TW201134002A - Antenna structure - Google Patents

Description

201134002 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於天線結構，尤指一種將第二輻射體圍繞在第一 輻射體的周圍，來使得第一輻射體之複數個第一侧邊與第二輻射體 之複數個第二側邊之間具有複數個預定間隔以形成耦合效應的天線 結構。 【先前技術】 隨著無線通訊的蓬勃發展以及行動通訊產品微型化之趨勢，天 線的擺設位置與空間受到壓縮，相對地造成設計上的困難，一些内 故式的微型天線因而被提出。—般而言，目前較普遍所使用的微型 天線有晶片天線（ehipanteima)以及平面式天線（pianai>antenna) 等’ 14類型天線均具有體積小之特點。平面式天線結翻為具備體 積小、重量輕、製作容易、價格低廉、可信度高，同時可附著於任 何物體之表面上，使得微帶天線與印刷式天線被大量應用於無線通 訊系統中。 因此’如何增進鱗、雜阻抗隨、改善細場型及增 加天線頻寬，即成為天線設計領域的重要課題。 201134002 【發明内容】 前技術中

本發明的目的之一在於提供一種天線結構，以解決先 之問題。 N 本發明之-實施例提供了-種天線結構。天線結構包含有—正 饋入接點、-負饋人接點、-輻射元件以及—接地元件。輕射元 包含-第-輻射體以及-第二姉體，第—輻射體具有—第一= 接於該正饋入接點，且具有複數個第一側邊；而第二輻射體具有一 第一端耦接於該負饋入接點，且具有複數個第二侧邊，其中該第= 輕射體係至少部分圍賴第-輻健，以及該[細體之該: 個第-側邊與該第二歸體之該複數個第二側邊之間具有複數 定間隔以形成粞合效應。接地元_接於第二細體。其中， 該第-輪射體與該第二H射體係、可位於同—平面上，或者該第 射體與該第二輻射體係可位於不同平面上。 本發明之另—實關提供了 m賴。 轉接於該正饋人接％輻射體’第—輻射體具有一第一端 接點㈣,·第—_射體具有—第—端減於該負饋入 射體體係至少部分圍繞在該第一輕射體，且該第-輕 -複二=:::_有=定間隔—合效應。其 '、成螺$疋狀空間，且該第一輻射體與該第 正饋入接點、-負饋入接點、一輕射元件以及 件包含-第-輻射體以及1 ^ 5 201134002 二輻射體係沿著闕旋狀空間而環繞設置。接地元件輪於 射體。 【實施方式】 應注意的是，爲了方便說明，於以下之各實施例中，相同或類 似的元件係使用_或_的符絲標示，且相同之部分將不再重 複贅述。本發_針對小尺寸且可運用好鮮之天線設計加以改 良，進而解決習知問題。 請:併參考第1圖與第2圖，第1圖為本發明-天線結構100 之第一實施例的示意圖，而第2圖則為第1圖所示之天線結構100 的電流路徑之示意圖。如第1圖所示，天線結構100包含有（但不 偏限於）-輻射元件13G…接地元件⑽、—正饋人接點ρι以及 一負饋入接，點P2。輕射元件130包含一第一輕射體11〇以及一第二 轄射體120 ’第一輕射體11〇具有一第一端11〇A以及一第二端 110B ’其中第—端11〇A係柄接於正饋入接點ρι;而第二輕射體⑼ 亦具有-第-端12GA以及-第二端12GB，其中第一端12〇A係搞 接於負饋人接點P2。接地耕HG祕於第二輻射體12〇。另外， -饋入訊號源150係用來激發天線結構1〇〇，且饋入訊號源15〇的 正訊號端係耦接於正饋入接點P1 (亦即，第一輻射體11〇之第一端 110A)’而饋入汛號源150的負訊號端則係耦接於負饋入接點p2(亦 即，第二輻射體120之第一端120A)。 201134002 請繼續參考第1圖，第-輕射體110具有複數個第-側邊⑴ 〜114 ’且第二轄射體12〇具有複數個第二側邊⑵〜。於本實 施例中II射體11G具有複數個區段H區段包含有一内 側邊（insideedge)以及一外側邊（〇utsideedge)，於第1圖中係以 粗線來代表第-輻射體11G的複數個外側邊（亦即，第—側邊⑴ 114)並以細線來代表第一輕射體11〇的複數個内側邊；而第二 韓射體12G亦具有複數舰段，且每—區段亦包含有—誠邊以及 -外側邊，於第1圖中係以粗線來代表第二輻射體的複數個内側邊 (亦即，第二侧邊121〜124)，並以細線來代表第二輻射體12〇的 複數個外側邊。值得注意的是，第二輻射體12〇係至少部分圍繞在 第一輻射體110的周圍’且第一輻射體11〇之複數個第一側邊 〜114與第二輻射體之複數個第二側邊121〜124之間具有複數個預 定間隔Dl、D2、D3以形成耦合效應（或電容效應）。 請注意，上述之「圍繞」並非指第二輻射體120必須完全包圍 第一輻射體110，而可以是第二輻射體120設置於第一輻射體110 的部分周圍。 如第2圖所示，第一輻射體110之第一電流II係沿著複數個第 一側邊111〜114來流經第一輻射體Π0，且第二輻射體120之第二 電流12係沿著複數個第二側邊121〜124來流經第二輻射體12〇。 此外，由於第一電流II係由饋入訊號源150的正訊號端流至饋入訊 201134002 號源150的負訊號端，換句話說’第一電流u在第一轄射體⑽之 複數個區段上的電流路徑係構成一迴路。 請注意，於本實施例中’第-轄射體11〇係可視為一環繞天線， 其係姻環繞所造誠電流雜（脚，第—電流n)來共振出對 應一第-共振模態之-第-操作頻段（例如，第3圖中的操作頻段 BW1);而第二輪射體120則係利用輕合效應（或電容效應）所造 成的電祕徑（亦即，第二電流12)來共振出龍—第二共振模態 之-第二操作雛（例如，第3圖巾的操作頻段bw2)。此外，第 一輻射體m與第二輻射體12〇係構成—螺旋狀，且上述之複數個 預定間隔Di、D2、D3係構成一螺旋狀空間（8ρω spaee)。換古之， 第一轄射體11〇與第二輻射體120係'沿著該螺旋狀空間而環_置。 -請參考第3圖，第3圖為第丨圖之天線結構觸的電壓駐波比 之示意圖。於第3圖中，橫軸表示頻率⑽z)，介於2GHz至6GHz， _表示電壓駐波比VSWR。由第3圖可得知，天線結構觸具有 -第-共振模態以及—第二共振模g，其中對應於該第—共振模態 之第一操作頻段BW1、約落在5.i5GIIz〜5 85GMHz，而對應於該第 二共振模態之第二操作頻段BW2約落在2 4〜2 5GHz。 第1圖所示之天線結構應僅為本發明之一實施範例，然而熟 知此項技藝者應可了解，在不違背本發明之精神下，天線結構刚、 之各種各樣的變化皆是可行的。接下來，將針對天線結構謂的可 201134002 行變化實施例進行說明。其中，第4圖以及第5圖係說明改變天線 結構之正饋人接點與負饋人接關位置的變化實關；第6圖、第 7圖以及第8圖係說明改變天線結構之預定間隔的變化實施例；第 1〇圖以及第11圖係說明改變第二輻射體的變化實施例；帛η圖、 第13圖以及第14圖係說明改變第一輻射體的變化實施例；而第μ 圖、第15B圖、第16A圖以及第16B圖則說明將第一轄射體與第二 輻射體設置於不同平面的變化實施例。 請一併參考第4圊以及第5圖，第4圖與第5圖分別為本發明 一天線結構的—變化實施例之示意圖。由第4圖可得知，饋入訊號 源45〇的正訊號端（輕接至正饋入接點ρι)以及負訊號端（輛接至 ^饋入接點P2)的位置並非不可改變的’其位置可根據圖中箭頭所 W的方式’移動到位置A1—A2之間的任何—處（鄰近第一輕射 體410的第一端41〇A)。換言之，上述之正饋入接點P卜負饋入接 的位置可視貫際應用來調整之，值得注意的是，改變正饋入接 點P1、負饋入接.點P2的位置會改變天線結構400中流經第一輻射 體410與流經第二韓射體42㈣電流路徑，且由於電流路徑的長度 改變’會影響到第一轄射體410與第二輻射體420的操作頻段。舉 例來說’於第5圖中’若是將饋入訊號源550的位置移到位置b之

At(遠離第幸田射體51〇的第一端510A)，流經第一轄射體510的第 -電流Ila及流經第二轄射體52㈣第二電流I2a，其電流路徑的長 度改變會較大。 201134002 請-併參考第6圖、第7圖以及第8圖，第6圖 第8圖分別為本發明—天線結構的另—變化實施例之示意圖圖於= 6圖中’天線結構_之架構與第〗圖之天線結構觸類似，係為 天線結構100之變形’兩者不同之處在於天線結構_之第一輕射 體⑽與第二輻射體620之間的預定間隔D3,係大於第！圖所干之 定間隔D3。換句話說，預定間隔D3、切，係可視 實際應用來調整之’值得注意的是，當預定間隔D3、防，愈大時， 其輕合效騎差，歸導致高操作触（亦即，第—操段 的頻寬變窄。 又; 於第7圖中，天線結構之架構與第i圖之天線結構漏類 似，兩者不同之處在於天線結構·之第一髓體彻 體似之間的預定間謂，係大於第丨圖所示之天線結構刚一的預 疋間隔D2。換句話說，預定間隔_2，係可視實際應用來調整之， 值得注意的是’當默間隔Μ、Dr愈大，並不會影響高操作頻段 (亦即，第一操作頻段BW1)的頻寬，但是由於低操作頻段（亦即， 第二操作頻段BW2)的電流路徑I2b變長，會導致低操作頻段的頻 於第8圖中，天線結構_之架構與第丨圖之天線結構腦類 似’兩者不同之處在於天線結構_之第—储體⑽與第二輕射 2 8205之間的預定間隔D1，係大於第1圖所示之天線結構觸的預 疋間隔D1。換句概，預定間隔D1、m ’係可視實際應用來調整之， 201134002 .值縣意的是，預定間隔DhDl，愈大時，其輕合效應愈差，且會 導致兩操作頻段（亦即，第一操作頻段BW1)阻抗不匹配；另外， 由於低操作頻段（亦即，第二操作頻段BW2)的電流路徑必變長， 會導致低操作頻段的頻率降低。 請一併參考第9圖、第10圖以及第11®，第9圖、第10圖以 及第圖刀別為本發明一天線結構的另一變化實施例之示意圖。於 ⑩第9圖中，天線結構9〇〇之架構與第1圖之天線結構1〇〇類似兩 者不同之處在於在靠近天線結構9⑻的n射體㈣的第二端 之處具有-f折960。因此’第一轄射體91〇與第二輻射體92〇之 間的預定間隔D3a與預定間隔咖兩者大小不同。由於天線結構 900之預定間隔D3b係較天線結構1〇〇之預定間隔D3小因此經 由預定間隔D3b所造成的搞合效應更強。 於第10圖中’天線結構100〇之架構與第1圖之天線結構100 #類似’天線結構_包含一第一輻射體腦與一第二輕射體 1020 ’兩者不同之處在於天線結構誦的之第二輻射體1⑽的第 一私1020B更朝正x轴方向延伸。此外，由於流經第二輻射體1〇2〇 的第U I2d的電流路棱變長，會導致低操作頻段的頻率降低。 於第11圖中’天線結構11〇〇之架構與第1圖之天線結構100 類兩者不同之處在於天線結構11〇〇的之第二韓射體⑽的第 ^ t朝正Y軸方向延伸。此外’由於流經第二幸畐射體mo 11 201134002 抗不匹配 、請一併參考第12圖、第13圖以及第14圖，第12圖、第η 圖以及第14圖分別為本發明一天線結構的另一變化實施例之示意 圖於第12圖中，天線結構12〇〇之架構與第ι圖之天線結構⑽ 類似’天線結構1200包含一第一輻射體121〇與一第二賴射體 ’兩者不同之處在於天線結構㈣的第一輕射體㈣並非為⑩ 一環繞天線’而係視為—有短路的單極天線。此外，由於流經第一 輪射體咖的第一電流Ilf的電流路徑變短，會導致高操作頻段的 頻率增加。 於第13圖中，天線結構13〇〇之架構與第u圖之天線結構【· 類似’兩者不同之處在於天線結構丨謂的第一輻射體测與第二 輻射體1320並沒有電性連接在一起。於本實施例中，第-輕射體# 1310係視為一單極天線。 於第14圖中’天線結構14〇〇之架構與第i圖之天線結構刚 類似，兩者不同之處在於天線結構14〇〇的第一輻射體141〇與第二 輻射體1420並沒有電性連接在一起。於本實施例中，第一韓射體 1410係視為一單極天線。 12 201134002 的請注意’於第1圖〜第14圖中係針對第-輻射體與第二輻射體 她於同-平面⑷卩香χγ平面）增_ =非本發明之_條件。於其他的實施财，亦可將第—轄j 與第-設置在不同平面上，來可達到多頻带之目的。 、δ月一併參考第似圖以及第⑼圖，第以圖以及第脱圖 =為本發明-天線結構·之又—實施例的正視_反視圖。於 鲁f施例中’天線結構测包含有輻射元件咖、接地元件浦、 基板1560、正饋入接點ρι以及負饋入接點p2。基板測具有第 二平面156GA以及相對於第—平面15之—第二平面15_。值 得注意的是，接地元件亦包含第—接地子元件·α以及第 -接地子7L件1540B ’兩者係上下至少部份重疊，且第—接地子元 件1540A與第一輕射體151〇係位於第一平面156〇A上，且第二接 地子元件1·Β鮮二傭體152〇係位於第二平面15_上。接 地元件1540之第一接地子元件1540A耦接第-輻射體1510，且第 籲二接地子元件1540B耦接第二輻射體152〇。 凊一併參考第16A圖以及第16B圖，第16A圖以及第16B圖 分別為本發明一天線結構1600之又一實施例的正視圖與反視圖。天 線結構1600之架構係與第15圖之天線結構15⑻類似，兩者不同之 處在於天線結構16〇〇另包含一導通孔（via h〇ie) 1670，設置於接 地元件1640之第一接地子元件1640A以及第二接地子元件1640B 之間’並貫穿基板1660之第一平面1660A與第二平面1660B，用 13 201134002 來電性連接帛—接地子祕164〇Α以及帛二接地子元件 1640B 〇 上述之實施例僅為用來說明本創作之可行的設計變化，並非本 創作之限制條件。毫無疑問地，熟知此項技藝者應可了解，在不違 背本創作之精神下’第1圖至第16A圖、第16B圖所提到的天線結 構100〜1600之各種各樣的變化皆是可行的。舉例而言，可將第1 圖至第16A ®、第ι6Β _天餘意排列組合成_個新的變化實施 例0 由上可知，本發明提供一種天線結構1〇〇〜16〇〇，透過將第二 輻射體圍繞在第-練體的厢，並藉由第三輻射體的第二側邊與 第-韓射體的第-側邊之間的預定間隔所形成_合效應來改變天 線的阻抗匹配’來進-步地達到多頻帶的目的。此外，在不違背本 發明之精神下，本發明所揭露之天線結構之各種各樣的變化皆是可 行的。舉例而言，可改變天線結構的正饋入接點與負饋人接點的位 置、可改變兩輻射體之間的歡_的大小、可改變第__輻射體及/ 或第二輕射體的形狀、或者可將第—鋪體與第二輻_設置於不 同平面上，此皆應隸屬本發明所涵蓋之範疇。 以上所述僅為本發明之難實_，凡依本發明申請專利範圍 所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 201134002 第1圖為本發明-天線結構之第—實施例的示意圖。 第2圖為第1 _示之天線結構的電流路徑之示意圖。 第3圖為第1圖所示之天線結構的電壓駐波比之示意圖。 第4圖為本發明—天線結構之第二實施例的示意圖。 第5圖為第4圖所示之天線結構的變化實施例的示意圖。 第6圖為本發明-天線結構之第三實施例之示意圖。 第7圖為本發明-天線結構之第四實施例之示意圖。 第8圖為本發明—天線結構之第五實施例之示意圖。 第9圖為本發明—天線結構之第六實關之示意圖。 第10圖為本發明-天線結構之第七實施例之示意圖。 第11圖為本發明-天線結構之第八實施例之示意圖。 第12圖為本發明一天線結構之第九實施例之示意圖。 第13圖為本發明-天線結構之第十實施例之示意圖。 第14圖為本發明-天線結構之第十—實施例之示意圖。 第Μ圖以及第15B圖分別為本發明一天線結構之第十二實施例的 正視圖與反視圖。 第16A圖以及第则分別為本發明_天線結構之第十三實施例的 正視圖與反視圖。 【主要元件符號說明】 100、400〜1600 天線結構 15 201134002 110、410、510、610、710、810、910、 1010、1110、1210、1310、1410、1510 第一輻射體 120、420、520、620、720、820、920、 1020、1120、1220、1320、1420、1520 第二輻射體

130 ' 1530 140 、 1540 、 1640 1540A、1640A 1540B 、 1640B 150 > 450'550 111〜114 121〜124 IIOA、 120A、410A、510A IIOB、 120B、1020B、1120B 輻射元件 接地元件 第一接地子元件 第二接地子元件 饋入訊號源 第一側邊 第二側邊 第一端 第二端

P1 P2 X、Y、Z 正饋入接點 負饋入接點 座標轴 D卜 D2、D3、Dl，、D2,、D3,、D3a、D3b η、Ila、lib、lie、lie、Ilf 12、I2a、I2b、I2c、I2d、I2e BW1 ' BW2 操作頻段 A1 Ά2 ' B 位置 960 彎折 1560、1660 基板 預定間隔 第一電流 第二電流 16 201134002

1560A、1660A

1560B > 1660B 1670 第一平面 第二平面 導通孔

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Claims (1)

1. 201134002 七、申請專利範圍： 1. 一種天線結構，包含有： 一正饋入接點以及一負饋入接點； 一韓射元件，包含有： 一第一輻射體，具有一第一端耦接於該正饋入接點，且具有 複數個第一側邊（side edge);以及 一第二輻射體，具有一第一端耦接於該負饋入接點，且具有 複數個第二側邊，其中該第二輻射體係至少部分圍繞該第 一輻射體，以及該第一輻射體之該複數個第一側邊與該第 二輻射體之該複數個第二側邊之間具有複數個預定間隔 以形成耦合效應；以及 一接地元件，耦接於該第二輻射體。 2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中一第一電流係沿著 該複數個第一側邊來流經該第一輻射體，以及一第二電流係沿 著該複數個第二側邊來流經該第二輻射體。 3. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中該第一輻射體具有 複數個區段，以及該第一電流在該複數個區段上的電流路徑係 構成一迴路。 4.如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第一輻射體具有 201134002 複數個區段，每一區段包含有一内側邊（inside edge )以及一外 側邊（outside edge )’以及該複數個第一側邊係為該複數個區段 之該複數個外側邊。 5. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第二輻射體具有 複數個區段，每一區段包含有一内側邊以及一外側邊，以及該 複數個第二側邊係為該複數個區段之該複數個内側邊。 6. 如申請專利範圍帛1項所述之天線結構，其中該正饋入接點、該 負饋入接點、該輻射元件以及該接地元件係位於同一平面上。 7. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其另包含： 一基板，具有-第-平面以及相對於該第—平面之—第二平面， 其中該第-輻㈣餘於該第—平面上，以及該第二輻射體 係位於該第二平面上。 8. 如申請專利範圍第7項所述之天線結構，其中該接地元件包含一 ^接地子元相及-第二接地子元件，兩者係上下至少部份 该第一接地子元件與該第一韓射體係位於該第-平面 上:以及对二接地子树與該第二輻射體係位於該第二平面 9. 如申請專利難第8項所述之天線結構，其另包含： 19 201134002 工_ ( lahole)’^置於該第—接地子元件以及該第二接地 疋件之間，並貫穿該基板之該第—平面與該第二平面用 來電性連接該第一接地子元件以及該第二接地子元件。 ίο. 11. 12. 13. =請專利範圍第i項所述之天線結構，其中該第一輕射體與 該第一輕射體係構成一螺旋狀。 細第！項所述之天線結構,其中該複數個預定間 隔係構成一螺旋狀空間。 tr專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第二㈣體另 2 端，且於靠近該第二轄射體之該第二端之處具有一 琴折。 一種天線結構，包含有： 正饋入接點以及一負饋入接點； 一輻射元件，包含有： 一第-轄射體，具有-第—_接於該正饋人接點；以及 一第二輪射體，具有-第—端祕於該負饋入接點，該第二 幸田射體係至V 4刀圍繞在該第一輕射體，且該第一韓射體 與該第二輻射體之叫有複數_定_⑽成麵合效 應，其中該複數_定間隔係構成—螺旋狀空間（splral space)’減郎-細體_第二細麵沿著該螺旋 20 201134002 狀空間而環繞設置；以及 一接地元件，耦接於該第二輻射體。 如申凊專利圍第項所述之天線結構，其中該第一轄射體具 有複數個第-側邊，該第二輻射體具有複數個第二側邊以及 該第-輕射體之該複數個第—側邊與該第二輻射體之該複數個 第-側邊之間具有該複數個預定間隔以形成搞合效應。 如申料_圍第14項所述之天線結構，其中—第—電流係沿 著該複數個第-侧邊來流經該第一輕射體，以及一第二電流係 名著該複數個第二側邊來流經該第二輻射體。 16·如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中該第一輻射體具 有複數個區段，以及該第—電流在該複數個區段上的電流路徑 係構成一迴路。 17. 如申凊專利範圍第14項所述之天線結構，其中該第一輻射體具 有複數個區段，每一區段具有一内側邊以及一外側邊，以及該 複數個第一側邊係為該複數個區段之該複數個外側邊。 18. 如申請專利範圍第14項所述之天線結構，其中該第二輻射體具 有複數個區段’每一區段具有一内側邊以及一外側邊，以及該 複數個第二側邊係為該複數個區段之該複數個内側邊。 21 201134002 19·如申請專利範圍第13項所述之天線結構，其倾正饋入接點、 該負饋入接點、該骑元件以及該接地元件係位於同—平面上。 2〇.如申請專利範圍第13項所述之天線結構，其另包含： -基板，具有—第—平面以及相對於該第—平面之—第二平面， 其中該第-體係位於該第—平面上，以及該第二輕射體 係位於該第二平面上。 .如申請專利範圍第20項所述之天線結構其中該接地元件包含 -第-接地子元件以及一第二接地子元件，兩者係上下至少部 份重疊；該第一接地子元件與該第一輕射體係位於該第一平面 上’以及該第一接地子元件與該第二輕射體係位於該第二平面 上0 22. 如申請專利範圍第21項所述之天線結構，其另包含： 導通孔，6又置於該第一接地子元件以及該第二接地子元件之 彳並貫穿該基板之料—平面與該第二平面，用來電性連 接該第一接地子元件以及該第二接地子元件。 23. 如申請專利範圍第13項所述之天線結構，其中該第二輻射體另 具有-第二端，且於靠近該第二韓射體之該第二端之處具有一 22