CN112821039A - 天线结构及电子装置 - Google Patents

天线结构及电子装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112821039A
CN112821039A CN202010946131.4A CN202010946131A CN112821039A CN 112821039 A CN112821039 A CN 112821039A CN 202010946131 A CN202010946131 A CN 202010946131A CN 112821039 A CN112821039 A CN 112821039A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiator
antenna
ground plane
antenna structure
electronic device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010946131.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112821039B (zh
Inventor
吴建逸
黄士耿
吴朝旭
杨易儒
柯庆祥
吴正雄
陈明煌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pegatron Corp
Original Assignee
Pegatron Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pegatron Corp filed Critical Pegatron Corp
Publication of CN112821039A publication Critical patent/CN112821039A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112821039B publication Critical patent/CN112821039B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2258—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used with computer equipment
    • H01Q1/2266—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used with computer equipment disposed inside the computer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/10—Resonant antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/328—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors between a radiating element and ground
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
    • H01Q5/364—Creating multiple current paths
    • H01Q5/371—Branching current paths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/50—Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H01Q9/0457—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

一种天线结构及电子装置，其中天线结构包括一第一辐射体、一第二辐射体、一天线接地面及一导体。第一辐射体具有一馈入端，第一辐射体用以耦合出一高频频段。第二辐射体连接于第一辐射体，第二辐射体及部分的第一辐射体用以耦合出一低频频段。天线接地面位于第一辐射体与第二辐射体的一侧。导体在一第一方向上位于第二辐射体与天线接地面之间，且连接第一辐射体与天线接地面，第二辐射体、导体以天线接地面之间形成具有至少一弯折的一槽缝。本发明更提供一种电子装置。

Description

天线结构及电子装置
技术领域
本发明涉及一种天线结构及电子装置，且特别涉及一种可应用于窄边框装置的天线结构及具有此天线结构的电子装置。
背景技术
目前的电子装置对窄边框的外观设计需求越来越多，窄边框的设计使得此类电子装置的天线可摆设的空间越来越小，而不易设计。
发明内容
本发明提供一种天线结构，可应用于窄边框装置。
本发明提供一种电子装置，其具有上述的天线结构。
本发明的一种天线结构，包括一第一辐射体、一第二辐射体、一天线接地面及一导体。第一辐射体具有一馈入端，第一辐射体用以耦合出一高频频段。第二辐射体连接于第一辐射体，第二辐射体及部分的第一辐射体用以耦合出一低频频段。天线接地面位于第一辐射体与第二辐射体的一侧。导体在一第一方向上位于第二辐射体与天线接地面之间，且连接第一辐射体与天线接地面，其中第二辐射体、导体以及天线接地面之间形成具有至少一弯折的一槽缝。
在本发明的一实施例中，上述的槽缝具有两弯折而呈Z型。
在本发明的一实施例中，上述的槽缝的长度介于11毫米至20毫米之间，且槽缝的宽度介于0.3毫米至1.5毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的导体具有一第一部位以及一第二部位，第一部位连接于第一辐射体，第二部位连接于天线接地面，在第一方向上第一部位的长度小于第二部位的长度，且第二部位在一第二方向上的长度介于7毫米至11毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的天线结构还包括一基板、一同轴传输线及一导体接地层，基板包括相对的一第一面及一第二面，第一辐射体、第二辐射体、导体及天线接地面配置于第一面，同轴传输线位于第二面且电性连接至天线接地面。
在本发明的一实施例中，上述的天线结构还包括一导体接地层，部分的导体接地层配置于第一面而连接于天线接地面，另一部分的导体接地层延伸至基板之外而连接至一系统接地面，导体接地层的长度介于27毫米至33毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的第一辐射体及第二辐射体的总长度介于23毫米至27毫米之间，且第一辐射体、第二辐射体及导体的总宽度介于3毫米至5毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的天线接地面的长度介于27毫米至33毫米之间，天线接地面的宽度介于1.5毫米至4毫米之间，第一辐射体、第二辐射体、导体及天线接地面的总宽度介于6毫米至8.5毫米之间。
本发明的一种电子装置，包括一壳体及上述的天线结构。壳体包括一绝缘区。天线结构配置于壳体内且位于绝缘区旁。
在本发明的一实施例中，上述的电子装置为大尺寸显示装置，电子装置还包括固定且外露于壳体的一屏幕，屏幕的长度大于170公分，壳体包括一绝缘背盖及一金属侧壳，绝缘区形成于金属侧壳的开口上，且天线结构的总宽度介于6毫米至8.5毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的电子装置还包括位于壳体内的一系统接地面及一导通件，导通件将天线结构连接至系统接地面，天线结构与系统接地面的距离介于3.5毫米至6毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的电子装置还包括固定且外露于壳体的一屏幕，壳体包括一金属背盖及一绝缘侧壳，绝缘区位于绝缘侧壳，金属背盖延伸至绝缘侧壳，而部分覆盖绝缘侧壳，天线结构设置于绝缘侧壳旁，金属背盖对屏幕的投影覆盖天线结构对屏幕的投影。
在本发明的一实施例中，上述的天线结构还包括一基板及一导体接地层，第一辐射体、第二辐射体、导体及天线接地面配置于基板，部分的导体接地层配置于基板而连接于天线接地面，另一部分的导体接地层弯折地延伸至基板之外而连接至金属背盖，导体接地层及部分的金属背盖共同形成一共振腔。
在本发明的一实施例中，上述的天线结构与绝缘侧壳之间的距离介于2毫米至4毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的天线结构与金属背盖之间的距离介于6.5毫米至8毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的槽缝具有两弯折而呈Z型，槽缝的长度介于11毫米至20毫米之间，且槽缝的宽度介于0.3毫米至1.5毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的导体具有一第一部位以及一第二部位，第一部位连接于第一辐射体，第二部位连接于天线接地面，在第一方向上第一部位的长度小于第二部位的长度，且第二部位的长度介于7毫米至11毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的电子装置还包括一基板、一同轴传输线及一导体接地层，基板包括相对的一第一面及一第二面，第一辐射体、第二辐射体、导体及天线接地面配置于第一面，同轴传输线位于第二面且电性连接至天线接地面。
在本发明的一实施例中，上述的第一辐射体及第二辐射体的总长度介于23毫米至27毫米之间，且第一辐射体、第二辐射体及导体的总宽度介于3毫米至5毫米之间。
在本发明的一实施例中，上述的天线接地面的长度介于27毫米至33毫米之间，天线接地面的宽度介于1.5毫米至4毫米之间，第一辐射体、第二辐射体、导体及天线接地面的总宽度介于6毫米至8.5毫米之间。
基于上述，本发明的天线结构利用第一辐射体耦合出高频频段，第二辐射体及部分的第一辐射体用以耦合出低频频段，且槽缝形成于第二辐射体与导体之间以及第二辐射体与天线接地面之间。此槽缝可用来等效于π型匹配电路，而可使天线结构具有较小的尺寸，而能适用于窄边框的电子装置，且能够提升天线特性。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种天线结构的示意图。
图2是图1的天线结构的槽缝的等效电路的示意图。
图3A至图3C是依照本发明的多种实施例的多种天线结构的示意图。
图3D是图3A至图3C的天线结构的频率-电压驻波比的示意图。
图3E是图3A至图3C的天线结构的史密斯图。
图4A至图4C是依照本发明的不同实施例的天线结构的示意图。
图4D是图4A至图4C的天线结构的频率-电压驻波比的示意图。
图4E是图4A至图4C的天线结构的史密斯图。
图5A是依照本发明的一实施例的一种电子装置内部的局部示意图。
图5B与图5C是图5A的局部放大示意图。
图6是图5A的电子装置的局部剖面示意图。
图7是图5A的电子装置的天线结构在不同的宽度下的频率-电压驻波比的示意图。
图8是图5A的电子装置的天线结构在不同的宽度下的频率-天线效率的示意图。
图9是图5A的电子装置的天线结构在不同的宽度下的频率-尖峰增益的示意图。
图10是依照本发明的另一实施例的一种电子装置内部的局部示意图。
图11是图10的电子装置的局部剖面示意图。
图12是图11的结构简图。
图13是图10的电子装置的两天线结构的频率-天线效率的示意图。
附图标记说明：
A1～A9、B1～B6、C1～C4：位置
D1：第一方向
D2：第二方向
L1、L2、L3、L4、L6、L11：长度
L5、L7、L8、L9、L12：宽度
L10、L13、L14、L15：距离
10、20：电子装置
11、23：绝缘支架
12：绝缘区
13：绝缘背盖
14：导体接地层
15、25：屏幕
16：导通件
17：蓝牙模块卡
18：系统接地面
19、26：WiFi模块卡
24：主机板
21：绝缘侧壳
22：金属背盖
29：共振腔
100、100a、100b、100L、100R：天线结构
102：天线图案
105：基板
106：第一面
107：第二面
110：第一辐射体
112、114、116、118：铜箔
115、115a、115b：槽缝
117：凹口
120、120c、120d：第二辐射体
121、123：部分
122、124：铜箔
130：导体
140：天线接地面
160、160L、160R：同轴传输线
172、176：电容
174：电感
具体实施方式
图1是依照本发明的一实施例的一种天线结构的示意图。请参阅图1，本实施例的天线结构100包括一第一辐射体110、一第二辐射体120、一天线接地面140及一导体130。具体地说，第一辐射体110约是位置A3、A2、A1、B1的部位，第二辐射体120连接于第一辐射体110，约是在位置B1、A4、A5、A6、A7、A8、A9的部位，导体130约是位置B1、B2、B3、B5、B4的部位，天线接地面140约是位置C1至C2的部位。
在本实施例中，天线结构100在第一辐射体110的一馈入端(位置A1)分别会向左延伸至位置A2、A3及向右延伸至位置A4、A5、A6、A7、A8、A9的两种辐射路径，并与位置B1、B2、B3、B4、B5的接地路径，共同形成一PIFA天线架构，共振出两个天线频带。
详细地说，在本实施例中，第一辐射体110(位置A3、A2、A1、B1)用以耦合出一高频频段。第二辐射体120(位置B1、A4、A5、A6、A7、A8、A9)及部分的第一辐射体110(位置A2、B1)用以耦合出一低频频段。在本实施例中，低频频段为WiFi 2.4GHz的频段，高频频段为WiFi5GHz的频段，但天线结构100所耦合出的频段范围不以上述为限制。
此外，天线接地面140位于第一辐射体110与第二辐射体120的一侧。在本实施例中，天线接地面140的长度L6介于27毫米至33毫米之间，例如是30毫米。天线接地面140的宽度(也可说是在第一方向D1上的长度L3)介于1.5毫米至4毫米之间，例如是2毫米。
导体130沿一第一方向D1(也就是图1的上下方向)位于第二辐射体120与天线接地面140之间，且连接第一辐射体110与天线接地面140。由图1可见，在本实施例中，导体130具有一第一部分与一第二部分，第一部分(位置B1、B2)连接于第一辐射体110，第二部分(位置B2、B3、B5、B4)连接于天线接地面140。在第一方向D1上，第一部位(位置B1、B2)的长度小于第二部位(位置B2、B3、B5、B4)的长度，当然，在其他实施例中，导体130在第一方向D1上也可以是仅有单一长度，或是具有更多种长度，并不以此为限制。
值得一提的是，一般来说，传统平面PIFA天线架构的长度需要30毫米，宽度需要10毫米，才会有较好的无线传输特性。然而，传统平面PIFA天线架构由于尺寸大，难以应用于窄边框的装置上。在本实施例中，天线图案102的宽度(在第一方向D1上的长度)，也就是第一辐射体110、第二辐射体120、导体130及天线接地面140的总宽度(也可说是，在第一方向D1上的总长度(长度L2与L3的总和))介于6毫米至8.5毫米之间，例如是6毫米，具有较小的尺寸，而可应用于窄边框的装置上。
在本实施例中，天线图案102可具有较小宽度的原因是，天线结构100在第二辐射体120、导体130与天线接地面140之间(即，位置B1、B2、B3、B5、B6与B1、A4、A5、A6、A7之间)形成具有至少一弯折的一槽缝115，此槽缝115可用来等效于一π型匹配电路。槽缝115具有两弯折而呈Z型，但槽缝115的形状不以此为限制。
图2是图1的天线结构的槽缝的等效电路的示意图。请同时参阅图1与图2，在本实施例中，槽缝115(图1)在位置A4与位置B2之间的部位会等效于电路中的电容效应，而有如在位置A4与位置B2之间设置一电容172。槽缝115在位置A4、A5、A6、A7的路径(即Z型槽缝115的路径)会等效于电路中的电感效应，而有如在位置A4、A7之间设置一电感174。槽缝115在位置A7与位置B6之间的部位会等效于电路中的电容效应，而有如在位置A7与位置B6之间设置一电容176。
如此一来，通过改变槽缝115的等效电路以及导体130的第二部位的宽度，可调整高频频段以及低频频段的阻抗匹配频宽、降低最大增益以及提升天线效率。
具体地说，第一辐射体110以及第二辐射体120在第一方向D1上的总长度L1介于23毫米至27毫米之间，例如是25毫米。第一辐射体110、第二辐射体120及导体130的总宽度(也可说是，第一辐射体110、第二辐射体120及导体130在第二方向D2上所占的长度L2)介于3毫米至5毫米之间，例如是4毫米。换句话说，在本实施例中，第一辐射体110、第二辐射体120及导体130所占用的面积缩减至长度为25毫米，宽度为4毫米。
在本实施例中，槽缝115的长度介于11毫米至20毫米之间，例如为17毫米。槽缝115的宽度L5介于0.3毫米至1.5毫米之间，例如为0.5毫米。当然，槽缝115的长度与宽度L5不以此为限制。
要说明的是，在本实施例中，设计者可通过此槽缝115构成的等效电路及导体130的第二部分(也就是在位置B2、B4、B3、B5的部位)的长度L4(介于7毫米至11毫米之间，例如是9毫米)，来调整其双频(WiFi 2.4GHz和WiFi 5GHz)的阻抗匹配频宽、降低最大增益及提升天线效率。此外，在本实施例中，第二辐射体120在位置A5、A6、A7、A8的部位弯折出一凹口117，此凹口117的长度为2毫米，宽度为1毫米，可用来调整频率至WiFi 2.4GHz。
由图1可见，天线结构100还包括一基板105及一同轴传输线160。基板105的长、宽、高尺寸约为27毫米至33毫米之间(例如30毫米)、6毫米至8.5毫米之间(例如6毫米)、0.3毫米至0.5毫米之间(例如0.4毫米)，但不以此为限制。在本实施例中，基板105为双面电路板，基板105包括相对的一第一面106及一第二面107，第一辐射体110、第二辐射体120、导体130及天线接地面140配置于第一面106，同轴传输线160位于第二面107且电性连接至天线接地面140。
在本实施例中，由于同轴传输线160位于第二面107，天线结构100在位置A1的部位会通过贯穿基板105的导通孔(未示出)电性连接至同轴传输线160的正端。天线结构100的天线接地面140(即位置C1、C2路径)在接地端(位置C3与位置C4)会通过贯穿基板105的导通孔(未示出)电性连接至同轴传输线160的负端。当然，在其他实施例中，基板105也可为单面电路板，第一辐射体110、第二辐射体120、导体130、天线接地面140与同轴传输线160也可在同一面。
此外，天线结构100还包括一导体接地层14，部分的导体接地层14配置于第一面106而连接于天线接地面140，另一部分的导体接地层14延伸至基板105之外而连接至一系统接地面(未示出)。导体接地层14例如是铜箔，但不以此为限制。导体接地层14会焊接在部分的天线接地面140(位置C1、B4、B5、B6、C2的路径)上，例如是宽度为1毫米处，另一部分的导体接地层14连接至系统接地面。在本实施例中，导体接地层14的长度等于天线接地层的长度L6，而介于27毫米至33毫米之间，例如是30毫米，但不以此为限制。
图3A至图3C是依照本发明的多种实施例的多种天线结构的示意图。请参阅图3A至图3C，这些天线结构100a、100b、100在槽缝115a、115b、115的长度上有所不同。详细地说，图3A的天线结构100a是在图1的天线结构100的槽缝115上设置一铜箔112，其中铜箔112的长度为6毫米，以使槽缝115a具有较小的长度，例如是11毫米。图3B的天线结构100b则是在图1的天线结构100的槽缝115上设置一铜箔114，其中铜箔114的长度为3毫米，以使槽缝115b的长度为14毫米。图3C的天线结构100即为图1所描述的天线结构100，槽缝115的长度为17毫米。
图3D是图3A至图3C的天线结构的频率-电压驻波比的示意图。请参阅图3D，这些天线结构100a、100b、100在WiFi 5G的频段中具有良好的表现，在WiFi 2.4G中，图3C的天线结构100具有较好的表现。
图3E是图3A至图3C的天线结构的史密斯图。由图3E可看出，图3A的天线结构100a、图3B的天线结构100b及图3C的天线结构100三者的史密斯图的表现会以顺时针方向旋转慢慢向上变大，而具有串联电感特性。槽缝115a、115b、115的长度越大，越能调整WiFi 2.4GHz的频率接近到准频。也就是说，图3C的天线结构100会具有较好的表现。
图4A至图4C是依照本发明的不同实施例的天线结构的示意图。请参阅图4A至图4C，天线结构100c、100d、100在槽缝115c、115d、115的宽度L7、L8、L5上有所不同。详细地说，图4A的天线结构100c是在图1的天线结构100的第一辐射体110多加铜箔116以增加第一辐射体的宽度，以及在第二辐射体120c的两部分121、123之间多加铜箔122，而使得槽缝115c的宽度L7加大为1.5毫米。类似地，图4B的天线结构100d则是在图1的天线结构100的第一辐射体110多加铜箔118，以及第二辐射体120d的两部分121、123之间多加铜箔124，而使得槽缝115d的宽度L8加大为1毫米。图4C的天线结构100即为图1所描述的天线结构100，槽缝115的宽度L5为0.5毫米。
图4D是图4A至图4C的天线结构的频率-电压驻波比的示意图。请参阅图4D，天线结构100c、100d、100在WiFi 5G的频段中皆具有良好的表现，而在WiFi 2.4G频段中，图4C的天线结构100具有最佳的表现。
图4E是图4A至图4C的天线结构的史密斯图。由图4E可看出，图4A的天线结构100c、图4B的天线结构100d及图4C的天线结构100三者的史密斯图的表现会以顺时针方向旋转慢慢向下变大，具有并联电容特性。槽缝115c、115d、115的宽度越小，越能调整WiFi 2.4GHz的频率接近到准频。也就是说，图4C的天线结构100可具有良好的表现。
图5A是依照本发明的一实施例的一种电子装置内部的局部示意图。图5B与图5C是图5A的局部放大示意图。图6是图5A的电子装置的局部剖面示意图。请参阅图5A至图6，在本实施例中，电子装置10以大尺寸显示装置为例，例如是大尺寸电子白板或电视。电子装置10包括一屏幕15(图6)，屏幕15的长度大于170公分。在一实施例中，屏幕15例如是86英寸，其长度约为189.5公分，宽度约为106.5公分。当然，电子装置10与屏幕15的尺寸不以此为限制。
一般来说，大尺寸装置受限于其系统接地面积过大，容易使天线的指向性偏高，其尖峰增益(最大增益，peak gain)容易大于5dBi而过高。在本实施例中，利用槽缝115，使得天线图案102在宽度上可缩减至6毫米以下，由于天线图案102具有较小的宽度可使其最大增益降低，因此能够满足蓝牙模块卡17及WiFi模块卡19的需求。
由图5A至图5C可见，电子装置10配置有三天线结构100，设置于壳体的边缘。位于图5A的左方的天线结构100(作为蓝牙天线)通过同轴传输线160连接至蓝牙模块卡17(图5B)。位于图5A的右方的两天线结构100(作为WiFi Main天线及WiFi AUX天线)通过同轴传输线160连接至WiFi模块卡19(图5C)。在实施例中，同轴传输线160的长度例如为350毫米，且为φ径1.13毫米的低损耗(low loss)的传输线。
如图6所示，壳体包括一绝缘背盖13及一金属侧壳(未示出)，金属侧壳上具有一绝缘区12，绝缘区12例如是塑胶开窗，将塑胶射出成型在金属侧壳的开口(未示出)上。屏幕15设置于图6的下方，天线结构100配置于壳体内、位于绝缘区12旁且在屏幕15上方。电子装置10还包括位于壳体内的一系统接地面18及一导通件16，天线结构100配置在绝缘支架11上，天线结构100通过导体接地层14、导通件16(例如是导电泡棉)连接至系统接地面18。
在本实施例中，天线结构100的总宽度L9(图1在第一方向D1上的长度L2与L3的总和)介于6毫米至8.5毫米之间，例如是6毫米。天线结构100与系统接地面18的距离L10(接近于导通件16的厚度)介于3.5毫米至6毫米之间，例如是4.5毫米。
图7是图5A的电子装置的天线结构在不同的宽度下的频率-电压驻波比的示意图。请参阅图7，天线结构100的宽度L9为6毫米、7毫米与8毫米分别以虚线、粗线与细线表示，当天线结构100的宽度L9为6毫米、7毫米与8毫米时，WiFi 2.4G与WiFi 5G的电压驻波比(VSWR)都可在3以下。此外，由于天线结构100的宽度L9越小，其阻抗匹配频宽会渐渐变差。因此，天线结构100的宽度L9以大于等于6毫米为佳。
图8是图5A的电子装置的天线结构在不同的宽度下的频率-天线效率的示意图。请参阅图8，天线结构100的宽度L9为6毫米时，WiFi 2.4GHz的天线效率已到-5.2dBi至-5.5dBi，且WiFi 5GHz的天线效率可大于-4dBi。此外，天线结构100的宽度L9为7毫米与8毫米时，WiFi 2.4G与WiFi 5G具有更好的天线效率。
图9是图5A的电子装置的天线结构在不同的宽度下的频率-尖峰增益的示意图。请参阅图9，天线结构100的宽度L9在8毫米以下时，其尖峰增益(或称最大增益，peak gain)皆可满足模块卡的需求。此外，若搭配图8可见，天线结构100的宽度L9在8毫米时，WiFi 2.4G的天线效率为-3.2dBi至-4.2dBi，WiFi 5G的天线效率为-2.6dBi至-3.1dBi。因此，天线结构100的宽度L9在6毫米至8毫米之间时能够兼顾良好的最大增益及天线效率。
图10是依照本发明的另一实施例的一种电子装置内部的局部示意图。图11是图10的电子装置的局部剖面示意图。图12是图11的结构简图。请参阅图10至图12，在本实施例中，电子装置20例如是一平板装置，整机的长度L11为292毫米，宽度L12为201毫米，高度为8.45毫米。
电子装置20包括两天线结构100L、100R，两者之间的距离L13为67毫米。两天线结构100L、100R通过两同轴传输线160L、160R连接到WiFi模块卡26。图10的左方的天线结构100L为WiFi主天线，其同轴传输线160L的线长为70毫米。图10的右方的天线结构100R为WiFi副天线，其同轴传输线160R的线长为140毫米。在本实施例中，两同轴传输线160L、160R都使用φ径为1.13毫米低损耗(low loss)的传输线。
由图11可见，在本实施例中，电子装置20的屏幕25位于图11的上方，壳体包括一金属背盖22及一绝缘侧壳21，绝缘区位于绝缘侧壳21，金属背盖22呈L型，向右延伸并弯折向上至绝缘侧壳21，而部分覆盖绝缘侧壳21。天线结构100设置于绝缘支架23上，并配置在绝缘侧壳21旁且靠近屏幕25。金属背盖22对屏幕25的投影覆盖天线结构100对屏幕25的投影。
在本实施例中，天线结构100的基板105为双面电路板，长、宽、高尺寸为25毫米、6毫米、0.4毫米。由图11与图12可见，天线图腾会印刷在基板105的第一面106，而导体接地层14和同轴传输线160设置在基板105的第二面107。图11中，天线结构100的导体接地层14呈Z字型，从天线图案102弯折地延伸至基板105之外，且弯折地连接至金属背盖22。天线结构100通过Z型的导体接地层14搭接到L型的金属背盖22，导体接地层14及部分的金属背盖22共同形成一共振腔29，而与系统的主机板24合成完整的接地面，其中共振腔29的形状接近于J型或U型。
在本实施例中，天线结构100的基板105的第一面106与金属背盖22之间的距离L14介于6.5毫米至8毫米之间，距离L14例如为6.9毫米。U型的金属的共振腔29可使天线图案102的天线辐射能量往图11的上下方向集中，降低往绝缘侧壳21的方向(图11的右方)的天线辐射能量。因此，边缘电磁波(Edge SAR)值可有效被降低。另外，导体接地层14由于呈Z型，在上下方向类似有挡墙的效果，将天线结构100的天线图案102与主机板24隔开，可降低或阻隔主机板24上的噪声源，直接影响到天线结构100的无线传输的特性。
另外，天线结构100的天线图案102与绝缘侧壳21之间的距离L15介于2毫米至3毫米之间，例如是3毫米。距离L15为测量边缘电磁波时，预设的安全距离，故天线图案102不会设置在距离L15所涵盖的范围之内。相较于现有的电子装置20为了降低电磁波，需要将天线发射能量降低到10dBm，才能使电磁波符合法规需求，本实施例的电子装置20通过上述设计，可不需调降天线的发射能量，电磁波便能够符合法规需求，而具有较高的天线效率。
实际测试边缘电磁波(Edge SAR)的结果如表一所示，相较于现有的电子装置的天线结构在WiFi 5GHz的发射功率仅为10dBm，本实施例的电子装置20的天线结构100L、100R在WiFi 5GHz的发射功率可到13dBm，而增加3dBm。
Figure BDA0002675341760000121
Figure BDA0002675341760000131
表一
图13是图10的电子装置的两天线结构的频率-天线效率的示意图。请参阅图13，两天线结构100L、100R在WiFi 2.4G的天线效率为-4.9dBi至-5.5dBi，WiFi 5G的天线效率为-2.1dBi至-3.5dBi，而拥有良好的天线效率表现。
综上所述，本发明的天线结构利用第一辐射体耦合出高频频段，第二辐射体及部分的第一辐射体用以耦合出低频频段，且槽缝形成于第二辐射体与导体之间以及第二辐射体与天线接地面之间。此槽缝可用来等效于π型匹配电路，而可使天线结构具有较小的尺寸，而能适用于窄边框的电子装置，且能够提升天线特性。

Claims (20)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：
一第一辐射体，具有一馈入端，该第一辐射体用以耦合出一高频频段；
一第二辐射体，连接于该第一辐射体，该第二辐射体及部分的该第一辐射体用以耦合出一低频频段；
一天线接地面，位于该第一辐射体与该第二辐射体的一侧；以及
一导体，在一第一方向上位该第二辐射体与该天线接地面之间，且连接该第一辐射体与该天线接地面，该第二辐射体、该导体以及该天线接地面之间形成具有至少一弯折的一槽缝。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该槽缝具有两弯折而呈Z型。
3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该槽缝的长度介于11毫米至20毫米之间，且该槽缝的宽度介于0.3毫米至1.5毫米之间。
4.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该导体具有一第一部位以及一第二部位，该第一部位连接于该第一辐射体，该第二部位连接于该天线接地面，且在该第一方向上该第一部位的长度小于该第二部位的长度，该第二部位在一第二方向上的长度介于7毫米至11毫米之间。
5.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，还包括一基板及一同轴传输线，该基板包括相对的一第一面及一第二面，该第一辐射体、该第二辐射体、该导体及该天线接地面配置于该第一面，该同轴传输线位于该第二面且电性连接至该天线接地面。
6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于，还包括一导体接地层，部分的该导体接地层配置于该第一面而连接于该天线接地面，另一部分的该导体接地层延伸至该基板之外而连接至一系统接地面，该导体接地层的长度介于27毫米至33毫米之间。
7.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第一辐射体以及该第二辐射体的总长度介于23毫米至27毫米之间，且该第一辐射体、该第二辐射体及该导体在该第一方向上的总宽度介于3毫米至5毫米之间。
8.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该天线接地面的长度介于27毫米至33毫米之间，该天线接地面的宽度介于1.5毫米至4毫米之间，该第一辐射体、该第二辐射体、该导体及该天线接地面的总宽度介于6毫米至8.5毫米之间。
9.一种电子装置，其特征在于，包括：
一壳体，包括一绝缘区；以及
一天线结构，配置于该壳体内且位于该绝缘区旁，且包括：
一第一辐射体，具有一馈入端，该第一辐射体用以耦合出一高频频段；
一第二辐射体，连接于该第一辐射体，该第二辐射体及部分的该第一辐射体用以耦合出一低频频段；
一天线接地面，位于该第一辐射体与该第二辐射体的一侧；以及
一导体，在一第一方向上位于该第一辐射体与该天线接地面之间以及该第二辐射体与该天线接地面之间，且连接该第一辐射体与该天线接地面，该第二辐射体与该导体之间以及该第二辐射体与该天线接地面之间形成一槽缝。
10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该电子装置为大尺寸显示装置，该电子装置还包括固定且外露于该壳体的一屏幕，该屏幕的长度大于170公分，该壳体包括一绝缘背盖及一金属侧壳，该绝缘区形成于该金属侧壳的开口上，且该天线结构的总宽度介于6毫米至8.5毫米之间。
11.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，还包括位于该壳体内的一系统接地面及一导通件，该导通件将该天线结构连接至该系统接地面，该天线结构与该系统接地面的距离介于3.5毫米至6毫米之间。
12.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该电子装置还包括固定且外露于该壳体的一屏幕，该壳体包括一金属背盖及一绝缘侧壳，该绝缘区位于该绝缘侧壳，该金属背盖延伸至该绝缘侧壳，而部分覆盖该绝缘侧壳，该天线结构设置于该绝缘侧壳旁，该金属背盖对该屏幕的投影覆盖该天线结构对屏幕的投影。
13.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，该天线结构还包括一基板及一导体接地层，该第一辐射体、该第二辐射体、该导体及该天线接地面配置于该基板，部分的该导体接地层配置于该基板而连接于该天线接地面，另一部分的该导体接地层弯折地延伸至该基板之外而连接至该金属背盖，该导体接地层及部分的金属背盖共同形成一共振腔。
14.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，该天线结构与该绝缘侧壳之间的距离介于2毫米至3毫米之间。
15.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，该天线结构与该金属背盖之间的距离介于6.5毫米至8毫米之间。
16.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该槽缝具有两弯折而呈Z型，该槽缝的长度介于11毫米至20毫米之间，且该槽缝的宽度介于0.3毫米至1.5毫米之间。
17.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该导体具有一第一部位以及一第二部位，该第一部位连接于该第一辐射体，该第二部位连接于该天线接地面，在该第一方向上该第一部位的长度小于该第二部位的长度，且该第二部位在一第二方向上的长度介于7毫米至11毫米之间。
18.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，还包括一基板及一同轴传输线，该基板包括相对的一第一面及一第二面，该第一辐射体、该第二辐射体、该导体及该天线接地面配置于该第一面，该同轴传输线位于该第二面且电性连接至该天线接地面。
19.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该第一辐射体及该第二辐射体的总长度介于23毫米至27毫米之间，且该第一辐射体、该第二辐射体及该导体的总宽度介于3毫米至5毫米之间。
20.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该天线接地面的长度介于27毫米至33毫米之间，该天线接地面的宽度介于1.5毫米至4毫米之间，该第一辐射体、该第二辐射体、该导体及该天线接地面的总长度介于6毫米至8.5毫米之间。
CN202010946131.4A 2019-11-18 2020-09-10 天线结构及电子装置 Active CN112821039B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108141751 2019-11-18
TW108141751A TWI724635B (zh) 2019-11-18 2019-11-18 天線結構及電子裝置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112821039A true CN112821039A (zh) 2021-05-18
CN112821039B CN112821039B (zh) 2023-05-26

Family

ID=73288406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010946131.4A Active CN112821039B (zh) 2019-11-18 2020-09-10 天线结构及电子装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11581628B2 (zh)
EP (1) EP3823096B1 (zh)
CN (1) CN112821039B (zh)
TW (1) TWI724635B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI731792B (zh) * 2020-09-23 2021-06-21 智易科技股份有限公司 具有雙頻天線的傳輸結構
TWI782647B (zh) * 2021-07-29 2022-11-01 和碩聯合科技股份有限公司 電子裝置
TWI792570B (zh) * 2021-09-17 2023-02-11 和碩聯合科技股份有限公司 電子裝置
TWI827294B (zh) * 2022-10-04 2023-12-21 和碩聯合科技股份有限公司 電子裝置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101533947A (zh) * 2009-04-16 2009-09-16 旭丽电子(广州)有限公司 双馈入天线
CN104425888A (zh) * 2013-08-30 2015-03-18 深圳富泰宏精密工业有限公司 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
CN104868248A (zh) * 2014-02-26 2015-08-26 启碁科技股份有限公司 宽带天线
EP3471208A1 (en) * 2017-10-16 2019-04-17 Pegatron Corporation Dual band antenna module
CN109698404A (zh) * 2017-10-24 2019-04-30 和硕联合科技股份有限公司 天线结构及电子装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6621455B2 (en) 2001-12-18 2003-09-16 Nokia Corp. Multiband antenna
US7446708B1 (en) * 2002-08-26 2008-11-04 Kyocera Wireless Corp. Multiband monopole antenna with independent radiating elements
TWI243512B (en) * 2003-11-18 2005-11-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Planar inverted-f antenna and method of manufacturing of the same
JP3924291B2 (ja) * 2004-01-05 2007-06-06 アルプス電気株式会社 スロットアンテナ
TW200721593A (en) * 2005-11-28 2007-06-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Multi-band antenna
TW200933985A (en) 2008-01-16 2009-08-01 Quanta Comp Inc Dual frequency antenna
TW201014034A (en) * 2008-09-23 2010-04-01 Arcadyan Technology Corp Feeding structure of antenna
CN103840251B (zh) * 2012-11-22 2016-08-03 启碁科技股份有限公司 宽带天线和无线通信装置
TWI557991B (zh) * 2014-12-26 2016-11-11 宏碁股份有限公司 行動裝置
TWI628865B (zh) * 2017-03-24 2018-07-01 和碩聯合科技股份有限公司 天線結構及電子裝置
TWI652853B (zh) * 2017-07-24 2019-03-01 啓碁科技股份有限公司 天線裝置和行動裝置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101533947A (zh) * 2009-04-16 2009-09-16 旭丽电子(广州)有限公司 双馈入天线
CN104425888A (zh) * 2013-08-30 2015-03-18 深圳富泰宏精密工业有限公司 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
CN104868248A (zh) * 2014-02-26 2015-08-26 启碁科技股份有限公司 宽带天线
EP3471208A1 (en) * 2017-10-16 2019-04-17 Pegatron Corporation Dual band antenna module
CN109698404A (zh) * 2017-10-24 2019-04-30 和硕联合科技股份有限公司 天线结构及电子装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20210151858A1 (en) 2021-05-20
TW202121743A (zh) 2021-06-01
EP3823096A2 (en) 2021-05-19
EP3823096A3 (en) 2021-08-25
US11581628B2 (en) 2023-02-14
CN112821039B (zh) 2023-05-26
EP3823096B1 (en) 2023-07-26
TWI724635B (zh) 2021-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107394351B (zh) 一种全金属外壳移动智能终端天线
CN112821039B (zh) 天线结构及电子装置
CN109698404B (zh) 天线结构及电子装置
TWI425713B (zh) 諧振產生之三頻段天線
CN110556619B (zh) 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
EP2555320B1 (en) Communication electronic device and antenna structure therein
EP1315238A2 (en) Enhancing electrical isolation between two antennas of a radio device
TWI599095B (zh) 天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置
CN109309279B (zh) 天线结构
CN110890627B (zh) 双馈入回路天线结构及电子装置
CN112928468B (zh) 天线结构
CN111916889A (zh) 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
CN110635229A (zh) 天线结构
TW202243327A (zh) 天線模組及電子裝置
US10587045B2 (en) Antenna device
CN212648490U (zh) 一种双频天线及iot设备
JP2005229161A (ja) アンテナ及び当該アンテナを有する無線通信機器
WO2011103710A1 (en) An antenna arrangement for covering a frequency band
TW202036986A (zh) 雙頻段天線
TWI782657B (zh) 天線模組
JP6865072B2 (ja) アンテナ装置及びアンテナ装置を備えた電子機器
US8723754B2 (en) Multi-band antenna
TW202007008A (zh) 行動裝置
CN108432048B (zh) 一种缝隙天线和终端
TW202306241A (zh) 支援寬頻操作之行動裝置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant