CN117477202A - 天线结构 - Google Patents

Abstract

一种天线结构。天线结构包含一基板、一接地层、一馈入单元、一天线单元以及一电感性元件；接地层设置于基板；馈入单元设置于基板；天线单元设置于基板，并连接接地层；天线单元与馈入单元间接连接；电感性元件的一端电性连接馈入单元；电感性元件的另一端电性连接天线单元。本发明的天线结构可在不增加体积的条件下提升共振频带范围。

Description

天线结构

技术领域

本发明涉及一种天线结构，特别是涉及一种小型化天线结构。

背景技术

由于现有移动式电子装置(如笔记本型计算机、平板计算机以及手机)的发展趋势为轻、薄以及在空间有限的条件下创造更佳的表现性，笔记本型计算机中使用的天线元件的研发趋势亦为体积缩减以及提升效能。然而，在制造成本考量下，减小电子元件的体积可能伴随着效能的下降。

由此可知，目前市场上缺乏一种可在不提高制造成本的前提下，提高天线频宽，且同时将体积缩小的天线结构，故相关业者均在寻求其解决之道。

因此，需要提供一种天线结构来解决上述问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种天线结构，其通过电感性元件连接天线单元及馈入单元提升天线结构的共振频宽。

依据本发明的结构态样的一实施方式提供一种天线结构，包含一基板、一接地层、一馈入单元、一天线单元以及一电感性元件。接地层设置于基板。馈入单元设置于基板。天线单元设置于基板，并连接接地层，天线单元与馈入单元间接连接。电感性元件的一端电性连接馈入单元。电感性元件的另一端电性连接天线单元。

藉此，本发明的天线结构可在不增加体积的条件下提升共振频带范围。

附图说明

图1绘示本发明的一实施例的天线结构的立体示意图；

图2绘示依照图1实施例的天线结构的第一表面的示意图；

图3绘示依照图1实施例的天线结构的第二表面的示意图；

图4绘示依照图1实施例的天线结构的电压驻波比图；

图5绘示依照图1实施例的天线结构的效率的示意图；以及

图6绘示本发明的另一实施例的天线结构的示意图。

主要组件符号说明：

100、100a 天线结构

110 基板

111 第一表面

112 第二表面

113a、113b 通孔

120、120a 接地层

130、130a 馈入单元

131 铅垂线段

132 水平线段

133、1413 第三线段

140、140a 天线单元

141 第一频带天线

1411、1421 第一线段

1412、1422 第二线段

1414 第四线段

1415 第五线段

142 第二频带天线

1423 耦合线段

143 贴片结构

150、150a 电感性元件

F 馈入点

w 线宽

g 线距

G1、G2、G3、G4 间距

S1、S2、X1、X2、Y1、Y3 长度

x 方向

y 第二方向

z 第一方向

具体实施方式

以下将参照附图说明本发明的多个实施例。为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些公知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示；并且重复的元件将可能使用相同的编号表示。

此外，本文中当某一元件(或单元或模块等)“连接”于另一元件，可指所述元件是直接连接于另一元件，亦可指某一元件是间接连接于另一元件，意即，有其他元件介于所述元件及另一元件之间。而当有明示某一元件是“直接连接”于另一元件时，才表示没有其他元件介于所述元件及另一元件之间。而第一、第二、第三等用语只是用来描述不同元件，而对元件本身并无限制，因此，第一元件亦可改称为第二元件。且本文中的元件/单元/电路的组合非此领域中的一般周知、常规或公知的组合，不能以元件/单元/电路本身是否为公知，来判定其组合关系是否容易被技术领域中的普通技术人员轻易完成。

请参阅图1至图3，图1绘示本发明的一实施例的天线结构100的立体示意图；图2绘示依照图1实施例的天线结构100的第一表面111的示意图；图3绘示依照图1实施例的天线结构100的第二表面112的示意图。天线结构100包含一基板110、一接地层120、一馈入单元130、一天线单元140以及一电感性元件150。接地层120设置于基板110。馈入单元130设置于基板110。天线单元140设置于基板110，并连接接地层120，天线单元140与馈入单元130间接连接。电感性元件150的一端电性连接馈入单元130。电感性元件150的另一端电性连接天线单元140。换句话说，天线单元140与馈入单元130通过电感性元件150连接。藉此，本发明的天线结构100可在不增加体积的条件下提升共振频带范围。

具体而言，基板110可包含第一表面111、第二表面112以及二通孔113a、113b，第二表面112与第一表面111相对。在本实施例中，馈入单元130、天线单元140以及接地层120皆设置于第一表面111。电感性元件150设置于第二表面112。二通孔113a、113b沿垂直第一表面111及第二表面112的一方向x贯穿基板110。其中一通孔113a电性连接电感性元件150的一端及馈入单元130，另一通孔113b电性连接电感性元件150的另一端及天线单元140。藉此，本发明的天线结构100将接地层120、馈入单元130、天线单元140以及电感性元件150设置于基板110的第一表面111及第二表面112(馈入单元130及天线单元140设置于第一表面111，电感性元件150设置于第二表面112)，并利用通孔113a、113b作为电性连接的途径，有效利用空间，以降低天线结构100的体积。

详细地说，电感性元件150可为一线圈，线圈的图案可如图3的电感性元件150所示。线圈的线宽w可大于等于0.2毫米(mm)，且小于等于0.5毫米，线圈的线距g可大于等于0.2毫米，且小于等于0.5毫米，等效电感值可大于等于4.2n亨利(H)，且小于等于8nH。在本实施例中，线圈的线宽w为0.3毫米，线圈的线距g为0.3毫米，且等效电感值为7.9nH，线圈沿第二方向y的长度S1为3.3毫米，线圈沿第一方向z的长度S2为2.7毫米，但本发明不以此为限。藉此，本发明的天线结构100以线圈取代厚度较大，且复杂度较高的实体电感作为连接天线单元140及馈入单元130的电感性元件150，以达成天线结构100的体积小型化及电路元件的简化。在本发明的其他实施例中，电感性元件可为圆形线圈或多边形线圈，但本发明不以此为限。

请参照图2至图5，图4绘示依照图1实施例的天线结构100的电压驻波比(VSWR)图。图5绘示依照图1实施例的天线结构100的效率的示意图。天线单元140可包含第一频带天线141及第二频带天线142。第一频带天线141电性连接电感性元件150的另一端。第二频带天线142及第一频带天线141分别设置于馈入单元130的二侧。第一频带天线141的一共振频率为1.7G赫兹，第二频带天线142的一共振频率为2.4G赫兹。具体而言，图4绘示天线结构100对应各频率的电压驻波比。

详细地说，第一频带天线141包含一第一线段1411、一第二线段1412、一第三线段1413、一第四线段1414以及一第五线段1415。第一线段1411沿一第一方向z设置，第一线段1411的一端电性连接电感性元件150。第二线段1412沿垂直第一线段1411的一第二方向y设置，并连接第一线段1411的另一端。第三线段1413连接第二线段1412，且与第一线段1411平行。第四线段1414连接第三线段1413，且与第二线段1412平行。第四线段1414通过第五线段1415连接接地层120。

第二频带天线142包含一第一线段1421、一第二线段1422以及一耦合线段1423。第一线段1421沿第一方向z设置。第二线段1422连接第一线段1421，并沿垂直第一方向z的第二方向y设置。耦合线段1423连接第一线段1421及接地层120，且平行第二线段1422。

馈入单元130包含一铅垂线段131、一水平线段132以及一第三线段133。铅垂线段131不与接地层120连接。水平线段132连接铅垂线段131。馈入单元130的一共振频率为5G赫兹。具体而言，馈入点F用以接收一馈入信号。

详细地说，在频率为高频时，电感性元件150可视为开路状态，此时馈入单元130用以产生5G频段共振，耦合线段1423可作为5G频段的阻抗匹配，第二频带天线142用以产生2.4G频段共振。在频率为低频时，电感性元件150可视为短路状态，此时电感性元件150与第一频带天线141电性连接形成一循环结构产生1.7G频带共振。

此外，天线单元140可还包含一贴片结构143。贴片结构143电性连接电感性元件150，并沿方向x与电感性元件150重叠。电感性元件150与天线单元140远离接地层120的一端重叠，详细地说，电感性元件150与第一频带天线141远离接地层120的一端重叠。贴片结构143及馈入单元130的第三线段133与电感性元件150重叠的区域可作为2.1G频带及4G频带的阻抗匹配。因此，通过改变电感性元件150的设置位置及贴片结构143的尺寸可调整2.1G频段及4G频段的阻抗匹配。

具体而言，第一频带天线141沿第二方向y的长度X1大于等于第二频带天线142沿第二方向y的长度X2。第二线段1412与第四线段1414之间沿第一方向z具有间距G1，间距G1大于等于2.5毫米且小于等于4.5毫米。第四线段1414通过第五线段1415连接接地层120，第四线段1414与接地层120之间沿第一方向z具有间距G2，间距G2大于等于0.5毫米且小于等于2毫米。第一频带天线141的总长度大于等于第一频带天线141的共振频率的3/4倍波长，且小于等于共振频率的1倍波长。第四线段1414与电感性元件150沿垂直第一方向z及第二方向y的方向x不重叠。具体而言，第一频带天线141的总长度为第一频带天线141的所有线段的长度总和，其近似于第二线段1412的长度X1与第三线段1413的长度Y1之和的二倍。

第二频带天线142的第二线段1422的长度X2大于第一线段1421的一长度Y3。第一线段1421的长度Y3与第二线段1422的长度X2之和大约等于第二频带天线142的共振频率的1/4倍波长。耦合线段1423与馈入单元130之间沿第一方向z具有间距G3，间距G3大于等于0.5毫米且小于等于2毫米。第二线段1422与电感性元件150之间沿第一方向z具有一间距G4(见图1)，间距G4大于等于1.5毫米。进一步来说，间距G3可用以调整5G-6G频段的阻抗匹配，进而提升效率。

由图4及图5可知，本发明的天线结构100在共振频带涵盖1.7G赫兹至6G赫兹频段的情况下，仍能维持良好的效率表现。

请参阅图1与图6，图6绘示本发明的另一实施例的天线结构100a的示意图。天线结构100a包含基板110、接地层120a、馈入单元130a、天线单元140a以及电感性元件150a。在本实施例中，天线结构100a的基板110、接地层120a、馈入单元130a以及天线单元140a皆与图1实施例中的天线结构100的基板110、接地层120、馈入单元130以及天线单元140结构相同，不再赘述。特别的是，接地层120a、馈入单元130a、天线单元140a、电感性元件150a皆设置于第一表面111。电感性元件150a与天线单元140a沿垂直第一表面111的方向x不重叠。藉此，本发明的天线结构100a可在不增加体积的条件下提升共振频带范围。

由上述实施方式可知，本发明具有下列优点，其一，本发明的天线结构将接地层、馈入单元、天线单元以及电感性元件分别设置于基板的第一表面及第二表面，并利用通孔作为电性连接的途径，有效利用空间，以降低天线结构的体积；其二，本发明的天线结构以线圈取代厚度较大，且复杂度较高的实体电感作为连接天线单元及馈入单元的电感性元件，以达成天线结构的体积小型化及电路元件的简化；其三，本发明的天线结构在共振频带涵盖1.7G赫兹至6G赫兹频段的情况下，仍能维持良好的效率表现；其四，本发明的天线结构可在不增加体积的条件下提升共振频带范围。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，应当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。

Claims (20)

1.一种天线结构，该天线结构包括：

一基板；

一接地层，该接地层设置于该基板；

一馈入单元，该馈入单元设置于该基板；

一天线单元，该天线单元设置于该基板，并连接该接地层，该天线单元与该馈入单元间接连接；以及

一电感性元件，其中该电感性元件的一端电性连接该馈入单元，该电感性元件的另一端电性连接该天线单元。

2.如权利要求1所述的天线结构，其中该电感性元件为一线圈。

3.如权利要求2所述的天线结构，其中该线圈的一线宽大于等于0.2毫米，且小于等于0.5毫米，该线圈的一线距大于等于0.2毫米，且小于等于0.5毫米。

4.如权利要求1所述的天线结构，其中该电感性元件的一等效电感值大于等于4.2nH，且小于等于8nH。

5.如权利要求1所述的天线结构，其中该天线单元包括：

一第一频带天线，该第一频带天线电性连接该电感性元件的该另一端；以及

一第二频带天线，该第二频带天线及该第一频带天线分别设置于该馈入单元的二侧；

其中，该第一频带天线的一共振频率为1.7G赫兹，该第二频带天线的一共振频率为2.4G赫兹。

6.如权利要求5所述的天线结构，其中该第一频带天线包括：

一第一线段，该第一线段沿一第一方向设置，该第一线段的一端电性连接该电感性元件；

一第二线段，该第二线段沿垂直该第一线段的一第二方向设置，并连接该第一线段的另一端；

一第三线段，该第三线段连接该第二线段，且与该第一线段平行；以及

一第四线段，该第四线段连接该第三线段，且与该第二线段平行。

7.如权利要求6所述的天线结构，其中该第一频带天线沿该第二方向的一长度大于等于该第二频带天线沿该第二方向的一长度。

8.如权利要求6所述的天线结构，其中该第二线段与该第四线段之间沿该第一方向具有一间距，该间距大于等于2.5毫米且小于等于4.5毫米。

9.如权利要求6所述的天线结构，其中该第四线段通过一第五线段连接该接地层，该第四线段与该接地层之间沿该第一方向具有一间距，该间距大于等于0.5毫米且小于等于2毫米。

10.如权利要求7所述的天线结构，其中该第一频带天线的一总长度大于等于该第一频带天线的该共振频率的3/4倍波长，且小于等于该第一频带天线的该共振频率的1倍波长。

11.如权利要求7所述的天线结构，其中该第四线段与该电感性元件沿垂直该第一方向及该第二方向的一方向不重叠。

12.如权利要求5所述的天线结构，其中该第二频带天线包括：

一第一线段，该第一线段沿一第一方向设置；

一第二线段，该第二线段连接该第一线段，并沿垂直该第一方向的一第二方向设置；以及

一耦合线段，该耦合线段连接该第一线段及该接地层，且平行该第二线段。

13.如权利要求12所述的天线结构，其中，

该第二线段的一长度大于该第一线段的一长度；

该第一线段的该长度与该第二线段的该长度之和等于该第二频带天线的该共振频率的1/4倍波长。

14.如权利要求12所述的天线结构，其中该耦合线段与该馈入单元之间沿该第一方向具有一间距，该间距大于等于0.5毫米且小于等于2毫米。

15.如权利要求12所述的天线结构，其中该第二线段与该电感性元件之间沿该第一方向具有一间距，该间距大于等于1.5毫米。

16.如权利要求1所述的天线结构，其中该基板包括：

一第一表面，其中该馈入单元、该天线单元以及该接地层皆设置于该第一表面；

一第二表面，其与该第一表面相对，其中该电感性元件设置于该第二表面；以及

二通孔，该二通孔沿垂直该第一表面及该第二表面的一方向贯穿该基板，其中一该通孔电性连接该电感性元件的该端及该馈入单元，另一该通孔电性连接该电感性元件的该另一端及该天线单元。

17.如权利要求16所述的天线结构，其中该天线单元包括：

一贴片结构，该贴片结构电性连接该电感性元件，并沿该方向与该电感性元件重叠。

18.如权利要求17所述的天线结构，其中该电感性元件与该天线单元远离该接地层的一端重叠。

19.如权利要求1所述的天线结构，其中该馈入单元包括：

一铅垂线段；以及

一水平线段，该水平线段连接该铅垂线段；

其中，该馈入单元的一共振频率为5G赫兹。

20.如权利要求1所述的天线结构，其中该基板包括：

一第一表面，其中该馈入单元、该天线单元、该电感性元件以及该接地层皆设置于该第一表面；

其中，该电感性元件与该天线单元沿垂直该第一表面的一方向不重叠。