TW201301652A - 通訊電子裝置及其平面寬頻天線元件 - Google Patents

Abstract

一種通訊電子裝置，包含一接地元件及一天線元件。天線元件位於一介質基板上並包含一輻射部及一天線接地面，其中天線接地面電氣連接至接地元件，天線接地面並具有一槽縫，槽縫可在天線元件之操作頻帶之中心頻率附近產生一反共振模態，藉以改善操作頻帶之阻抗匹配，增加操作頻帶之操作頻寬。輻射部包含一第一金屬部及一第二金屬部，其中第二金屬部之一端電氣耦合至天線接地面上，且第二金屬部圍繞第一金屬部而延伸。

Description

通訊電子裝置及其平面寬頻天線元件

本發明係關於一種通訊電子裝置，特別是一種具有平面式寬頻天線元件的平板電腦裝置。

隨著無線通訊技術的快速發展，人們對無線通訊技術的需求也日益加深，相關的電子產品逐漸成為市場上的主流。例如尺寸大小介於行動手機和筆記型電腦之間的平板電腦，除了支援無線區域網路(WLAN)的操作外，更需要透過涵蓋無線廣域網路(WWAN)的操作來增加電子裝置的移動性。此外，行動通訊裝置的外型均以薄形化作為目標，以期能夠獲得消費者的青睞。因此，如何設計一適用於薄形化之行動通訊裝置且具有寬頻操作頻帶以涵蓋WWAN多頻操作之內藏式平面印刷式天線設計，已成為一重要課題。

因此，有必要提供一種通訊電子裝置(例如，一平板電腦裝置)，其具有兩個寬頻操作頻帶，至少涵蓋約824~960 MHz及1710~2170 MHz頻帶，同時其天線元件具有平面化設計及尺寸小之特點。

本發明的目的在於提供一種通訊電子裝置，其內建天線元件具有一天線接地面，可以增加天線設計的彈性，且具有小尺寸、平面印刷及寬頻操作之優點。

為達成上述之目的，本發明之一種通訊電子裝置包含一接地元件，以及一位於介質基板上之天線元件，此天線元件包含一輻射部及一天線接地面，天線接地面並電氣連接至接地元件，且天線接地面上具有一槽縫，此槽縫可在天線元件之操作頻帶的中心頻率附近產生一反共振模態，藉以調整操作頻帶內的阻抗匹配，增加操作頻寬；輻射部包含一第一金屬部及一第二金屬部，其中第二金屬部之一端電氣耦合至天線接地面，且第二金屬部之長度至少為第一金屬部之長度的2倍，第二金屬部並圍繞第一金屬部而延伸。第一金屬部與第二金屬部結合天線接地面上之槽縫可以使天線元件具有兩個寬頻操作頻帶，包含一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，第一及第二操作頻帶均涵蓋至少一行動通訊頻帶。

於本發明一實施例中，該天線元件具有一天線接地面，且此天線接地面上具有一槽縫，可在天線元件之操作頻帶之中心頻率附近產生一反共振模態，幫助改善天線元件之阻抗匹配，進而增加天線元件之操作頻寬。此外，天線本體具有一第一金屬部及一第二金屬部，第一金屬部可在高頻產生一共振模態，第二金屬部可以在低頻產生一共振模態，並與槽縫所產生之反共振模態相鄰近。天線頻寬的增加，主要是藉由槽縫本身之反共振模態，可在天線低頻的共振模態附近產生一額外的虛部阻抗零點，進而增加一共振模態，並與原先之共振模態結合，增加天線之操作頻寬，特別是天線低頻頻帶的操作頻寬。

於本發明一實施例中，天線之尺寸僅約12 x 35mm²，即可涵蓋WWAN五頻(824~960/1710~2170 MHz)之操作，達成小尺寸、平面印刷及寬頻操作之優點。

為讓本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參考第1圖，第1圖為本發明之通訊電子裝置1及其天線元件11之第一實施例結構圖。於本實施例中，通訊電子裝置1包含有一接地元件10、一接地點101及一天線元件11位於一介質基板12上。天線元件11包含一天線接地面13及一輻射部。其中，天線接地面13上具有一螺旋狀槽縫16，其具有一第一端(開口端)161位於天線接地面之一邊緣131與一第二端(閉口端)162位於天線接地面13之內部。輻射部具有一第一金屬部14及一第二金屬部15，其中第二金屬部15之一端電氣耦合至天線接地面13，且第二金屬部15圍繞第一金屬部14而延伸。

請一併參考第2圖，第2圖為本發明之通訊電子裝置1及其天線元件11之第一實施例與第一實施例無槽縫時之模擬返回損失比較圖。第一實施例選擇接地元件10長度約為150 mm、寬度約為200 mm；介質基板12長度約為35 mm、寬度約為12 mm、厚度約為0.8 mm。第一金屬部14長度約為29 mm，第二金屬部15長度約為70 mm，大於第一金屬部14長度之2倍。第一實施例無槽縫16時，第二金屬部15可以激發一第一共振模態24，第一金屬部14可以激發出一第二共振模態25，但此時第一共振模態24並無法涵蓋所需之操作頻寬。第一實施例之第二金屬部15可以激發一第一共振模態21，第一金屬部14可以激發出一第三共振模態23，其中槽縫16可在天線元件11之操作頻帶的中心頻率附近產生一反共振模態，並額外產生一虛部阻抗零點，進而產生一第二共振模態22，並與第二金屬部15所產生之第一共振模態21共同合成第一實施例之第一操作頻帶，而第三共振模態23則為第一實施例之第二操作頻帶。在6 dB返回損失的定義下(一般行動通訊天線設計規範)，第一實施例之第一操作頻帶可涵蓋GSM850/900(約824~960 MHz)之兩頻操作；第一實施例之第二操作頻帶，可涵蓋GSM1800/1900/UMTS(約1710~2170 MHz)之三頻操作，因此，該通訊電子裝置及其天線元件之第一操作頻帶與第二操作頻帶均可涵蓋至少一行動通訊頻帶，且可滿足WWAN五頻之操作需求。

請參考第3圖，第3圖為本發明之通訊電子裝置1及其天線元件11之第一實施例與第一實施例無槽縫時之模擬輸入阻抗比較圖。對照第一實施例無槽縫時之輸入阻抗實部曲線33、虛部曲線34與第一實施例之輸入阻抗實部曲線31、虛部曲線32，可發現第一實施例之輸入阻抗實部曲線31與虛部曲線32在天線元件11之操作頻帶中心頻率附近產生一反共振模態35，並額外產生一虛部阻抗零點，增加操作頻寬。

請參考第4圖，第4圖為本發明之通訊電子裝置4及其天線元件41之第二實施例之結構圖。第二實施例之通訊電子裝置4之結構基本上與第一實施例之通訊電子裝置1相同，惟槽縫46形狀為一蜿蜒狀，其具有一第一端(開口端)461位於天線接地面之一邊緣131與一第二端(閉口端)462位於天線接地面之內部。如此，第三實施例亦可達成與第一實施例相似之功效。

請參考第5圖，第5圖為本發明之通訊電子裝置5及其天線元件51之第三實施例之結構圖。第三實施例之通訊電子裝置5之結構基本上與第一實施例之通訊電子裝置1相同，惟天線接地面53、槽縫56與第二金屬部55均位於介質基板12之另一表面上，並與第一金屬部14位於介質基板12之不同表面上。槽縫56具有一第一端(開口端)561位於天線接地面之一邊緣131與一第二端(閉口端)562位於天線接地面之內部，此外，並使用一同軸傳輸線57作為訊號饋入之用。如此，第三實施例亦可達成與第一實施例相似之功效。

本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，且上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1．．．本發明之通訊電子裝置之第一實施例

4．．．本發明之通訊電子裝置之第二實施例

5．．．本發明之通訊電子裝置之第三實施例

10．．．接地元件

101．．．接地點

11,41,51．．．天線元件

12．．．介質基板

13,53．．．天線接地面

131．．．天線接地面之一邊緣

14．．．第一金屬部

15,55．．．第二金屬部

16,46,56．．．槽縫

161,461,561．．．槽縫之第一端(開口端)

162,462,562．．．槽縫之第二端(閉口端)

21．．．第一實施例之第一共振模態

22．．．第一實施例之第二共振模態

23．．．第一實施例之第三共振模態

24．．．第一實施例無槽縫時之第一共振模態

25．．．第一實施例無槽縫時之第二共振模態

31．．．第一實施例之輸入阻抗實部曲線

32．．．第一實施例之輸入阻抗虛部曲線

33．．．第一實施例無槽縫時之輸入阻抗實部曲線

34．．．第一實施例無槽縫時之輸入阻抗虛部曲線

35．．．反共振模態

57．．．同軸傳輸線

第1圖為本發明之通訊電子裝置之第一實施例結構圖。

第2圖為本發明之通訊電子裝置之第一實施例與第一實施例無槽縫時之模擬返回損失比較圖。

第3圖為本發明之通訊電子裝置之第一實施例與第一實施例無槽縫時之模擬輸入阻抗比較圖。

第4圖為本發明之通訊電子裝置之第二實施例結構圖。

第5圖為本發明之通訊電子裝置之第三實施例結構圖。

1．．．本發明之通訊電子裝置之第一實施例

4．．．本發明之通訊電子裝置之第二實施例

5．．．本發明之通訊電子裝置之第三實施例

10．．．接地元件

101．．．接地點

11．．．天線元件

12．．．介質基板

13．．．天線接地面

131．．．天線接地面之一邊緣

14．．．第一金屬部

15．．．第二金屬部

16．．．槽縫

161．．．槽縫之第一端(開口端)

162．．．槽縫之第二端(閉口端)

Claims (6)

1. 一種通訊電子裝置，包含：一接地元件；一天線元件，該天線元件位於一介質基板上，並包含：一輻射部；及一天線接地面，該天線接地面電氣連接至該接地元件，該天線接地面並具有一槽縫，該槽縫在該天線元件之操作頻帶之中心頻率附近產生一反共振模態，藉以改善該操作頻帶之阻抗匹配，增加該操作頻帶之頻寬。
2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，該輻射部包含：一第一金屬部；及一第二金屬部，其一端電氣耦合至該天線接地面，該第二金屬部之長度至少為該第一金屬部之長度的2倍，並圍繞該第一金屬部而延伸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，該槽縫為一螺旋狀或蜿蜓狀槽縫，其第一端為開口端，位於該天線接地面之一邊緣，其第二端為閉口端，位於該天線接地面之內部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該第一及該第二操作頻帶均至少涵蓋一行動通訊頻帶。
5. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，該天線接地面及該輻射部位於該介質基板之同一表面上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，該天線接地面及該輻射部之部分區間位於該介質基板之不同表面上。