CN106299703B - 无线通信装置及其天线模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线通信装置及其天线模块。无线通信装置包含基板、绝缘盖、第一天线及第二天线。绝缘盖覆盖基板。绝缘盖具有相对的第一表面及第二表面。第一天线设置于第一表面。第一天线电性连接于基板的接地面。第二天线设置于第二表面。第二天线包含第一电容耦合部、第二电容耦合部、信号馈入部及第一槽缝。信号馈入部连接第一电容耦合部与第二电容耦合部。第一槽缝位于第一电容耦合部与第二电容耦合部之间。第一天线用以与第一电容耦合部电容耦合而产生第一共振模态，并与第二电容耦合部电容耦合而产生第二共振模态。第一共振模态与第二共振模态的频带不同。可在无须采用可调元件的状态下，即可有效地支持LTE‑CA的通信频带。

Description

无线通信装置及其天线模块

技术领域

本发明涉及一种通信装置，且特别涉及一种无线通信装置及其天线模块。

背景技术

随着无线通信技术的发展，现今市面上已经出现许多提供无线通信功能的电子产品，例如移动电话、平板电脑等，均广泛利用无线通信技术来传递信息。在无线通信技术中，长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)是目前在市场上备受瞩目的无线宽带技术。

由于传统PIFA天线(Printed Inverted-F Antenna)的共振模态的低频频宽不足，难以涵盖到LTE 700频带，故在市面上设计会通过可调元件来切换天线的共振路径，从而针对LTE 700频带使切换成不同的低频共振模态，以涵盖LTE 700频带。

然而，在LTE-CA(Carrier Aggregation；载波聚合)的通信需求中，天线往往需要同时收发不同频带的信号，但由于上述类型的天线需要通过操作可调元件，才能切换成足以涵盖特定频带的共振模态，故难以支援LTE-CA的通信需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种无线通信装置及其天线模块，此天线模块无需通过可调元件即可产生多个共振模态。

为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种无线通信装置包含基板、绝缘盖、第一天线以及第二天线。基板具有接地面。绝缘盖覆盖基板。绝缘盖具有位于相反侧的第一表面以及第二表面。第一天线设置于第一表面。第一天线电性连接于接地面。第二天线设置于第二表面。第二天线包含第一电容耦合部、第二电容耦合部、信号馈入部以及第一槽缝。信号馈入部连接第一电容耦合部与第二电容耦合部。第一槽缝位于第一电容耦合部与第二电容耦合部之间。第一天线用以与第一电容耦合部电容耦合而产生第一共振模态，并与第二电容耦合部电容耦合而产生第二共振模态。第一共振模态与第二共振模态的频带不同。

依据本发明的另一实施方式，一种天线模块包含绝缘盖、第一天线以及第二天线。绝缘盖具有位于相反侧的第一表面以及第二表面。第一天线设置于第一表面。第二天线设置于第二表面。第二天线包含第一电容耦合部、第二电容耦合部、信号馈入部以及第一槽缝。信号馈入部连接第一电容耦合部与第二电容耦合部。第一槽缝位于第一电容耦合部与第二电容耦合部之间。第一天线用以与第一电容耦合部电容耦合而产生第一共振模态，并与第二电容耦合部电容耦合而产生第二共振模态。第一共振模态与第二共振模态的频带不同。

于上述实施方式中，第一天线与第二天线分别设置于绝缘盖的相对两表面，而非同一表面，故可增加第一天线与第二天线的尺寸，而利于当第一天线与第二天线的第一电容耦合部电容耦合时，两者的电气长度足够让第一共振模态涵盖LTE 700频带。此外，第一天线还可与第二天线的第二电容耦合部电容耦合而产生频带不同于第一共振模态的第二共振模态，从而可在无须采用可调元件的状态下，即可有效地支持LTE-CA的通信频带。

以上所述仅用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。

附图说明

图1是依据本发明一实施方式的无线通信装置的立体分解示意图；

图2是图1所示的天线模块从另一视角观的的示意图；

图3是图1所示的第一天线的电气路径的示意图；

图4是图2所示的第二天线的电气路径的示意图；

图5是图1所示的无线通信装置的电压驻波比与频率的关系图。

具体实施方式

以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，熟悉本领域的技术人员应当了解到，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节并非必要的，因此不应用以限制本发明。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。另外，为了便于读者观看，附图中各元件的尺寸并非依实际比例绘示。

图1是依据本发明一实施方式的无线通信装置的立体分解示意图。图2是图1所示的天线模块从另一视角观之的示意图。如图1及图2所示，于本实施方式中，无线通信装置可包含基板100、绝缘盖200、第一天线300以及第二天线400。基板100具有接地面110。第一天线300与第二天线400均设置于绝缘盖200上，且三者共同构成天线模块。绝缘盖200覆盖基板100。举例来说，绝缘盖200可为无线通信装置的内部塑料盖，而基板100可为无线通信装置的电路基板，被该塑料盖所覆盖。绝缘盖200具有位于相反侧的第一表面210以及第二表面220。换句话说，第一表面210与第二表面220相背对。第一天线300设置于该第一表面210。第一天线300电性连接于接地面110。第二天线400设置于第二表面220。于本实施方式，第一表面210背对基板100的外表面，而第二表面220面对基板100的内表面。

如图2所示，第二天线400包含第一电容耦合部410、第二电容耦合部420、信号馈入部430以及第一槽缝G1。信号馈入部430连接第一电容耦合部410与第二电容耦合部420。第一电容耦合部410具有第一末端411。第一末端411位于第一电容耦合部410上相距信号馈入部430电气长度最长的位置。第二电容耦合部420具有第二末端421。第二末端421位于第二电容耦合部420上相距信号馈入部430电气长度最长的位置。第一槽缝G1位于第一电容耦合部410与第二电容耦合部420之间，而分开第一电容耦合部410的第一末端411与第二电容耦合部420的第二末端421。

在传送射频信号时，射频信号可从信号馈入部430馈入第二天线400，而分别往第一电容耦合部410的第一末端411与第二电容耦合部420的第二末端421传递。此时，第一天线300可与第一电容耦合部410电容耦合而产生第一共振模态，且第一天线300亦可与第二电容耦合部420电容耦合而产生第二共振模态。由于第一电容耦合部410与第二电容耦合部420的形状与尺寸不同，故两者的电气长度不同，使得第一共振模态与第二共振模态的频带不同，而可实现多频天线的效果，以符合LTE-CA的通信需求。应了解到，本段落仅以传送射频信号的方式来解释此天线模块的运作方式，而由于接收射频信号的方式与传送射频信号的方式相似，故不重复叙述。

由于第一天线300与第二天线400分别设置于绝缘盖200上相对的第一表面210与第二表面220，而非位于同一表面，故可增加第一天线300与第二天线400的尺寸。如此一来，当第一天线300与第二天线400的第一电容耦合部410电容耦合时，两者的电气长度足够让第一共振模态涵盖LTE700频带，从而可在无须采用可调元件的情况下收发LTE 700频带的信号，以有效地支持LTE-CA的通信需求。

当第一槽缝G1的宽度越小，第一电容耦合部410的第一末端411越靠近第二电容耦合部420的第二末端421。因此，第一槽缝G1的宽度越小越好，以利增加第一电容耦合部410的电气长度，从而降低第一共振模态的频带。举例来说，第一槽缝G1的宽度较佳为1毫米。在这样的尺寸下，第一电容耦合部410与第一天线300产生的第一共振模态可有效地涵盖LTE700频带。

于部分实施方式中，如图1及图2所示，第一电容耦合部410在第一表面210上的正投影至少部分地重叠第一天线300，故两者的最短距离即等于绝缘盖200的厚度，以利两者电容耦合。相似地，第二电容耦合部420在第一表面210上的正投影亦至少部分地重叠第一天线300，故两者的最短距离即等于绝缘盖200的厚度，以利两者电容耦合。举例来说，绝缘盖200的厚度较佳为1毫米，以缩短第一天线300与第一电容耦合部410及第二电容耦合部420的最短距离，从而利于第一天线300电容耦合于第一电容耦合部410及第二电容耦合部420。

于部分实施方式中，如图1所示，无线通信装置还包含连接端口500。连接端口500设置于基板100的接地面110上。进一步来说，连接端口500的外表面接触接地面110，因此，连接端口500的外表面的电位与接地面110的电位相同。连接端口500电性连接于第一天线300，故第一天线300可通过连接端口500实现接地的效果。具体来说，第一天线300电性连接于连接端口500的外表面，且由于连接端口500的外表面的电位与接地面110的电位相同，故第一天线300可通过连接端口500电性连接于接地面110，从而实现接地的效果。于部分实施方式中，连接端口500可为USB连接端口或micro-USB连接端口，以电性连接无线通信装置与其他外部电子装置，但本发明并不以上述类型的连接端口为限。

于部分实施方式中，无线通信装置还包含接地弹片510。接地弹片510接触连接端口500与第一天线300，以电性连接连接端口500与第一天线300。具体来说，如图1及图2所示，第一天线300包含接地部301，且绝缘盖200包含侧墙230。侧墙230的外墙面连接第一表面210，而侧墙230的内墙面连接第二表面220。接地部301可从第一表面210延伸至侧墙230上。接地弹片510的固定端固定于连接端口500上，且当绝缘盖200覆盖基板100时，接地弹片510的自由端接触侧墙230上的部分接地部301。如此一来，第一天线300可电性连接连接端口500，以实现接地的效果。于部分实施方式中，侧墙230具有凹槽231，凹槽231是对应连接端口500所设置的，以露出连接端口500，而供外部电子装置可与连接端口500相连接。部分的接地部301位于凹槽231中，以利与连接端口500电性连接。更具体来说，接地部301从第一表面210延伸至侧墙230的外墙面，再延伸至凹槽231中，以接触接地弹片510的自由端。

于部分实施方式中，如图1所示，基板100包含两天线净空区121以及122。天线净空区121与接地面110相分隔并绝缘，且天线净空区122亦与接地面110相分隔并绝缘。举例来说，接地面110可覆盖金属，而天线净空区121与122均为绝缘表面而无覆盖接地面110上的金属。天线净空区121与122分别位于连接端口500的相对两侧(如左右两侧)。天线净空区121具有长度L1。天线净空区122具有长度L2。长度L1与L2的差异小于1毫米。换句话说，天线净空区121与天线净空区122大致上等长。

如此一来，连接端口500可大致位于基板100的中央区域。由于连接端口500的位置与接地部301相对应，且第一天线300的位置与基板100相对应，故接地部301可大致位于第一天线300的中央区域，而不会特别偏近于第一天线300的左侧或右侧，因此，第一天线300可通过其左右两侧均匀地辐射，而非仅靠单侧来辐射。如此一来，无论使用者是用左手或右手来握持无线通信装置，接地部301的置中设计均可降低第一天线300受到手握频率偏移的影响程度，故可允许左手使用者与右手使用者均能顺利使用此无线通信装置。

举例来说，于部分实施方式中，天线净空区121的长度L1可为28毫米，而天线净空区122的长度可为28.5毫米。举例来说，天线净空区121可为矩形区域，且其尺寸可为28毫米x7毫米，另外，天线净空区122亦可为矩形区域，且其尺寸可为28.5毫米x8.5毫米。应了解到，上述尺寸仅为本发明的一实施例，设计者亦可依实际需求调整该尺寸。

于部分实施方式中，如图1所示，无线通信装置还包含信号馈入结构600与信号传输线700。信号馈入结构600设置于基板100上并与接地面110绝缘。换句话说，信号馈入结构600的电位不受接地面110的电位控制。举例来说，信号馈入结构600可设置于天线净空区122上，以与接地面110绝缘。信号馈入结构600电性连接于第二天线400的信号馈入部430(可参阅图2)。信号传输线700的正极连接信号馈入结构600。如此一来，第二天线400可电性连接信号传输线700的正极。信号传输线700的负极连接接地面110，使得第一天线300可电性连接信号传输线700的负极。换句话说，第一天线300与第二天线400分别电性连接信号传输线700的负极与正极，以利两者共振。于部分实施方式中，信号传输线700可为同轴传输线，但本发明并不以此为限。

于部分实施方式中，如图1及图2所示，无线通信装置还包含馈入弹片610。馈入弹片610接触信号馈入结构600与第二天线400的信号馈入部430，以电性连接信号馈入结构600与信号馈入部430。举例来说，馈入弹片610的固定端可固定于信号馈入结构600上，而当绝缘盖200覆盖基板100时，馈入弹片610的自由端可接触第二天线400的信号馈入部430，以实现电性连接信号馈入结构600与信号馈入部430的效果。

于部分实施方式中，无线通信装置还包含高频共振结构800。高频共振结构800设置于基板100上并与接地面110绝缘。换句话说，高频共振结构800的电位不会受到接地面110的电位控制。举例来说，高频共振结构800设置于天线净空区122上。高频共振结构800电性连接信号馈入结构600。进一步来说，高频共振结构800接触信号馈入结构600，使得两者电性连接。高频共振结构800的电气长度小于第一电容耦合部410的电气长度，且亦小于第二电容耦合部420的电气长度。如此一来，高频共振结构800可产生频带相对高的共振模态，以涵盖LTE-CA的高频频带。

图3是图1所示的第一天线300的电气路径的示意图。图4是图2所示的第二天线400的电气路径的示意图。如图3及图4所示，第一天线300与连接端口500共同形成电气路径P1。第二天线400的第一电容耦合部410与信号馈入结构600共同形成电气路径P2。第二天线400的第二电容耦合部420与信号馈入结构600共同形成电气路径P3。进一步来说，电气路径P2包含了从信号馈入结构600至信号馈入部430的电气路径以及从信号馈入部430至第一末端411的电气路径。电气路径P3包含信号馈入结构600至信号馈入部430的电气路径以及信号馈入部430至第二末端421的电气路径。

图5是图1所示的无线通信装置的电压驻波比(VSWR)与频率的关系图。如图5所示，第一电容耦合部410的电气路径P2会与第一天线300的电气路径P1电容耦合，而产生第一共振模态T1，其中第一共振模态T1的基频频带涵盖了700MHz，而第一共振模态T1的两倍频频带涵盖1700至1900MHz。此外，第一电容耦合部410的电气路径P2本身也会在700MHz附近频率产生共振，从而利于收发LTE 700频带的信号。

第二电容耦合部420的电气路径P3会与第一天线300的电气路径P1电容耦合，而产生第二共振模态T2。第二共振模态T2的基频频带涵盖了800至960MHz，而第二共振模态T2的两倍频频带涵盖1900至2100MHz。

第二电容耦合部420的电气路径P3本身可产生第三共振模态T3，其频带涵盖2100至2300MHz。信号馈入结构600与高频共振结构800所形成的电气路径可产生第四共振模态T4，其频带涵盖2500至2800MHz。

由图5可知，本实施方式的无线通信装置可在无须采用可调元件的情况下，收发LTE 700、GSM 850、EGSM 900、DSC 1800、PCS 1900、UMTS2100、LTE 2500等频带的信号，从而有效地支持LTE-CA的通信频带需求。

为了降低第一共振模态T1的频带，以利收发LTE 700的信号，于部分实施方式中，如图4所示，第一电容耦合部410包含第一导电片412、第二导电片413、连接导电片414以及第二槽缝G2。第一导电片412的一端连接于信号馈入部430。第一导电片412的另一端与第二导电片413延伸自连接导电片414的相同侧，且第二槽缝G2位于第一导电片412与第二导电片413之间。如此一来，第一电容耦合部410的电气路径P2可呈类似U形路径，而有效增加第一电容耦合部410的电气长度，以降低第一共振模态T1的频带，使第一共振模态T1的基频频带涵盖700MHz，而利于收发LTE 700的信号。

于部分实施方式中，如图4所示，第一槽缝G1连接第二槽缝G2。换句话说，第一槽缝G1与第二槽缝G2是一体的，如此一来，制造者仅需在第二天线400上切出一道沟槽，例如L形的沟槽，即可形成第一槽缝G1与第二槽缝G2，从而省却分别切出两沟槽的加工成本。

于部分实施方式中，如图4所示，第一导电片412包含第一片体4121、第二片体4122以及第三片体4123。第一片体4121从信号馈入部430向左地延伸。第二片体4122由第一片体4121的末端向上地延伸。第三片体4123由第二片体4122的末端向左地延伸。连接导电片414由第三片体4123的末端向上地延伸。第二导电片413由连接导电片414向右地延伸。依此结构所形成的第二槽缝G2可使第一共振模态T1的基频频带涵盖700MHz。

于部分实施方式中，如图4所示，第二电容耦合部420具有缺口422。缺口422远离于第一槽缝G1。缺口422的二维尺寸较佳为4毫米x4毫米，且缺口422的底边4221至第二电容耦合部420的底边4201的距离较佳为10毫米。第二天线400的长度L3(亦即，第一电容耦合部410至第二电容耦合部420的最远横向距离)为65毫米。在这样尺寸下的第二天线400，可利于产生图5所示的第一共振模态T1、第二共振模态T2及第三共振模态T3。

于部分实施方式中，如图3所示，第一天线300包含主导电片310以及子导电片320。子导电片320凸出于主导电片310的一侧。主导电片310的另一侧具有一缺口311。子导电片320的尺寸与缺口311的尺寸可用以调整第二共振模态T2的阻抗匹配带宽，使得第二共振模态T2的基频频带可涵盖800至960MHz。此外，子导电片320的尺寸与缺口311的尺寸亦可用以提升频带700至800MHz的阻抗匹配。举例来说，子导电片320的二维尺寸可为18毫米x7毫米，而缺口311的二维尺寸可为38毫米x5毫米。在这样尺寸的条件设计下，第二共振模态T2的基频频带可涵盖800至960MHz，且频带700至800MHz的阻抗匹配可有效提升。

以下两表分别记载图1所示无线通信装置在低频频带内与高频频带内的天线效率与增益：

表一：低频频带内的天线效率与增益

表二：高频频带内的天线效率与增益

由表一可知，在低频频带内(704MHz至960MHz)，低频天线效率为14.4％～41％，而在高频频带内(1710MHz至2690MHz)，高频天线效率为20.4％～53.4％因此，上述无线通信装置的天线模块可有效支持LTE-CA的通信频带需求。

请复参阅图1，于部分实施方式中，无线通信装置还包含扬声器910以及电池920。扬声器910可横跨接地面110以及天线净空区121。换句话说，扬声器910部分地位于接地面110上并部分地位于天线净空区121上。电池920位于接地面110上。扬声器910与电池920相隔一间距，该间距约为6毫米。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (14)

1.一种无线通信装置，其特征在于，包含：

基板，具有接地面；

绝缘盖，覆盖所述基板，且所述绝缘盖具有位于相反侧的第一表面以及第二表面；

第一天线，设置于所述第一表面，所述第一天线电性连接于所述接地面；以及

第二天线，设置于所述第二表面，且所述第二天线包含第一电容耦合部、第二电容耦合部、信号馈入部以及第一槽缝，所述信号馈入部连接所述第一电容耦合部与所述第二电容耦合部，且所述第一槽缝位于所述第一电容耦合部与所述第二电容耦合部之间，所述第一天线用以与所述第一电容耦合部电容耦合而产生第一共振模态，并与所述第二电容耦合部电容耦合而产生第二共振模态，所述第一共振模态的频带与所述第二共振模态的频带不同。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，还包含连接端口，设置于所述基板的所述接地面上，且所述连接端口电性连接于所述第一天线。

3.根据权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于，所述基板包含两天线净空区，所述两天线净空区与所述接地面相分隔并绝缘，且所述两天线净空区分别位于所述连接端口的相对两侧，且所述两天线净空区的长度差异小于1毫米。

4.根据权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于，还包含接地弹片，接触所述连接端口与所述第一天线。

5.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，还包含信号馈入结构，设置于所述基板上并与所述接地面绝缘，所述信号馈入结构电性连接于所述第二天线的所述信号馈入部。

6.根据权利要求5所述的无线通信装置，其特征在于，还包含馈入弹片，接触所述信号馈入结构与所述信号馈入部。

7.根据权利要求5所述的无线通信装置，其特征在于，还包含高频共振结构，设置于所述基板上并与所述接地面绝缘，所述高频共振结构电性连接于所述信号馈入结构，其中所述高频共振结构的电气长度小于所述第一电容耦合部的电气长度与所述第二电容耦合部的电气长度。

8.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述第一电容耦合部包含第一导电片、第二导电片、连接导电片以及第二槽缝，所述第一导电片的一端连接于所述信号馈入部，且所述第一导电片的另一端与所述第二导电片延伸自所述连接导电片的相同侧，且所述第二槽缝位于所述第一导电片与所述第二导电片之间。

9.根据权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于，所述第一槽缝连接所述第二槽缝。

10.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述第一天线包含主导电片以及子导电片，所述子导电片凸出于所述主导电片的一侧，所述主导电片的另一侧具有缺口。

11.一种天线模块，其特征在于，包含：

绝缘盖，具有位于相反侧的第一表面以及第二表面；

第一天线，设置于所述第一表面；以及

第二天线，设置于所述第二表面，且所述第二天线包含第一电容耦合部、第二电容耦合部、信号馈入部以及第一槽缝，所述信号馈入部连接所述第一电容耦合部与所述第二电容耦合部，且所述第一槽缝位于所述第一电容耦合部与所述第二电容耦合部之间，所述第一天线用以与所述第一电容耦合部电容耦合而产生第一共振模态，并与所述第二电容耦合部电容耦合而产生第二共振模态，所述第一共振模态的频带与所述第二共振模态的频带不同。

12.根据权利要求11所述的天线模块，其特征在于，所述第一电容耦合部包含第一导电片、第二导电片、连接导电片以及第二槽缝，所述第一导电片的一端连接于所述信号馈入部，且所述第一导电片的另一端与所述第二导电片延伸自所述连接导电片的相同侧，且所述第二槽缝位于所述第一导电片与所述第二导电片之间。

13.根据权利要求12所述的天线模块，其特征在于，所述第一槽缝连接所述第二槽缝。

14.根据权利要求11所述的天线模块，其特征在于，所述第一天线包含主导电片以及子导电片，所述子导电片凸出于所述主导电片的一侧，所述主导电片的另一侧具有一缺口。