CN103972649B - 天线组件及具有该天线组件的无线通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天线组件，包括基板、接地面、馈入部、第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部，所述接地面设置于基板顶面上用于为天线组件提供接地，所述第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部是分别由该接地面周缘镂空而成，所述馈入部包括若干馈入点，分别布设于第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部上，并将第一辐射部分成用于收发具有第一频段无线信号的第一辐射段及用于收发具有第二频段无线信号的第二辐射段，第二辐射部用于收发具有第三频段的无线信号，第三辐射部用于收发具有第四中心频率的无线信号，进而构成多个开槽天线。另外还提供一种具有该天线组件的无线通信装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线组件及具有该天线组件的无线通信装置。
背景技术
在无线通信装置中，用来发射、接收无线电波以传递、交换无线电数据信号的天线装置，无疑是无线通信装置中最重要的组件之一。近年来各种使用不同工作频带的通信系统及应用的不断出现，使得天线的设计朝向涵盖多个系统频带的宽带天线发展。为了确保无线通信装置于使用不同工作频带的多种无线通信系统中均可进行信号传输，该天线装置必须能够收发多种不同频率之信号。另一方面，宽带天线一般结构较为复杂，但由于天线模块的外观亦趋向于轻薄与微型化，使得天线设计除了宽带之外，亦需同时具备有小型化的特征。如何在不增加无线通信装置体积的前提下使天线具有宽带的特性，已成为各家天线厂商最大的挑战。此外，天线易受到无线通信装置的金属壳体的影响，如何在不破坏金属壳体的情况下保持天线的特性也已成为另一重大课题。
发明内容
鉴于以上情况，有必要提供一种具有多频段且体积较小的天线组件。
另，还有必要提供一种具有上述天线组件的无线通信装置。
一种天线组件，包括基板、接地面、馈入部及辐射部，所述接地面设置于基板顶面上用于为天线组件提供接地，所述辐射部是由该接地面周缘镂空而成，所述馈入部设置于辐射部上，并将辐射部分成用于收发具有第一频段无线信号的第一辐射段及用于收发具有第二频段无线信号的第二辐射段，进而构成一开槽天线。
一种无线通信装置，包括导电壳体及上述的天线组件，天线组件装设于壳体中，且天线组件的接地面的周缘与壳体电性连接。
一种天线组件，包括基板、接地面、馈入部、第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部，所述接地面设置于基板顶面上用于为天线组件提供接地，所述第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部是分别由该接地面周缘镂空而成，所述馈入部包括若干馈入点，分别布设于第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部上，并将第一辐射部分成用于收发具有第一频段无线信号的第一辐射段及用于收发具有第二频段无线信号的第二辐射段，第二辐射部用于收发具有第三频段的无线信号，第三辐射部用于收发具有第四中心频率的无线信号，进而构成多个开槽天线。
一种无线通信装置，包括导电壳体及上述的天线组件，天线组件装设于壳体中，且天线组件的接地面的周缘与壳体电性连接。
上述天线组件通过对所述接地面进行镂空处理，以形成相应的第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部，并使得所述上述辐射部与所述馈入部进行耦合，以共用基板形成多频段的天线系统。如此，该天线组件可有效提升天线频宽并缩小天线的尺寸，达到降低天线制造成本，便于无线通信装置的小型化发展的目的。
附图说明
图1为本发明第一实施方式的具有天线组件的无线通信装置的立体示意图。
图2为图1所示的具有天线组件的无线通信装置的平面示意图。
图3为图1所示的天线组件中第一辐射部的回波损耗（Return Loss，RL）示意图。
图4为图1所示的天线组件中第一辐射部的辐射效率示意图。
图5为图1所示的天线组件中第二辐射部的回波损耗示意图。
图6为图1所示的天线组件中第二辐射部的辐射效率示意图。
图7为图1所示的天线组件中第三辐射部的回波损耗示意图。
图8为图1所示的天线组件中第三辐射部的辐射效率示意图。
图9为本发明第二实施例的具有天线组件的无线通信装置的平面示意图。
主要元件符号说明
| 天线组件 | 100、101 |
| 基板 | 10、110 |
| 接地面 | 20、120 |
| 第一辐射部 | 30、130 |
| 第一镂空段 | 31、131 |
| 第二镂空段 | 32、132 |
| 第三镂空段 | 33、133 |
| 第一延伸镂空段 | 134 |
| 第二延伸镂空段 | 135 |
| 第二辐射部 | 40、140 |
| 第四镂空段 | 44、144 |
| 第五镂空段 | 45、145 |
| 第三辐射部 | 50、150 |
| 第六镂空段 | 56、156 |
| 第七镂空段 | 57、157 |
| 馈入部 | 60、160 |
| 第一馈入点 | 62、162 |
| 第二馈入点 | 64、164 |
| 第三馈入点 | 66、166 |
| 无线通信装置 | 200、201 |
| 壳体 | 220、221 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的第一实施方式提供一种天线组件100，其可应用于移动电话等无线通信装置200中。
请一并参阅图1及图2，该天线组件100包括基板10、接地面20、第一辐射部30、第二辐射部40、第三辐射部50及馈入部60。该无线通信装置200包括壳体220，该壳体220由金属材质制成。该壳体220构成一个容置空间（图未示），以容置天线组件100。
该基板10可采用环氧树脂玻璃纤维（FR4）等介电材质制成。在本实施例中，该基板10大致为扁平的长方体。
该接地面20设置于基板10的顶面上，用于为天线组件100提供接地。在本实施例中，该接地面20为镀覆于顶面上的一层导电金属箔，例如铜箔。接地面20的周缘与壳体220电性连接。
该第一辐射部30、第二辐射部40及第三辐射部50是于该接地面20上镂空而成，即对所述接地面20表面的导电金属箔进行挖空处理，以露出所述基板10的介电材质，进而构成多个开槽天线。该第一辐射部30呈非对称非均匀的U形，沿接地面20的周缘开设，该第一辐射部30包括第一镂空段31、第二镂空段32及第三镂空段33。在本实施例中，该第一镂空段31、第二镂空段32及第三镂空段33均呈平直的片状，第一镂空段31设置于接地面20的一短边的边缘。第二镂空段32与第三镂空段33相对且相互平行设置，两者分别垂直连接于第一镂空段31相对的两端，且两个连接处分别位于接地面20的二个端角。第二镂空段32与第三镂空段33的宽度均比第一镂空段31的宽度小，且第二镂空段32的长度比第三镂空段33的长度长。第二辐射部40及第三辐射部50均呈L形，分别相对第一辐射部30设置于接地面20的边缘，且第二辐射部40与第三辐射部50分别延伸经过接地面20另两个端角。第二辐射部40包括第四镂空段44及第五镂空段45，第四镂空段44设置于接地面20相对第一镂空段31的短边，第五镂空段45由第四镂空段44靠近接地面20端角的一端垂直延伸，并与第二镂空段32相对。第四镂空段44的宽度比第五镂空段45的宽度宽。第三辐射部50包括第六镂空段56及第七镂空段57，第六镂空段56设置于接地面20相对第一镂空段31的短边，并与第四镂空段44相对。第七镂空段57由第六镂空段56靠近接地面20端角的一端垂直延伸，并与第三镂空段33相对。第六镂空段56的宽度比第七镂空段57的宽度宽。第七镂空段57的长度比第五镂空段45的长度长。
在本实施例中，该馈入部60为弹片或微带线（microstrip line）。该馈入部60包括第一馈入点62、第二馈入点64及第三馈入点66。其中，第一馈入点62设置于第一辐射部30的第一镂空段31靠近第三镂空段33的一端。由此，第一馈入点62将U形第一辐射部30分成两部分，当天线组件100工作时，信号可从第一馈入点62馈入，并通过第一馈入点62与第一辐射部30的耦合获得不同长度的电流传播路径，以产生不同的电流信号，使得第一辐射部30产生相应的谐振模态。具体地，由该第一馈入点62与第一镂空段31及第二镂空段32产生一低频模态，并通过调整第一镂空段31及第二镂空段32的长度与宽度，使得第一馈入点62与第一镂空段31及第二镂空段32耦合出具有第一频段的无线信号，例如在收发第一频段为824-960MHz的无线信号(如GSM 850/900或WCDMA Band 5/8)时具有较佳的效果。由该第一馈入点62与第三镂空段33产生一高频模态，并通过调整第三镂空段33的长度与宽度，使得第一馈入点62与第三镂空段33耦合出具有第二频段的无线信号，例如在收发第二频段为1710-2170MHz的无线信号(如GSM 1800/1900或WCDMA 2100)时具有较佳的效果。
第二馈入点64设置于第二辐射部40靠近第三辐射部50的一端。第三馈入点66设置于第三辐射部50靠近第二辐射部40的一端。通过调整该第二馈入点64的位置，可以调整第二辐射部40阻抗匹配，进而使得所述第二辐射部40具有最大可用的阻抗频宽与较佳效率。第二馈入点64与第二辐射部40形成Wi-Fi天线，并耦合出具有第三频段的无线信号，例如在收发第三频段为2.4-2.485GHz的无线信号(如Wi-Fi)时具有较佳的效果。通过调整该第三馈入点66的位置，可以调整第三辐射部50阻抗匹配，进而使得所述第三辐射部50具有最大可用的阻抗频宽与较佳效率。第三馈入点66与第三辐射部50形成GPS天线，并耦合出具有第四中心频率的无线信号，例如在收发第四中心频率为1.575GHz的无线信号（如GPS）时具有较佳的效果。
请一并参阅图3及图4，所述第一辐射部30在频段为824-960MHz及1710-2170MHz时，均具有较宽的频宽及较佳辐射效率，且在低频段辐射平均效率为-4dB，在高频段辐射平均效率为-2dB。
请一并参阅图5及图6，所述第二辐射部40在频段为2.4-2.485GHz时，均具有较宽的频宽及较佳辐射效率，且辐射平均效率为-1dB。
请一并参阅图7及图8，所述第三辐射部50在中心频率为1.575GHz时，均具有较宽的频宽及较佳辐射效率，且辐射平均效率为-1dB。
请参阅图9，本发明第二实施方式的天线组件101可应用于移动电话等无线通信装置201中。该天线组件101装设于无线通信装置201的壳体221中。第二实施例的天线组件101与第一实施例的天线组件100具有同样的基板110、接地面120及馈入部160。第二实施例中，天线组件101包括呈非对称非均匀的U形的第一辐射部130，该第一辐射部130包括均呈平直片状的第一镂空段131、第二镂空段132、第三镂空段133、第一延伸镂空段134及第二延伸镂空段135。第一镂空段131设置于接地面120的一短边的边缘。第二镂空段132与第三镂空段133相对且相互平行设置，两者分别垂直连接于第一镂空段131相对的两端，且两个连接处分别位于接地面120的二个端角。第二镂空段132与第三镂空段133的长度均比第一镂空段131的长度短，且第二镂空段132的宽度比第三镂空段133的宽度宽。第一延伸镂空段134连接于第二镂空段132远离第一镂空段131的一端，且第一延伸镂空段134的延伸方向与第二镂空段132的延伸方向相同。第一延伸镂空段134的长度与宽度均比第二镂空段132的长度与宽度小。第二延伸镂空段135连接于第一延伸镂空段134远离第二镂空段132的一端，且第二延伸镂空段135的延伸方向与第一延伸镂空段134的延伸方向垂直。第二延伸镂空段135的长度与第二镂空段132的宽度相当。第二辐射部40及第三辐射部50均呈L形，分别相对第一辐射部30设置于接地面20的边缘，且第二辐射部40与第三辐射部50分别延伸经过接地面20另两个端角。
第二辐射部140包括第四镂空段144及第五镂空段145，第四镂空段144设置于接地面20相对第一镂空段131的短边，第五镂空段145由第四镂空段44靠近接地面120端角的一端垂直延伸，并与第二延伸镂空段135相对。第五镂空段145的宽度与第二镂空段132的宽度相当，且比第四镂空段144的宽度宽。第三辐射部150包括第六镂空段156及第七镂空段157，第六镂空段156设置于接地面120相对第一镂空段131的短边，并与第四镂空段144相对。第七镂空段157由第六镂空段156靠近接地面20端角的一端垂直延伸，并与第三镂空段133相对。第六镂空段156的宽度与第七镂空段157的宽度及第三镂空段133的宽度相当。第七镂空段157的长度比第五镂空段145的长度长。
馈入部160包括第一馈入点162、第二馈入点164及第三馈入点166。其中第一馈入点162设置于第一镂空段131靠近第三镂空段133的一端；第二馈入点164设置于第四镂空段144相对第六镂空段156的一端；第三馈入点166设置于第六镂空段156相对第四镂空段144的一端。
本发明的天线组件100通过对所述接地面20进行镂空处理，以形成相应的第一辐射部30、第二辐射部40及第三辐射部50，并使得所述上述辐射部与所述馈入部60进行耦合，以共用基板10形成多频段的天线系统。如此，该天线组件100可有效提升天线频宽并缩小天线的尺寸，达到降低天线制造成本，便于无线通信装置的小型化发展的目的。
Claims (9)
1.一种天线组件，其特征在于：所述天线组件包括基板、接地面、馈入部及辐射部，所述接地面设置于基板一表面上用于为天线组件提供接地，所述辐射部是由该接地面周缘镂空而成，所述馈入部设置于辐射部上，并将辐射部分成用于收发具有第一频段无线信号的第一辐射段及用于收发具有第二频段无线信号的第二辐射段，进而构成一开槽天线，所述辐射部包括第一镂空段、第二镂空段、第三镂空段、第一延伸镂空段及第二延伸镂空段，所述第一镂空段设置于接地面一边缘，第二镂空段与第三镂空段相对且相互平行设置，并分别垂直连接于第一镂空段相对的两端，进而构成一U形结构，第三镂空段的宽度比第一镂空段的宽度小，第一延伸镂空段连接于第二镂空段远离第一镂空段的一端，第二延伸镂空段连接于第一延伸镂空段远离第二镂空段的一端，第一延伸镂空段的长度与宽度均比第二镂空段的长度与宽度小，第二延伸镂空段的长度与第二镂空段的宽度相当。
2.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于：所述辐射部是通过对所述接地面表面的导电金属箔进行挖空处理，以露出所述基板的介电材质而形成。
3.如权利要求1所述的天线组件，其特征在于：馈入部设置于第一镂空段靠近第三镂空段的一端，从而馈入部与第一镂空段及第二镂空段形成所述第一辐射段，馈入部与第三镂空段形成所述第二辐射段。
4.如权利要求3所述的天线组件，其特征在于：所述第一延伸镂空段的延伸方向与第二镂空段的延伸方向相同，第二延伸镂空段的延伸方向与第一延伸镂空段的延伸方向垂直，通过调整第一镂空段及第二镂空段的长度及宽度可调整第一辐射段的频宽，通过调整第三镂空段的长度及宽度可调整第二辐射段的频宽。
5.一种无线通信装置，包括导电壳体，其特征在于：所述无线通信装置还包括如权利要求1-4项任一所述的天线组件，天线组件装设于壳体中，且天线组件的接地面的周缘与壳体电性连接。
6.一种天线组件，其特征在于：所述天线组件包括基板、接地面、馈入部、第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部，所述接地面设置于基板顶面上用于为天线组件提供接地，所述第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部是分别由该接地面周缘镂空而成，所述馈入部包括若干馈入点，分别布设于第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部上，并将第一辐射部分成用于收发具有第一频段无线信号的第一辐射段及用于收发具有第二频段无线信号的第二辐射段，第二辐射部用于收发具有第三频段的无线信号，第三辐射部用于收发具有第四中心频率的无线信号，进而构成多个开槽天线，所述第一辐射部包括第一镂空段、第二镂空段、第三镂空段、第一延伸镂空段及第二延伸镂空段，所述第一镂空段设置于接地面一边缘，第二镂空段与第三镂空段相对且相互平行设置，并分别垂直连接于第一镂空段相对的两端，进而构成一U形结构，第三镂空段的宽度比第一镂空段的宽度小，第一延伸镂空段连接于第二镂空段远离第一镂空段的一端，第二延伸镂空段连接于第一延伸镂空段远离第二镂空段的一端，第一延伸镂空段的长度与宽度均比第二镂空段的长度与宽度小，第二延伸镂空段的长度与第二镂空段的宽度相当。
7.如权利要求6所述的天线组件，其特征在于：所述第一辐射部呈非对称非均匀的U形，其设置于接地面的一侧的边缘并延伸经过接地面的二端角，第二辐射部与第三辐射部均呈L形，且相对第一辐射部分别设置于接地面另一侧的边缘，并分别经过接地面的另两个端角。
8.如权利要求6所述的天线组件，其特征在于：所述第一辐射部分别工作于低频的第一频段为824-960MHz及高频的第二频段为1710-2170MHz，第二辐射部形成Wi-Fi天线工作于第三频段为2.4-2.485GHz，第三辐射部形成GPS天线工作于第四中心频率为1.575GHz。
9.一种无线通信装置，包括导电壳体，其特征在于：所述无线通信装置还包括如权利要求6-8项任一所述的天线组件，天线组件装设于壳体中，且天线组件的接地面的周缘与壳体电性连接。
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