CN114914671A - 天线结构 - Google Patents

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CN114914671A CN202110263456.7A CN202110263456A CN114914671A CN 114914671 A CN114914671 A CN 114914671A CN 202110263456 A CN202110263456 A CN 202110263456A CN 114914671 A CN114914671 A CN 114914671A
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Abstract

本发明公开一种天线结构，包括：一接地元件、一介质基板、一第一辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部、一第四辐射部、一第五辐射部、一第六辐射部，以及一第七辐射部。介质基板具有相对的一第一表面和一第二表面。第一辐射部和第三辐射部都耦接至一第一馈入点。第二辐射部和第四辐射部都耦接至接地元件。第一辐射部、第二辐射部、第三辐射部，以及第四辐射部都设置于介质基板的第一表面。第五辐射部耦接至一第二馈入点。第六辐射部和第七辐射部都耦接至第五辐射部。第五辐射部、第六辐射部，以及第七辐射部都设置于介质基板的第二表面。

Description

天线结构
技术领域
本发明涉及一种天线结构(Antenna Structure)，特别是涉及一种接近全向性(Omnidirectional)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缺少的元件。倘若用于接收或发射信号的天线其波束涵盖范围过窄，则很容易造成移动装置的通讯品质下降。因此，如何设计出几近全向性的天线结构，对设计者而言是一项重要课题。
发明内容
在优选实施例中，本发明提出一种天线结构，包括：一接地元件；一介质基板，具有相对的一第一表面和一第二表面；一第一辐射部，具有一第一馈入点；一第二辐射部，耦接至该接地元件；一第三辐射部，耦接至该第一馈入点；一第四辐射部，耦接至该接地元件，其中该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部都设置于该介质基板的该第一表面；一第五辐射部，具有一第二馈入点；一第六辐射部，耦接至该第五辐射部；以及一第七辐射部，耦接至该第五辐射部，其中该第五辐射部、该第六辐射部，以及该第七辐射部都设置于该介质基板的该第二表面。
在一些实施例中，该天线结构还包括：一信号源；以及一切换电路，根据一控制信号来将该信号源耦接至该第一馈入点或该第二馈入点。
在一些实施例中，该第三辐射部和该第四辐射部都介于该第一辐射部和该第二辐射部之间。
在一些实施例中，该天线结构涵盖一第一频带、一第二频带，以及一第三频带，该第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，该第二频带介于5150MHz至5850MHz之间，而该第三频带介于5925MHz至7125MHz之间。
在一些实施例中，该第一辐射部呈现一J字形，而该第一辐射部的长度介于该第一频带的0.25倍至0.3倍波长之间。
在一些实施例中，该第二辐射部呈现一倒J字形，而该第二辐射部的长度介于该第一频带的0.25倍至0.3倍波长之间。
在一些实施例中，该第一辐射部和该第二辐射部的间距小于该第一频带的0.25倍波长。
在一些实施例中，该第三辐射部呈现一C字形，而该第三辐射部的长度介于该第二频带的0.25倍至0.3倍波长之间。
在一些实施例中，该第四辐射部呈现一倒C字形，而该第四辐射部的长度介于该第二频带的0.25倍至0.3倍波长之间。
在一些实施例中，该第六辐射部呈现一U字形，而该第五辐射部和该第六辐射部的总长度介于该第一频带的0.2倍至0.25倍波长之间。
在一些实施例中，该第六辐射部还包括一第一加宽部分。
在一些实施例中，该第七辐射部呈现一L字形，而该第五辐射部和该第七辐射部的总长度大致等于该第二频带的0.3倍波长。
在一些实施例中，该第七辐射部还包括一第二加宽部分。
在一些实施例中，该第六辐射部呈现一L字形，而该第五辐射部和该第六辐射部的总长度大致等于该第一频带的0.2倍波长。
在一些实施例中，该第七辐射部呈现一直条形，而该第五辐射部和该第七辐射部的总长度大致等于该第二频带的0.2倍波长。
在一些实施例中，该天线结构还包括：一第八辐射部，具有一第三馈入点；一第九辐射部，耦接至该第八辐射部；以及一第十辐射部，耦接至该第八辐射部，其中该第八辐射部、该第九辐射部，以及该第十辐射部都设置于该介质基板的该第二表面。
在一些实施例中，该天线结构还包括：一信号源；以及一切换电路，根据一控制信号来将该信号源耦接至该第一馈入点、该第二馈入点，或是该第三馈入点。
在一些实施例中，该第九辐射部呈现一U字形，而该第八辐射部和该第九辐射部的总长度介于该第一频带的0.2倍至0.25倍波长之间。
在一些实施例中，该第十辐射部呈现一L字形，而该第八辐射部和该第十辐射部的总长度大致等于该第二频带的0.3倍波长。
在一些实施例中，该第十辐射部还包括一第一加宽部分和一第二加宽部分。
附图说明
图1A为本发明一实施例所述的天线结构的俯视图；
图1B为本发明一实施例所述的天线结构的透视图；
图1C为本发明一实施例所述的天线结构的侧视图；
图1D为本发明一实施例所述的切换电路和信号源的示意图；
图2A为本发明一实施例所述的天线结构于切换电路切换至第一馈入点时的返回损失图；
图2B为本发明一实施例所述的天线结构于切换电路切换至第二馈入点时的返回损失图；
图3A为本发明一实施例所述的天线结构操作于第一频带时的辐射场型图；
图3B为本发明一实施例所述的天线结构操作于第二频带时的辐射场型图；
图4A为本发明一实施例所述的天线结构的俯视图；
图4B为本发明一实施例所述的天线结构的透视图；
图4C为本发明一实施例所述的切换电路和信号源的示意图；
图5A为本发明一实施例所述的天线结构于切换电路切换至第一馈入点时的返回损失图；
图5B为本发明一实施例所述的天线结构于切换电路切换至第二馈入点时的返回损失图；
图6A为本发明一实施例所述的天线结构的俯视图；
图6B为本发明一实施例所述的天线结构的透视图；
图6C为本发明一实施例所述的切换电路和信号源的示意图；
图7A为本发明一实施例所述的天线结构于切换电路切换至第一馈入点时的返回损失图；
图7B为本发明一实施例所述的天线结构于切换电路切换至第二馈入点时的返回损失图；
图7C为本发明一实施例所述的天线结构于切换电路切换至第三馈入点时的返回损失图。
符号说明
100,400,600:天线结构
110,410,610:接地元件
120,420,620:介质基板
130,430,630:第一辐射部
131,431,631:第一辐射部的第一端
132,432,632:第一辐射部的第二端
140,440,640:第二辐射部
141,441,641:第二辐射部的第一端
142,442,642:第二辐射部的第二端
150,450,650:第三辐射部
151,451,651:第三辐射部的第一端
152,452,652:第三辐射部的第二端
160,460,660:第四辐射部
161,461,661:第四辐射部的第一端
162,462,662:第四辐射部的第二端
210,510,710:第五辐射部
211,511,711:第五辐射部的第一端
212,512,712:第五辐射部的第二端
220,520,720:第六辐射部
221,521,721:第六辐射部的第一端
222,522,722:第六辐射部的第二端
225,765:第一加宽部分
230,530,730:第七辐射部
231,531,731:第七辐射部的第一端
232,532,732:第七辐射部的第二端
235,766:第二加宽部分
238,758:末端弯折部分
270,570,770:切换电路
290,590,790:信号源
740:第八辐射部
741:第八辐射部的第一端
742:第八辐射部的第二端
750:第九辐射部
751:第九辐射部的第一端
752:第九辐射部的第二端
760:第十辐射部
761:第十辐射部的第一端
762:第十辐射部的第二端
D1,D2,D3,D4:间距
E1,E3,E5:第一表面
E2,E4,E6:第二表面
FB1,FB4,FB7:第一频带
FB2,FB5,FB8:第二频带
FB3,FB6,FB9:第三频带
FP1,FP3,FP5:第一馈入点
FP2,FP4,FP6:第二馈入点
FP7:第三馈入点
H1:厚度
L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8,L9,L10,L11,L12,L13,L14,L15,L16,L17,L18,L19,L20:长度
SC1,SC2,SC3:控制信号
X:X轴
Y:Y轴
Z:Z轴
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。
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，若是本揭露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，也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，以下揭露书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复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及/或结构之间有特定的关系。
此外，其与空间相关用词。例如「在…下方」、「下方」、「较低的」、「上方」、「较高的」及类似的用词，为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。
图1A是显示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可以套用于一移动装置(Mobile Device)当中，例如：一智能型手机(Smart Phone)、一平板计算机(Tablet Computer)、一笔记型计算机(NotebookComputer)，一无线分享器(Wireless Access Point)，一显示器(Display Device)、一路由器，或是任何有通讯功能的装置。如图1A所示，天线结构100包括：一接地元件(GroundElement)110、一介质基板(Dielectric Substrate)120、一第一辐射部(RadiationElement)130、一第二辐射部140、一第三辐射部150、一第四辐射部160、一第五辐射部210、一第六辐射部220，以及一第七辐射部230，其中接地元件110、第一辐射部130、第二辐射部140、第三辐射部150、第四辐射部160、第五辐射部210、第六辐射部220，以及第七辐射部230都可用金属材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。
介质基板120可以是一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)，或是一软性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)。介质基板120具有相对的一第一表面E1和一第二表面E2，其中第一辐射部130、第二辐射部140、第三辐射部150，以及第四辐射部160都可设置于介质基板120的第一表面E1，而第五辐射部210、第六辐射部220，以及第七辐射部230都可设置于介质基板120的第二表面E2。另外，接地元件110可由一接地铜箔(Ground Copper Foil)所实施，其可同时延伸至介质基板120的第一表面E1和第二表面E2。图1B是显示根据本发明一实施例所述的天线结构100的透视图(亦即，将介质基板120视为一透明元件，而其第一表面E1上的所有元件也都省略未绘示)。图1C是显示根据本发明一实施例所述的天线结构100的侧视图。请一并参考图1A、图1B、图1C以理解本发明。
第一辐射部130可以大致呈现一J字形。详细而言，第一辐射部130具有一第一端131和一第二端132，其中一第一馈入点(Feeding Point)FP1位于第一辐射部130的第一端131处，而第一辐射部130的第二端132为一开路端(Open End)。
第二辐射部140可以大致呈现一倒J字形，其可视为第一辐射部130的一镜像(Mirrored Image)。详细而言，第二辐射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第二辐射部140的第一端141耦接至接地元件110，而第二辐射部140的第二端142为一开路端。例如，第二辐射部140的第二端142和第一辐射部130的第二端132可朝互相靠近的方向作延伸。
第三辐射部150可以大致呈现一C字形。详细而言，第三辐射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第三辐射部150的第一端151耦接至第一辐射部130的第一端131和第一馈入点FP1，而第三辐射部150的第二端152为一开路端。
第四辐射部160可以大致呈现一倒C字形，其可视为第三辐射部150的一镜像。详细而言，第四辐射部160具有一第一端161和一第二端162，其中第四辐射部160的第一端161耦接至第二辐射部140的第一端141和接地元件110，而第四辐射部160的第二端162为一开路端。例如，第四辐射部160的第二端162和第三辐射部150的第二端152可朝互相靠近的方向作延伸。必须注意的是，第三辐射部150和第四辐射部160都介于第一辐射部130和第二辐射部140之间，此种设计有助于微缩天线结构100的整体尺寸。
第五辐射部210可以大致呈现一直条形。详细而言，第五辐射部210具有一第一端211和一第二端212，其中一第二馈入点FP2位于第五辐射部210的第一端211处。
第六辐射部220可以大致呈现一U字形。详细而言，第六辐射部220具有一第一端221和一第二端222，其中第六辐射部220的第一端221耦接至第五辐射部210的第二端212，而第六辐射部220的第二端222为一开路端。在一些实施例中，第六辐射部220还包括一第一加宽部分(Widening Portion)225，其可呈现一狭长矩形并邻近于第二馈入点FP2，使得第六辐射部220成为一不等宽结构。必须注意的是，本说明书中所谓「邻近」或「相邻」一词可指对应的二元件间距小于一既定距离(例如：5mm或更短)，但通常不包括对应的二元件彼此直接接触的情况(亦即，前述间距缩短至0)。另外，第二辐射部140于介质基板120的第二表面E2上具有一垂直投影(Vertical Projection)，而第二辐射部140的垂直投影可与第五辐射部210和第六辐射部220至少部分重叠。
第七辐射部230可以大致呈现一L字形。详细而言，第七辐射部230具有一第一端231和一第二端232，其中第七辐射部230的第一端231耦接至第五辐射部210的第二端212，而第七辐射部230的第二端232为一开路端。在一些实施例中，第七辐射部230还包括一第二加宽部分235，其可呈现另一狭长矩形并邻近于第二馈入点FP2，使得第七辐射部230成为一不等宽结构。另外，第四辐射部160于介质基板120的第二表面E2上具有一垂直投影，而第四辐射部160的垂直投影与第七辐射部230至少部分重叠。在一些实施例中，第七辐射部230还包括一末端弯折部分(Terminal Bending Portion)238，其邻近于第七辐射部230的第二端232。例如，第七辐射部230的第二端232和第六辐射部220的第二端222可朝互相靠近的方向作延伸。
图1D是显示根据本发明一实施例所述的切换电路270和信号源290的示意图。在图1D的实施例中，天线结构100还包括一切换电路(Switch Circuit)270和一信号源(SignalSource)290。例如，信号源290可以是一射频(Radio Frequency，RF)模块，其可用于激发天线结构100。切换电路270可根据一控制信号SC1来将信号源290耦接至第一馈入点FP1或第二馈入点FP2两者择一，其中控制信号SC1可由一处理器(Processor)根据一使用者输入而产生(未显示)。
图2A是显示根据本发明一实施例所述的天线结构100于切换电路270切换至第一馈入点FP1时的返回损失(Return Loss)图。图2B是显示根据本发明一实施例所述的天线结构100于切换电路270切换至第二馈入点FP2时的返回损失图。根据图2A、图2B的测量结果，天线结构100可涵盖一第一频带(Frequency Band)FB1、一第二频带FB2，以及一第三频带FB3。例如，第一频带FB1可介于2400MHz至2500MHz之间，第二频带FB2可介于5150MHz至5850MHz之间，而第三频带FB3可介于5925MHz至7125MHz之间。因此，天线结构100将至少可支持传统WLAN(Wireless Local Area Network)2.4GHz/5GHz以及新世代Wi-Fi 6E的宽频操作。另外，天线结构100于前述的第一频带FB1、第二频带FB2，以及第三频带FB3内的辐射效率(Radiation Efficiency)均可达44％以上，此已能满足一般移动通讯装置的实际应用需求。
在天线原理方面，第一辐射部130、第二辐射部140、第五辐射部210，以及第六辐射部220可共同激发产生前述的第一频带FB1。第三辐射部150、第四辐射部160、第五辐射部210，以及第七辐射部230可共同激发产生前述的第二频带FB2和第三频带FB3。另外，第一加宽部分225和第二加宽部分235还可用于微调第三频带FB3的阻抗匹配(ImpedanceMatching)，从而可增加第三频带FB3的操作频宽(Operation Bandwidth)。
图3A是显示根据本发明一实施例所述的天线结构100操作于第一频带FB1时的辐射场型(Radiation Pattern)图(沿XZ平面进行测量)。图3B是显示根据本发明一实施例所述的天线结构100操作于第二频带FB2时的辐射场型图(沿XZ平面进行测量)。必须理解的是，由于切换电路270可于第一馈入点FP1和第二馈入点FP2之间进行切换，故第3A、3B图的每一者均可提供两种不同辐射场型。根据图3A、图3B的测量结果，天线结构100可提供近似全向性(Omnidirectional)的辐射场型，从而能大幅提升整体通讯品质。
在一些实施例中，天线结构100的元件尺寸和元件参数可如下列所述。介质基板120的厚度H1(亦即，第一表面E1和第二表面E2的间距)可小于或等于1.6mm。第一辐射部130的长度L1可介于天线结构100的第一频带FB1的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.3倍波长(0.3λ)。第二辐射部140的长度L2可介于天线结构100的第一频带FB1的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.3倍波长(0.3λ)。第一辐射部130的第一端131和第二辐射部140的第一端141的间距D1可小于天线结构100的第一频带FB1的0.25倍波长(0.25λ)。第三辐射部150的长度L3可介于天线结构100的第二频带FB2的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.3倍波长(0.3λ)。第四辐射部160的长度L4可介于天线结构100的第二频带FB2的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.3倍波长(0.3λ)。第五辐射部210和第六辐射部220的总长度L5可介于天线结构100的第一频带FB1的0.2倍至0.25倍波长之间(0.2λ～0.25λ)，例如：可约为0.2倍波长(0.2λ)。第五辐射部210和第七辐射部230的总长度L6可大致等于天线结构100的第二频带FB2的0.3倍波长(0.3λ)。以上尺寸和参数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的操作频宽和阻抗匹配。
图4A是显示根据本发明一实施例所述的天线结构400的俯视图。图4B是显示根据本发明一实施例所述的天线结构400的透视图。在图4A、图4B的实施例中，天线结构400包括：一接地元件410、一介质基板420、一第一辐射部430、一第二辐射部440、一第三辐射部450、一第四辐射部460、一第五辐射部510、一第六辐射部520，以及一第七辐射部530，其中接地元件410、第一辐射部430、第二辐射部440、第三辐射部450、第四辐射部460、第五辐射部510、第六辐射部520，以及第七辐射部530都可用金属材质制成。
介质基板420具有相对的一第一表面E3和一第二表面E4，其中第一辐射部430、第二辐射部440、第三辐射部450，以及第四辐射部460都可设置于介质基板420的第一表面E3，而第五辐射部510、第六辐射部520，以及第七辐射部530都可设置于介质基板420的第二表面E4。另外，接地元件410可同时延伸至介质基板420的第一表面E3和第二表面E4。
第一辐射部430可以大致呈现一J字形。详细而言，第一辐射部430具有一第一端431和一第二端432，其中一第一馈入点FP3位于第一辐射部430的第一端431处，而第一辐射部430的第二端432为一开路端。
第二辐射部440可以大致呈现一倒J字形。详细而言，第二辐射部440具有一第一端441和一第二端442，其中第二辐射部440的第一端441耦接至接地元件410，而第二辐射部440的第二端442为一开路端。例如，第二辐射部440的第二端442和第一辐射部430的第二端432可朝互相靠近的方向作延伸。
第三辐射部450可以大致呈现一C字形。详细而言，第三辐射部450具有一第一端451和一第二端452，其中第三辐射部450的第一端451耦接至第一辐射部430的第一端431和第一馈入点FP3，而第三辐射部450的第二端452为一开路端。
第四辐射部460可以大致呈现一倒C字形。详细而言，第四辐射部460具有一第一端461和一第二端462，其中第四辐射部460的第一端461耦接至第二辐射部440的第一端441和接地元件410，而第四辐射部460的第二端462为一开路端。例如，第四辐射部460的第二端462和第三辐射部450的第二端452可朝互相靠近的方向作延伸。
第五辐射部510可以大致呈现一直条形。详细而言，第五辐射部510具有一第一端511和一第二端512，其中一第二馈入点FP4位于第五辐射部510的第一端511处。
第六辐射部520可以大致呈现一L字形。详细而言，第六辐射部520具有一第一端521和一第二端522，其中第六辐射部520的第一端521耦接至第五辐射部510的第二端512，而第六辐射部520的第二端522为一开路端，其可朝靠近接地元件410的方向作延伸。另外，第一辐射部430于介质基板420的第二表面E4上具有一垂直投影，而第一辐射部430的垂直投影可与第五辐射部510和第六辐射部520至少部分重叠。
第七辐射部530可以大致呈现一直条形，其可与第五辐射部510大致互相垂直。详细而言，第七辐射部530具有一第一端531和一第二端532，其中第七辐射部530的第一端531耦接至第五辐射部510的第二端512，而第七辐射部530的第二端532为一开路端，其可朝远离第五辐射部510的方向作延伸。另外，第三辐射部450于介质基板420的第二表面E4上具有一垂直投影，而第三辐射部450的垂直投影与第七辐射部530至少部分重叠。
图4C是显示根据本发明一实施例所述的切换电路570和信号源590的示意图。在图4C的实施例中，天线结构400还包括一切换电路570和一信号源590。切换电路570可根据一控制信号SC2来将信号源590耦接至第一馈入点FP3或第二馈入点FP4两者择一。
图5A是显示根据本发明一实施例所述的天线结构400于切换电路570切换至第一馈入点FP3时的返回损失图。图5B是显示根据本发明一实施例所述的天线结构400于切换电路570切换至第二馈入点FP4时的返回损失图。根据图5A、图5B的测量结果，天线结构400可涵盖一第一频带FB4、一第二频带FB5，以及一第三频带FB6。例如，第一频带FB4可介于2400MHz至2500MHz之间，第二频带FB5可介于5150MHz至5850MHz之间，而第三频带FB6可介于5925MHz至7125MHz之间。因此，天线结构400将至少可支持传统WLAN 2.4GHz/5GHz以及新世代Wi-Fi 6E的宽频操作。另外，天线结构400于前述的第一频带FB4、第二频带FB5，以及第三频带FB6内的辐射效率均可达34％以上，此已能满足一般移动通讯置的实际应用需求。
在天线原理方面，第一辐射部430、第二辐射部440、第五辐射部510，以及第六辐射部520可共同激发产生前述的第一频带FB4。第三辐射部450、第四辐射部460、第五辐射部510，以及第七辐射部530可共同激发产生前述的第二频带FB5和第三频带FB6。
在一些实施例中，天线结构400的元件尺寸和元件参数可如下列所述。第一辐射部430的长度L7可介于天线结构400的第一频带FB4的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.25倍波长(0.25λ)。第二辐射部440的长度L8可介于天线结构400的第一频带FB4的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.25倍波长(0.25λ)。第一辐射部430的第一端431和第二辐射部440的第一端441的间距D2可小于天线结构400的第一频带FB4的0.25倍波长(0.25λ)。第三辐射部450的长度L9可介于天线结构400的第二频带FB5的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.25倍波长(0.25λ)。第四辐射部460的长度L10可介于天线结构400的第二频带FB5的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.25倍波长(0.25λ)。第五辐射部510和第六辐射部520的总长度L11可大致等于天线结构400的第一频带FB4的0.2倍波长。第五辐射部510和第七辐射部530的总长度L12可大致等于天线结构400的第二频带FB5的0.2倍波长(0.2λ)。以上尺寸和参数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400的操作频宽和阻抗匹配。图4A、图4B、图4C的天线结构400的其余特征都与图1A、图1B、图1C、图1D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6A是显示根据本发明一实施例所述的天线结构600的俯视图。图6B是显示根据本发明一实施例所述的天线结构600的透视图。在图6A、图6B的实施例中，天线结构600包括：一接地元件610、一介质基板620、一第一辐射部630、一第二辐射部640、一第三辐射部650、一第四辐射部660、一第五辐射部710、一第六辐射部720、一第七辐射部730、一第八辐射部740、一第九辐射部750，以及一第十辐射部760，其中接地元件610、第一辐射部630、第二辐射部640、第三辐射部650、第四辐射部660、第五辐射部710、第六辐射部720、第七辐射部730、第八辐射部740、第九辐射部750，以及第十辐射部760都可用金属材质制成。
介质基板620具有相对的一第一表面E5和一第二表面E6，其中第一辐射部630、第二辐射部640、第三辐射部650，以及第四辐射部660都可设置于介质基板620的第一表面E5，而第五辐射部710、第六辐射部720，以及第七辐射部730、第八辐射部740、第九辐射部750，以及第十辐射部760都可设置于介质基板620的第二表面E6。另外，接地元件610可同时延伸至介质基板620的第一表面E5和第二表面E6。
第一辐射部630可以大致呈现一J字形。详细而言，第一辐射部630具有一第一端631和一第二端632，其中一第一馈入点FP5位于第一辐射部630的第一端631处，而第一辐射部630的第二端632为一开路端。
第二辐射部640可以大致呈现一倒J字形。详细而言，第二辐射部640具有一第一端641和一第二端642，其中第二辐射部640的第一端641耦接至接地元件610，而第二辐射部640的第二端642为一开路端。例如，第二辐射部640的第二端642和第一辐射部630的第二端632可朝互相靠近的方向作延伸。
第三辐射部650可以大致呈现一C字形。详细而言，第三辐射部650具有一第一端651和一第二端652，其中第三辐射部650的第一端651耦接至第一辐射部630的第一端631和第一馈入点FP5，而第三辐射部650的第二端652为一开路端。
第四辐射部660可以大致呈现一倒C字形。详细而言，第四辐射部660具有一第一端661和一第二端662，其中第四辐射部660的第一端661耦接至第二辐射部640的第一端641和接地元件610，而第四辐射部660的第二端662为一开路端。例如，第四辐射部660的第二端662和第三辐射部650的第二端652可朝互相靠近的方向作延伸。
第五辐射部710可以大致呈现一直条形。详细而言，第五辐射部710具有一第一端711和一第二端712，其中一第二馈入点FP6位于第五辐射部710的第一端711处。
第六辐射部720可以大致呈现一L字形。详细而言，第六辐射部720具有一第一端721和一第二端722，其中第六辐射部720的第一端721耦接至第五辐射部710的第二端712，而第六辐射部720的第二端722为一开路端，其可朝靠近接地元件610的方向作延伸。另外，第一辐射部630于介质基板620的第二表面E6上具有一垂直投影，而第一辐射部630的垂直投影可与第五辐射部710和第六辐射部720至少部分重叠。
第七辐射部730可以大致呈现一直条形，其可与第五辐射部710大致互相垂直。详细而言，第七辐射部730具有一第一端731和一第二端732，其中第七辐射部730的第一端731耦接至第五辐射部710的第二端712，而第七辐射部730的第二端732为一开路端，其可朝远离第五辐射部710的方向作延伸。另外，第三辐射部650于介质基板620的第二表面E6上具有一垂直投影，而第三辐射部650的垂直投影与第七辐射部730至少部分重叠。
第八辐射部740可以大致呈现一直条形。详细而言，第八辐射部740具有一第一端741和一第二端742，其中一第三馈入点FP7位于第八辐射部740的第一端741处。
第九辐射部750可以大致呈现一U字形。详细而言，第九辐射部750具有一第一端751和一第二端752，其中第九辐射部750的第一端751耦接至第八辐射部740的第二端742，而第九辐射部750的第二端752为一开路端，其可朝靠近接地元件610的方向作延伸。另外，第二辐射部640于介质基板620的第二表面E6上具有一垂直投影，而第二辐射部640的垂直投影可与第八辐射部740和第九辐射部750至少部分重叠。在一些实施例中，第九辐射部750还包括一末端弯折部分758，其邻近于第九辐射部750的第二端752。
第十辐射部760可以大致呈现一L字形。详细而言，第十辐射部760具有一第一端761和一第二端762，其中第十辐射部760的第一端761耦接至第八辐射部740的第二端742，而第十辐射部760的第二端762为一开路端，其可朝远离接地元件610的方向作延伸。在一些实施例中，第十辐射部760还包括一第一加宽部分765和一第二加宽部分766，其可各自呈现一狭长矩形，使得第十辐射部760成为一不等宽结构。例如，第一加宽部分765可邻近于第三馈入点FP7，而第二加宽部分766可与第一加宽部分765大致互相垂直。另外，第四辐射部660于介质基板620的第二表面E6上具有一垂直投影，而第四辐射部660的垂直投影与第十辐射部760至少部分重叠。
图6C是显示根据本发明一实施例所述的切换电路770和信号源790的示意图。在图6C的实施例中，天线结构600还包括一切换电路770和一信号源790。切换电路770可根据一控制信号SC3来将信号源790耦接至第一馈入点FP5、第二馈入点FP6，或是第三馈入点FP7三者择一。
图7A是显示根据本发明一实施例所述的天线结构600于切换电路770切换至第一馈入点FP5时的返回损失图。图7B是显示根据本发明一实施例所述的天线结构600于切换电路770切换至第二馈入点FP6时的返回损失图。图7C是显示根据本发明一实施例所述的天线结构600于切换电路770切换至第三馈入点FP7时的返回损失图。根据图7A、图7B、图7C的测量结果，天线结构600可涵盖一第一频带FB7、一第二频带FB8，以及一第三频带FB9。例如，第一频带FB7可介于2400MHz至2500MHz之间，第二频带FB8可介于5150MHz至5850MHz之间，而第三频带FB9可介于5925MHz至7125MHz之间。因此，天线结构600将至少可支持传统WLAN2.4GHz/5GHz以及新世代Wi-Fi 6E的宽频操作。另外，天线结构600于前述的第一频带FB7、第二频带FB8，以及第三频带FB9内的辐射效率均可达35％以上，此已能满足一般移动通讯装置的实际应用需求。
在天线原理方面，第一辐射部630、第二辐射部640、第五辐射部710、第六辐射部720、第八辐射部740，以及第九辐射部750可共同激发产生前述的第一频带FB7。第三辐射部650、第四辐射部660、第五辐射部710、第七辐射部730、第八辐射部740，以及第十辐射部760可共同激发产生前述的第二频带FB8和第三频带FB9。另外，第一加宽部分765和第一加宽部分766还可用于微调第三频带FB9的阻抗匹配，从而可增加第三频带FB9的操作频宽。
在一些实施例中，天线结构600的元件尺寸和元件参数可如下列所述。第一辐射部630的长度L13可介于天线结构600的第一频带FB7的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.25倍波长(0.25λ)。第二辐射部640的长度L14可介于天线结构600的第一频带FB7的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.25倍波长(0.25λ)。第一辐射部630的第一端631和第二辐射部640的第一端641的间距D3可小于天线结构600的第一频带FB7的0.25倍波长(0.25λ)。第三辐射部650的长度L15可介于天线结构600的第二频带FB8的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.25倍波长(0.25λ)。第四辐射部660的长度L16可介于天线结构600的第二频带FB8的0.25倍至0.3倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.25倍波长(0.25λ)。第五辐射部710和第六辐射部720的总长度L17可大致等于天线结构600的第一频带FB7的0.2倍波长。第五辐射部710和第七辐射部730的总长度L18可大致等于天线结构600的第二频带FB8的0.2倍波长(0.2λ)。第八辐射部740和第九辐射部750的总长度L19可介于天线结构600的第一频带FB7的0.2倍至0.25倍波长之间(0.25λ～0.3λ)，例如：可约为0.25倍波长(0.25λ)。第八辐射部740和第十辐射部760的总长度L20可大致等于天线结构600的第二频带FB8的0.3倍波长(0.3λ)。第七辐射部730的第二端732和第十辐射部760的第二加宽部分766的间距D4可大于或等于2mm。以上尺寸和参数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600的操作频宽和阻抗匹配。图6A、图6B、图6C的天线结构600的其余特征都与图1A、图1B、图1C、图1D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。
本发明提出一种新颖的天线结构，与传统技术相比，本发明至少具有小尺寸、宽频带、低制造成本，以及近似全向性等优势，故其很适合应用于各种各式的通讯装置当中。
值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状、元件参数，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。本发明的天线结构并不仅限于图1A～图7C所图示的状态。本发明可以仅包括图1A～图7C的任何一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需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：
接地元件；
介质基板，具有相对的第一表面和第二表面；
第一辐射部，具有第一馈入点；
第二辐射部，耦接至该接地元件；
第三辐射部，耦接至该第一馈入点；
第四辐射部，耦接至该接地元件，其中该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部都设置于该介质基板的该第一表面；
第五辐射部，具有第二馈入点；
第六辐射部，耦接至该第五辐射部；以及
第七辐射部，耦接至该第五辐射部，其中该第五辐射部、该第六辐射部，以及该第七辐射部都设置于该介质基板的该第二表面。
2.如权利要求1所述的天线结构，还包括：
信号源；以及
切换电路，根据控制信号来将该信号源耦接至该第一馈入点或该第二馈入点。
3.如权利要求1所述的天线结构，其中该第三辐射部和该第四辐射部都介于该第一辐射部和该第二辐射部之间。
4.如权利要求1所述的天线结构，其中该天线结构涵盖第一频带、第二频带，以及第三频带，该第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，该第二频带介于5150MHz至5850MHz之间，而该第三频带介于5925MHz至7125MHz之间。
5.如权利要求4所述的天线结构，其中该第一辐射部呈现J字形，而该第一辐射部的长度介于该第一频带的0.25倍至0.3倍波长之间。
6.如权利要求4所述的天线结构，其中该第二辐射部呈现倒J字形，而该第二辐射部的长度介于该第一频带的0.25倍至0.3倍波长之间。
7.如权利要求4所述的天线结构，其中该第一辐射部和该第二辐射部的间距小于该第一频带的0.25倍波长。
8.如权利要求4所述的天线结构，其中该第三辐射部呈现C字形，而该第三辐射部的长度介于该第二频带的0.25倍至0.3倍波长之间。
9.如权利要求4所述的天线结构，其中该第四辐射部呈现倒C字形，而该第四辐射部的长度介于该第二频带的0.25倍至0.3倍波长之间。
10.如权利要求4所述的天线结构，其中该第六辐射部呈现U字形，而该第五辐射部和该第六辐射部的总长度介于该第一频带的0.2倍至0.25倍波长之间。
11.如权利要求4所述的天线结构，其中该第六辐射部还包括第一加宽部分。
12.如权利要求4所述的天线结构，其中该第七辐射部呈现L字形，而该第五辐射部和该第七辐射部的总长度等于该第二频带的0.3倍波长。
13.如权利要求4所述的天线结构，其中该第七辐射部还包括第二加宽部分。
14.如权利要求4所述的天线结构，其中该第六辐射部呈现L字形，而该第五辐射部和该第六辐射部的总长度等于该第一频带的0.2倍波长。
15.如权利要求4所述的天线结构，其中该第七辐射部呈现直条形，而该第五辐射部和该第七辐射部的总长度等于该第二频带的0.2倍波长。
16.如权利要求4所述的天线结构，还包括：
第八辐射部，具有第三馈入点；
第九辐射部，耦接至该第八辐射部；以及
第十辐射部，耦接至该第八辐射部，其中该第八辐射部、该第九辐射部，以及该第十辐射部都设置于该介质基板的该第二表面。
17.如权利要求16所述的天线结构，还包括：
信号源；以及
切换电路，根据控制信号来将该信号源耦接至该第一馈入点、该第二馈入点，或是该第三馈入点。
18.如权利要求16所述的天线结构，其中该第九辐射部呈现U字形，而该第八辐射部和该第九辐射部的总长度介于该第一频带的0.2倍至0.25倍波长之间。
19.如权利要求16所述的天线结构，其中该第十辐射部呈现L字形，而该第八辐射部和该第十辐射部的总长度等于该第二频带的0.3倍波长。
20.如权利要求16所述的天线结构，其中该第十辐射部还包括第一加宽部分和第二加宽部分。
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