CN112886194A - 天线结构 - Google Patents

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Abstract

一种天线结构，包括：一绝缘支撑器件、一第一馈入辐射部、一第一接地辐射部、一第二馈入辐射部，以及一第二接地辐射部，第一馈入辐射部和第二馈入辐射部皆耦接至一信号源，第一馈入辐射部具有一第一槽孔，第二馈入辐射部具有一第二槽孔，第一接地辐射部和第二接地辐射部皆耦接至一接地电位，第一接地辐射部邻近于第一馈入辐射部，第二接地辐射部邻近于第二馈入辐射部，第一馈入辐射部、第一接地辐射部、第二馈入辐射部，以及第二接地辐射部皆设置于绝缘支撑器件上。

Description

天线结构
技术领域
本发明关于一种天线结构，特别是关于一种宽频带的天线结构。
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：手提式电脑、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缺少的器件。倘若用于接收或发射信号的天线其频宽(Bandwidth)不足，则很容易造成移动装置的通讯品质下降。因此，如何设计出小尺寸、宽频带的天线器件，对天线设计者而言是一项重要课题。
发明内容
在较佳实施例中，本发明提出一种天线结构(Antenna Structure)，包括：一第一馈入辐射部，耦接至一信号源，其中该第一馈入辐射部具有一第一槽孔；一第一接地辐射部，耦接至一接地电位，其中该第一接地辐射部邻近于该第一馈入辐射部；一第二馈入辐射部，耦接至该信号源，其中该第二馈入辐射部具有一第二槽孔；一第二接地辐射部，耦接至该接地电位，其中该第二接地辐射部邻近于该第二馈入辐射部；以及一绝缘支撑器件，其中该第一馈入辐射部、该第一接地辐射部、该第二馈入辐射部，以及该第二接地辐射部皆设置于该绝缘支撑器件上。
在一些实施例中，该绝缘支撑器件为平面式的一介质基板。
在一些实施例中，该绝缘支撑器件为立体式并具有大致互相垂直的一第一表面和一第二表面。
在一些实施例中，该第一馈入辐射部和该第一接地辐射部皆位于该绝缘支撑器件的该第一表面上。
在一些实施例中，该第二馈入辐射部和该第二接地辐射部皆位于该绝缘支撑器件的该第二表面上。
在一些实施例中，该第一馈入辐射部呈现一倒L字形。
在一些实施例中，该第一馈入辐射部包括互相耦接的一第一较窄部分和一第一较宽部分。
在一些实施例中，该第一槽孔形成于该第一馈入辐射部的该第一较宽部分之内。
在一些实施例中，该第一接地辐射部呈现一J字形。
在一些实施例中，该第一槽孔呈现一矩形。
在一些实施例中，该第二馈入辐射部呈现一L字形。
在一些实施例中，该第二馈入辐射部包括互相耦接的一第二较窄部分和一第二较宽部分。
在一些实施例中，该第二槽孔形成于该第二馈入辐射部的该第二较宽部分之内。
在一些实施例中，该第二接地辐射部呈现一倒J字形。
在一些实施例中，该第二槽孔呈现一矩形。
在一些实施例中，该天线结构涵盖一第一频带和一第二频带，该第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，而该第二频带介于5150MHz至5850MHz之间。
在一些实施例中，该第一馈入辐射部的长度大致等于该第二频带的0.25倍波长。
在一些实施例中，该第一接地辐射部的长度大致等于该第一频带的0.25倍波长。
在一些实施例中，该第二馈入辐射部的长度大致等于该第二频带的0.25倍波长。
在一些实施例中，该第二接地辐射部的长度大致等于该第一频带的0.25倍波长。
附图说明
图1为根据本发明一实施例所述的天线结构的俯视图；
图2为根据本发明一实施例所述的天线结构的返回损失图；
图3为根据本发明另一实施例所述的天线结构的立体图；
图4为根据本发明一实施例所述的笔记型电脑的示意图。
[符号说明]
100、300～天线结构；
110、310～绝缘支撑器件；
120～第一馈入辐射部；
121～第一馈入辐射部的第一端；
122～第一馈入辐射部的第二端；
124～第一馈入辐射部的第一较窄部分；
125～第一馈入辐射部的第一较宽部分；
128～第一槽孔；
130～第一接地辐射部；
131～第一接地辐射部的第一端；
132～第一接地辐射部的第二端；
138～第一缺口区域；
140～第二馈入辐射部；
141～第二馈入辐射部的第一端；
142～第二馈入辐射部的第二端；
144～第二馈入辐射部的第二较窄部分；
145～第二馈入辐射部的第二较宽部分；
148～第二槽孔；
150～第二接地辐射部；
151～第二接地辐射部的第一端；
152～第二接地辐射部的第二端；
158～第二缺口区域；
190～信号源；
400～笔记型电脑；
411～上盖外壳；
412～显示器边框；
413～键盘边框；
414～底座外壳；
421～第一转角；
422～第二转角；
D1、D2～间距；
E1～介质基板的第一表面；
E2～介质基板的第二表面；
FB1～第一频带；
FB2～第二频带；
GC1～第一耦合间隙；
GC2～第二耦合间隙；
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8～长度；
VSS～接地电位；
W1、W2、W3、W4、W5、W6～宽度。
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，并配合所附图式，作详细说明如下。
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的器件。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器件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分器件的方式，而是以器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书当中所提及的“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性连接手段。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性连接至该第二装置，或经由其它装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。
以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的揭露内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本说明书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下说明书中的不同范例可能重复使用相同的参考符号和/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例和/或结构之间有特定的关系。
图1为根据本发明一实施例所述的天线结构(Antenna Structure)100的俯视图。天线结构100可应用于一移动装置(Mobile Device)当中，例如：一智能手机(SmartPhone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记型电脑(Notebook Computer)。在图1的实施例中，天线结构100包括一绝缘支撑器件(Nonconductive Supporting Element)110、一第一馈入辐射部(Feeding Radiation Element)120、一第一接地辐射部(GroundingRadiation Element)130、一第二馈入辐射部140，以及一第二接地辐射部150，其中第一馈入辐射部120、第一接地辐射部130、第二馈入辐射部140，以及第二接地辐射部150皆可由金属材质所制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。在一些实施例中，绝缘支撑器件110为平面式的一介质基板(Dielectric Substrate)，例如：一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一软性电路板(Flexible Circuit Board，FCB)。第一馈入辐射部120、第一接地辐射部130、第二馈入辐射部140，以及第二接地辐射部150皆可设置于绝缘支撑器件110的同一表面上。
第一馈入辐射部120可以大致呈现一倒L字形。详细而言，第一馈入辐射部120具有一第一端121和一第二端122，其中第一馈入辐射部120的第一端121耦接至一信号源(Signal Source)190，而第一馈入辐射部120的第二端122为一开路端(Open End)。例如，信号源190可以是一射频(Radio Frequency，RF)模块，其可用于激发天线结构100。在一些实施例中，第一馈入辐射部120包括互相耦接的一第一较窄部分124和一第一较宽部分125，其中第一较窄部分124邻近于第一馈入辐射部120的第一端121，而第一较宽部分125邻近于第一馈入辐射部120的第二端122。必须注意的是，本说明书中所谓“邻近”或“相邻”一词可指对应的二器件间距小于一既定距离(例如：5mm或更短)，亦可包括对应的二器件彼此直接接触的情况(亦即，前述间距缩短至0)。在第一馈入辐射部120中，第一较宽部分125与第一较窄部分124大致互相垂直。另外，一第一槽孔(Slot)128形成于第一馈入辐射部120的第一较宽部分125之内，其中第一槽孔128可以大致呈现一矩形或一直条形。第一槽孔128的加入可增加第一馈入辐射部120上的不同共振电流路径。
第一接地辐射部130可以大致呈现一J字形。详细而言，第一接地辐射部130具有一第一端131和一第二端132，其中第一接地辐射部130的第一端131耦接至一接地电位(Ground Voltage)VSS，而第一接地辐射部130的第二端132为一开路端。例如，前述的接地电位VSS可由天线结构100的一系统接地面(System Ground Plane)所提供(未显示)。第一接地辐射部130的第二端132和第一馈入辐射部120的第二端122可以大致朝相反方向作延伸。在一些实施例中，第一接地辐射部130界定出一第一缺口区域(Notch Region)138，而第一馈入辐射部120的第二端122延伸进入此第一缺口区域138之内。另外，第一接地辐射部130的第二端132邻近于第一馈入辐射部120的第一较宽部分125，使得第一接地辐射部130和第一馈入辐射部120之间可形成一第一耦合间隙(Coupling Gap)GC1。
第二馈入辐射部140可以大致呈现一L字形。详细而言，第二馈入辐射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第二馈入辐射部140的第一端141耦接至信号源190，而第二馈入辐射部140的第二端142为一开路端。在一些实施例中，第二馈入辐射部140包括互相耦接的一第二较窄部分144和一第二较宽部分145，其中第二较窄部分144邻近于第二馈入辐射部140的第一端141，而第二较宽部分145邻近于第二馈入辐射部140的第二端142。在第二馈入辐射部140中，第二较宽部分145与第二较窄部分144大致互相垂直。另外，一第二槽孔148形成于第二馈入辐射部140的第二较宽部分145之内，其中第二槽孔148可以大致呈现一矩形或一直条形。第二槽孔148的加入可增加第二馈入辐射部140上的不同共振电流路径。
第二接地辐射部150可以大致呈现一倒J字形。详细而言，第二接地辐射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第二接地辐射部150的第一端151耦接至接地电位VSS，而第二接地辐射部150的第二端152为一开路端。第二接地辐射部150的第二端152和第二馈入辐射部140的第二端142可以大致朝相反方向作延伸。第二接地辐射部150的第二端152和第一接地辐射部130的第二端132可以朝互相靠近的方向作延伸。在一些实施例中，第二接地辐射部150界定出一第二缺口区域158，而第二馈入辐射部140的第二端142延伸进入此第二缺口区域158之内。另外，第二接地辐射部150的第二端152邻近于第二馈入辐射部140的第二较宽部分145，使得第二接地辐射部150和第二馈入辐射部140之间可形成一第二耦合间隙GC2。
整体而言，天线结构100可沿其中心线呈现一线对称结构。例如，第二馈入辐射部140可为第一馈入辐射部120的对称镜像，而第二接地辐射部150可为第一接地辐射部130的对称镜像，但亦不仅限于此。
图2为根据本发明一实施例所述的天线结构100的返回损失(Return Loss)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表返回损失(dB)。根据图2的量测结果，天线结构100可涵盖一第一频带(Frequency Band)FB1和一第二频带FB2，其中第一频带FB1可介于2400MHz至2500MHz之间，而第二频带FB2可介于5150MHz至5850MHz之间。因此，天线结构100将至少可支援WLAN(Wireless Local Area Networks)2.4GHz/5GHz的宽频操作。在另一些实施例中，第二频带FB2更包括介于5850MHz至7500MHz的另一频率区间，使得天线结构100还可应用于新世代5G通讯系统的sub-6GHz宽频操作。
在一些实施例中，天线结构100的操作原理可如下列所述。第一接地辐射部130可由第一馈入辐射部120所耦合激发，以产生前述的第一频带FB1，而第一馈入辐射部120自身可单独激发，以产生前述的第二频带FB2。另外，第二接地辐射部150可由第二馈入辐射部140所耦合激发，以产生前述的第一频带FB1，而第二馈入辐射部140自身可单独激发，以产生前述的第二频带FB2。根据实际量测结果，第一槽孔128和第二槽孔148的设计可用于微调第一频带FB1的阻抗匹配(Impedance Matching)，从而可增加第一频带FB1的操作频宽(Operation Bandwidth)。必须注意的是，由于第一馈入辐射部120和第二馈入辐射部140两者共用单一信号源190，故天线结构100仅需要单一电缆线(Cable)即可实施，此可降低天线结构100的整体制造成本。
在一些实施例中，天线结构100的器件尺寸可如下列所述。第一馈入辐射部120的长度L1可以大致等于天线结构100的第二频带FB2的0.25倍波长(λ/4)。第一接地辐射部130的长度L2可以大致等于天线结构100的第一频带FB1的0.25倍波长(λ/4)。第一槽孔128的长度L3可以小于或等于第一较宽部分125的长度L7的一半。第一较宽部分125的宽度W1可介于3mm至4mm之间。第一较窄部分124的宽度W2可介于0.5mm至1mm之间。第一槽孔128的宽度W3可介于1mm至1.5mm之间。第一耦合间隙GC1的宽度可小于或等于2mm。第二馈入辐射部140的长度L4可以大致等于天线结构100的第二频带FB2的0.25倍波长(λ/4)。第二接地辐射部150的长度L5可以大致等于天线结构100的第一频带FB1的0.25倍波长(λ/4)。第二槽孔148的长度L6可以小于或等于第二较宽部分145的长度L8的一半。第二较宽部分145的宽度W4可介于3mm至4mm之间。第二较窄部分144的宽度W5可介于0.5mm至1mm之间。第二槽孔148的宽度W6可介于1mm至1.5mm之间。第二耦合间隙GC2的宽度可小于或等于2mm。第二接地辐射部150的第二端152和第一接地辐射部130的第二端132的间距D1可以介于9mm至10mm之间。第一馈入辐射部120和第二馈入辐射部140的间距可介于0.5mm至1mm之间。以上尺寸范围根据多次实验结果而求出，其有助于最佳化天线结构100的操作频宽和阻抗匹配。
图3为根据本发明另一实施例所述的天线结构300的立体图。图3和图1相似。在图3的实施例中，天线结构300的一绝缘支撑器件310为立体式并具有大致互相垂直的一第一表面E1和一第二表面E2，其中第一馈入辐射部120和第一接地辐射部130皆位于绝缘支撑器件310的第一表面E1上，而第二馈入辐射部140和第二接地辐射部150皆位于绝缘支撑器件310的第二表面E2上。根据实际量测结果，此种设计不但能增加天线设计弹性，更有助于扩大天线结构300的辐射场型(Radiation Pattern)的波束宽度(Beam Width)。图3的天线结构300的其余特征皆与图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。
在本发明另一实施例中，对于通讯产品转角处并非为直角设计(例如，弧形设计)的情形，绝缘支撑器件310的第一表面E1和一第二表面E2可以彼此不共面且不互相垂直，而可符合于笔记型电脑转角处的机构设计(例如，第一表面E1和一第二表面E2贴合于一弧形面)，其中第一馈入辐射部120和第一接地辐射部130皆位于绝缘支撑器件310的第一表面E1上，而第二馈入辐射部140和第二接地辐射部150皆位于绝缘支撑器件310的第二表面E2上。
图4为根据本发明一实施例所述的笔记型电脑400的示意图。在图4的实施例中，前述的天线结构300可应用于笔记型电脑400当中，其中笔记型电脑400包括一上盖外壳(Upper Cover Housing)411、一显示器边框(Display Frame)412、一键盘边框(KeyboardFrame)413，以及一底座外壳(Base Housing)414。必须理解的是，上盖外壳411、显示器边框412、键盘边框413，以及底座外壳414即等同于笔记型电脑领域中俗称的“A件”、“B件”、“C件”，以及“D件”。天线结构300可位于键盘边框413和底座外壳414之间的一第一转角421或一第二转角422处。举例而言，天线结构300可用镭雕(Laser Direct Structuring，LDS)技术制成，但亦不仅限于此。必须注意的是，此种设计可以微缩天线结构300的整体尺寸，同时更有效地利用笔记型电脑400的有限内部空间。
本发明提供一种新颖的天线结构，相较于传统天线设计，其至少具有小尺寸、宽频带、单一馈入，以及低制造成本等优势。因此，本发明的天线结构很适合应用于现今各种小型化的移动通讯装置当中。
值得注意的是，以上所述的器件尺寸、器件形状，以及频率范围皆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。本发明的天线结构并不仅限于图1至图4所图示的状态。本发明可以仅包括图1至图4的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言的，并非所有图示的特征均须同时实施于本发明的天线结构当中。
在本说明书以及权利要求书中的序数，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器件。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的为准。

Claims (20)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：
一第一馈入辐射部，耦接至一信号源，其中所述第一馈入辐射部具有一第一槽孔；
一第一接地辐射部，耦接至一接地电位，其中所述第一接地辐射部邻近于所述第一馈入辐射部；
一第二馈入辐射部，耦接至所述信号源，其中所述第二馈入辐射部具有一第二槽孔；
一第二接地辐射部，耦接至所述接地电位，其中所述第二接地辐射部邻近于所述第二馈入辐射部；以及
一绝缘支撑器件，其中所述第一馈入辐射部、所述第一接地辐射部、所述第二馈入辐射部，以及所述第二接地辐射部皆设置于所述绝缘支撑器件上。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述绝缘支撑器件为平面式的一介质基板。
3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述绝缘支撑器件为立体式并具有大致互相垂直的一第一表面和一第二表面。
4.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第一馈入辐射部和所述第一接地辐射部皆位于所述绝缘支撑器件的所述第一表面上。
5.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述第二馈入辐射部和所述第二接地辐射部皆位于所述绝缘支撑器件的所述第二表面上。
6.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一馈入辐射部呈现一倒L字形。
7.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一馈入辐射部包括互相耦接的一第一较窄部分和一第一较宽部分。
8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述第一槽孔形成于所述第一馈入辐射部的所述第一较宽部分之内。
9.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一接地辐射部呈现一J字形。
10.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一槽孔呈现一矩形。
11.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第二馈入辐射部呈现一L字形。
12.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第二馈入辐射部包括互相耦接的一第二较窄部分和一第二较宽部分。
13.根据权利要求12所述的天线结构，其特征在于，所述第二槽孔形成于所述第二馈入辐射部的所述第二较宽部分之内。
14.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第二接地辐射部呈现一倒J字形。
15.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第二槽孔呈现一矩形。
16.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构涵盖一第一频带和一第二频带，所述第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，而所述第二频带介于5150MHz至5850MHz之间。
17.根据权利要求16所述的天线结构，其特征在于，所述第一馈入辐射部的长度大致等于所述第二频带的0.25倍波长。
18.根据权利要求16所述的天线结构，其特征在于，所述第一接地辐射部的长度大致等于所述第一频带的0.25倍波长。
19.根据权利要求16所述的天线结构，其特征在于，所述第二馈入辐射部的长度大致等于所述第二频带的0.25倍波长。
20.根据权利要求16所述的天线结构，其特征在于，所述第二接地辐射部的长度大致等于所述第一频带的0.25倍波长。
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