CN202977705U

CN202977705U - 匹配式天线结构及相应的电子装置

Info

Publication number: CN202977705U
Application number: CN 201220646643
Authority: CN
Inventors: 赖佑昌; 刘力铭
Original assignee: Advanced Connectek Inc
Current assignee: Advanced Connectek Inc
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-11-29

Abstract

本实用新型公开了一种匹配式天线结构及相应的电子装置，其中，匹配式天线结构包括有一金属板体及一辐射板体，所述的金属板体上至少具有一第一沟槽和一第二沟槽，辐射板体上具有一接地部、一馈入点、一辐射部以及至少一个短路部；其中，与射频电路电性连接的馈入点设置于接地部一侧，至少具有一个辐射段的辐射部通过馈入点与接地部电性连接，短路部则电性连接于辐射部及接地部之间；金属板体上的第一沟槽垂直投影至辐射板体形成的第一投影与辐射部交叠，第二沟槽垂直投影至辐射板体形成的第二投影与短路部交叠。本实用新型应用于电子装置，可提升工作频带与带宽，减少金属外壳屏蔽的影响，解决天线易受金属屏蔽而降低辐射能力的问题。

Description

匹配式天线结构及相应的电子装置

技术领域：

本实用新型涉及天线技术领域，尤其是涉及一种匹配式天线结构及相应的电子装置。

背景技术：

科技的发展使得现代生活愈发便利，通讯技术便是其中一例。有赖于通讯技术的快速发展，从早期电话机到无线电，乃至于现今通用的移动电话和因特网，已破除了地域上的限制，实时联络地球另一端已非难事。

然而，通讯技术发展之快，亦造就诸多种类的无线通讯协定（如无线数字电视、移动电话系统及无线宽带网络等）并存于同一环境，造成多种无线通讯协议的工作频带可能彼此重叠，使得无线讯号相互干扰而不稳定。

因应使用者的需求，天线除了从外露式天线朝隐藏式天线发展外，更积极朝向体积微小化的方向发展。另外，除了商品设计考虑，许多电子装置的外壳采用金属材质，进而对无线讯号产生屏蔽作用，影响天线收讯。

因此，在考虑商品整体设计的情形下，如何改善金属外壳对于天线辐射能力的屏蔽作用，成为本领域技术人员致力研究的课题。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种匹配式天线结构及相应的电子装置，以解决现有技术存在的金属外壳对于天线辐射能力的屏蔽问题。

为实现上述目的，本实用新型的匹配式天线结构包括有一金属板体及一与金属板体平行设置并相距一耦合距离的辐射板体，所述的金属板体上至少具有一第一沟槽和一第二沟槽，辐射板体上具有一接地部、一馈入点、一辐射部以及至少一个短路部；其中，与射频电路电性连接的馈入点设置于接地部一侧，至少具有一个辐射段的辐射部通过馈入点与接地部电性连接，短路部则电性连接于辐射部及接地部之间；金属板体上的第一沟槽垂直投影至辐射板体形成的第一投影与辐射部交叠，第二沟槽垂直投影至辐射板体形成的第二投影与短路部交叠。

作为上述技术方案的优选，所述的短路部包括有第一短路段及第二短路段，其中，第一短路段的头端电性连接辐射部，第一短路段的尾端电性连接于第二短路段的头端，第二短路段的尾端电性连接于接地部。

作为上述技术方案的优选，所述的第一沟槽的头端与第二沟槽的头端相对设置，且第一沟槽与第二沟槽朝相反方向延伸。

作为上述技术方案的优选，所述的第一沟槽具有第一转折部，第一沟槽自头端延伸至第一转折部时朝垂直方向转折延伸至第一沟槽的尾端。

作为上述技术方案的优选，所述的第一沟槽于第一转折部朝接近接地部的方向延伸。

作为上述技术方案的优选，所述的第二沟槽具有第二转折部，第二沟槽自头端延伸至第二转折部时朝垂直方向转折延伸至第二沟槽的尾端。

作为上述技术方案的优选，所述的第二沟槽于第二转折部朝远离接地部的方向延伸。

作为上述技术方案的优选，所述的辐射部包括有一第一辐射段及一第二辐射段，其中，第一辐射段电性连接馈入点，第二辐射段自第一辐射段相对于电性连接馈入点的另一端朝垂直方向延伸。

作为上述技术方案的优选，所述的第一沟槽的头端与尾端间的延伸长度为匹配式天线结构的第一操作频带中心频率的八分之一波长的整数倍，第一操作频带与第一辐射段及第二辐射段所形成的第一路径对应。

作为上述技术方案的优选，所述的辐射部还包括有第三辐射段，第三辐射段自第一辐射段与第二辐射段的连接处朝与第二辐射段的延伸方向相反的方向延伸。

作为上述技术方案的优选，所述的第二沟槽的头端与尾端间的延伸长度为匹配式天线结构的第二操作频带中心频率的八分之一波长的整数倍，第二操作频带与第一辐射段及第三辐射段形成的第二路径对应。

本实用新型的采用匹配式天线结构的电子装置具有外壳及匹配

式天线结构，其中，匹配式天线结构包括有一金属板体及一与金属板体平行设置并相距一耦合距离的辐射板体，金属板体上至少具有一第一沟槽和一第二沟槽，辐射板体上具有一接地部、一馈入点、一辐射部以及至少一个短路部；其中，与射频电路电性连接的馈入点设置于接地部一侧，至少具有一个辐射段的辐射部通过馈入点与接地部电性连接，短路部则电性连接于辐射部及接地部之间；金属板体上的第一沟槽垂直投影至辐射板体形成的第一投影与辐射部交叠，第二沟槽垂直投影至辐射板体形成的第二投影与短路部交叠。

作为上述技术方案的优选，所述的金属板体与外壳的至少一部分为一体成型。

本实用新型的有益效果在于：匹配式天线结构应用于电子装置，可提升工作频带与带宽，减少金属外壳屏蔽的影响，解决先前技术所存在的天线易受金属屏蔽而降低辐射能力的问题。

附图说明：

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型第一实施例的匹配式天线结构的立体示意图；

图2为图1中辐射板体的俯视图；

图3A为图1中所示的匹配式天线结构的增益图；

图3B为图1中所示的匹配式天线结构的返回损失图；

图4A为不具有第二沟槽的匹配式天线结构的增益图；

图4B为不具有第二沟槽的匹配式天线结构的返回损失图；

图5为本实用新型第二实施例的辐射板体的俯视图；

图6为本实用新型第三实施例的辐射板体的俯视图；

图7为本实用新型第四实施例的辐射板体的俯视图；

图8为本实用新型第五实施例的辐射板体的俯视图；

图9为本实用新型第六实施例的辐射板体的俯视图；

图10为采用匹配式天线结构的电子装置结构示意图。

图中主要元件符号说明：

100 匹配式天线结构 110 金属板体

111 第一沟槽 1111 头端

1112 第一转折部 1113 尾端

112 第二沟槽 1121 头端

1122 第二转折部 1123 尾端

130 辐射板体 131 接地部

132 馈入点 133 辐射部

1331 第一辐射段 1332 第二辐射段

1333 第三辐射段 1334 第四辐射段

134、134’短路部 1341 第一短路段

1342 第二短路段 135 基板

dc 耦合距离 d1 间隔距离

P1 第一投影 P2 第二投影

P3 第三投影 200 射频电路

210 馈入线 300 电子装置

310 外壳

具体实施方式：

见图1所示的第一实施例，本实用新型的匹配式天线结构100包含有金属板体110及辐射板体130。辐射板体130与金属板体110平行设置，且相距一耦合间距dc。

金属板体110包含有第一沟槽111及第二沟槽112；辐射板体130包含有基板135及设置于基板135上的接地部131、馈入点132、辐射部133与短路部134。

馈入点132设置于接地部131的一侧，辐射部133电性连接馈入点132。换言之，辐射部133与接地部131电性连接，且连接处设有前述的馈入点132。短路部134电性连接于辐射部133及接地部131之间。

馈入点132经由馈入线210电性连接至射频电路200。辐射部133朝相对于接地部131的方向延伸。金属板体110的第一沟槽111垂直投影至辐射板体130所形成的第一投影P1与辐射部133交叠，也就是说，第一沟槽111对应于辐射部133设置（如图2所示）。金属板体110的第二沟槽112垂直投影至辐射板体130所形成的第二投影P2与短路部134交叠，也就是说，第二沟槽112对应于短路部134设置（如图2所示）。

金属板体110、接地部131、馈入点132、辐射部133与短路部134皆为金属材质，如：铜、铁、不锈钢、镁、铝、钛或其合金。

图2为图1所示的辐射板体130的俯视图，在图2中，辐射板体130包含有第一辐射段1331、第二辐射段1332及第三辐射段1333，

第一辐射段1331的一端电性连接馈入点132，第二辐射段1332自第一辐射段1331相对于电性连接馈入点132的另一端（即第一辐射段1331的末端）朝垂直于第一辐射段1331的方向延伸。第三辐射段1333则自第一辐射段1331与第二辐射段1332间的连接处（即第一辐射段1331的末端）朝与第二辐射段1332延伸方向相反的方向延伸。

当馈入点132接收来自射频电路200的射频讯号时，射频讯号经由第一辐射段1331流至第二辐射段1332的末端，接着反向经由第一辐射段1331流至接地部131或通过第一辐射段1331再经由短路部134而流至接地部131。此射频讯号流经的路径（在此称为第一路径）与匹配式天线结构100的第一操作频带中心频率（如5GHz）对应，第一沟槽111的头端与尾端间的延伸长度为匹配式天线结构100的第一操作频带中心频率的八分之一波长的整数倍（如为八分之一波长的2倍则为四分之一波长）。例如，当第一操作频带中心频率为5GHz时，八分之一波长约为0.75cm，四分之一波长约为1.5cm。

相似地，当馈入点132接收来自射频电路200的射频讯号时，射频讯号亦可经由第一辐射段1331流至第三辐射段1333的末端，接着反向经由第一辐射段1331流至接地部131或通过第一辐射段1331再经由短路部134而流至接地部131。此射频讯号流经的路径（在此称为第二路径）与匹配式天线结构100的第二操作频带中心频率（如2.4GHz）对应。第二沟槽112的头端与尾端间的延伸长度为匹配式天线结构100的第二操作频带中心频率的八分之一波长的整数倍（如为八分之一波长的2倍则为四分之一波长）。例如，当第二操作频带中

心频率为2.4GHz时，八分之一波长约为1.56cm，四分之一波长约为3.125cm。

见图1所示，第一沟槽111包含有第一转折部1112，第一沟槽111自头端1111延伸至第一转折部1112时朝一垂直方向转折延伸至第一沟槽111的尾端1113。相似地，第二沟槽112可包含有第二转折部1122，第二沟槽112自头端1121延伸至第二转折部1122时朝向一垂直方向转折延伸至第二沟槽112的尾端1123。

在本实施例中，第一沟槽111于第一转折部1112朝接近接地部131的方向延伸。第二沟槽112于第二转折部1122朝远离接地部131的方向延伸。但本实用新型的实施例并非以此为限，第一沟槽111与第二沟槽112亦可朝同一方向转折或不转折。或者，第一沟槽111可朝远离接地部131的方向转折，第二沟槽112可朝接近接地部131的方向转折。

如图1所示，第一沟槽111的头端1111与第二沟槽112的头端1121相对设置，且彼此相隔一间隔距离d1，并朝相反方向延伸。因此，在制造具有第一沟槽111与第二沟槽112的金属板体110时，可令加工件（如切割刀具或激光等）沿一方向切割出第一沟槽111后，移动前述间隔距离d1，再继续沿同一方向移动并切割第二沟槽112，这样可减少加工过程中加工件移动所需的时间。

在图1所示的第一实施例中，短路部134包含有彼此连接的第一短路段1341及第二短路段1342。第一短路段1341的头端电性连接第一辐射段1331，第一短路段1341的尾端电性连接于第二短路段

1342的头端，第二短路段1342的尾端则电性连接于接地部131。

需要说明的是：短路部134并非仅限弯折一次（即第一短路段1341有第二短路段1342连接处），短路部134非限于连接于第一辐射段1331与接地部131之间，亦可连接于第二辐射段1332与接地部131之间，或连接于第三辐射段1333有接地部131之间。

在一些实施例中，第二短路段1342可平行于第一辐射段1331的延伸方向，第一短路段1341可与第二短路段1342垂直，而平行于接地部131的边缘。

图3A为图1所示的匹配式天线结构100的增益（Gain）图，图3B为图1所示的匹配式天线结构100的返回损失图（Return loss）图。

图4A为不具有第二沟槽112的匹配式天线结构100的增益图，图4B为不具有第二沟槽112的匹配式天线结构100的返回损失图。

合并参考图3A、图3B、图4A及图4B，可以清楚地看到当多了第二沟槽112之后（即图1所示的匹配式天线结构100），可提升对应第二操作频带中心频率的频宽与增益。此即是因为第二沟槽112的头端与尾端间的延伸长度为匹配式天线结构100的第二操作频带中心频率的八分之一波长的整数倍，使得流经短路部134的射频讯号可对应第二沟槽112而耦合至金属板体110，进而辐射出电磁波。

图5为本实用新型第二实施例的辐射板体130的俯视图，在本实施例中，辐射板体130的辐射部133可不具有第三辐射段1333。

图6为本实用新型第三实施例的辐射板体130的俯视图，在本实施例中，第二辐射段1332朝另一方向延伸。

图7为本实用新型第四实施例的辐射板体130的俯视图，在本实施例中，辐射板体130的辐射段133可不具有第二辐射段1332。

图8为本实用新型第五实施例的辐射板体130的俯视图，在本实施例中，辐射部133还包含有第四辐射段1334，其两端分别电性连接于第一辐射段1331；金属板体110除前述第一沟槽111有第二沟槽112之外，还包含对应于第四辐射段1334设置的第三沟槽（图中未示出），此第三沟槽的垂直投影即为第三投影P3。

图9为本实用新型第六实施例的辐射板体130的俯视图，在本实施例中，辐射板体130还包含有另一短路部134。

综合前述的第一至第六实施例，本实用新型的辐射部133非限于T字形，而是可以任意弯曲、延伸或/及分支为各种形状，短路部134亦非仅限于一个，而是可视所需频宽与工作频率而变动。金属板体110非仅限具有前述的第一沟槽111、第二沟槽112及第三沟槽113，亦可视辐射部133的形状及分布对应设置不同数量的沟槽。

图10为采用本实用新型的匹配式天线结构的电子装置300的局部示意图，如图10所示，电子装置300可包含前述任一实施例的匹配式天线结构100及外壳310。这里以第一实施例的匹配式天线结构100及外壳310为例，匹配式天线结构100的金属板体110与外壳310的至少一部分可为一体成型，换言之，金属板体110可为外壳310的一部分，也就是说，外壳310的至少一部分可为金属材质，此金属材质部分即为前述的金属板体110。例如，可以金属制造外壳310，并对其加工而切割出第一沟槽111与第二沟槽112。

这里以电子装置为笔记本电脑为例说明，外壳310可为笔记本电脑的显示屏后盖，但并非以此为限，电子装置300亦可为移动电话、平板电脑、数码相机等具有通讯能力的装置。

综上所述，根据本实用新型实施例的匹配式天线结构100，应用于电子装置300，可提升工作频宽带与其频宽，而减少金属外壳屏蔽的影响，解决先前技术所存在的天线易受金属屏蔽而降低辐射能力的问题。

需要说明的是，以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型所提供技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所作出的局部变更或修饰的等效实施例，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。

Claims

1.一种匹配式天线结构，包括有一金属板体及一与金属板体平行设置并相距一耦合距离的辐射板体，其特征在于：所述的金属板体上至少具有一第一沟槽和一第二沟槽，辐射板体上具有一接地部、一馈入点、一辐射部以及至少一个短路部；其中，与射频电路电性连接的馈入点设置于接地部一侧，至少具有一个辐射段的辐射部通过馈入点与接地部电性连接，短路部则电性连接于辐射部及接地部之间；金属板体上的第一沟槽垂直投影至辐射板体形成的第一投影与辐射部交叠，第二沟槽垂直投影至辐射板体形成的第二投影与短路部交叠。

2.根据权利要求1所述的匹配式天线结构，其特征在于：所述的短路部包括有第一短路段及第二短路段，其中，第一短路段的头端电性连接辐射部，第一短路段的尾端电性连接于第二短路段的头端，第二短路段的尾端电性连接于接地部。

3.根据权利要求1所述的匹配式天线结构，其特征在于：所述的第一沟槽的头端与第二沟槽的头端相对设置，且第一沟槽与第二沟槽朝相反方向延伸。

4.根据权利要求3所述的匹配式天线结构，其特征在于：所述的第一沟槽具有第一转折部，第一沟槽自头端延伸至第一转折部时朝垂直方向转折延伸至第一沟槽的尾端。

5.根据权利要求4所述的匹配式天线结构，其特征在于：所述的第一沟槽于第一转折部朝接近接地部的方向延伸。

6.根据权利要求3所述的匹配式天线结构，其特征在于：所述的第二沟槽具有第二转折部，第二沟槽自头端延伸至第二转折部时朝垂直方向转折延伸至第二沟槽的尾端。

7.根据权利要求6所述的匹配式天线结构，其特征在于：所述的第二沟槽于第二转折部朝远离接地部的方向延伸。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的匹配式天线结构，其特征在于：所述的辐射部包括有一第一辐射段及一第二辐射段，其中，第一辐射段电性连接馈入点，第二辐射段自第一辐射段相对于电性连接馈入点的另一端朝垂直方向延伸。

9.根据权利要求8所述的匹配式天线结构，其特征在于：所述的第一沟槽的头端与尾端间的延伸长度为匹配式天线结构的第一操作频带中心频率的八分之一波长的整数倍，第一操作频带与第一辐射段及第二辐射段所形成的第一路径对应。

10.根据权利要求8所述的匹配式天线结构，其特征在于：所述的辐射部还包括有第三辐射段，第三辐射段自第一辐射段与第二辐射段的连接处朝与第二辐射段的延伸方向相反的方向延伸。

11.根据权利要求10所述的匹配式天线结构，其特征在于：所述的第二沟槽的头端与尾端间的延伸长度为匹配式天线结构的第二操作频带中心频率的八分之一波长的整数倍，第二操作频带与第一辐射段及第三辐射段形成的第二路径对应。

12.一种采用匹配式天线结构的电子装置，具有外壳及匹配式天线结构，其中，匹配式天线结构包括有一金属板体及一与金属板体平行设置并相距一耦合距离的辐射板体，其特征在于：金属板体上至少具有一第一沟槽和一第二沟槽，辐射板体上具有一接地部、一馈入点、一辐射部以及至少一个短路部；其中，与射频电路电性连接的馈入点设置于接地部一侧，至少具有一个辐射段的辐射部通过馈入点与接地部电性连接，短路部则电性连接于辐射部及接地部之间；金属板体上的第一沟槽垂直投影至辐射板体形成的第一投影与辐射部交叠，第二沟槽垂直投影至辐射板体形成的第二投影与短路部交叠。

13.根据权利要求12所述的电子装置，其特征在于：所述的金属板体与外壳的至少一部分为一体成型。