CN109742523B

CN109742523B - 天线装置

Info

Publication number: CN109742523B
Application number: CN201910014988.XA
Authority: CN
Inventors: 陈星豪; 邱弘伟; 简瑞志
Original assignee: Universal Scientific Industrial Shanghai Co Ltd
Current assignee: Universal Scientific Industrial Shanghai Co Ltd
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-01-07
Publication date: 2021-07-23
Anticipated expiration: 2039-01-07
Also published as: CN109742523A

Abstract

本发明涉及天线装置。一种天线装置包括：衬底；及天线图案，其安置于所述衬底上，所述天线图案包括：第一导电部，其连接至所述天线图案的馈入端；第二导电部，其连接至所述第一导电部并于所述第一导电部实质上互相垂直；第三导电部，其连接至所述第二导电部，所述第三导电部与所述第一导电部实质上互相平行并互相分离；第四导电部，其连接至所述第二导电部，所述第四导电部与所述第三导电部实质上互相平行并互相分离；及第五导电部，其一端连接至所述第四导电部且另一端连接至所述天线图案的接地端，所述第五导电部与所述第四导电部实质上互相垂直。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及天线装置，且涉及包含多频带的天线装置。

背景技术

随着无线通信技术的蓬勃发展，现今的电子产品如笔记本电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant)、无线基地台、移动电话等大多具有无线通信功能，使其可使用无线局域网络(WiFi)或行动网络等技术取代经由电缆线传递数据的方式。无线通信技术系透过天线来发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号，进而存取无线网络。

此外，随着无线通信的操作频率越来越高，将天线整合至射频模块的设计亦成为目前趋势，故天线的尺寸需往小型化方向发展，以配合电子产品体积缩小的趋势。此外，天线需要足够的带宽以符合大量数据传递的需求。因此，如何在有限的空间内设计多频带的天线为目前无线通信装置的挑战之一。

发明内容

在根据一些实施例的一些方面中，一种天线装置包括衬底及天线图案。所述天线图案安置于所述衬底上。所述天线图案包括第一导电部、第二导电部、第三导电部、第四导电部及第五导电部。所述第一导电部连接至所述天线图案的馈入端。所述第二导电部连接至所述第一导电部并于所述第一导电部实质上互相垂直。所述第三导电部连接至所述第二导电部。所述第三导电部与所述第一导电部实质上互相平行并互相分离。所述第四导电部连接至所述第二导电部。所述第四导电部与所述第三导电部实质上互相平行并互相分离。所述第五导电部的一端连接至所述第四导电部且另一端连接至所述天线图案的接地端。所述第五导电部与所述第四导电部实质上互相垂直。

在根据一些实施例的一些方面中，一种天线装置包括衬底、第一天线图案及第二天线图案。所述第一天线图案安置于所述衬底上。所述第一天线图案操作于第一操作带宽。所述第二天线图案安置于所述衬底上。所述第二天线图案操作于第二操作带宽。所述第一操作带宽与所述第二带宽相异。所述第一天线图案与所述第二天线图案具有共享的第一导线部。

附图说明

图1说明根据本揭露的一实施例的天线结构的俯视图。

图2说明根据本揭露的一实施例的图1的天线结构的拟真图。

图3说明根据本揭露的一实施例的天线结构的俯视图。

图4说明根据本揭露的一实施例的天线结构的俯视图。

图5说明根据本揭露的一实施例的天线结构的俯视图。

贯穿图式和详细描述使用共同参考标号来指示相同或相似组件。根据以下结合附图作出的具体实施方式可容易地理解本公开。

具体实施方式

图1说明根据本揭露的一实施例的天线结构1的俯视图。天线结构1包含衬底10及天线图案11。

衬底10可为单层或多层衬底。根据本揭露的一实施例，衬底10可为印刷电路板(PCB)、软性电路板(FPC)或其他合适的电路板。所述衬底10具有边缘101、102、103及104。如图1所示，所述边缘101与所述边缘102及104互相垂直，并与所边缘103互相平行。

天线图案11安置于衬底10上。天线图案11可包含多个导电部111、112、113、114、115、116及117。根据本揭露的一实施例，所述导电部111、112、113、114、115、116及117可包含金属或金属合金。例如，所述导电部111、112、113、114、115、116及117可包含金、银、铜、铝或其合金。

导电部111沿着衬底10的边缘101延伸。导电部111连接至或可作为天线图案11的馈入端11f。根据本揭露的一实施例，若将本揭露的天线结构1应用于无线通信装置内，则导电部111可与通讯装置内的传送接收电路电连接。根据本揭露的一实施例，导电部111具有实质上相同的宽度。根据本揭露的另一实施例，导电部111亦可具有不同宽度(如自馈入端11f朝导电部112增加或减少)。

导电部112沿着衬底10的边缘102延伸。导电部112与导电部111连接。根据本揭露的一实施例，导电部112与导电部111实质上互相垂直。根据本揭露的一实施例，导电部112具有实质上相同的宽度。根据本揭露的另一实施例，导电部112亦可具有不同宽度(如自衬底10的边缘101朝衬底10的边缘103增加或减少)。

导电部113与导电部112连接，并与导电部112实质上互相垂直。导电部113与导电部111实质上互相平行，并互相分离。导电部113可具有第一部分113a及第二部分113b。所述第一部分113a连接于与导电部112与所述第二部分113b之间。根据本揭露的一实施例，所述第一部分113a与所述第二部分113b具有不同的宽度。例如所述第一部分113a的宽度小于与所述第二部分113b的宽度。

导电部114沿着衬底10的边缘103延伸，并与导电部112、115及117连接。如图1所示，导电部114连接于导电部112与导电部115或导电部117之间。导电部114与导电部113实质上互相平行，并互相分离。根据本揭露的一实施例，导电部114具有第一部分114a及第二部分114b。第一部分114a连接于导电部112及第二部分114b之间。所述第一部分114a具有实质上相同的宽度。所述第二部分114b具有不同大小的宽度。例如，第二部分114b的宽度自第一部分114a朝着导电部115增加。根据本揭露的另一实施例，所述导电部114亦可具有实质上相同的宽度。

导电部115沿着衬底10的边缘103延伸，并与导电部114、116及117连接。如图1所示，导电部115连接于导电部116与导电部114的第二部分114b或导电部117之间。导电部115与导电部116或导电部117实质上互相垂直。根据本揭露的一实施例，导电部115具有实质上相同的宽度。根据本揭露的另一实施例，导电部115亦可具有不同宽度(如自导电部116朝导电部114增加或减少)。

导电部116沿着衬底10的边缘104延伸。根据本揭露的一实施例，导电部116仅沿着衬底10的边缘104的一部分延伸。根据本揭露的另一实施例，导电部116可完全沿着衬底10的边缘104延伸(如自衬底10的边缘103延伸至衬底10的边缘101)。导电部116与导电部115连接。根据本揭露的一实施例，导电部116与导电部115实质上互相垂直。根据本揭露的一实施例，导电部116具有实质上相同的宽度。根据本揭露的另一实施例，导电部116亦可具有不同宽度(如自衬底10的边缘103朝衬底10的边缘101增加或减少)。

导电部117连接至导电部114及115，并与导电部114及115实质上互相垂直。导电部117连接至或可作为天线图案11的接地端11g。根据本揭露的一实施例，导电部117具有第一部分117a及第二部分117b。第一部分117a连接于导电部114或115及第二部分117b之间。根据本揭露的一实施例，所述第一部分117a与所述第二部分117b具有不同的宽度。例如所述第一部分117a的宽度大于与所述第二部分117b的宽度。

根据本揭露的一实施例，所述衬底10的长度L1约为60毫米(mm)、宽度L2约为20mm。所述导电部111的长度L111约为38mm、宽度D111约为9mm。所述导电部113的长度L113约为26mm、宽度D113约为5.2mm。所述导电部114的宽度D114约为6mm。所述导电部115的长度L115约为11mm。所述导电部116的长度L116约为14mm、宽度D116约为5.6mm。所述导电部117的宽度D117约为5mm。馈入端11f与接地端11g的距离约为2.5mm。图1的天线图案11的各导电部的长度、宽度及形状可根据不同的设计需求任意改变。

图2说明根据本揭露的一实施例的天线结构1的仿真结果。图2的横坐标(X轴)为天线结构1的操作频率(吉赫，GHz)，纵坐标(Y轴)为天线结构1的增益(dB)。如图2所示，当图1的天线结构1操作于960MHz时，其增益约为-8.8dB；当图1的天线结构1操作于1.7GHz时，其增益约为-7.2dB；当图1的天线结构1操作于2.7GHz时，其增益约为-6.2dB；当图1的天线结构1操作于3.1GHz时，其增益约为-6.4dB；当图1的天线结构1操作于4.4GHz时，其增益约为-6.3dB。

根据本揭露的一实施例，天线结构1的低频(如约690MHz至约960MHz及约1710MHz至约2170MHz)的频率响应可由天线结构1的导电部111、112、114及117贡献或产生。换言的，当信号自天线结构1的馈入端11f输入，依序流经导电部111、112、114及117，并自接地端11g输出时(如图3所示)，该天线结构1可于约500MHz至约2.4GHz之间具有较大的增益。根据本揭露的一实施例，当信号自天线结构1的馈入端11f输入，依序流经导电部111、112、114及117，并自接地端11g输出时，所述天线结构1可视为或作为环形天线(loop antenna)。

根据本揭露的一实施例，天线结构1的中频(如约2300MHz至约2690MHz)的频率响应可由天线结构1的导电部111、112及113贡献或产生。换言的，当信号自天线结构1的馈入端11f输入，依序流经导电部111、112及113时(如图4所示)，该天线结构1可于约2.4GHz至约4GHz之间具有较大的增益。根据本揭露的一实施例，当信号自天线结构1的馈入端11f输入，依序流经导电部111、112及113时，所述天线结构1可视为或作为单极天线(monopoleantenna)。

根据本揭露的一实施例，天线结构1的高频(如约3500MHz至约5000MHz)的频率响应可由天线结构1的导电部111、112及113及天线结构1的导电部115、116及117贡献或产生。换言的，当信号自天线结构1的馈入端11f输入，依序流经导电部111、112及113且另一信号同时自天线结构1的接地端11g输入，依序流经导电部117、115及116时(如图5所示)，该天线结构1可于约4GHz至约5GHz之间具有较大的增益。根据本揭露的一实施例，自天线结构1的馈入端11f输入的信号与自天线结构1的接地端11g输入的信号大小相等，方向相反。根据本揭露的一实施例，当信号自天线结构1的馈入端11f输入，依序流经导电部111、112及113且另一信号同时自天线结构1的接地端11g输入，依序流经导电部117、115及116时，所述天线结构1可视为或作为双极天线(dipole antenna)。

如图2所示，图1的天线结构1的操作带宽可涵盖约500MHz至5GHz。换言的，图1的天线结构1可适用于各种不同带宽的通讯系统(如2G、3G、4G、5G等)。藉由将不同型态的天线结构(如环形天线、单极天线、多极天线)整合于如图1的天线结构1，其可在有限的空间内达成多宽带的频率响应。此外，如图1所示，天线结构1的部分导电部(如导电部113、114及117)具有不同宽度，其可进一步增加天线结构1的带宽。

如本文中所使用，术语“大致”、“基本上”、“大体上”以及“约”用以描述和考虑小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可以指其中事件或情形明确发生的情况以及其中事件或情形极接近于发生的情况。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10％(例如，小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％，或小于或等于±0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同。举例来说，“基本上”平行可能是指相对于0°的小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于0.05°)的角度变化范围。举例来说，“基本上”垂直可指相对于90°的小于或等于±10°(例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°)的角度变化范围。

如果两个表面之间的位移不大于5μm、不大于2μm、不大于1μm或不大于0.5μm，那么可认为所述两个表面是共平面的或基本上共平面的。

另外，有时在本文中按范围格式呈现量、比率和其它数值。此类范围格式是为便利和简洁起见而使用，且应灵活地理解为不仅包含明确地指定为范围限制的数值，且还包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值和子范围一般。

如本文中所使用，术语“传导性”、“导电性”和“导电率”指代输送电流的能力。导电材料通常指示展现对于电流流动的极少或零对抗的那些材料。导电率的一个量度为西门子/米(S/m)。通常，导电材料是电导率大于约10⁴S/m(例如至少10⁵S/m或至少10⁶S/m)的一种材料。材料的导电率有时可以随温度而变化。除非另外规定，否则在室温下测量材料的导电性。

在一些实施例的描述中，一组件提供于另一组件“上”或“上方”可涵盖前一组件直接在后一组件上(例如，与后一组件物理接触)的情况，以及一或多个中间组件位于前一组件与后一组件之间的情况。

虽然已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述和说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清晰地理解，在不脱离如由所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围的情况下，可进行各种改变，且可在实施例内取代等效组件。所述图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本发明中的艺术再现与实际装置之间可能存在区别。可存在并未特定说明的本公开的其它实施例。应将所述说明书和图式视为说明性的，而非限制性的。可做出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本发明的目标、精神以及范围。所有此类修改意图在所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组不是对本发明的限制。

Claims

1.一种天线装置，其包括：

衬底；及

天线图案，其安置于所述衬底上，所述天线图案包括：

第一导电部，其连接至所述天线图案的馈入端；

第二导电部，其连接至所述第一导电部并与所述第一导电部实质上互相垂直；

第三导电部，其连接至所述第二导电部，所述第三导电部与所述第一导电部实质上互相平行并互相分离；

第四导电部，其连接至所述第二导电部，所述第四导电部与所述第三导电部实质上互相平行并互相分离；

第五导电部，其一端连接至所述第四导电部且另一端直接为所述天线图案的接地端，所述第五导电部与所述第四导电部实质上互相垂直，

第六导电部，其连接至所述第四导电部与所述第五导电部，所述第六导电部与所述第五导电部实质上互相垂直；及

第七导电部，其连接至所述第六导电部，并与所述第六导电部实质上互相垂直，

其中第一天线图案包括所述第一导电部、所述第二导电部及所述第三导电部，所述第一天线图案作为单极天线，

其中第二天线图案包括所述第一导电部、所述第二导电部、所述第四导电部及所述第五导电部，所述第二天线图案作为环形天线，及

其中第三天线图案包括所述第一导电部、所述第二导电部、所述第五导电部、所述第六导电部及所述第七导电部，所述第三天线图案作为双极天线。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述第三导电部具有第一部分及第二部分，所述第一部分与所述第二导电部连接，所述第二部分连接至所述第一部分，且所述第一部分的宽度与所述第二部分的宽度不相等。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述第四导电部具有第一部分及第二部分，所述第一部分与所述第二导电部连接，所述第二部分连接至所述第一部分，且所述第二部分的宽度自所述第一部分朝所述第五导电部增加。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述第五导电部具有第一部分及第二部分，所述第一部分与所述第四导电部连接，所述第二部分连接至所述第一部分，且所述第一部分的宽度与所述第二部分的宽度不相等。

5.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述第三导电部安置于所述第一导电部与所述第四导电部之间。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其中：

所述第一天线图案操作于第一操作带宽；

所述第二天线图案操作于第二操作带宽；及

所述第三天线图案操作于第三操作带宽，

所述第一操作带宽与所述第二操作带宽相异，且

所述第三操作带宽与所述第一操作带宽或所述第二操作带宽相异。