CN110875519A - 天线结构和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种天线结构和电子装置，该天线结构包括一信号源、四条传输线，以及四个辐射部。该等辐射部分别经由该等传输线耦接至该信号源。该等辐射部的每一者都包括：一环形结构、一第一连接部，以及一第二连接部。该环形结构具有相对的一第一内缘和一第二内缘，其中一中空区域形成于该第一内缘和该第二内缘之间。该中空区域具有相对的一第一侧和一第二侧。该第一连接部延伸跨越该中空区域的该第一侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间。该第二连接部延伸跨越该中空区域的该第二侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间。

Description

天线结构和电子装置

技术领域

本发明涉及一种天线结构(Antenna Structure)，特别是涉及一种宽频(Wideband)天线结构。

背景技术

随着移动通讯技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如：手提式计算机、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，移动装置通常具有无线通讯的功能。有些涵盖长距离的无线通讯范围，例如：移动电话使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系统及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通讯，而有些则涵盖短距离的无线通讯范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth系统使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。

天线(Antenna)为无线通讯领域中不可或缺的元件。为了能有效提升移动装置的数据传输速度，如何设计出一种宽频带(Wideband)、高增益(High-Gain)的全新天线结构，已成为现今设计者的一大挑战。

发明内容

在较佳实施例中，本发明提供一种天线结构，包括：一信号源；一第一传输线；一第二传输线；一第三传输线；一第四传输线；一第一辐射部，经由该第一传输线耦接至该信号源；一第二辐射部，经由该第二传输线耦接至该信号源；一第三辐射部，经由该第三传输线耦接至该信号源；以及一第四辐射部，经由该第四传输线耦接至该信号源；其中该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部的每一者都包括：一环形结构，具有相对的一第一内缘和一第二内缘，其中一中空区域形成于该第一内缘和该第二内缘之间；一第一连接部，延伸跨越该中空区域的一第一侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间；以及一第二连接部，延伸跨越该中空区域的相对于该第一侧的一第二侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间，其中该第一连接部与该第二连接部呈对称设置。。

在一些实施例中，该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部、该第四辐射部、该第一传输线、该第二传输线、该第三传输线，以及该第四传输线都相对该天线结构的中心点而呈现对称分布。

在一些实施例中，该天线结构还包括：一介质基板，用于承载该第一传输线、该第二传输线、该第三传输线、该第四传输线、该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部。

在一些实施例中，该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部的每一者还包括：一第三连接部，延伸跨越该中空区域的该第一侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间；以及一第四连接部，延伸跨越该中空区域的该第二侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间，其中该第三连接部与该第四连接部呈对称设置。

在一些实施例中，该第三连接部和该第四连接部都介于该第一连接部和该第二连接部之间。

在一些实施例中，该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部的每一者还包括：一第五连接部，延伸跨越该中空区域的该第一侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间；以及一第六连接部，延伸跨越该中空区域的该第二侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间，其中该第五连接部与该第六连接部呈对称设置。

在一些实施例中，该第五连接部和该第六连接部都介于该第三连接部和该第四连接部之间。

在一些实施例中，该第一连接部、该第二连接部、该第三连接部、该第四连接部、该第五连接部，以及该第六连接部各自都呈现一直条形。

在一些实施例中，该第一连接部、该第二连接部、该第三连接部、该第四连接部、该第五连接部，以及该第六连接部彼此都分离且互相平行。

在一些实施例中，该天线结构涵盖一操作频带，而该操作频带包括由低至高的一第一共振频率、一第二共振频率、一第三共振频率、一第四共振频率，以及一第五共振频率。

在一些实施例中，该操作频带介于1700MHz至2700MHz之间，或介于700MHz至960MHz之间。

在一些实施例中，沿该环形结构的外围形成一第一共振路径，而该第一共振路径的长度如下所述：

其中L₁代表该第一共振路径的该长度，c代表光速，f₁代表该第一共振频率，ε_r代表该介质基板的介电常数，而k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数。

在一些实施例中，沿该环形结构之内围形成一第二共振路径，而该第二共振路径的长度如下所述：

其中L₂代表该第二共振路径的该长度，c代表光速，f₂代表该第二共振频率，ε_r代表该介质基板的介电常数，而k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数。

在一些实施例中，沿该第一内缘、该第一连接部、该第二内缘，以及该第二连接部形成一第三共振路径，而该第三共振路径的长度如下所述：

其中L₃代表该第三共振路径的该长度，而f₃代表该第三共振频率。

在一些实施例中，沿该第一内缘、该第三连接部、该第二内缘，以及该第四连接部形成一第四共振路径，而该第四共振路径的长度如下所述：

其中L₄代表该第四共振路径的该长度，而f₄代表该第四共振频率。

在一些实施例中，沿该第一内缘、该第五连接部、该第二内缘，以及该第六连接部形成一第五共振路径，而该第五共振路径的长度如下所述：

其中L₅代表该第五共振路径的该长度，而f₅代表该第五共振频率。

在一些实施例中，该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部的任相对二者的一间距如下所述：

其中D₁代表该间距，c代表光速，f_c代表该操作频带的中心频率，而k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数。

在一些实施例中，该环形结构呈现一五边形、一矩形、一三角形，或是一椭圆形。

在一些实施例中，该中空区域呈现一钻石形。

在另一较佳实施例中，本发明提供一电子装置，包括：一壳体；以及一天线结构，设置于该壳体内，其中该天线结构包括：一信号源；一第一传输线；一第二传输线；一第三传输线；一第四传输线；一第一辐射部，经由该第一传输线耦接至该信号源；一第二辐射部，经由该第二传输线耦接至该信号源；一第三辐射部，经由该第三传输线耦接至该信号源；以及一第四辐射部，经由该第四传输线耦接至该信号源；其中该第一辐射部包括：一环形结构，具有一第一内缘和一第二内缘，其中该第一内缘及该第二内缘相对一虚拟延伸线设置，该虚拟延伸线垂直于该第一传输线的一中心延伸轴，且该第一内缘和该第二内缘之间形成一中空区域；一第一连接部，延伸跨越该中空区域的一第一侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间；以及一第二连接部，延伸跨越该中空区域的相对于该第一侧的一第二侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间，其中该第一连接部与该第二连接部是相对该第一传输线的该中心延伸轴对称设置。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的天线结构的示意图；

图2为本发明一实施例所述的天线结构的电压驻波比图；

图3为本发明另一实施例所述的天线结构的示意图；

图4为本发明另一实施例所述的天线结构的电压驻波比图；

图5为本发明另一实施例所述的天线结构的示意图；

图6为本发明另一实施例所述的天线结构的电压驻波比图；

图7为本发明另一实施例所述的天线结构的辐射增益图；

图8A为本发明另一实施例所述的天线结构的示意图；

图8B为本发明另一实施例所述的天线结构的示意图；

图8C为本发明另一实施例所述的天线结构的示意图；

图9为本发明一实施例所述的电子装置的示意图。

符号说明

100、300、500、810、820、830～天线结构；

110～信号源；

121～第一传输线；

122～第二传输线；

123～第三传输线；

124～第四传输线；

131、331、531～第一辐射部；

132、332、532～第二辐射部；

133、333、533～第三辐射部；

134、334、534～第四辐射部；

140～环形结构；

141～环形结构的第一端；

142～环形结构的第二端；

145～中空区域；

145A～中空区域的第一侧；

145B～中空区域的第二侧；

146～环形结构的第一内缘；

147～环形结构的第二内缘；

151～第一连接部；

152～第一连接部的第一端；

153～第一连接部的第二端；

154～第二连接部；

155～第二连接部的第一端；

156～第二连接部的第二端；

180～介质基板；

361～第三连接部；

362～第三连接部的第一端；

363～第三连接部的第二端；

364～第四连接部；

365～第四连接部的第一端；

366～第四连接部的第二端；

571～第五连接部；

572～第五连接部的第一端；

573～第五连接部的第二端；

574～第六连接部；

575～第六连接部的第一端；

576～第六连接部的第二端；

900～电子装置；

910～壳体；

920～天线结构；

D₁～间距；

f₁～第一共振频率；

f₂～第二共振频率；

f₃～第三共振频率；

f₄～第四共振频率；

f₅～第五共振频率；

FB1、FB2、FB3～操作频带；

FP1～第一馈入点；

FP2～第二馈入点；

FP3～第三馈入点；

FP4～第四馈入点；

PA1～第一共振路径；

PA2～第二共振路径；

PA3～第三共振路径；

PA4～第四共振路径；

PA5～第五共振路径；

VL1～第一虚拟延伸线；

VL2～第二虚拟延伸线。

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，并配合所附的附图，作详细说明如下。

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包含」及「包括」一词为开放式的用语，故应解释成「包含但不仅限定于」。「大致」一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，「耦接」一词在本说明书中包含任何直接及间接的电连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电连接至该第二装置，或经由其它装置或连接手段而间接地电连接至该第二装置。

图1显示根据本发明一实施例所述的天线结构(Antenna Structure)100的示意图。例如，天线结构100可作为一移动装置(Mobile Device)或一桌上型计算机(DesktopComputer)的一外接式天线(External Antenna)。如图1所示，天线结构100至少包括一信号源(Signal Source)110、一第一传输线(Transmission Line)121、一第二传输线122、一第三传输线123、一第四传输线124、一第一辐射部(Radiation Element)131、一第二辐射部132、一第三辐射部133，以及一第四辐射部134。信号源110可为一射频(Radio Frequency，RF)模块，其可用于产生一发射信号或是处理一接收信号。第一传输线121、第二传输线122、第三传输线123、第四传输线124、第一辐射部131、第二辐射部132、第三辐射部133，以及第四辐射部134都可用金属材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。

在一些实施例中，天线结构100还包括一介质基板(Dielectric Substrate)180，其可用于承载第一传输线121、第二传输线122、第三传输线123、第四传输线124、第一辐射部131、第二辐射部132、第三辐射部133，以及第四辐射部134。例如，介质基板180可为一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)、一FR4(Flame Retardant 4)基板，或是一软性电路板(Flexible Circuit Board)。介质基板180的存在可微缩天线结构100的整体尺寸。在另一些实施例中，介质基板180也可由天线结构100中移除。

第一辐射部131、第二辐射部132、第三辐射部133，以及第四辐射部134的每一者可分别经由第一传输线121、第二传输线122、第三传输线123，以及第四传输线124的对应一者耦接至信号源110。必须注意的是，第一传输线121、第二传输线122、第三传输线123，以及第四传输线124的形状和种类于本发明中并不特别限制。举例而言，第一传输线121、第二传输线122、第三传输线123，以及第四传输线124的每一者都可由一微带线(Microstrip Line)、一带状线(Stripline)，或是一共平面波导(Coplanar Waveguide)来实施，但也不仅限于此。

在一些实施例中，第一传输线121、第二传输线122、第三传输线123，以及第四传输线124的每一者都包括一对(Pair)导线(Conductive Line)，其中此二条导线彼此邻近且大致互相平行。第一辐射部131经由第一传输线121的一对导线分别耦接至一第一馈入点(Feeding Point)FP1和一第二馈入点FP2。第二辐射部132经由第二传输线122的一对导线分别耦接至第二馈入点FP2和一第三馈入点FP3。第三辐射部133经由第三传输线123的一对导线分别耦接至第三馈入点FP3和一第四馈入点FP4。第四辐射部134经由第四传输线124的一对导线分别耦接至第一馈入点FP1和第四馈入点FP4。详细而言，信号源110可具有一第一正极(Positive Electrode)、一第二正极、一第一负极(Negative Electrode)，以及一第二负极，其中第一正极可耦接至第一馈入点FP1，第二正极可耦接至第四馈入点FP4，第一负极可耦接至第二馈入点FP2，而第二负极可耦接至第三馈入点FP3。根据实际测量结果，此种馈入配置的天线结构100可提供双极化(Dual-Polarization)的辐射场型(例如，同时具有±度的极化方向)。在另一些实施例中，信号源110与前述四个馈入点的连接关系也可根据不同极化需求来进行调整。

在一些实施例中，第一辐射部131、第二辐射部132、第三辐射部133、第四辐射部134、第一传输线121、第二传输线122、第三传输线123，以及第四传输线124都相对天线结构100的中心点(其位于信号源110处)而呈现对称分布，使得天线结构100可具有近似全向性(Omnidirectional)的辐射场型。换言之，第一辐射部131、第二辐射部132、第三辐射部133，以及第四辐射部134都具有完全相同的结构，其差异仅在于它们朝不同方向而配置。以下实施例和附图将以第一辐射部131为范例说明各个辐射部的细部结构。

第一辐射部131、第二辐射部132、第三辐射部133，以及第四辐射部134的每一者都包括一环形结构(Loop Structure)140、一第一连接部(Connection Element)151，以及一第二连接部154。例如，第一辐射部131的环形结构140的一第一端141和一第二端142可分别耦接至第一传输线121的一对导线，使得信号源110可用于激发第一辐射部131。另外，第一辐射部131的环形结构140、第一连接部151，以及第二连接部154都可相对第一传输线121的中心延伸轴呈对称分布。环形结构140具有相对的一第一内缘(Inner Edge)146和一第二内缘147，其中一中空区域(Hollow Region)145形成于第一内缘146和第二内缘147之间。亦即，第一内缘146和第二内缘147可视为中空区域145的一第一外缘(Outer Edge)和一第二外缘，其彼此相对。第一连接部151和第二连接部154可各自大致呈现一直条形，其中第一连接部151和第二连接部154可以彼此分离且大致互相对称平行。第一连接部151和第二连接部154可具有相同的长度。中空区域145具有相对的一第一侧145A和一第二侧145B。第一连接部151延伸跨越中空区域145的第一侧145A，并耦接于第一内缘146和第二内缘147之间。第二连接部154延伸跨越中空区域145的第二侧145B，并耦接于第一内缘146和第二内缘147之间。详细而言，第一连接部151的一第一端152和第二连接部154的一第一端155耦接至第一内缘146上的不同位置，而第一连接部151的一第二端153和第二连接部154的一第二端156耦接至第二内缘147上的不同位置。

图2显示根据本发明一实施例所述的天线结构100的电压驻波比(VoltageStanding Wave Ratio，VSWR)图。根据图2的测量结果，天线结构100可涵盖一操作频带(Operation Frequency Band)FB1，其中此操作频带FB1至少包括由低至高的一第一共振频率(Resonant Frequency)f₁、一第二共振频率f₂，以及一第三共振频率f₃。例如，前述的操作频带FB1可介于1700MHz至2600MHz之间，其中第一共振频率f₁可约为1800MHz，第二共振频率f₂可约为2300MHz，而第三共振频率f₃可约为2500MHz，但也不仅限于此。

在一些实施例中，天线结构100的操作原理和元件尺寸可如下列所述。首先，沿环形结构140的外围形成一第一共振路径PA1，其中第一共振频率f₁是由第一共振路径PA1所激发产生，而第一共振路径PA1的长度可根据方程式(1)进行计算：

其中L₁代表第一共振路径PA1的长度，c代表光速，f₁代表第一共振频率f₁，ε_r代表介质基板180的介电常数(Dielectric Constant)，而k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数(Compensation Constant)。

再者，沿环形结构140的内围(亦即，中空区域145的外围，其包括但不仅限于第一内缘146、第二内缘147)形成一第二共振路径PA2，其中第二共振频率f₂是由第二共振路径PA2所激发产生，而第二共振路径PA2的长度可根据方程式(2)进行计算：

其中L₂代表第二共振路径PA2的长度，c代表光速，f₂代表第二共振频率f₂，ε_r代表介质基板180的介电常数，而k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数。

其三，沿第一内缘146、第一连接部151、第二内缘147，以及第二连接部154形成一第三共振路径PA3，其中第三共振频率f₃是由第三共振路径PA3所激发产生，而第三共振路径PA3的长度可根据方程式(3)进行计算：

其中L₃代表第三共振路径PA3的长度，L₂代表第二共振路径PA2的长度，f₃代表第三共振频率f₃，f₂代表第二共振频率f₂，而k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数。

由上可知，第三共振路径PA3的长度是由前述的第二共振路径PA2的长度和前述的第二共振频率f₂推导得出。详细而言，第三共振路径PA3的长度可为下列元件的总长度：第一连接部151、第二连接部154、第一内缘146介于第一连接部151的第一端152和第二连接部154的第一端155之间的部分，以及第二内缘147介于第一连接部151的第二端153和第二连接部154的第二端156之间的部分。必须注意的是，环形结构140的第一端141和第二端142之间的空隙长度可忽略不计。

另外，第一辐射部131、第二辐射部132、第三辐射部133，以及第四辐射部134的任相对二者的间距D₁(例如：第一辐射部131的中心点至第三辐射部133的中心点两者的间距)可根据方程式(4)进行计算：

其中D₁代表间距，c代表光速，f_c代表天线结构100的操作频带FB1的中心频率，而k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数。在一些实施例中，前述的间距D₁是指一辐射部(前述辐射部131、132、133、134其中的一者，例如：第一辐射部131)的第一连接部151的中心点与第二连接部154的中心点两者的一第一虚拟延伸线(例如：第一虚拟延伸线VL1)，与相对此辐射部的另一辐射部(前述辐射部131、132、133、134其中的另一者，例如：第三辐射部133)的第一连接部151的中心点与第二连接部154的中心点两者的一第二虚拟延伸线(例如：第二虚拟延伸线VL2)之间的距离。

例如，若操作频带FB1的下限为1700MHz且上限为2600MHz，则其中心频率fc即为1700MHz和2600MHz两者的平均值2150MHz。此中心频率f_c可根据天线结构100的操作频带FB1的范围进行调整。必须注意的是，以上元件尺寸的范围是根据多次实验结果而得出，其有助于最佳化天线结构100的操作频宽(Operation Bandwidth)、阻抗匹配(ImpedanceMatching)，以及辐射增益(Radiation Gain)。

图3显示根据本发明另一实施例所述的天线结构300的示意图。图3和图1相似。在图3的实施例中，天线结构300的一第一辐射部331、一第二辐射部332、一第三辐射部333，以及一第四辐射部334的每一者都还包括一第三连接部361和一第四连接部364。例如，第一辐射部331的第三连接部361和第四连接部364都介于第一辐射部331的第一连接部151和第二连接部154之间，而第一辐射部331的环形结构140、第三连接部361，以及第四连接部364都可相对第一传输线121的中心延伸轴呈对称分布。第三连接部361和第四连接部364可各自大致呈现一直条形，其中第三连接部361和第四连接部364可以彼此分离且大致互相平行。第三连接部361和第四连接部364可具有相同的长度。第三连接部361延伸跨越中空区域145的第一侧145A，并耦接于第一内缘146和第二内缘147之间。第四连接部364延伸跨越中空区域145的第二侧145B，并耦接于第一内缘146和第二内缘147之间。详细而言，第三连接部361的一第一端362和第四连接部364的一第一端365耦接至第一内缘146上的不同位置，而第三连接部361的一第二端363和第四连接部364的一第二端366耦接至第二内缘147上的不同位置。在一些实施例中，第三连接部361的长度大于或等于第一连接部151的长度，而第四连接部364的长度大于或等于第二连接部154的长度。

图4显示根据本发明另一实施例所述的天线结构300的电压驻波比图。根据图4的测量结果，天线结构300可涵盖一操作频带FB2，其中此操作频带FB2还包括一第四共振频率f₄。例如，前述的操作频带FB2可介于1700MHz至2800MHz之间，其中第四共振频率f₄可约为2700MHz，但也不仅限于此。在天线结构300的操作原理方面，沿第一内缘146、第三连接部361、第二内缘147，以及第四连接部364更可形成一第四共振路径PA4，其中第四共振频率f₄是由第四共振路径PA4所激发产生，而第四共振路径PA4的长度可根据方程式(5)进行计算：

其中L₄代表第四共振路径PA4的长度，L₃代表第三共振路径PA3的长度，f₄代表第四共振频率f₄，f₃代表第三共振频率f₃，而k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数。

由上可知，第四共振路径PA4的长度是由前述的第三共振路径PA3的长度和前述的第三共振频率f₃推导得出。详细而言，第四共振路径PA4的长度可为下列元件的总长度：第三连接部361、第四连接部364、第一内缘146介于第三连接部361的第一端362和第四连接部364的第一端365之间的部分，以及第二内缘147介于第三连接部361的第二端363和第二连接部364的第二端366之间的部分。环形结构140的第一端141和第二端142之间的空隙长度可忽略不计。根据图4的测量结果，若将第三连接部361和第四连接部364加入至天线结构300，则额外产生的第四共振频率f₄将可有效地增加天线结构300的操作频带FB2的频宽。图3的天线结构300的其余特征都与图1的天线结构100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图5显示根据本发明另一实施例所述的天线结构500的示意图。图5和图3相似。在图5的实施例中，天线结构500的一第一辐射部531、一第二辐射部532、一第三辐射部533，以及一第四辐射部534的每一者都还包括一第五连接部571和一第六连接部574。例如，第一辐射部531的第五连接部571和第六连接部574都介于第一辐射部531的第三连接部361和第四连接部364之间，而第一辐射部531的环形结构140、第五连接部571，以及第六连接部574都可沿第一传输线121的中心延伸轴呈对称分布。第五连接部571和第六连接部574可各自大致呈现一直条形，其中第五连接部571和第六连接部574可以彼此分离且大致互相平行。第五连接部571和第六连接部574可具有相同的长度。第五连接部571延伸跨越中空区域145的第一侧145A，并耦接于第一内缘146和第二内缘147之间。第六连接部574也延伸跨越中空区域145的第二侧145B，并耦接于第一内缘146和第二内缘147之间。详细而言，第五连接部571的一第一端572和第六连接部574的一第一端575耦接至第一内缘146上的不同位置，而第五连接部571的一第二端573和第六连接部574的一第二端576耦接至第二内缘147上的不同位置。在一些实施例中，第五连接部571的长度大于或等于第三连接部361的长度，而第六连接部574的长度大于或等于第四连接部364的长度。

图6显示根据本发明另一实施例所述的天线结构500的电压驻波比图。根据图6的测量结果，天线结构500可涵盖一操作频带FB3，其中此操作频带FB3还包括一第五共振频率f₅。例如，前述的操作频带FB3可介于1700MHz至2900MHz之间，其中第五共振频率f₅可约为2800MHz，但也不仅限于此。在天线结构500的操作原理方面，沿第一内缘146、第五连接部571、第二内缘147，以及第六连接部574还可形成一第五共振路径PA5，其中第五共振频率f₅是由第五共振路径PA5所激发产生，而第五共振路径PA5的长度可根据方程式(6)进行计算：

其中L₅代表第五共振路径PA5的长度，L₄代表第四共振路径PA4的长度，f₅代表第五共振频率f₅，f₄代表第四共振频率f₄，而「k」代表介于0.8至1.2之间的补偿常数。

由上可知，第五共振路径PA5的长度是由前述的第四共振路径PA4的长度和前述的第四共振频率f₄推导得出。详细而言，第五共振路径PA5的长度可为下列元件的总长度：第五连接部571、第六连接部574、第一内缘146介于第五连接部571的第一端572和第六连接部574的第一端575之间的部分，以及第二内缘147介于第五连接部571的第二端573和第六连接部574的第二端576之间的部分。环形结构140的第一端141和第二端142之间的空隙长度可忽略不计。根据图6的测量结果，若将第五连接部571和第六连接部574加入至天线结构500，则额外产生的第五共振频率f₅将可有效地增加天线结构500的操作频带FB3的频宽。图5的天线结构500的其余特征都与图3的天线结构300类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

在另一些实施例中，天线结构500可包括更多对连接部以形成第一至第N共振路径(未显示)。大致而言，第N共振频率f_N是由第N共振路径所激发产生，而第N共振路径的长度可根据方程式(7)进行计算：

其中L_N代表第N共振路径的长度，L_N-1代表第N-1共振路径的长度，f_N代表第N共振频率f_N，f_N-1代表第N-1共振频率f_N-1，k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数，而N为大于或等于3的正整数。

图7显示根据本发明另一实施例所述的天线结构500的辐射增益图。根据图7的测量结果，天线结构500于操作频带FB3内(介于1700MHz至2900MHz之间)的辐射增益几乎都在9dBi以上，此已可满足一般移动通讯装置的实际应用需求。

在图1至图7的实施例中，每一环形结构140都大致呈现一五边形(外宽内窄)，而每一中空区域145都大致呈现一钻石形，惟本发明并不仅限于此。图8A显示根据本发明另一实施例所述的天线结构810的示意图。在图8A的实施例中，天线结构810的每一环形结构都大致呈现一较大矩形，而天线结构810的每一中空区域都大致呈现一较小矩形。图8B显示根据本发明另一实施例所述的天线结构820的示意图。在图8B的实施例中，天线结构820的每一环形结构都大致呈现一较大三角形，而天线结构820的每一中空区域都大致呈现一较小三角形。图8C显示根据本发明另一实施例所述的天线结构830的示意图。在图8C的实施例中，天线结构830的每一环形结构都大致呈现一较大椭圆形，而天线结构830的每一中空区域都大致呈现一较小椭圆形。根据实际测量结果，以上组态调整均不致影响本发明的效果。在另一些实施例中，前述任一天线结构也可调整以涵盖不同操作频带，例如：此操作频带可介于700MHz至960MHz之间。

图9显示根据本发明一实施例所述的电子装置(Electronic Device)900的示意图。在图9的实施例中，电子装置900包括一壳体910和一天线结构920，其中天线结构920设置于壳体910内。壳体910可以用导体材质或非导体材质所制成。壳体910的形状和种类于本发明中均不特别限制。天线结构920可以是图1-图8C的任一实施例所述的天线结构，故在此不再重复说明。

本发明提出一种新颖的天线结构，其可支援多输入多输出(Multi-Input andMulti-Output，MIMO)的功能。与传统设计相比，本发明的天线结构至少具有宽频带、高增益、双极化、全向性、平面化，以及低制造成本等优势，故其很适合应用于各种各式的高速通讯装置当中。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围都非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的天线结构和电子装置并不仅限于图1-图9所图示的状态。本发明可以仅包括图1-图9的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均需同时实施于本发明的天线结构和电子装置当中。

在本说明书以及权利要求中的序数，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元件。

虽然结合以上优选实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (20)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：

信号源；

第一传输线；

第二传输线；

第三传输线；

第四传输线；

第一辐射部，经由该第一传输线耦接至该信号源；

第二辐射部，经由该第二传输线耦接至该信号源；

第三辐射部，经由该第三传输线耦接至该信号源；以及

第四辐射部，经由该第四传输线耦接至该信号源；

其中该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部的每一者都包括：

环形结构，具有相对的第一内缘和第二内缘，其中一中空区域形成于该第一内缘和该第二内缘之间；

第一连接部，延伸跨越该中空区域的第一侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间；以及

第二连接部，延伸跨越该中空区域的相对于该第一侧的第二侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间，其中该第一连接部与该第二连接部是呈对称设置。

2.如权利要求1所述的天线结构，其中该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部、该第四辐射部、该第一传输线、该第二传输线、该第三传输线，以及该第四传输线都相对该天线结构的中心点而呈现对称分布。

3.如权利要求1所述的天线结构，其中该天线结构还包括：

介质基板，用于承载该第一传输线、该第二传输线、该第三传输线、该第四传输线、该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部。

4.如权利要求3所述的天线结构，其中该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部的每一者还包括：

第三连接部，延伸跨越该中空区域的该第一侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间；以及

第四连接部，延伸跨越该中空区域的该第二侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间，其中该第三连接部与该第四连接部呈对称设置。

5.如权利要求4所述的天线结构，其中该第三连接部和该第四连接部都介于该第一连接部和该第二连接部之间。

6.如权利要求4所述的天线结构，其中该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部的每一者还包括：

第五连接部，延伸跨越该中空区域的该第一侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间；以及

第六连接部，延伸跨越该中空区域的该第二侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间，其中该第五连接部与该第六连接部呈对称设置。

7.如权利要求6所述的天线结构，其中该第五连接部和该第六连接部都介于该第三连接部和该第四连接部之间。

8.如权利要求6所述的天线结构，其中该第一连接部、该第二连接部、该第三连接部、该第四连接部、该第五连接部，以及该第六连接部各自都呈现一直条形。

9.如权利要求6所述的天线结构，其中该第一连接部、该第二连接部、该第三连接部、该第四连接部、该第五连接部，以及该第六连接部彼此都分离且互相平行。

10.如权利要求6所述的天线结构，其中该天线结构涵盖一操作频带，而该操作频带包括由低至高的第一共振频率、第二共振频率、第三共振频率、第四共振频率以及第五共振频率。

11.如权利要求10所述的天线结构，其中该操作频带介于1700MHz至2700MHz之间，或介于700MHz至960MHz之间。

12.如权利要求10所述的天线结构，其中沿该环形结构的外围形成第一共振路径，而该第一共振路径的长度如下所述：

其中L₁代表该第一共振路径的该长度，c代表光速，f₁代表该第一共振频率，ε_r代表该介质基板的介电常数，而k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数。

13.如权利要求10所述的天线结构，其中沿该环形结构之内围形成第二共振路径，而该第二共振路径的长度如下所述：

其中L₂代表该第二共振路径的该长度，c代表光速，f₂代表该第二共振频率，ε_r代表该介质基板的介电常数，而k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数。

14.如权利要求13所述的天线结构，其中沿该第一内缘、该第一连接部、该第二内缘，以及该第二连接部形成一第三共振路径，而该第三共振路径的长度如下所述：

其中L₃代表该第三共振路径的该长度，而f₃代表该第三共振频率。

15.如权利要求14所述的天线结构，其中沿该第一内缘、该第三连接部、该第二内缘，以及该第四连接部形成一第四共振路径，而该第四共振路径的长度如下所述：

其中L₄代表该第四共振路径的该长度，而f₄代表该第四共振频率。

16.如权利要求15所述的天线结构，其中沿该第一内缘、该第五连接部、该第二内缘，以及该第六连接部形成一第五共振路径，而该第五共振路径的长度如下所述：

其中L₅代表该第五共振路径的该长度，而f₅代表该第五共振频率。

17.如权利要求10所述的天线结构，其中该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部的任相对二者的一间距如下所述：

其中D₁代表该间距，c代表光速，fc代表该操作频带的中心频率，而k代表介于0.8至1.2之间的补偿常数。

18.如权利要求1所述的天线结构，其中该环形结构呈现五边形、矩形、三角形或是椭圆形。

19.如权利要求1所述的天线结构，其中该中空区域呈现钻石形。

20.一种电子装置，其特征在于，包括：

壳体；以及

天线结构，设置于该壳体内，其中该天线结构包括：

信号源；

第一传输线；

第二传输线；

第三传输线；

第四传输线；

第一辐射部，经由该第一传输线耦接至该信号源；

第二辐射部，经由该第二传输线耦接至该信号源；

第三辐射部，经由该第三传输线耦接至该信号源；以及

第四辐射部，经由该第四传输线耦接至该信号源；

其中该第一辐射部包括：

环形结构，具有第一内缘和第二内缘，其中该第一内缘及该第二内缘相对一虚拟延伸线设置，该虚拟延伸线垂直于该第一传输线的中心延伸轴，且该第一内缘和该第二内缘之间形成中空区域；

第一连接部，延伸跨越该中空区域的第一侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间；以及

第二连接部，延伸跨越该中空区域的相对于该第一侧的第二侧，并耦接于该第一内缘和该第二内缘之间，其中该第一连接部与该第二连接部相对该第一传输线的该中心延伸轴对称设置。

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