CN104617379A - 天线结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种天线结构,其包括:一接地面、一馈入部,以及一耦合辐射部。该馈入部耦接至一信号源。该馈入部大致为一T字形。该耦合辐射部与该馈入部分离,并邻近于该馈入部。该耦合辐射部还耦接至该接地面,并至少部分地围绕该馈入部。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线结构,特别是涉及一种适用于移动装置的宽频天线结构。
背景技术
随着移动通讯技术的发达,移动装置在近年日益普遍,常见的例如:手提式电脑、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求,移动装置通常具有无线通讯的功能。有些涵盖长距离的无线通讯范围,例如:移动电话使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系统及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通讯,而有些则涵盖短距离的无线通讯范围,例如:Wi-Fi、Bluetooth以及WiMAX(WorldwideInteroperability for Microwave Access)系统使用2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。
在现有的技术中,常以固定尺寸的一金属元件作为移动装置的天线主体,而该金属元件的长度须等于所需频带对应的二分之一波长(λ/2)或四分之一波长(λ/4)。然而,由于产生低频频带的金属元件需要较长的共振路径,其往往难以设计于移动装置的有限内部空间当中。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明提供一种小型化的宽频天线结构,其可适用于各种移动装置,例如:一笔记型电脑(Notebook Computer),或是一平板电脑(Tablet Computer)。在较佳实施例中,本发明提供一种天线结构,包括:一接地面;一馈入部,耦接至一信号源,其中该馈入部大致为一T字形;以及一耦合辐射部,耦接至该接地面,并邻近于该馈入部,其中该耦合辐射部是与该馈入部分离,并至少部分地围绕该馈入部。
附图说明
图1是本发明一实施例所述的天线结构的示意图;
图2是本发明一实施例所述的天线结构的示意图;
图3是本发明一实施例所述的天线结构的示意图;
图4是本发明一实施例所述的天线结构的示意图;
图5是本发明一实施例所述的天线结构的示意图;以及
图6是本发明一实施例所述的天线结构的返回损失图。
符号说明
100、200、300、400、500~天线结构;
110~接地面;
120~馈入部;
130、530~耦合辐射部;
131、531~耦合辐射部的主要部分;
132、532~耦合辐射部的短路部分;
133~缺口;
190~信号源;
240、340、540~延伸辐射部;
241~延伸辐射部的倒S字形部分;
242~延伸辐射部的S字形部分;
343~延伸辐射部的矩形加宽部分;
450~介质基板;
460~同轴电缆线;
461~同轴电缆线的中心导线;
462~同轴电缆线的外部导体;
463~同轴电缆线的铁氟龙材料;
GC1~耦合间隙;
W1、W2~宽度。
具体实施方式
为让本发明的目的、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,并配合所附附图,作详细说明如下。
图1是显示根据本发明一实施例所述的天线结构100的示意图。天线结构100可以设计于一移动装置内,例如:一笔记型电脑(Notebook Computer),或是一平板电脑(Tablet Computer)。如图1所示,天线结构100至少包括:一接地面110、一馈入部120,以及一耦合辐射部130。在一些实施例中,接地面110、馈入部120,以及耦合辐射部130皆以导体材料制成,例如:铜、银、铁、铝,或是其合金。在一些实施例中,天线结构100设置于一介质基板(Dielectric Substrate)上。接地面110可以耦接至该移动装置的一系统接地面,或可属于该系统接地面的一部分。馈入部120大致为一T字形。馈入部120耦接至一信号源190。信号源190可以是该移动装置的一射频(RadioFrequency)模块,并可用于激发天线结构100。耦合辐射部130耦接至接地面110。耦合辐射部130与馈入部120分离,并邻近于馈入部120。为了节省设计空间,耦合辐射部130至少部分地围绕馈入部120。
更详细地说,在一些实施例中,耦合辐射部130包括一主要部分131和一短路部分132,其中主要部分131邻近于馈入部120,而主要部分131经由短路部分132耦接至接地面110。在一些实施例中,耦合辐射部130具有一不等宽结构。举例来说,短路部分132的宽度W2可以远小于主要部分131的宽度W1。此种不等宽结构有助于调整天线结构100的阻抗匹配。在其他实施例中,耦合辐射部130也可改为具有一等宽结构。馈入部120和耦合辐射部130的主要部分131之间可以形成一耦合间隙GC1,使得来自信号源190的馈入能量可从馈入部120通过耦合间隙GC1传送至耦合辐射部130。为了增强相互耦合效应,耦合间隙GC1的宽度应小于2mm,且较佳约介于0.5mm至1mm之间。在一些实施例中,耦合辐射部130的主要部分131大致为一倒U字形。亦即,耦合辐射部130的主要部分131可以具有一缺口133,其中馈入部120的至少一部分位于缺口133内。在一些实施例中,缺口133大致为一矩形,或大致具有一矩形边缘。在其他实施例中,缺口133也可大致为一半圆形,或大致具有一圆弧形边缘。另一方面,耦合辐射部130的短路部分132可为任意形状,例如:大致为一N字形、一L字形,或是一S字形。
就天线原理而言,馈入部120和耦合辐射部130可共同形成对应于天线结构100的一低频频带的一低频共振路径,而馈入部120自身可形成对应于天线结构100的一高频频带的一高频共振路径。由于耦合辐射部130大致围绕馈入部120,并通过耦合效应所激发,该低频共振路径可具有较短的长度及占据较小的面积。另一方面,呈现T字形的馈入部120因具有双支路能激发双共振模态,故可更增加该高频频带的频宽。因此,本发明的天线结构100可兼得小尺寸和宽频带的双重优势,其非常适合应用于各种小型化的移动装置中。
图2是显示根据本发明一实施例所述的天线结构200的示意图。图2和图1相似,两者的差异在于,图2的天线结构200还包括一延伸辐射部240。延伸辐射部240是以导体材料制成,例如:铜、银、铁、铝,或是其合金。延伸辐射部240耦接至馈入部120。在一些实施例中,延伸辐射部240的一连接端邻近于馈入部120的一馈入端。为了增加共振长度及缩小面积,延伸辐射部240可以具有一蜿蜒结构。举例来说,该蜿蜒结构可以包括延伸辐射部240的一倒S字形部分241和一S字形部分242,其中倒S字形部分241和S字形部分242互相耦接。在其他实施例中,该蜿蜒结构也可具有其他形状,例如,可包括一或多个互相耦接的W字形部分。延伸辐射部240可形成对应于天线结构200的一低频频带的另一低频共振路径,而延伸辐射部240与馈入部120、耦合辐射部130同时存在将可更增加该低频频带的频宽。图2的天线结构200的其余特征皆与图1的天线结构100相似,故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图3是显示根据本发明一实施例所述的天线结构300的示意图。图3和图2相似,两者的差异在于,图3的天线结构300的一延伸辐射部340还包括一矩形加宽部分343。更详细地说,延伸辐射部340的一连接端耦接至馈入部120(例如,邻近于馈入部120的一馈入端),而矩形加宽部分343位于延伸辐射部340的另一端(相对于该连接端)。延伸辐射部340的矩形加宽部分343可提供一电容性负载,从而调整天线结构300的阻抗匹配并更增加其频宽。在其他实施例中,延伸辐射部340的矩形加宽部分343也可大致为一正方形或一半圆形。图3的天线结构300的其余特征皆与图2的天线结构200相似,故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图4是显示根据本发明一实施例所述的天线结构400的示意图。图4和图3相似,两者的差异在于,图4的天线结构400还包括一介质基板450和一同轴电缆线(Coaxial Cable)460。介质基板450可以是一FR4(FlameRetardant4)基板。如图4所示,接地面110的至少一部分、馈入部120、耦合辐射部130,以及延伸辐射部340皆设置于介质基板450的一表面上。换言之,天线结构400可以大致为一平面化结构,因此其可具有非常小的天线高度。同轴电缆线460至少包括一中心导线461和一外部导体462。信号源190可以经由同轴电缆线460耦接至天线结构400。举例来说,信号源190的一正极可经由中心导线461耦接至馈入部120的一馈入端,而信号源190的一负极可经由外部导体462耦接至接地面110。另外,同轴电缆线460还可包括填充于外部导体462和中心导线461之间的一铁氟龙(Teflon)材料463,以及包覆住外部导体462的一塑胶外皮。图4的天线结构400的其余特征皆与图3的天线结构300相似,故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图5是显示根据本发明一实施例所述的天线结构500的示意图。图5和图4相似,两者的差异在于,在图5的天线结构500中,一耦合辐射部530的一短路部分532大致与一延伸辐射部540对调位置。亦即,耦合辐射部530可具有位于天线结构500不同侧的一接地路径,而延伸辐射部540也可具有位于天线结构500另外不同侧的一共振路径。前述对调位置的设计方式并不致影响天线结构500的辐射特性。图5的天线结构500的其余特征皆与图4的天线结构400相似,故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图6是显示根据本发明一实施例所述的天线结构400的返回损失(ReturnLoss)图。请一并参考图4、图6。在天线结构400中,馈入部120、耦合辐射部130,以及延伸辐射部340可共同激发产生一低频频带FB1,而馈入部120自身可激发产生一高频频带FB2。在较佳实施例中,低频频带FB1约介于700MHz至960MHz之间,而高频频带FB2约介于1710MHz至2690MHz之间。因此,本发明的天线结构至少可涵盖LTE700/GSM850/GSM900/DCS1800/PCS1900/UMTS2000/LTE2300/LTE2500的多重频带操作。根据实际量测结果,天线结构于前述频带中的天线效率皆能大于35%,可符合实际应用需要。必须了解的是,延伸辐射部340及其矩形加宽部分343实为本发明的选用(Optional)元件,在其他实施例中,它们可由天线结构中移除,而不致于影响天线结构的辐射特性。
请再次参考图4。在一些实施例中,天线结构400的元件尺寸可如下列所述。接地面110的长度约为30mm,宽度约为22mm。介质基板450的长度约为66mm,宽度约为12mm。同轴电缆线460的长度约为320mm。天线结构400的本体约占据800mm2的面积,可满足小型化的设计标准。
值得注意的是,以上所述的元件参数、元件形状,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。本发明的天线结构并不仅限于图1-图6所图示的状态。本发明可以仅包括图1-图6的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之,并非所有图示的特征均须同时实施于本发明的天线结构当中。
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。
虽然结合以上较佳实施例公开了本发明,然而其并非用以限定本发明的范围,任何熟悉此技术者,在不脱离本发明的精神和范围内,可做些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (10)
1.一种天线结构,包括:
接地面;
馈入部,耦接至一信号源,其中该馈入部大致为一T字形;以及
耦合辐射部,耦接至该接地面,并邻近于该馈入部,其中该耦合辐射部与该馈入部分离,并至少部分地围绕该馈入部。
2.如权利要求1所述的天线结构,其中该耦合辐射部包括一主要部分和一短路部分,该主要部分邻近于该馈入部,而该主要部分是经由该短路部分耦接至该接地面。
3.如权利要求2所述的天线结构,其中该耦合辐射部的该主要部分大致为一倒U字形。
4.如权利要求3所述的天线结构,其中该耦合辐射部的该主要部分具有一缺口,而该馈入部的至少一部分是位于该缺口内。
5.如权利要求2所述的天线结构,其中该馈入部和该耦合辐射部的该主要部分之间形成一耦合间隙,而该耦合间隙的宽度小于2mm。
6.如权利要求2所述的天线结构,其中该耦合辐射部具有一不等宽结构,而该短路部分的宽度远小于该主要部分的宽度。
7.如权利要求1所述的天线结构,还包括:
延伸辐射部,耦接至该馈入部,其中该延伸辐射部具有一蜿蜒结构。
8.如权利要求7所述的天线结构,其中该延伸辐射部还包括一矩形加宽部分,该延伸辐射部的一端耦接至该馈入部,而该矩形加宽部分位于该延伸辐射部的另一端。
9.如权利要求7所述的天线结构,还包括:
介质基板,其中该接地面的至少一部分、该馈入部、该耦合辐射部,以及该延伸辐射部皆设置于该介质基板的一表面上;以及
同轴电缆线,包括中心导线和外部导体,其中该信号源的一正极是经由该中心导线耦接至该馈入部,而该信号源的一负极是经由该外部导体耦接至该接地面。
10.如权利要求7所述的天线结构,其中该馈入部、该耦合辐射部,以及该延伸辐射部是共同激发产生一低频频带,而该馈入部是激发产生一高频频带,其中该低频频带约介于700MHz至960MHz之间,而该高频频带约介于1710MHz至2690MHz之间。
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