CN104701609A - 具有耦合馈电多频天线元件的通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有耦合馈电多频天线元件的通信装置，包括一接地元件以及一天线元件。天线元件位于一介质基板上，介质基板邻近接地元件之一边缘。天线元件包括一辐射部、一短路部及一馈电部。辐射部具有一第一开口端、一第二开口端及一短路点。短路点区分辐射部为一第一部分及一第二部分。第一部分包括第一开口端，第二部分包括第二开口端。短路部的一端经由一第一电感元件耦接至短路点，且短路部的另一端电性连接至接地元件。馈电部与第一部分之间具有一耦合间隙，且馈电部经由一匹配电路耦接至一信号源。

Description

具有耦合馈电多频天线元件的通信装置

技术领域

本发明是有关于一种通信装置，且特别是有关于一种具有耦合馈电多频天线元件的通信装置。

背景技术

近年来，通信装置除了功能上的诉求以外，也因应更佳的影音娱乐效果而着重在外观上的设计，以符合消费者的需求。尤其是，在加入窄边框设计后，通信装置呈现更精密、更有科技性的视觉效果。然而，随着边框的厚度越来越薄，天线元件的可用空间也就越来越少。因此，如何在更加限缩的空间内设计出能满足不同通信服务的天线元件，已成为一项重要的课题。

发明内容

本发明提供一种具有耦合馈电多频天线元件的通信装置，其具有小型化耦合馈电的多频天线元件，且天线元件具有小尺寸且低姿势的特性，并同时具有平面结构。藉此，天线元件可以适合应用于薄型平板通信装置，并具有多频操作的特性以涵盖LTE/WWAN频带。

本发明的通信装置包括一接地元件以及一天线元件。天线元件位于一介质基板上，介质基板邻近接地元件的一边缘。天线元件包括一辐射部、一短路部以及一馈电部。辐射部具有一第一开口端、一第二开口端及一短路点。短路点区分辐射部为一第一部分及一第二部分。其中，第一部分包括第一开口端，第二部分包括第二开口端。短路部的一端经由一第一电感元件耦接至短路点，且短路部的另一端电性连接至接地元件。馈电部与第一部分之间具有一耦合间隙，且馈电部经由一匹配电路耦接至一信号源。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的通信装置的结构示意图；

图2为依据本发明一实施例的天线元件的回波损耗图；

图3为依据本发明一实施例的天线元件的天线效率图；

图4为依据本发明另一实施例的通信装置的结构示意图；

图5为依据为本发明又一实施例的通信装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、4、5：通信装置；

10：接地元件；

101：接地元件的一边缘；

11、41、51：天线元件；

12：辐射部；

121：第一部分；

122：第二部分；

123：第一开口端；

124：第二开口端；

125：短路点；

13、53：短路部；

14：馈电部；

15：介质基板；

16：耦合间隙；

17：第一电感元件；

18、48：匹配电路；

19：信号源；

201：第一共振模态；

202：第二共振模态；

203：第三共振模态；

204：第四共振模态；

21：第一频带；

22：第二频带；

31、32：天线效率曲线；

481：电容元件；

482：第二电感元件。

具体实施方式

图1为依据本发明一实施例的通信装置的结构示意图，通信装置1包括一接地元件10以及一天线元件11。天线元件11位于一介质基板15上。介质基板15邻近接地元件10的一边缘101。天线元件11包括一辐射部12、一短路部13以及一馈电部14。辐射部12具有一第一开口端123、一第二开口端124及一短路点125。短路点125区分辐射部12为一第一部分121以及一第二部分122。亦即，短路点125会将辐射部12划分成两部分121与122。

第一部分121包括第一开口端123。第二部分122包括第二开口端124。短路部13的一端经由一第一电感元件17耦接至短路点125，且短路部13的另一端电性连接至接地元件10。馈电部14与第一部分121之间具有一耦合间隙16。亦即，馈电部14与第一部分121之间相隔一耦合间隙16。此外，馈电部14经由一匹配电路18耦接至一信号源19。其中，辐射部12大致为一倒U字形。

天线元件11可操作于至少一第一频带与一第二频带，且第一频带的频率低于第二频带的频率。举例来说，天线元件11会通过馈电部14接收来自信号源19的一信号，且馈电部14会通过耦合间隙16将所述信号耦合至辐射部12。换言之，馈电部14可以耦合激发辐射部12中的第一部分121与第二部分122。在馈电部14的耦合激发下，第二部分122将可提供位于第二频带内的一第一共振模态。此外，馈电部14可以提供位于第二频带内的一第二共振模态。藉此，在第一共振模态与第二共振模态的结合下，将可大幅地增加第二频带的操作频宽。

另一方面，馈电部14耦合激发第一部分121，以致使第一部分121提供位于第一频带内的一第三共振模态。此外，匹配电路18可使天线元件11产生位于第一频带内的一第四共振模态。藉此，在第三共振模态与第四共振模态的结合下，将可大幅地增加第一频带的操作频宽。换言之，本实施例可通过耦合馈电与匹配电路18的组合来扩展天线元件11的操作频宽，进而致使天线元件11具有多频操作的特性。此外，天线元件11还具有小尺寸与低姿势的特性，并同时具有平面结构。因此，在实际应用上，天线元件11将适合应用于薄型平板通信装置，并可致使薄型平板通信装置满足多元化的通信服务。

值得一提的是，第一部分121与第二部分122的长度可通过短路点125的选择来进行调整。例如，在一实施例中，第二部分122的长度至少为第一部分121之长度的0.3倍。此外，第一电感元件17与短路部13可用于降低第一部分121与第二部分122的共振长度，并可用以调整天线元件11所产生之共振模态的位置。

图2为依据本发明一实施例的天线元件的回波损耗图。在此实施例中，接地元件10的尺寸约为150×200mm²，并为一平板通信装置的接地元件的尺寸。天线元件11的尺寸约为10×40mm²，并置于具有0.8mm厚度的一FR4介质基板15上。同时，第一电感元件17为一晶片电感器，且其电感值约为18nH。第一部分121的长度约为24mm，且第二部分122的长度约为16mm。耦合间隙16约为1mm。匹配电路18为一高通匹配电路。

如图2所示，天线元件11可以操作于第一频带21以及第二频带22。其中，第三共振模态203与第四共振模态204位于第一频带21。此外，随着第三共振模态203与第四共振模态204的结合，第一频带21的频率范围约为704～960MHz，并可以涵盖LTE700/GSM850/900频带。另一方面，第一共振模态201与第二共振模态202位于第二频带22。此外，随着第一共振模态201与第二共振模态202的结合，第二频带22的频率范围约为1710～2690MHz，并可以涵盖GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带。

图3为依据本发明一实施例的天线元件的天线效率图。其中，天线效率曲线31用以表示天线元件11操作于LTE700/GSM850/900频带的辐射效率(包含回波损耗的辐射效率)，且天线效率曲线32为天线元件11操作于GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/LTE2500频带的辐射效率(包含回波损耗的辐射效率)。如图3所示，天线元件11操作于LTE700/GSM850/900频带的辐射效率约为40%～72%，且天线元件11操作于GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/LTE2500频带的辐射效率约为50%～93%。换言之，天线元件11在各操作频带内的天线效率具有实际应用的价值。

图4为依据本发明另一实施例的通信装置的结构示意图。图4所列举的通信装置4基本上与图1所列举的通信装置1相似。其中，与图1实施例主要不同之处在于，天线元件41的匹配电路48的配置方式与图1实施例不同。具体而言，匹配电路48可以整合在介质基板15上。亦即，匹配电路48可以设置在天线元件41的一净空区间内。此外，匹配电路48包括一第二电感元件482与一电容元件481。电容元件481的第一端电性连接信号源19，且电容元件481的第二端电性连接馈电部14。第二电感元件482的第一端电性连接电容元件481的第二端，且第二电感元件482的第二端电性连接至接地元件10。在此相似结构下，图4实施例所列举的通信装置4也可以达成与图1实施例相似的功效。

图5为依据为本发明又一实施例的通信装置的结构示意图。图5所列举的通信装置5基本上与图1所列举的通信装置1相似。其中，与图1实施例主要不同之处在于，天线元件51中的辐射部12与短路部53大致形成一倒E字形。此外，与图1实施例相似地，短路点125可用以控制第一部分121及第二部分122的长度。此外，第一电感元件17以及短路部53还可降低第一部分121以及第二部分122的共振长度，以调整天线元件51所产生的共振模态的位置。在此相似结构下，图5实施例所列举的通信装置5也可以达成与图1实施例相似的功效。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种通信装置，其特征在于，包括：

一接地元件；以及

一天线元件，位于一介质基板上，该介质基板邻近该接地元件的一边缘，该天线元件包括：

一辐射部，具有一第一开口端、一第二开口端以及一短路点，该短路点区分该辐射部为一第一部分及一第二部分，该第一部分包括该第一开口端，该第二部分包括该第二开口端；

一短路部，其一端经由一第一电感元件耦接至该短路点，该短路部的另一端电性连接至该接地元件；以及

一馈电部，经由一匹配电路耦接至一信号源，且该馈电部与该第一部分之间具有一耦合间隙。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该辐射部为一倒U字形。

3.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该辐射部与该短路部形成一倒E字形。

4.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该第二部分的长度至少为该第一部分的长度的0.3倍。

5.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该匹配电路为一高通匹配电路，且该高通匹配电路包括一第二电感元件及一电容元件，其中该电容元件的第一端电性连接至该信号源，该电容元件的第二端电性连接该馈电部，该第二电感元件的第一端电性连接该电容元件的第二端，该第二电感元件的第二端电性连接至该接地元件。

6.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该匹配电路位于该介质基板上或该接地元件上。

7.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该天线元件操作于至少一第一频带及一第二频带，该第一频带的频率低于该第二频带的频率。

8.根据权利要求7所述的通信装置，其特征在于，该第二部分提供位于该第二频带内的一第一共振模态。

9.根据权利要求7所述的通信装置，其特征在于，该馈电部提供位于该第二频带内的一第二共振模态。

10.根据权利要求7所述的通信装置，其特征在于，该第一部分提供位于该第一频带内的一第三共振模态。

11.根据权利要求7所述的通信装置，其特征在于，该匹配电路使得该天线元件产生位于该第一频带内的一第四共振模态。