CN107946745A - 多频天线 - Google Patents
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Abstract
一种多频天线,包括导电壳体、馈入元件与连接元件。导电壳体包括第一边框部与壳体结构。第一边框部具有第一至第三连接点。馈入元件基于馈入点划分成第一馈入部与第二馈入部。第一馈入部电性连接第一连接点,且第二馈入部电性连接第二连接点。连接元件电性连接在第三连接点与壳体结构之间。第一馈入部、第一边框部与连接元件形成第一天线结构,且第二馈入部、第一边框部与连接元件形成第二天线结构与第三天线结构,以致使多频天线操作在第一至第三频段。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线,且特别涉及一种结合导电壳体的多频天线。
背景技术
近年来,移动通信装置(例如,智能手机与平板电脑)大多采用具有金属材料的外观设计(例如,金属背盖)来吸引消费者的目光。此外,现今的无线通信装置更是将其内部的天线与金属背盖结合,以有助于无线通信装置的微型化。一般而言,天线往往容易受到周遭金属物体的影响,因此与金属背盖结合的天线往往具有较窄的带宽。为了解决上述问题,现有技术大多是利用开关元件的设置来增加天线的操作频段,进而致使天线具有多频操作的特性。然而,此种作法往往会增加天线的生产成本并降低天线的增益。
发明内容
本发明提供一种多频天线,可通过第一边框部中的第一区段与第二区段、第一馈入部及连接元件形成第一天线结构,并可通过第一边框部中的第三区段与第四区段、第二馈入部及连接元件形成第二天线结构,更可通过第一边框部中的第三区段、第二馈入部及连接元件形成第三天线结构。由此,多频天线将可操作在第一至第三频段,从而可降低多频天线的生产成本,并可增加多频天线的增益。
本发明的多频天线包括导电壳体、馈入元件与连接元件。导电壳体包括分离的第一边框部与壳体结构。第一边框部基于第一连接点、第二连接点及第三连接点划分成第一区段、第二区段、第三区段及第四区段,且第三连接点位于第一连接点与第二连接点之间。馈入元件包括接收馈入信号的馈入点,并基于馈入点划分成第一馈入部与第二馈入部。第一馈入部电性连接第一连接点,且第二馈入部电性连接第二连接点。连接元件的一端电性连接第三连接点,且连接元件的另一端电性连接壳体结构。第一馈入部、第一区段、第二区段与连接元件形成第一天线结构,以致使多频天线操作在第一频段。第二馈入部、第三区段、第四区段与连接元件形成第二天线结构,以致使多频天线还操作在第二频段。第二馈入部、第三区段与连接元件形成第三天线结构,以致使多频天线还操作在第三频段。
在本发明的一实施例中,上述的第一天线结构与第二天线结构分别为一倒F型天线结构,且第三天线结构为一环形天线结构。
基于上述,本发明的多频天线可通过第一至第三天线结构操作第一至第三频段。换言之,多频天线无须设置开关元件即可具有多频操作的特性,从而有助于降低多频天线的生产成本并可增加多频天线的增益。
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是依照本发明一实施例的多频天线的示意图;
图2是依照本发明另一实施例的多频天线的示意图;
图3是依照本发明一实施例的多频天线的反射损失图;
图4是依照本发明一实施例的多频天线在第一频段下的增益;
图5是依照本发明一实施例的多频天线在第二频段与第三频段下的增益;
图6是依照本发明另一实施例的导电壳体的示意图。
具体实施方式
图1是依照本发明一实施例的多频天线的示意图。如图1所示,多频天线100包括导电壳体110、馈入元件120以及连接元件130。其中,导电壳体110可例如是移动通信装置(例如,智能手机、平板电脑与笔记本电脑)中由导电材料所构成的背盖,且所述导电材料可例如是金属元件或是碳纤维元件等。换言之,在一实施例中,导电壳体110可例如是移动通信装置的金属背盖。
具体而言,导电壳体110包括导电盖体140以及导电边框150。其中,导电边框150环绕在导电盖体140的周围,以形成导电壳体110的多个侧壁。导电边框150通过间隙101分隔成相互分离的第一边框部151与第二边框部152,且第一边框部151与导电盖体140也通过间隙101分隔成相互分离的两元件。第二边框部152与导电盖体140相互连接,进而可形成一壳体结构。此外,间隙101设置在所述壳体结构与第一边框部151之间,以致使所述壳体结构与第一边框部151相互分离。
更进一步来看,第一边框部151上设有第一至第三连接点P11~P13,且第三连接点P13位于第一连接点P11与第二连接点P12之间。此外,第一边框部151上的第一连接点P11与第二连接点P12电性连接至馈入元件120的两端,且第一边框部151上的第三连接点P13通过连接元件130电性连接至壳体结构(例如,导电盖体140)。亦即,连接元件130的一端电性连接至第三连接点P13,且连接元件130的另一端电性连接至壳体结构(例如,导电盖体140)。由此,馈入元件120、第一边框部151以及连接元件130将可形成多个天线结构,进而致使多频天线100可操作在多个频段。
举例来说,图2是依照本发明另一实施例的多频天线的示意图。如图2所示,馈入元件120包括馈入点FP1,并可基于馈入点FP1划分成第一馈入部211与第二馈入部212。其中,第一馈入部211电性连接第一边框部151上的第一连接点P11,且第二馈入部212电性连接第一边框部151上的第二连接点P12。此外,第一边框部151具有两开路端1511与1512,且第一边框部151可基于第一至第三连接点P11~P13划分成第一至第四区段221~224。
值得注意的是,第一馈入部211、第一边框部151与连接元件130可形成第一天线结构,以致使多频天线100可操作在第一频段。举例来说,第一区段221、第二区段222、第一馈入部211与连接元件130可形成一倒F型天线(Inverted F Antenna)结构(亦即,第一天线结构)。此外,第一区段221与第二区段222可形成倒F型天线结构中的共振路径201,且共振路径201是从连接元件130延伸至第一边框部151的第一开路端1511。换言之,在一实施例中,第一天线结构可例如是倒F型天线结构,且第一区段221与第二区段222的长度的总和,亦即共振路径201的长度,约为第一频段的最低频率的1/4波长。
另一方面,第二馈入部212、第一边框部151与连接元件130可形成第二天线结构与第三天线结构,以致使多频天线100还操作在第二频段与第三频段。举例来说,第三区段223、第四区段224、第二馈入部212与连接元件130可形成一倒F型天线结构(亦即,第二天线结构)。此外,第三区段223与第四区段224可形成倒F型天线结构中的共振路径202,且共振路径202是从连接元件130延伸至第一边框部151的第二开路端1512。换言之,在一实施例中,第二天线结构也可例如是倒F型天线结构,且第三区段223与第四区段224的长度的总和,亦即共振路径202的长度,约为第二频段的最低频率的1/4波长。
除此之外,第三区段223、第二馈入部212与连接元件130可形成一环形天线(loopantenna)结构(亦即,第三天线结构)。此外,第三区段223、第二馈入部212与连接元件130可形成环形天线结构中的共振路径203,且共振路径203是从馈入点FP1延伸至连接元件130。换言之,在一实施例中,第三天线结构可例如是环形天线结构,且第三区段223、第二馈入部212与连接元件130的长度的总和,亦即共振路径203的长度,约为第三频段的最低频率的1/2波长。
换言之,与导电壳体110相结合的多频天线100,可通过馈入元件120、连接元件130以及导电壳体110中的第一边框部151形成多个天线结构,从而具有多频操作的特性。由此,与现有技术相较之下,多频天线100无须设置开关元件即可具有多频操作的特性,从而有助于降低多频天线100的生产成本并可增加多频天线100的增益。
更进一步来看,如图1与图2所示,多频天线100还包括延伸元件160与基板170。在一实施例中,延伸元件160可为金属片,但本发明不以此为限。其中,馈入元件120与延伸元件160设置在基板170上,且基板170面对导电盖体140。换言之,馈入元件120在基板170上的正投影与导电盖体140在基板170上的正投影相互重叠。延伸元件160电性连接第二馈入部212,且延伸元件160与第二馈入部212之间具有一夹角。换言之,延伸元件160与馈入元件120位于不同平面上,例如:延伸元件160可例如是平行X-Z平面,且馈入元件120可例如是平行于X-Y平面。亦即,延伸元件160可例如是竖立在馈入元件120的上方,或是延伸元件160垂直于馈入元件120。此外,延伸元件160可增加多频天线100的辐射面积。由此,延伸元件160将可增加多频天线100在第二频段与第三频段下的辐射效率,从而可进一步提升多频天线100的增益。
举例来说,图3是依照本发明一实施例的多频天线的反射损失(return loss)图,图4是依照本发明一实施例的多频天线在第一频段下的增益,且图5是依照本发明一实施例的多频天线在第二频段与第三频段下的增益。在操作上,如图1所示,多频天线100的馈入点FP1可接收到来自信号源180的馈入信号。例如,多频天线100的馈入点FP1可通过同轴缆线电性连接至信号源180,且信号源180可例如是移动通信装置中的收发器。由此,多频天线100将可通过同轴缆线接收到来自收发器的馈入信号。
如图3与图4所示,在馈入信号的激发下,多频天线100可通过第一天线结构产生位于第一频段的第一共振模态310,且多频天线100在第一频段下具有良好的增益。此外,如图3与图5所示,多频天线100可通过第二天线结构产生位于第二频段的第二共振模态320,并可通过第三天线结构产生位于第三频段的第三共振模态330,且多频天线100在第二频段与第三频段下具有良好的增益。再者,多频天线100的第一天线结构的三倍频模态340(亦即,三阶谐波)更邻近第三共振模态330,从而可更进一步地提升多频天线100的带宽。由此,如图3所示,在以-4dB的反射损失为标准下,亦即在以4.5:1的电压驻波比(Voltage StandingWave Ratio,简称VSWR)为标准下,多频天线100将可涵盖C2K/EGPRS/UMTS/LTE通信标准下的操作频段。
值得一提的是,如图2所示,绝缘线230可设置在导电壳体110的间隙101中,以衔接或是支撑相互分离的第一边框部151与壳体结构。此外,第一边框部151的两导电片241与242可设置在绝缘线230上,且馈入元件120的两端可通过螺丝251与252电性连接至第一边框部151的两导电片241与242,从而增加多频天线100在组装上的稳定性。连接元件130可横跨在绝缘线230的外侧,例如:连接元件130可从绝缘线230的顶面延伸至绝缘线230的侧壁。由此,邻近绝缘线230的顶面的第一边框部151以及邻近绝缘线230的侧壁的导电盖体140将可通过连接元件130而彼此电性相连。在另一实施例中,连接元件130还可埋设在部分的绝缘线230中,并电性连接第一边框部151与导电盖体140。
值得一提的是,在另一实施例中,导电壳体110中的间隙101也可直接设置在导电边框150上。举例来说,图6是依照本发明另一实施例的导电壳体的示意图。如图6所示,导电壳体60包括导电盖体610与导电边框620。此外,间隙601将导电边框620断开成相互分离的第一边框部621与第二边框部622,且第二边框部622与导电盖体610相互连接。换言之,从另一角度来看,相互连接的第二边框部622与导电盖体610可形成一壳体结构。此外,与图1-2实施例相似地,第一边框部621上可设置第一至第三连接点P61~P63。此外,第一边框部621上的第一连接点P61与第二连接点P62可电性连接至馈入元件120的两端,且第一边框部621上的第三连接点P63可通过连接元件130电性连接至壳体结构(例如,第二边框部622)。由此,馈入元件120、连接元件130与导电壳体60中的第一边框部621将可形成多个天线结构。
综上所述,本发明的多频天线可通过馈入元件、连接元件与导电壳体中的第一边框部形成第一天线结构、第二天线结构与第三天线结构,从而致使多频天线具有多频操作的特性。换言之,与现有技术相较之下,多频天线无须设置开关元件即可具有多频操作的特性,从而有助于降低多频天线的生产成本并可增加多频天线的增益。
虽然本发明已以实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中技术人员,在不脱离本发明的构思和范围内,当可作些许的变动与润饰,故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.一种多频天线,其特征在于,包括:
导电壳体,包括分离的第一边框部与壳体结构,所述第一边框部基于第一连接点、第二连接点及第三连接点划分成第一区段、第二区段、第三区段及第四区段,且所述第三连接点位于所述第一连接点与所述第二连接点之间;
馈入元件,包括接收馈入信号的馈入点,并基于所述馈入点划分成第一馈入部与第二馈入部,所述第一馈入部电性连接所述第一连接点,且所述第二馈入部电性连接所述第二连接点;以及
连接元件,其一端电性连接所述第三连接点,且所述连接元件的另一端电性连接所述壳体结构,
其中,所述第一馈入部、所述第一区段、所述第二区段与所述连接元件形成第一天线结构,以致使所述多频天线操作在第一频段,所述第二馈入部、所述第三区段、所述第四区段与所述连接元件形成第二天线结构,以致使所述多频天线还操作在第二频段,且所述第二馈入部、所述第三区段与所述连接元件形成第三天线结构,以致使所述多频天线还操作在第三频段。
2.根据权利要求1所述的多频天线,其特征在于,一间隙设置在所述第一边框部与所述壳体结构之间,以分离所述第一边框部与所述壳体结构,且一绝缘线设置在所述间隙内。
3.根据权利要求2所述的多频天线,其特征在于,所述壳体结构包括相互连接的第二边框部与导电盖体,所述第二边框部与所述导电盖体通过所述间隙分别与所述第一边框部相互分离,且所述连接元件电性连接在所述导电盖体与所述第一边框部的所述第三连接点之间。
4.根据权利要求2所述的多频天线,其特征在于,所述壳体结构包括相互连接的第二边框部与导电盖体,所述第二边框部通过所述间隙与所述第一边框部相互分离,且所述连接元件电性连接在所述第二边框部与所述第一边框部的所述第三连接点之间。
5.根据权利要求1所述的多频天线,其特征在于,所述第一天线结构与所述第二天线结构分别为倒F型天线结构,且所述第三天线结构为环形天线结构。
6.根据权利要求1所述的多频天线,其特征在于,所述第一区段与所述第二区段的长度的总和为所述第一频段的最低频率的1/4波长。
7.根据权利要求1所述的多频天线,其特征在于,所述第三区段与所述第四区段的长度的总和为所述第二频段的最低频率的1/4波长。
8.根据权利要求1所述的多频天线,其特征在于,所述第三区段、所述第二馈入部与所述连接元件的长度的总和为所述第三频段的最低频率的1/2波长。
9.根据权利要求1所述的多频天线,其特征在于,还包括:
延伸元件,电性连接所述第二馈入部,并与所述第二馈入部形成夹角,且所述延伸元件增加所述多频天线在所述第二频段与所述第三频段下的辐射效率。
10.根据权利要求9所述的多频天线,其特征在于,还包括基板,且所述馈入元件与所述延伸元件设置在所述基板上。
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