CN103928748B - 通信装置 - Google Patents

Abstract

一种通信装置，包括一接地元件及一天线元件。天线元件邻近接地元件的一边缘，并包括一第一金属部及一第二金属部。第一金属部具有多个弯折结构，并包括一第一区段及一第二区段。第一区段与第二区段互相邻近，并大致平行于接地元件的边缘。第一区段位于天线元件距离边缘的最外围，第二区段位于第一区段及边缘之间，并具有耦接至接地元件的一短路点。第二金属部与第一金属部分离。第二金属部位于第二区段和接地元件的边缘之间，并具有一馈入点，该馈入点是耦接至一信号源。第二金属部是邻近于第二区段，以激发第一金属部。本发明的通信装置包括宽频且高效率的一天线元件，该天线元件的结构简单，并具有低姿势及小尺寸的特性。

Description

通信装置

技术领域

本发明涉及一种通信装置，特别是一种包括低姿势(Low-profile)和宽频操作的天线元件的通信装置。

背景技术

在这个信息爆炸的时代，为了满足人们对于移动通信装置(例如：平板电脑，或是智能型手机)的性能及可携性需求，稳定的通信品质对于使用者而言至关重要，特别是应用在目前平板电脑所需的无线广域网络(WirelessWideAreaNetwork，WWAN)以及长期演化(LongTermEvolution，LTE)系统操作上。为了维持通信品质的稳定性，在通信装置内配置宽频且高效率的天线元件为一种常见配置方式。惟一般传统天线元件须和接地面之间具有一既定距离，以降低与接地面之间的相互耦合，这在实际产品的应用上将占用较大的体积，成为天线设计上的一大限制。

因此，有必要设计一种新的低姿势及小尺寸天线元件，此天线元件可具有宽频且高效率的特性，适合设计在于移动通信装置内的有限空间中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通信装置，其包括宽频且高效率的一天线元件。该天线元件的结构简单，并具有低姿势及小尺寸的特性，特别适合应用于薄形化的移动通信装置，例如，智能型手机、平板电脑，或是笔记本电脑。

在较佳实施例中，本发明提供一种通信装置，包括：一接地元件；以及一天线元件，邻近于该接地元件的一边缘，其中该天线元件包括：一第一金属部，具有多个弯折结构，其中该第一金属部包括一第一区段和一第二区段，该第一区段是邻近于该第二区段，该第一区段和该第一区段均大致平行于该接地元件的该边缘，该第一区段是位于该天线元件距离该接地元件的该边缘的最外围，该第二区段是位于该第一区段和该接地元件的该边缘之间，而该第二区段具有耦接至该接地元件的一短路点；以及一第二金属部，与该第一金属部分离，并位于该第一金属部的该第二区段和该接地元件的该边缘之间，其中该第二金属部具有一馈入点，该馈入点是耦接至一信号源，该第二金属部是邻近于该第一金属部的该第二区段，以激发该第一金属部。

在一些实施例中，该天线元件可用于涵盖一第一频带以及一第二频带，其中该第一频带的频率是低于该第二频带的频率。该第一金属部可于该第一频带中产生一共振模态，并于该第二频带中产生一高阶共振模态及一更高阶共振模态。在一些实施例中，该第一区段及该第二区段的长度大致相同，并且均至少为该第一金属部的总长度的0.4倍。在此结构下，该高阶共振模态和该更高阶共振模态可结合形成一宽频频带，以增加该第二频带的频宽。在一些实施例中，该第一频带约介于704MHz至960MHz之间，而该第二频带约介于1710MHz至2690MHz之间。在一些实施例中，该第二金属部是大致平行于该第一区段。在一些实施例中，该第二金属部是与该第二区段之间具有一耦合间隙，借以激发该第一金属部。

在一些实施例中，该第一金属部大致为狭长的一倒U字形，其中该倒U字形具有较少个弯折结构(例如：两个或三个弯折结构)，因此于该第一金属部上可以激发较均匀分布的表面电流，使得该第一频带及该第二频带皆具有较宽的频率范围及较高的辐射效率。

在一些实施例中，该第一金属部具有一第一开口端，而该第一区段是邻近于该第一金属部的该第一开口端，或是包括该第一金属部的该第一开口端。在一些实施例中，该第一金属部的该第一开口端是邻近于该第二区段的该短路点。在一些实施例中，该第二区段也具有一第二开口端，而该第二区段的该短路点是邻近或位于该第二区段的该第二开口端。在此设计下，该第一金属部可有效地降低总天线高度，以达成低姿势天线。该天线元件特别适合应用于薄形化的移动通信装置。

在一些实施例中，该通信装置还包括一连接部。该第二区段的该短路点是经由该连接部耦接至该接地元件，其中该连接部具有一蜿蜒结构。加入该蜿蜒结构可以视为在该信号源和该天线元件之间并联一电感器，而该电感器与该第二金属部和该第一金属部之间的一耦合间隙所形成的一电容器，两者可合成一高通匹配电路(High-PassMatchingCircuit)，该高通匹配电路能有效地增加该第一频带内的该共振模态的频宽。

附图说明

图1是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置的示意图；

图2是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置的天线元件的返回损失图；

图3是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置的天线元件的天线效率图；

图4是显示根据本发明第二实施例所述的通信装置的示意图；以及

图5是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置的示意图。

【主要元件符号说明】

100、400、500～通信装置；

10～接地元件；

101～接地元件的边缘；

11、41、51～天线元件；

12、42、52～第一金属部；

121、421、521～第一金属部的第一区段；

122、422、522～第一金属部的第二区段；

123、423、523～短路点；

124、424、524～第一开口端；

125、425、525～第二开口端；

13～第二金属部；

131～第二金属部的馈入点；

14、44、54～连接部；

15～信号源；

21～第一频带；

22～第二频带；

31、32～曲线；

G1～耦合间隙。

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，并配合所附的图，作详细说明如下。

图1是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置100的示意图。通信装置100可以是一智能型手机(Smartphone)、一平板电脑(TabletComputer)，或是一笔记本电脑(NotebookComputer)。如图1所示，通信装置100至少包括一接地元件10和一天线元件11。在一些实施例中，接地元件10为一金属接地面，其位于一介质基板上(未显示)。必须注意的是，通信装置100还可包括其他元件，例如：一触控面板、一处理器、一扬声器、一电池，以及一外壳(未显示)。

天线元件11是邻近于接地元件10的一边缘101。天线元件11包括一第一金属部12以及一第二金属部13。第一金属部12具有多个弯折结构(例如：2个、3个，或更多个弯折结构)。在一些实施例中，第一金属部12大致为狭长的一倒U字形。第一金属部12包括一第一区段121和一第二区段122。第一区段121是邻近于第二区段122，且第一区段121和第二区段122均大致平行于接地元件10的边缘101。第一区段121位于天线元件11距离接地元件10的边缘101的最外围。第二区段122位于第一区段121与接地元件10的边缘101之间。第二区段122还具有耦接至接地元件10的一短路点123。更详细地说，第一金属部12具有一第一开口端124，而第一区段121是邻近于第一开口端124，或是包括第一开口端124。在一些实施例中，第一金属部12的第一开口端124是邻近于第二区段122的短路点123。在一些实施例中，第二区段122也可还具有一第二开口端125，其中第二区段122的短路点123是邻近或位于第二区段122的第二开口端125。在一些实施例中，第一区段121与第二区段122的长度大致相等。在一些实施例中，第一区段121与第二区段122的长度均至少为第一金属部12的总长度的0.4倍。第二金属部13是与第一金属部12分离，并位于第二区段122与接地元件10的边缘101之间。第二金属部13具有一馈入点131，其耦接至一信号源15，并邻近于第二区段122，以耦合激发第一金属部12。在一些实施例中，第二金属部13大致为一直线形。在一些实施例中，第二金属部13是大致平行于第一区段121，并与第二区段122之间具有一耦合间隙G1。例如，耦合间隙G1可以小于2mm。

图2是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置100的天线元件11的返回损失(ReturnLoss)图。在一些实施例中，通信装置100的元件尺寸如下列所述。接地元件10的长度约为200mm，宽度约为150mm。天线元件11的长度约为50mm，宽度约为10mm。天线元件11为一低姿势平面结构，并形成于厚度约为0.8mm的FR4基板上。第一金属部12的长度约为110mm，其中第一区段121及第二区段122的长度分别约为60mm及50mm。第二金属部13的长度约为45mm。如图2所示，天线元件11至少涵盖一第一频带21和一第二频带22。在较佳实施例中，第一频带21可涵盖LTE700/GSM850/900频带(约介于704MHz至960MHz之间)，而第二频带22可涵盖GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带(约介于1710MHz至2690MHz之间)。本发明提供具有较低高度(例如：天线高度小于或等于10mm)和较小尺寸(例如：天线长度小于或等于50mm)的天线元件11，适合应用于各种移动通信装置，特别是平板电脑，将可涵盖LTE/WWAN的八频带操作。

图3是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置100的天线元件11的天线效率(AntennaEfficiency)图。在图3中，曲线31代表天线元件11于LTE700/GSM850/900频带(约介于704MHz至960MHz之间)中的天线效率(已包含返回损失)，而曲线32代表天线元件11于GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带(约介于1710MHz至2690MHz之间)中的天线效率(已包含返回损失)。根据图3所示的测量结果，天线元件11于LTE700/GSM850/900频带中的天线效率约介于60%至70%之间，于GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带中的天线效率约介于65至95%之间，能符合实际应用需要。由图2及图3可知，本发明通信装置100及其天线元件11具有宽频及高辐射效率的特性。

图4是显示根据本发明第二实施例所述的通信装置400的示意图。图4与图1相似。在本实施例的一第一金属部42中，一第一区段421与一第二区段422的长度相同，而第二区段422的一短路点423是位于第二区段422的一第二开口端425，并邻近于第一金属部42的一第一开口端424。通信装置400还包括一连接部44，其中第二区段422的短路点423是经由连接部44耦接至接地元件10。在一些实施例中，连接部44具有一蜿蜒结构，用以调整一天线元件41的阻抗匹配。例如，连接部44可大致为一W字形或一S字形，但不限于此。图4的通信装置400的其余特征皆与图1的通信装置100相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图5是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置500的示意图。图5与图1相似。在本实施例的一第一金属部52中，一第一区段521的长度稍短于一第二区段522的长度，而第二区段522的一短路点523是邻近于第一金属部52的一第一开口端524，并邻近于第二区段522的一第二开口端525。图5的通信装置500的其余特征皆与图1的通信装置100相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及元件参数皆非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。

在本说明书以及权利要求中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。

本发明虽以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本领域普通知识的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种通信装置，包括：

一接地元件；以及

一天线元件，邻近于该接地元件的一边缘，其中该天线

元件包括：

一第一金属部，具有多个弯折结构，其中该第一金属部包括一第一区段和一第二区段，该第一区段是邻近于该第二区段，该第一区段和该第二区段均平行于该接地元件的该边缘，该第一区段是位于该天线元件距离该接地元件的该边缘的最外围，该第二区段是位于该第一区段和该接地元件的该边缘之间，而该第二区段具有耦接至该接地元件的一短路点；以及

一第二金属部，与该第一金属部分离，并位于该第一金属部的该第二区段和该接地元件的该边缘之间，其中该第二金属部具有一馈入点，该馈入点是耦接至一信号源，而该第二金属部是邻近于该第一金属部的该第二区段，以激发该第一金属部；

其中该第一区段与该第二区段的长度相等；

其中该第一金属部具有一第一开口端，而该第一区段是邻近于该第一金属部的该第一开口端，或包括该第一金属部的该第一开口端；

其中该第一金属部的该第一开口端是邻近于该第二区段的该短路点。

2.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一区段与该第二区段的长度均至少为该第一金属部的总长度的0.4倍。

3.如权利要求1所述的通信装置，其中该第二金属部平行于该第一区段，并与该第二区段之间具有一耦合间隙。

4.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一金属部为狭长的一倒U字形。

5.如权利要求1所述的通信装置，其中该第二区段具有一第二开口端，而该第二区段的该短路点是邻近或位于该第二区段的该第二开口端。

6.如权利要求1所述的通信装置，还包括：

一连接部，其中该第二区段的该短路点是经由该连接部耦接至该接地元件，而该连接部具有一蜿蜒结构。

7.如权利要求1所述的通信装置，其中该天线元件是用于涵盖一第一频带和一第二频带，其中该第一频带介于704MHz至960MHz之间，而该第二频带介于1710MHz至2690MHz之间。

8.一种通信装置，包括：

一接地元件；以及

一天线元件，邻近于该接地元件的一边缘，其中该天线

元件包括：

一第一金属部，具有多个弯折结构，其中该第一金属部包括一第一区段和一第二区段，该第一区段是邻近于该第二区段，该第一区段和该第二区段均平行于该接地元件的该边缘，该第一区段是位于该天线元件距离该接地元件的该边缘的最外围，该第二区段是位于该第一区段和该接地元件的该边缘之间，而该第二区段具有耦接至该接地元件的一短路点；以及

一第二金属部，与该第一金属部分离，并位于该第一金属部的该第二区段和该接地元件的该边缘之间，其中该第二金属部具有一馈入点，该馈入点是耦接至一信号源，而该第二金属部是邻近于该第一金属部的该第二区段，以激发该第一金属部；

其中该第一区段与该第二区段的长度相等；

其中该第二区段具有一第二开口端，而该第二区段的该短路点是邻近或位于该第二区段的该第二开口端。