CN105811073A - 天线结构 - Google Patents

Abstract

一种天线结构。该天线结构包括：一支撑组件、一第一线圈结构，以及一第二线圈结构；该支撑组件具有一上表面、一下表面，以及多个侧边缘，其中该等侧边缘位于该上表面和该下表面之间；该第一线圈结构邻近于该支撑组件的一第一侧边缘处；该第二线圈结构邻近于该支撑组件的一第二侧边缘处；其中该第一线圈结构和该第二线圈结构用于产生多方向侧边辐射。本发明可提供接近全向性的辐射场型、降低其整体厚度以及降低天线结构的整体制造成本。

Description

天线结构

技术领域

本发明涉及一种天线结构，特别涉及一种近场通信(NearFieldCommunication，NFC)的天线结构。

背景技术

近场通信，又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，其允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在十公分(3.9英寸)内交换数据。近场通信技术因所需的频率较低，故其所对应的天线组件通常具有较长的共振路径。然而，移动装置的内部设计空间往往极为有限，在此情况下，如何设计出具有小尺寸、多方向辐射的近场通信天线来涵盖所需频带，已成为现今天线设计者的一大挑战。

因此，需要提供一种天线结构来满足上述需求。

发明内容

在较佳实施例中，本发明提供一种天线结构，该天线结构包括：一支撑组件，该支撑组件具有一上表面、一下表面，以及多个侧边缘，其中该等侧边缘位于该上表面和该下表面之间；一第一线圈结构，该第一线圈结构邻近于该支撑组件的一第一侧边缘处；以及一第二线圈结构，该第二线圈结构邻近于该支撑组件的一第二侧边缘处；其中该第一线圈结构和该第二线圈结构用于产生多方向侧边辐射。

在一些实施例中，该支撑组件大致为一矩形薄平板或一正方形薄平板。

在一些实施例中，该支撑组件的厚度大于或等于3mm，该支撑组件由一非导体材料所制成。

在一些实施例中，该支撑组件的厚度小于3mm，该支撑组件由一导磁性材料所制成。

在一些实施例中，该导磁性材料为一铁氧体。

在一些实施例中，该天线结构还包括：一第一馈入垫，作为该天线结构的一第一端点；以及一第二馈入垫，作为该天线结构的一第二端点。

在一些实施例中，该天线结构还包括：一第三线圈结构，邻近于该支撑组件的一第三侧边缘处；以及一第四线圈结构，邻近于该支撑组件的一第四侧边缘处；其中该第三线圈结构和该第四线圈结构亦用于产生多方向侧边辐射。

在一些实施例中，该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构串联耦接于该第一馈入垫和该第二馈入垫之间。

在一些实施例中，一电流路径由该第一馈入垫经过该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构再至该第二馈入垫。

在一些实施例中，该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构并联耦接于该第一馈入垫和该第二馈入垫之间。

在一些实施例中，该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构的每一者的二末端皆分别耦接至该第一馈入垫和该第二馈入垫。

在一些实施例中，该天线结构还包括：一中央线圈结构，设置于该支撑组件的中央区域，其中该中央线圈结构用于产生正向辐射和背向辐射。

在一些实施例中，该中央线圈结构耦接于该第一馈入垫、该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构、该第四线圈结构，以及该第二馈入垫的任二者之间。

在一些实施例中，该中央线圈结构的二末端分别耦接至该第一馈入垫和该第二馈入垫。

在一些实施例中，该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构的每一者分别具有大于或等于1的线圈匝数。

在一些实施例中，该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构的每一者分别包括：一或多个第一金属导线，设置于该支撑组件的该上表面处；一或多个第二金属导线，设置于该支撑组件的该下表面处；以及多个金属连接件，穿透该支撑组件，其中该等金属连接件将该等第一金属导线分别连接至该等第二金属导线。

在一些实施例中，该等第一金属导线和该等第二金属导线皆大致为直条形。

在一些实施例中，该等第一金属导线在该支撑组件的该下表面上具有一或多个垂直投影，而该等垂直投影与该等第二金属导线的至少一部分不互相平行。

在一些实施例中，该等垂直投影与该等第二金属导线的该部分的夹角介于0度至45度之间。

在一些实施例中，该等第一金属导线的任相邻二者的间距至少为0.05mm，而该等第二金属导线的任相邻二者的间距至少为0.05mm。

与传统技术相比，本发明至少具有下列优点：(1)可提供接近全向性的辐射场型；(2)藉由将天线结构与支撑组件整合为一，可降低其整体厚度；以及(3)可降低天线结构的整体制造成本。因此，本发明非常适合应用于各种小型化的移动通信装置当中。

附图说明

图1A显示根据本发明一实施例所述的天线结构的正面图；

图1B显示根据本发明一实施例所述的天线结构的侧面图；

图2显示根据本发明一实施例所述的天线结构的正面图；

图3显示根据本发明一实施例所述的天线结构的正面图；

图4显示根据本发明一实施例所述的天线结构的正面图；

图5显示根据本发明一实施例所述的天线结构的正面图；

图6显示根据本发明一实施例所述的天线结构的正面图；

图7A显示根据本发明一实施例所述的天线结构的正面图；

图7B显示根据本发明一实施例所述的天线结构的底面图；

图8A显示根据本发明一实施例所述的天线结构的正面图；

图8B显示根据本发明一实施例所述的天线结构的底面图；

图9显示根据本发明一实施例所述的天线结构的正面图；以及

图10显示根据本发明一实施例所述的天线结构的正面图。

主要组件符号说明：

100、200、300、400、500、天线结构

600、700、800、900、990

110支撑组件

121支撑组件的第一侧边缘

122支撑组件的第二侧边缘

123支撑组件的第三侧边缘

124支撑组件的第四侧边缘

131、331、431、531、631、第一线圈结构

731、831、931、981

132、332、432、532、632、第二线圈结构

732、832、932、982

133、333、433、533、633、733、833第三线圈结构

134、334、434、534、634、734、834第四线圈结构

141第一馈入垫

142第二馈入垫

550、650、750中央线圈结构

361、561、661、761、861、961、962金属连接件

771、871第一金属导线

772、872第二金属导线

E1支撑组件的上表面

E2支撑组件的下表面

X、Y、Z坐标轴

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1A显示根据本发明一实施例所述的天线结构100的正面图。图1B显示根据本发明一实施例所述的天线结构100的侧面图。请一并参考图1A、图1B。天线结构100可以应用于一移动装置中，例如：一智能型手机(SmartPhone)、一平板计算机(TabletComputer)，或是一笔记本型计算机(NotebookComputer)。在一些实施例中，天线结构100操作于一近场通信频带。天线结构100可包括一支撑组件110、一第一线圈结构131、一第二线圈结构132、一第三线圈结构133，以及一第四线圈结构134。在图1A、图1B的实施例中，支撑组件110大致为一矩形薄平板或一正方形薄平板。在其他实施例中，支撑组件110亦可大致为一梯形薄平板、一平行四边形薄平板，或是一圆形薄平板。若支撑组件110的厚度大于或等于3mm，则支撑组件110可由一非导体材料所制成；而若支撑组件110的厚度小于3mm，则支撑组件可由一导磁性材料所制成。例如，前述导磁性材料可为一铁氧体(Ferrite)。天线结构100还可包括一第一馈入垫141和一第二馈入垫142，其中第一馈入垫141可作为天线结构100的一第一端点，而第二馈入垫142可作为天线结构100的一第二端点。天线结构100的第一端点和第二端点可以分别耦接至一信号源的一正极和一负极(未显示)，使得天线结构100可由此信号源所激发。另外，第一馈入垫141或第二馈入垫142还可经由一匹配电路连接至信号源，其中前述匹配电路可包括一或多个电容器或电感器(未显示)，以提供合适的等效共振长度给天线结构100。

支撑组件110具有一上表面E1、一下表面E2，以及多个侧边缘121、122、123、124，其中该等侧边缘121、122、123、124皆位于上表面E1和下表面E2之间。第一线圈结构131邻近于支撑组件110的第一侧边缘121处，第二线圈结构132邻近于支撑组件110的第二侧边缘122处，第三线圈结构133邻近于支撑组件110的第三侧边缘123处，而第四线圈结构134邻近于支撑组件110的第四侧边缘124处。第一线圈结构131、第二线圈结构132、第三线圈结构133，以及第四线圈结构134的每一者可分别具有大于或等于1的线圈匝数。必须理解的是，各附图中的实线可代表位于支撑组件110的上表面E1处的金属导线，而虚线可代表位于支撑组件110的下表面E2处的金属导线。在此设计下，第一线圈结构131的主波束(MainBeam)可朝向+Y轴方向，第二线圈结构132的主波束可朝向-X轴方向，第三线圈结构133的主波束可朝向-Y轴方向，而第四线圈结构134的主波束可朝向+X轴方向。因此，天线结构100的第一线圈结构131、第二线圈结构132、第三线圈结构133，以及第四线圈结构134可用于产生多方向侧边辐射，使得天线结构100能支持多点检测。

在图1A、图1B的实施例中，第一线圈结构131、第二线圈结构132、第三线圈结构133，以及第四线圈结构134串联耦接于第一馈入垫141和第二馈入垫142之间。亦即，一电流路径可由第一馈入垫141经过第一线圈结构131、第二线圈结构132、第三线圈结构133，以及第四线圈结构134再至第二馈入垫142。只是本发明并不仅限于此。图2显示根据本发明另一实施例所述的天线结构200的正面图。在图2的实施例中，第一线圈结构131、第二线圈结构132、第三线圈结构133，以及第四线圈结构134改为并联耦接于第一馈入垫141和第二馈入垫142之间。换言之，第一线圈结构131、第二线圈结构132、第三线圈结构133，以及第四线圈结构134的每一者的二末端皆分别耦接至第一馈入垫141和第二馈入垫142。

本发明的天线结构可分为串列型(如图1A所示)及阵列型(如图2所示)两种不同实施方式，而无论是哪一种，皆可使得天线结构支持多方向侧边辐射。本发明克服了传统近场通信天线通常仅能局限于针对正、背面方向(如图1B中的+Z轴、-Z轴方向)进行信号传输的缺点，其并且可达到近似全向性辐射以及多点检测等较优越的天线设计功效。

图3显示根据本发明一实施例所述的天线结构300的正面图。图3和图1A近似(串列型)。在图3的实施例中，天线结构300包括一支撑组件110、一第一线圈结构331、一第二线圈结构332、一第三线圈结构333、一第四线圈结构334、一第一馈入垫141，以及一第二馈入垫142。图中的空心圆圈符号代表穿透支撑组件110的多个金属连接件361。该等金属连接件361用于连接支撑组件110的上、下表面上的多条金属导线(用实直线和虚直线表示)，以形成前述各线圈结构。前述各线圈结构皆具有大于2的线圈匝数，故将能更增加各侧边辐射的强度。图3的天线结构300的其余特征皆与图1A、图1B的天线结构100类似，故此二实施例均可达到相似的操作效果。

图4显示根据本发明一实施例所述的天线结构400的正面图。图4和图2近似(阵列型)。在图4的实施例中，天线结构400包括一支撑组件110、一第一线圈结构431、一第二线圈结构432、一第三线圈结构433、一第四线圈结构434、一第一馈入垫141，以及一第二馈入垫142。前述各线圈结构皆具有大于2的线圈匝数，故将能更增加各侧边辐射的强度。图4的天线结构400的其余特征皆与图2的天线结构200类似，故此二实施例均可达到相似的操作效果。

图5显示根据本发明一实施例所述的天线结构500的正面图。图5和图1A近似(串列型)。在图5的实施例中，天线结构500包括一支撑组件110、一第一线圈结构531、一第二线圈结构532、一第三线圈结构533、一第四线圈结构534、一第一馈入垫141、一第二馈入垫142，以及一中央线圈结构550。图中的空心圆圈符号代表穿透支撑组件110的多个金属连接件561。该等金属连接件561用于连接支撑组件110的上、下表面上的多条金属导线(用实直线和虚直线表示)，以形成前述各线圈结构。中央线圈结构550可以耦接于第一馈入垫141、第一线圈结构531、第二线圈结构532、第三线圈结构533、第四线圈结构534，以及第二馈入垫142的任二者之间(串联耦接)。第一线圈结构531、第二线圈结构532、第三线圈结构533、第四线圈结构534用于产生侧边辐射。中央线圈结构550设置于支撑组件110的中央区域，并可具有大于或等于1的线圈匝数。中央线圈结构550用于产生正向辐射和背向辐射。在此组合式设计下，天线结构500可产生正面、背面，以及侧边的多重方向辐射，其将可达到近似全向性辐射的功效。图5的天线结构500的其余特征皆与图1A、图1B的天线结构100类似，故此二实施例均可达到相似的操作效果。

图6显示根据本发明一实施例所述的天线结构600的正面图。图6和图2近似(阵列型)。在图6的实施例中，天线结构600包括一支撑组件110、一第一线圈结构631、一第二线圈结构632、一第三线圈结构633、一第四线圈结构634、一第一馈入垫141、一第二馈入垫142、以及一中央线圈结构650。第一线圈结构631、第二线圈结构632、第三线圈结构633、第四线圈结构634用于产生侧边辐射。中央线圈结构650的二末端分别耦接至一第一馈入垫141和一第二馈入垫142(并联耦接)。中央线圈结构650设置于支撑组件110的中央区域，其可具有大于或等于1的线圈匝数。中央线圈结构650用于产生正向辐射和背向辐射。在此组合式设计下，天线结构600可产生正面、背面，以及侧边的多重方向辐射，将可达到近似全向性辐射的功效。图6的天线结构600的其余特征皆与图2的天线结构200类似，故此二实施例均可达到相似的操作效果。

图7A显示根据本发明一实施例所述的天线结构700的正面图。图7B显示根据本发明一实施例所述的天线结构700的底面图。请一并参考图7A、图7B。图7A、图7B和图1A近似(串列型)。在图7A、图7B的实施例中，天线结构700包括一支撑组件110、一第一线圈结构731、一第二线圈结构732、一第三线圈结构733、一第四线圈结构734、一第一馈入垫141、一第二馈入垫142，以及一中央线圈结构750。第一线圈结构731、第二线圈结构732、第三线圈结构733、第四线圈结构734，以及中央线圈结构750的每一者分别包括一或多条第一金属导线771、一或多条第二金属导线772，以及多个金属连接件761，其中该等第一金属导线771设置于支撑组件110的一上表面E1处，该等第二金属导线772设置于支撑组件110的一下表面E2处，而每一该等第二金属导线772的宽度约为每一该等第一金属导线771的宽度的二倍。在一些实施例中，该等第一金属导线771和该等第二金属导线772各自为等宽的直条形。在另一些实施例中，该等第一金属导线771和该等第二金属导线772可改为各自不等宽的直条形。该等第一金属导线771的任相邻二者的间距至少为0.05mm，而该等第二金属导线772的任相邻二者的间距亦至少为0.05mm。该等金属连接件761穿透支撑组件110。举例而言，支撑组件110可具有多个贯孔(ViaHole)，而该等金属连接件761可分别形成于该等贯孔当中。该等金属连接件761还将该等第一金属导线771分别连接至该等第二金属导线772，使得该等第一金属导线771、该等金属连接件761，以及该等第二金属导线772可共同形成围绕住支撑组件110的各个线圈结构。第一线圈结构731、第二线圈结构732、第三线圈结构733、第四线圈结构734用于产生侧边辐射。中央线圈结构750用于产生正向辐射和背向辐射。在此组合式设计下，天线结构700可产生正面、背面，以及侧边的多重方向辐射，将可达到近似全向性辐射的功效。图7A和图7B的天线结构700的其余特征皆与图1A、图1B的天线结构100类似，故此二实施例均可达到相似的操作效果。

图8A显示根据本发明一实施例所述的天线结构800的正面图。图8B显示根据本发明一实施例所述的天线结构800的底面图。请一并参考图8A、图8B。图8A、图8B和图2近似(阵列型)。在图8A、图8B的实施例中，天线结构800包括一支撑组件110、一第一线圈结构831、一第二线圈结构832、一第三线圈结构833、一第四线圈结构834、一第一馈入垫141，以及一第二馈入垫142。第一线圈结构831、第二线圈结构832、第三线圈结构833，以及第四线圈结构834的每一者分别包括一或多条第一金属导线871、一或多条第二金属导线872，以及多个金属连接件861，其中该等第一金属导线871设置于支撑组件110的一上表面E1处，而该等第二金属导线872设置于支撑组件110的一下表面E2处。该等第一金属导线871的任相邻二者的间距至少为0.05mm，而该等第二金属导线872的任相邻二者的间距亦至少为0.05mm。该等金属连接件861穿透支撑组件110。支撑组件110可具有多个贯孔，而该等金属连接件861可分别形成于该等贯孔当中。该等金属连接件861还将该等第一金属导线871分别连接至该等第二金属导线872，使得该等第一金属导线871、该等金属连接件861，以及该等第二金属导线872可共同形成围绕住支撑组件110的各个线圈结构。更详细而言，该等第一金属导线871在支撑组件110的下表面E2上具有多个垂直投影，而该等垂直投影与该等第二金属导线872的至少一部分不互相平行，以利于交错形成前述的线圈结构。例如，该等第一金属导线871的该等垂直投影与该等第二金属导线872的至少一部分的夹角θ可介于0度至45度之间。在一些实施例中，夹角θ介于10度至15度之间。在此设计下，天线结构800可产生侧边的多重方向辐射。在另一些实施例中，天线结构800还包括一中央线圈结构，如此其将可达到近似全向性辐射的功效。图8A和图8B的天线结构800的其余特征皆与图2的天线结构200类似，故此二实施例均可达到相似的操作效果。

图9显示根据本发明一实施例所述的天线结构900的正面图。图9和图1A近似(串列型)。在图9的实施例中，天线结构900包括一支撑组件110、一第一线圈结构931、一第二线圈结构932、一第一馈入垫141，以及一第二馈入垫142。天线结构900可视为图1A、图1B的天线结构100的简化版，其仅包括至少两个线圈结构，即可产生至少二方向的侧边辐射。图9的天线结构900的其余特征皆与图1A、图1B的天线结构100类似，故此二实施例均可达到相似的操作效果。

图10显示根据本发明一实施例所述的天线结构990的正面图。图10和图2近似(阵列型)。在图10的实施例中，天线结构990包括一支撑组件110、一第一线圈结构981、一第二线圈结构982、一第一馈入垫141，以及一第二馈入垫142。天线结构990可视为图2的天线结构200的简化版，其仅包括至少两个线圈结构，即可产生至少二方向的侧边辐射。图10的天线结构990的其余特征皆与图2的天线结构200类似，故此二实施例均可达到相似的操作效果。

与传统技术相比，本发明至少具有下列优点：(1)可提供接近全向性的辐射场型；(2)藉由将天线结构与支撑组件整合为一，可降低其整体厚度；以及(3)可降低天线结构的整体制造成本。因此，本发明非常适合应用于各种小型化的移动通信装置当中。

在本说明书以及权利要求书中的序数，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组件。本发明说明书中“耦接”一词泛指各种直接或间接的电性连接方式。

本发明虽以较佳实施例公开如上，然而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的情况下，应当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。

Claims (20)

1.一种天线结构，该天线结构包括：

一支撑组件，该支撑组件具有一上表面、一下表面，以及多个侧边缘，其中该等侧边缘位于该上表面和该下表面之间；

一第一线圈结构，该第一线圈结构邻近于该支撑组件的一第一侧边缘处；以及

一第二线圈结构，该第二线圈结构邻近于该支撑组件的一第二侧边缘处；

其中该第一线圈结构和该第二线圈结构用于产生多方向侧边辐射。

2.如权利要求1所述的天线结构，其中该支撑组件大致为一矩形薄平板或一正方形薄平板。

3.如权利要求1所述的天线结构，其中该支撑组件的厚度大于或等于3mm，且该支撑组件由一非导体材料所制成。

4.如权利要求1所述的天线结构，其中该支撑组件的厚度小于3mm，且该支撑组件由一导磁性材料所制成。

5.如权利要求4所述的天线结构，其中该导磁性材料为一铁氧体。

6.如权利要求1所述的天线结构，还包括：

一第一馈入垫，该第一馈入垫作为该天线结构的一第一端点；以及

一第二馈入垫，该第二馈入垫作为该天线结构的一第二端点。

7.如权利要求6所述的天线结构，还包括：

一第三线圈结构，该第三线圈结构邻近于该支撑组件的一第三侧边缘处；以及

一第四线圈结构，该第四线圈结构邻近于该支撑组件的一第四侧边缘处；

其中该第三线圈结构和该第四线圈结构亦用于产生多方向侧边辐射。

8.如权利要求7所述的天线结构，其中该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构串联耦接于该第一馈入垫和该第二馈入垫之间。

9.如权利要求8所述的天线结构，其中一电流路径由该第一馈入垫经过该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构再至该第二馈入垫。

10.如权利要求7所述的天线结构，其中该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构并联耦接于该第一馈入垫和该第二馈入垫之间。

11.如权利要求10所述的天线结构，其中该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构的每一者的二末端皆分别耦接至该第一馈入垫和该第二馈入垫。

12.如权利要求7所述的天线结构，还包括：

一中央线圈结构，该中央线圈结构设置于该支撑组件的中央区域，其中该中央线圈结构用于产生正向辐射和背向辐射。

13.如权利要求12所述的天线结构，其中该中央线圈结构耦接于该第一馈入垫、该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构、该第四线圈结构，以及该第二馈入垫的任二者之间。

14.如权利要求12所述的天线结构，其中该中央线圈结构的二末端分别耦接至该第一馈入垫和该第二馈入垫。

15.如权利要求7所述的天线结构，其中该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构的每一者分别具有大于或等于1的线圈匝数。

16.如权利要求7所述的天线结构，其中该第一线圈结构、该第二线圈结构、该第三线圈结构，以及该第四线圈结构的每一者分别包括：

一或多个第一金属导线，该等第一金属导线设置于该支撑组件的该上表面处；

一或多个第二金属导线，该等第二金属导线设置于该支撑组件的该下表面处；以及

多个金属连接件，该等金属连接件穿透该支撑组件，其中该等金属连接件将该等第一金属导线分别连接至该等第二金属导线。

17.如权利要求16所述的天线结构，其中该等第一金属导线和该等第二金属导线皆大致为直条形。

18.如权利要求16所述的天线结构，其中该等第一金属导线在该支撑组件的该下表面上具有一或多个垂直投影，而该等垂直投影与该等第二金属导线的至少一部分不互相平行。

19.如权利要求18所述的天线结构，其中该等垂直投影与该等第二金属导线的该部分的夹角介于0度至45度之间。

20.如权利要求16所述的天线结构，其中该等第一金属导线的任相邻二者的间距至少为0.05mm，而该等第二金属导线的任相邻二者的间距至少为0.05mm。