有不规则边缘的形状，仍可以达成与图1A中该通讯装置1类似的功效。
图6为本发明一实施例的通讯装置的天线元件设计方法的步骤流程图。天线元件设计方法包括以下步骤：配置一缺口于该通讯装置内一导体接地面的一边缘处，其中该导体接地面在该缺口处至少具有一第一边缘及一第二边缘(步骤601)。配置一第一导体部经由一信号源电气耦接于该缺口的该第一边缘，该第一导体部具有一起始端为馈入端，该馈入端电气连接于该信号源，该第一导体部的末端与该导体接地面间具有一电容性耦合部分(步骤602)；以及配置一第二导体部，其具有一短路端，电气耦接于该缺口的该第二边缘，使该天线元件产生至少一第一操作频带与一第二操作频带，该第一操作频带低于该第二操作频带(步骤603)。
在图6的本发明实施例的天线元件设计方法中，该第一导体部大致沿着该第一边缘延伸。该电容性耦合部分，具有一耦合间距。调整该耦合间距，可以使得该第一导体部与该导体接地面的该第一边缘形成一等效循环共振结构。该等效循环共振结构形成该第二导体部的激发源，激发该第二导体部共振产生该天线元件的该第一与第二操作频带。该第二操作频带为该第一操作频带的高阶模态。该第一与第二操作频带均分别涵盖至少一通讯系统频段，用来接收或发射电磁信号。该耦合间距不超过该第一操作频带所涵盖最低通讯系统频段的最低操作频率的百分之二波长。该电容性耦合部分可以具有一电容元件，调整该电容元件的电容值，可以使得该第一导体部与该导体接地面的该第一边缘形成该等效循环共振结构。
在图6的本发明实施例所提出天线元件设计方法中，该第一导体部与该第一边缘所形成的等效循环共振结构，可以使得该天线元件周围的导体接地面区间，形成更均匀的表面激发电流强度。如此可以有效减缓天线元件的馈入端的输入阻抗随频率的变化程度，来增加天线元件共振模态的操作带宽。此外，该等效循环共振结构可以有效将天线元件共振时，于导体接地面所产生的强电流，更加集中在天线元件周围的导体接地面区间。如此可以有效降低实际应用于产品时，该导体接地面不同形状的变化对天线元件所激发共振模态所造成的影响。并且该等效循环共振结构所形成的激发源，能有效利用该第一边缘与该第二边缘，成为该天线元件电流共振路径的一部份。如此可以有效缩短该第二导体部共振时所需要的物理长度，使该天线元件可以达成较小的整体尺寸。该第二导体部的长度小于该第一操作频带所涵盖最低通讯系统频段的最低操作频率五分之一波长。而且运用该等效循环共振结构，来激发该第二导体部共振，产生较低与较高阶模态的做法，除了可以成功达成多频段操作外，其相较于已知常见的手机双路径天线设计方式，也具有能更加减少天线尺寸的优点。设计该第二导体部电气耦接于该第二边缘的做法，还可以增加该第二导体部与该第一边缘之间的距离，有效降低该第二导体部与该导体接地面之间的相互耦合程度，来提升该第二导体部共振所产生该第一与第二操作频带的辐射效率。
在图6本发明实施例的所提出的天线元件设计方法中，该第一导体部或该第二导体部可以具有电感元件或蜿蜒区段，来减少天线元件的尺寸。该天线元件的馈入端与该信号源之间，可以具有一匹配电路，用来调整天线元件操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。该第二导体部的短路端与该导体接地面之间可以具有一匹配电路，用来调整该天线元件操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。该第一导体部与该第二导体部，可以具有不同形式的结构弯折，或为非平面的立体结构。该缺口也可以是非矩形或具有不规则边缘的形状，仍可以达成与图1A中该通讯装置1类似的功效。
图6的天线元件设计方法可用于图7的通讯装置7。该图7绘示依据本发明一实施例的通讯装置7的结构示意图。该天线元件72设计的方法包括以下步骤：配置一缺口71于该通讯装置7的一导体接地面70的一边缘处701，其中该导体接地面70在该缺口71处至少具有一第一边缘711及一第二边缘712。配置一第一导体部73经由一信号源75电气耦接于该缺口71的该第一边缘711，该第一导体部73具有一起始端731为馈入端，该馈入端731电气连接于该信号源75，该第一导体部73的一末端732与该导体接地面70间具有一电容性耦合部分7310；以及配置一第二导体部74，其具有一短路端741，电气耦接于该缺口71的该第二边缘712，使该天线元件72产生至少一第一操作频带与一第二操作频带，该第一操作频带低于该第二操作频带。
在图7的该通讯装置7中，该第一导体部73大致沿着该第一边缘711延伸。该电容性耦合部分7310具有一耦合间距d，调整该耦合间距d，可以使得该第一导体部73与该缺口71的该第一边缘711形成一等效循环共振结构76。该等效循环共振结构76形成该第二导体部74的激发源，激发该第二导体部74共振产生该天线元件72的该第一与第二操作频带。该第二操作频带为该第一操作频带的高阶模态。该第一与第二操作频带均分别涵盖至少一通讯系统频段，用来接收或发射电磁信号。该耦合间距d不超过该第一操作频带所涵盖最低通讯系统频段的最低操作频率的百分之二波长。该电容性耦合部分7310可以具有一电容元件，调整该电容元件的电容值可以使得该第一导体部73与该缺口71的该第一边缘711形成该等效循环共振结构76。
在图7的该通讯装置7中，该第一导体部73与该第一边缘711所形成的等效循环共振结构76可以使得该天线元件72周围的导体接地面70区间，形成更均匀的表面激发电流强度。如此可以有效减缓该天线元件72的馈入端输入阻抗随频率的变化程度，来增加该天线元件72共振模态的操作带宽。此外，该等效循环共振结构76可以有效将该天线元件72共振时，于导体接地面70所产生的强电流，更加集中在该天线元件72周围的导体接地面70区间。如此可以有效降低实际应用于产品时，该导体接地面70不同形状的变化对该天线元件72所激发共振模态所造成的影响。该等效循环共振结构76所形成的激发源能有效利用该第一边缘711与该第二边缘712，成为该天线元件72电流共振路径的一部份。如此可以有效缩短该第二导体部74共振时所需要的物理长度，使该天线元件72的整体尺寸可以缩小。该第二导体部74的长度小于该第一操作频带所涵盖最低通讯系统频段的最低操作频率五分之一波长。而且运用该等效循环共振结构76，来激发该第二导体部74共振，产生较低与较高阶模态的做法，除了可以成功达成多频段操作外，其相较于已知常见的手机双路径天线设计方式，也具有能更加减少天线尺寸的优点。设计该第二导体部74电气耦接于该缺口71的该第二边缘712的做法，还可以增加该第二导体部74与该第一边缘711之间的距离，有效降低该第二导体部74与该导体接地面70之间的相互耦合程度，来提升该第二导体部74共振所产生该第一与第二操作频带的辐射效率。
在图7的该通讯装置7中，该第一导体部73或该第二导体部74可以具有电感元件或蜿蜒区段，来更加减少该天线元件72的尺寸。该天线元件72的馈入端731与该信号源75之间可以具有一匹配电路，用来调整该天线元件72操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。该第二导体部74的短路端741与该导体接地面70之间也可以具有一匹配电路，用来调整该天线元件72的操作频带的阻抗带宽。该匹配电路可具有电容、电感、电阻元件或信号传输线。该第一导体部73与该第二导体部74，可以具有不同形式的结构弯折，或为非平面的立体结构。该缺口71也可以是非矩形或具有不规则边缘的形状，仍可以达成与图1A中该通讯装置1类似的功效。
由上述可知，本发明实施例的通讯装置与其天线元件的设计方法，可解决移动通讯装置的不完整系统接地面不利于天线较低频段的模态激发的问题。本发明实施例的通讯装置与其天线元件的设计方法，经过结构优化后的单一天线能应用于不同系统接地面尺寸，成功激发匹配良好的多频共振模态，并达成天线尺寸的缩小化。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视随附的权利要求范围所界定的为准。

Claims (24)

1.一种通讯装置，包括：
一导体接地面，其一边缘处具有一缺口，该导体接地面在该缺口处至少具有一第一边缘及一第二边缘；以及
一天线元件，位于该缺口处，该天线元件具有至少一第一操作频带及一第二操作频带，该第一操作频带低于该第二操作频带，该天线元件包括：
一第一导体部，具有一起始端为该天线元件的一馈入端，该馈入端经由一信号源而电气耦接于该缺口的该第一边缘，该第一导体部的一末端与该导体接地面之间形成一电容性耦合部分；以及
一第二导体部，具有一短路端，电气耦接于该缺口的该第二边缘。
2.根据权利要求1所述的通讯装置，其中，该第一导体部大致沿着该第一边缘延伸，并且该电容性耦合部分使得该第一导体部利用该导体接地面的该第一边缘形成一等效循环共振结构。
3.根据权利要求2所述的通讯装置，其中，该等效循环共振结构形成该第二导体部的一激发源，激发该第二导体部共振产生该天线元件的该第一与第二操作频带。
4.根据权利要求3所述的通讯装置，其中，该等效循环共振结构所形成的激发源利用该第一边缘、该第二边缘与该缺口的另一边缘，成为该第二导体部的一电流共振路径的一部份。
5.根据权利要求1所述的通讯装置，其中，该第一与第二操作频带分别涵盖至少一通讯系统频段，用来接收或发射电磁信号。
6.根据权利要求1所述的通讯装置，其中，该第二导体部的长度小于该一第一操作频带所涵盖的一最低通讯系统频段的一最低操作频率五分之一波长。
7.根据权利要求1所述的通讯装置，其中，该电容性耦合部分具有一耦合间距，该耦合间距不超过该第一操作频带所涵盖的一最低通讯系统频段的一最低操作频率的百分之二波长。
8.根据权利要求1所述的通讯装置，其中，该第一边缘的长度大于该第二边缘。
9.根据权利要求1所述的通讯装置，其中，该第二导体部的该短路端与该导体接地面之间具有一匹配电路。
10.根据权利要求1所述的通讯装置，其中，该电容性耦合部分具有一电容元件。
11.根据权利要求1所述的通讯装置，其中，该第一导体部的该起始端与该信号源之间具有一匹配电路。
12.根据权利要求1所述的通讯装置，其中，该第一或该第二导体部具有一电感元件或一蜿蜒区段，或其任意组合。
13.一种天线元件设计的方法，适用于一通讯装置，该方法包括：
配置一缺口于该通讯装置的一导体接地面的一边缘处，其中该导体接地面在该缺口处至少具有一第一边缘及一第二边缘；
配置一第一导体部经由一信号源而电气耦接于该缺口的该第一边缘，该第一导体部的一起始端为该天线元件的一馈入端，该馈入端电气连接于该信号源，该第一导体部的一末端与该导体接地面间形成一电容性耦合部分；以及
配置一第二导体部，其具有一短路端，电气耦接于该缺口的该第二边缘，使该天线元件产生至少一第一操作频带与一第二操作频带，该第一操作频带低于该第二操作频带。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，该第一导体部大致沿着该第一边缘延伸，并且该电容性耦合部分使得该第一导体部利用该导体接地面的该第一边缘形成一等效循环共振结构。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，该等效循环共振结构形成该第二导体部的一激发源，激发该第二导体部共振产生该天线元件的该第一与第二操作频带。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，该等效循环共振结构所形成的激发源利用该第一边缘、该第二边缘与该缺口的另一边缘，成为该第二导体部电流共振路径的一部份。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，该第一与第二操作频带分别涵盖至少一通讯系统频段，用来接收或发射电磁信号。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，该第二导体部的长度小于该一第一操作频带所涵盖的一最低通讯系统频段的一最低操作频率五分之一波长。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，该电容性耦合部分具有一耦合间距，该耦合间距不超过该第一操作频带所涵盖的一最低通讯系统频段的一最低操作频率的百分之二波长。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，该第一边缘的长度大于该第二边缘。
21.根据权利要求13所述的方法，其中，该第二导体部的该短路端与该导体接地面之间具有一匹配电路。
22.根据权利要求13所述的方法，其中，该电容性耦合部分具有一电容元件。
23.根据权利要求13所述的方法，其中，该第一导体部的该起始端与该信号源之间具有一匹配电路。
24.根据权利要求13所述的方法，其中，该第一或该第二导体部具有一电感元件或一蜿蜒区段，或其任意组合。
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