CN103928755B

CN103928755B - 通信装置

Info

Publication number: CN103928755B
Application number: CN201310011377.2A
Authority: CN
Inventors: 翁金辂; 谢沂廷
Original assignee: Acer Inc
Current assignee: Acer Inc
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2033-01-11
Also published as: CN103928755A

Abstract

本发明公开一种通信装置，包括一接地元件和一天线元件。该天线元件邻近于该接地元件。该天线元件包括一第一辐射部和一第二辐射部。该第一辐射部提供一第一电流路径，并操作于一第一频带。该第二辐射部提供一第二电流路径，并操作于一第二频带。该第二频带的频率高于该第一频带的频率，而该第二电流路径的长度大于该第一电流路径的长度。本发明可达成多频天线元件的缩小化。

Description

通信装置

技术领域

本发明涉及一种通信装置，特别是一种包括多频接地面天线(MultibandGround Plane Antenna)的移动通信装置。

背景技术

近年来随着无线通信技术的快速进步，人们对于通信装置不再仅仅以单纯的通话为目的，而有着更多元化的需求。为了满足人们的需求，同时维持通信装置轻薄、短小的特性，通信装置内有限设计空间将显得格外珍贵。

有鉴于此，在通信装置的天线设计上，如何在较小的天线设计空间中设计一接地面天线，使得接地面天线能够有效地激发一接地面模态来帮助天线辐射，并减少天线所需的面积，将是天线设计者的一大挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通信装置及其多频接地面天线。通信装置包括一天线元件，而天线元件包括不同的二个辐射部，使得天线元件可以分别操作于低频及高频的通信频带。在本发明中，一低频辐射部的电流路径长度小于一高频辐射部的电流路径长度，故可达成多频天线元件的缩小化。

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，其中该天线元件包括：一第一辐射部，提供一第一电流路径，并操作于一第一频带；以及一第二辐射部，提供一第二电流路径，并操作于一第二频带，其中，该第二频带的频率高于该第一频带的频率，而该第二电流路径的长度大于该第一电流路径的长度。

值得注意的是，当一天线元件在一低频频带进行共振时，相关的一接地面提供了90%以上的辐射效率。若可以有效地激发该接地面上的表面电流，使其共振出一接地面模态来涵盖所需要的频宽，将可以大幅降低该天线元件操作于该低频时所需的尺寸。有鉴于此，本发明采用小尺寸的一天线元件来作为一激发器，用以激发一接地面上的表面电流，使其共振出一接地面模态来达成低频频带操作。本发明的天线元件不仅拥有小尺寸的优点，还可维持良好的辐射特性。

在一些实施例中，该天线元件的尺寸仅约为8x25mm²，其中该第一辐射部的大小仅约为8x10mm²。在此小尺寸结构下，该天线元件至少可以操作在GSM850/900/1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带。

附图说明

图1为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为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S参数图；

图3为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为显示根据本发明第二实施例所述的通信装置的示意图；

图5为显示根据本发明第三实施例所述的通信装置的示意图；以及

图6为显示根据本发明第四实施例所述的通信装置的示意图

上述附图中的附图标记说明如下：

100、400、500、600～通信装置；

10～接地元件；

11、41、51、61～天线元件；

110、410、510、610～第一辐射部；

111、411、511、611～第二辐射部；

12、42、52、62～第一电流路径；

13、43、53、63～第二电流路径；

14～匹配电路；

15、46～信号源；

21～天线元件的反射系数(S11)曲线；

22～第一频带；

23～第二频带；

31、32～天线元件的天线效率曲线；

631～第二辐射部的馈入端；

632～第二辐射部的开口端。

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，并配合所附图式，作详细说明如下。

图1为显示根据本发明第一实施例所述的通信装置100的示意图。例如，通信装置100可以是一智能型手机、一平板电脑，或是一笔记型电脑。如图1所示，通信装置100包括一接地元件10和一天线元件11，其中天线元件11邻近于接地元件10，而天线元件11由一信号源15所激发。天线元件11包括一第一辐射部110和一第二辐射部111。第一辐射部110大致与第二辐射部111分离。第一辐射部110提供一第一电流路径12，并操作于一第一频带。第二辐射部111提供一第二电流路径13，并操作于一第二频带。在较佳实施例中，该第二频带的频率高于该第一频带的频率，而第二电流路径13的长度大于第一电流路径12的长度。在一些实施例中，第一电流路径12小于该第一频带的最低频率的0.1倍波长。在一些实施例中，第一辐射部110耦接至一匹配电路14，其中匹配电路14至少包括一带通电路(或者一电抗电路)，例如：由一或多个电容器和电感器所形成的一带通滤波器(Band PassFilter，BPF)，来对该第一频带(低频频带)的一输入阻抗作最佳化的阻抗匹配。在一些实施例中，第二辐射部111为一单极天线。在一些实施例中，第一辐射部110、第二辐射部111，以及接地元件10均可形成于一介质基板上(未显示)，其中该介质基板可为一可弯曲介质基板，并适合应用于一可弯曲通信装置。值得注意的是，通信装置100更可包括其他元件，例如：一触控面板、一触控模块、一处理器、一扬声器、一射频模块、一电池，以及一外壳(未显示)。一般来说，传统天线的一低频辐射部必须按照所需的一特定共振长度（如：四分之一波长）来作设计，然而本发明接地面天线能够有效地激发一接地面模态来帮助天线辐射，使得低频辐射部（即：第一辐射部110）的尺寸可以大幅降低（约缩小至0.1倍波长）

此外，本发明可以适当地设计一匹配电路，来对该低频频带的一输入阻抗作最佳化的阻抗匹配，已涵盖低频所需的操作频宽。

图2为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S参数图。在一些实施例中，通信装置100的元件尺寸如下。天线元件11的整体尺寸(包括第一辐射部110及第二辐射部111)仅约为8x25mm²。第一辐射部110大致为一矩形金属片，其尺寸约为8x10mm²，第二辐射部111大致为一倒U形金属片，其电流路径的长度约为28mm。接地元件10的尺寸约为120x60mm²。如图2所示，根据天线元件11的反射系数(S11)曲线21可知，天线元件11可操作于一第一频带22及一第二频带23。第一频带22的操作频宽可至少涵盖GSM850/900频带(约824MHz~960MHz)，而第二频带23的操作频宽可至少涵盖GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带(约1710MHz~2690MHz)。

图3为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的天线效率图。根据天线元件11的天线效率曲线31(已将S参数纳入考量的辐射效率)可知，天线元件11于第一频带22中的天线效率约为54%~61%，而根据天线元件11的天线效率曲线32可知，天线元件11于第二频带23中的天线效率约为50%~95%。因此，天线元件11在第一频带22及第二频带23中均具有良好的天线效率，可符合实际应用需要。

图4为显示根据本发明第二实施例所述的通信装置400的示意图。第二实施例基本上与第一实施例相似，两者的差异在于，在通信装置400的一天线元件41中，一第一辐射部410的形状大致为一倒L形。另外，在通信装置400中，第一辐射部410和第二辐射部411分别耦接至一信号源15和另一信号源46，而非共同耦接至单一信号源。在本实施例中，第二辐射部411的一第二电流路径43的长度仍然大于第一辐射部410的一第一电流路径42。第二实施例的通信装置400的其余特征皆与第一实施例的通信装置100相同，因此这些实施例均可达成相似的操作效果。

图5为显示根据本发明第三实施例所述的通信装置500的示意图。第三实施例基本上与第一实施例相似，两者的差异在于，在通信装置500的一天线元件51中，一第二辐射部511可以围绕一第一辐射部510而延伸。换言之，第一辐射部510大致由第二辐射部511及接地元件10所包围，使得第一辐射部510和第二辐射部511占据的总空间变小，从而缩小天线元件51的整体尺寸。在一些实施例中，第二辐射部511大致为一倒J形。在本实施例中，第二辐射部511的一第二电流路径53的长度仍然大于第一辐射部510的一第一电流路径52。第三实施例的通信装置500的其余特征皆与第一实施例的通信装置100相同，因此这些实施例均可达成相似的操作效果。

图6为显示根据本发明第四实施例所述的通信装置600的示意图。第四实施例基本上与第一实施例相似，两者的差异在于，在通信装置600的一天线元件61中，一第二辐射部611的馈入端631(高电流区间及低电场区间)朝外，而开口端632(无电流及高电场区间)朝内，使得天线元件61容易与周边的电路、电子元件，或是邻近金属面作整合。在一些实施例中，第二辐射部611大致为一倒G形。在本实施例中，第二辐射部611的一第二电流路径63的长度仍然大于第一辐射部610的一第一电流路径62。第四实施例的通信装置600的其余特征皆与第一实施例的通信装置100相同，因此这些实施例均可达成相似的操作效果。

本发明提出一种新颖的移动通信装置。藉由将一天线元件的一低频辐射部设计为一小尺寸元件，可以成功地激发相关的一接地面的一接地面模态，并涵盖所需的一低频操作频带。值得注意的是，本发明无须根据传统的一低频辐射部所需的一特定共振长度来作设计。本发明可以适当地设计一匹配电路，来对该低频频带的一输入阻抗作最佳化的阻抗匹配。然后，本发明可以再设计一高频辐射部，使其在不影响该低频辐射部的情况下，仍可涵盖所需的一高频操作频带。在此情况下，该天线元件可以达成多频操作，同时，由于该天线元件的该低频辐射部的共振长度被大幅降低(例如：该低频辐射部的共振长度小于该高频辐射部的共振长度)，该天线元件的整体尺寸将可以有效地缩小，并能应用于各种小型化的移动通信装置。

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揭示如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域普通技术人员，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者的范围为准。

Claims

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，其中该天线元件包括：

一第一辐射部，提供一第一电流路径，并操作于一第一频带；以及

一第二辐射部，提供一第二电流路径，并操作于一第二频带；

其中，该第二频带的频率高于该第一频带的频率，而该第二电流路径的长度大于该第一电流路径的长度；

其中，所述第一辐射部与所述第二辐射部分离，且所述第一辐射部和所述接地元件形成一接地面天线，所述接地面天线能够激发所述接地元件的一接地面模态，并涵盖所述第一频带。

2.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一辐射部耦接至一匹配电路。

3.如权利要求2所述的通信装置，其中该匹配电路包括至少一带通电路。

4.如权利要求1所述的通信装置，其中该第二辐射部为一单极天线。

5.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一电流路径的长度小于该第一频带的最低频率的0.1倍波长。

6.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一辐射部、该第二辐射部，以及该接地元件均形成于一介质基板上。

7.如权利要求6所述的通信装置，其中该介质基板为一可弯曲介质基板。

8.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一辐射部为一矩形或者一倒L形。

9.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一辐射部由该第二辐射部和该接地元件所包围。