CN104577298A

CN104577298A - 通信装置

Info

Publication number: CN104577298A
Application number: CN201310499329.2A
Authority: CN
Inventors: 翁金辂; 陈俐妤
Original assignee: Acer Inc
Current assignee: Acer Inc
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-04-29

Abstract

一种通信装置，包括一接地元件以及一天线元件。天线元件邻近于接地元件的一边缘，并包括一第一金属部及一第二金属部。第一金属部的一第一端经由一第一短路部耦接至接地元件，而第一金属部的一第二端为一开口端并邻近于第一端。第二金属部介于第一金属部及接地元件的边缘之间。第二金属部上的一短路点经由一第二短路部耦接至接地元件。第二金属部上的一馈入点经由一电容元件耦接至一信号源。第二金属部的第三端邻近于第一短路部。第二金属部的第四端为一开口端。馈入点介于第二金属部的第三端与短路点之间。本发明的该天线元件至少可支持薄形化平板通信装置的LTE/WWAN多频操作。

Description

通信装置

技术领域

本发明涉及一种通信装置，特别涉及一种通信装置及其小型化多频倒F形天线元件(Small-size Multi-band Inverted-F Antenna Element)。

背景技术

随着移动通信科技蓬勃发展以及无线通信技术日渐进步，相关的各种产品均不断地推陈出新。如今，移动通信装置需要更快的传输速度，以提供消费者在使用上的便利性和即时性。由于移动通信装置的设计越来越趋向轻薄化，其屏幕与边框(Frame)的间距将变得更小，在此情况下，可用于容纳天线元件的设计空间亦会相对地缩减。因此，如何在薄形化移动通信装置中设计出一种全平面、小尺寸的多频天线，实为天线设计者的一大挑战。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提供一种倒F形天线，其具有小尺寸的平面结构，并可用于涵盖LTE/WWAN(Long Term Evolution/Wireless WideArea Network)频带(例如：约介于704MHz至960MHz之间，以及约介于1710MHz至2690MHz之间)的多频操作。

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，具有一第一端及一第二端，其中该第一端经由一第一短路部耦接至该接地元件，而该第二端为一开口端并邻近于该第一端；以及一第二金属部，介于该第一金属部及该接地元件的该边缘之间，并具有一第三端和一第四端，其中该第二金属部上的一短路点经由一第二短路部耦接至该接地元件，该第二金属部上的一馈入点经由一电容元件耦接至一信号源，该第三端邻近于该第一短路部，该第四端为一开口端，而该馈入点介于该第三端与该短路点之间。

在一些实施例中，该第二金属部大致平行于该接地元件的该边缘，而该第二金属部与该第一金属部之间形成一耦合间隙。在一些实施例中，该第二金属部大致为一倒U字形，而该第二金属部的该第三端为一开口端。在一些实施例中，该第二金属部大致为一倒L字形，而该第二金属部的该第三端为一开口端。在一些实施例中，该第一金属部大致为一倒U字形。在一些实施例中，该第一金属部大致围绕一矩形区间而延伸。在一些实施例中，该第一金属部大致围绕一倒L字形区间而延伸。

在天线原理方面，该天线元件可视为其本质上包括一第一倒F形天线和一第二倒F形天线，其中该第一倒F形天线可作为该第二倒F形天线的一耦合馈入部。在一些实施例中，该第一倒F形天线的一馈入点还可经由一电容元件(例如：一晶片电容器)耦接至该信号源，从而形成一电容耦合式馈入结构。前述设计方式使得该第一倒F形天线本身可激发产生具有良好阻抗匹配的一第一共振模态，其中该第一共振模态位于该天线元件的一第一(高频)频带内。在一些实施例中，该第一频带约介于1710MHz至2690MHz之间。

另一方面，由于该第一倒F形天线作为该第二倒F形天线的该耦合馈入部，该第二倒F形天线亦可激发产生宽频的一第二共振模态，其中该第二共振模态位于该天线元件的一第二(低频)频带内。在一些实施例中，该第二频带约介于704MHz至960MHz之间。在一些实施中，该第二倒F形天线的一辐射部(该第一金属部)大致为一倒U字形，或是大致围绕一矩形区间或一倒L字形区间而延伸。由于该第一金属部的二相邻部分互相邻近，此可使得该第二倒F形天线的一高阶共振模态发生降频。该高阶共振模态可以移动至该第一频带内并与该第一倒F形天线的该第一共振模态作结合，从而大幅增加该第一频带的频宽。

在一些实施例中，该电容元件设置于该第二金属部与该接地元件的该边缘之间。亦即，该电容元件位于该天线元件的一净空区间内。在一些实施例中，该电容元件设置于该接地元件上。在一些实施例中，该第二短路部还包括一电感元件，而该第二金属部上的该短路点经由该电感元件耦接至该接地元件。该电感元件可用于调整该第二短路部的一等效电感值，故可进一步改善该天线元件的共振模态的阻抗匹配。

在一些实施例中，该天线元件具有小尺寸的平面结构(例如：其面积约为10×38mm²)，并可用于涵盖约介于704MHz至960MHz以及约介于1710MHz至2690MHz的多重频带。因此，本发明的该天线元件至少可支持薄形化平板通信装置的LTE/WWAN多频操作。

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二实施例所述的通信装置的示意图；

图3是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置的示意图；

图4是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置的天线元件的返回损失图；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天线元件的天线效率图。

其中，附图标记说明如下：

100、200、300～通信装置；

10～接地元件；

101～接地元件的边缘；

11、21、31～天线元件；

12、22、32～第一金属部；

121、221、321～第一金属部的第一端；

122、222、322～第一金属部的第二端；

123、223～矩形区间；

13、23、33～第一短路部；

14、24、34～第二金属部；

141、241、341～第二金属部的第三端；

142、242、342～第二金属部的第四端；

143、243、343～馈入点；

144、244、344～短路点；

15、25、35～第二短路部；

16、26～电容元件；

17～信号源；

251～电感元件；

323～倒L字形区间；

41～第一频带；

42～第二频带；

51～第一天线效率曲线；

52～第二天线效率曲线。

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，并配合附图，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可以是一智能手机(Smart Phone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记型电脑(Notebook Computer)。如图1所示，通信装置100至少包括一接地元件10及一天线元件11。天线元件11邻近于接地元件10的一边缘101，并包括一第一金属部12及一第二金属部14。第一金属部12具有一第一端121及一第二端122。第一金属部12的第一端121经由一第一短路部13耦接至接地元件10，而第一金属部12的第二端122为一开口端(Open end)并邻近于第一金属部12的第一端121。在一些实施例中，第一金属部12大致为一倒U字形，并大致围绕一矩形区间123而延伸。第二金属部14介于第一金属部12及接地元件10的边缘101之间，并具有一第三端141和一第四端142。在一些实施例中，第二金属部14大致为一直条形。在一些实施例中，第二金属部14大致平行于接地元件10的边缘101，而第二金属部14与第一金属部12之间形成一耦合间隙。第二金属部14的第三端141邻近于第一短路部13，而第二金属部14的第四端142为一开口端。第二金属部14上的一馈入点143经由一电容元件16耦接至一信号源17。信号源17可以是一射频(Radio Frequency)模块，其可用于激发天线元件11。电容元件16可以是一晶片电容器(Chip Capacitor)。第二金属部14上的一短路点144经由一第二短路部15耦接至接地元件10。馈入点143介于第二金属部14的第三端141与短路点144之间。天线元件11可视为其本质上包括一第一倒F形天线(第二金属部14)和一第二倒F形天线(第一金属部12)，其中该第一倒F形天线作为该第二倒F形天线的一耦合馈入部。因此，天线元件11可用于涵盖多重频带。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)。

图2是显示根据本发明第二实施例所述的通信装置200的示意图。图2与图1相似，而两者的主要差异如下列所述。在通信装置200中，一天线元件21的一第一金属部22大致为一倒U字形，或是大致围绕一矩形区间223而延伸。天线元件21的一第二金属部24大致为一倒U字形，而第二金属部24的一第三端241和一第四端242皆为开口端。相关于第二金属部24的一第二短路部25还包括一电感元件251，而第二金属部24上的一短路点244经由电感元件251耦接至接地元件10。电感元件251可以是一晶片电感器(Chip Inductor)、一分布式电感器(Distributed Inductor)，或是该晶片电感器与该分布式电感器的一组合。耦接至信号源17的一电容元件26设置于接地元件10上。第二实施例的其余特征皆与第一实施例相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图3是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置300的示意图。图3与图1相似，而两者的主要差异如下列所述。在通信装置300中，一天线元件31的一第一金属部32大致围绕一倒L字形区间323而延伸。天线元件31的一第二金属部34大致为一倒L字形，而第二金属部34的一第三端341和一第四端342皆为开口端。第三实施例的其余特征皆与第一实施例相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图4是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置300的天线元件31的返回损失(Return Loss)图。在一些实施例中，通信装置300的元件尺寸和元件参数可如下列所述。接地元件10的长度约为150mm，宽度约为200mm。天线元件31大致为一平面结构，其面积约为10×38mm²。第一金属部32的长度约为89mm。第一短路部33的长度约为5mm。第二金属部34的长度约为24mm。第二短路部35的长度约为9mm。电容元件16的电容值约为2pF。根据图4的测量结果，天线元件31可以激发产生一第一频带41和一第二频带42，其中第一频带41可以涵盖GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500的通信频带(约介于1710MHz至2690MHz之间)，而第二频带42可以涵盖LTE700/GSM850/900的通信频带(约介于704MHz至960MHz之间)。

图5是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置300的天线元件31的天线效率(Antenna Efficiency)图。必须理解的是，前述的天线效率为已包含返回损失的辐射效率。第一天线效率曲线51代表天线元件31于第一频带41(约介于1710MHz至2690MHz之间)中的天线效率，而第二天线效率曲线52代表天线元件31于第二频带42(约介于704MHz至960MHz之间)中的天线效率。根据图5的测量结果，天线元件31于第一频带41中的天线效率约介于67%至90％之间，而天线元件31于第二频带42中的天线效率约介于47%至66％之间，其已可符合移动通信装置的实际应用需要。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状、元件参数，以及频率范围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，任何本领域技术人员，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

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，具有一第一端及一第二端，其中该第一端经由一第一短路部耦接至该接地元件，而该第二端为一开口端并邻近于该第一端；以及

一第二金属部，介于该第一金属部及该接地元件的该边缘之间，并具有一第三端和一第四端，其中该第二金属部上的一短路点经由一第二短路部耦接至该接地元件，该第二金属部上的一馈入点经由一电容元件耦接至一信号源，该第三端邻近于该第一短路部，该第四端为一开口端，而该馈入点介于该第三端与该短路点之间。

2.如权利要求1所述的通信装置，其中该电容元件设置于该第二金属部与该接地元件的该边缘之间。

3.如权利要求1所述的通信装置，其中该电容元件设置于该接地元件上。

4.如权利要求1所述的通信装置，其中该第二金属部大致平行于该接地元件的该边缘，而该第二金属部与该第一金属部之间形成一耦合间隙。

5.如权利要求1所述的通信装置，其中该第二金属部大致为一倒U字形，而该第二金属部的该第三端为一开口端。

6.如权利要求1所述的通信装置，其中该第二金属部大致为一倒L字形，而该第二金属部的该第三端为一开口端。

7.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一金属部大致为一倒U字形。

8.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一金属部大致围绕一矩形区间而延伸。

9.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一金属部大致围绕一倒L字形区间而延伸。

10.如权利要求1所述的通信装置，其中该第二短路部还包括一电感元件，而该第二金属部上的该短路点经由该电感元件耦接至该接地元件。