TW201308748A - 通訊電子裝置及其天線結構 - Google Patents

Abstract

通訊電子裝置包含一天線結構，該天線結構至少包含一接地元件及一天線元件，其中接地元件之一邊緣具有一缺口，且天線元件位於接地元件之缺口處。而天線元件包含一饋入金屬部及一短路金屬部，而饋入金屬部至少包含一第一區段、一第二區段及一第三區段，而短路金屬部包含開口端之一第一短路區段與第二區段之間具有一第一耦合間隙，且短路金屬部包含短路端之一第二短路區段與第三區段具有一第二耦合間隙。

Description

通訊電子裝置及其天線結構

本發明係關於一種通訊電子裝置，特別是一種具有兩個寬頻操作頻帶的縮小化天線的手持式通訊電子裝置，且天線配置於通訊電子裝置之接地元件之一邊緣之一缺口內，可以降低使用者手部對於天線的影響。

近年來由於行動通訊產業的蓬勃發展，使得應用於行動通訊裝置上的天線必須具備尺寸小、多頻帶操作及與周邊元件做整合等要件。然而行動通訊裝置在實際使用時，天線的配置位置將決定其受到手部影響的程度。舉例來說，如美國專利第7,768,466 B2號“Multiband folded loop antenna(多頻折疊迴圈天線)”即揭示一種佔據三維立體空間之手機天線，其天線配置於一接地面邊緣且必須佔據整個邊緣來達成寬頻之操作，並無法與周圍之接地面緊密結合，造成裝置內部之空間浪費。同時，當使用者使用此通訊裝置時，此種天線的配置方式容易造成天線受到手部握持的位置不同而使得天線的輻射特性受到干擾。

因此，有必要提供一種通訊電子裝置，其具有兩個寬頻操作頻帶，例如至少涵蓋約824~960 MHz及1710~2170 MHz頻帶，以滿足無線區域網路(WWAN,Wireless Wide Area Network)之五頻操作，並且能夠將天線配置於具有一缺口的接地面，且該缺口可位於接地面之一邊緣之中間區間，可以增加使用者手部與天線間的距離，來降低使用者手部對天線所造成之影響，改善先前技術所存在的問題。

本發明的目的在於提供一種通訊電子裝置，其具有兩個寬頻操作頻帶，至少涵蓋約824~960 MHz及1710~2170 MHz頻帶之WWAN五頻操作，並且能夠將天線配置於具有一缺口的接地面，且該缺口可位於接地面之一邊緣之中間區間，可以增加使用者手部與天線間的距離，來降低使用者手部對天線所造成之影響。

為達成上述之目的，本發明之一種通訊電子裝置，包含有一天線結構，該天線結構具有一接地元件以及一天線元件，其中接地元件之一邊緣具有一缺口，且天線元件位於接地元件之缺口處，其中天線元件包含一饋入金屬部以及一短路金屬部，而饋入金屬部至少包含一第一區段、一第二區段及一第三區段，其中第一區段之一第一端為天線元件之饋入端，第二區段耦接於該第一區段之一第二端，以大致垂直於第一區段之方向延伸，第三區段耦接於該第二區段，其中該第一區段、該第二區段以及該第三區段係呈現一U字形。而短路金屬部包含開口端之一第一短路區段與第二區段具有一第一耦合間隙，且短路金屬部包含短路端之一第二短路區段與第三區段具有一第二耦合間隙。

為達成上述之目的，本發明之一種天線結構包含有一接地元件以及一天線元件，其中接地元件之一邊緣具有一缺口，且天線元件位於接地元件之缺口處，其中天線元件包含一饋入金屬部以及一短路金屬部，而饋入金屬部至少包含一第一區段、一第二區段及一第三區段，其中第一區段之一第一端為天線元件之饋入端，第二區段耦接於該第一區段之一第二端，以大致垂直於第一區段之方向延伸，第三區段耦接於該第二區段，其中該第一區段、該第二區段以及該第三區段係呈現一U字形。而短路金屬部包含開口端之一第一短路區段與第二區段具有一第一耦合間隙，且短路金屬部包含短路端之一第二短路區段與第三區段具有一第二耦合間隙。

於本發明一實施例中，該缺口位於靠近該接地元件之該邊緣之一中間區間；於本發明另一實施例中，該缺口位於該接地元件之該邊緣之一角落處。

於本發明一實施例中，該第一耦合間隙約略為2毫米(mm)，而該第二耦合間隙約略為1.5毫米(mm)。

其中饋入部激發短路金屬部，二者合成一共振環圈路徑，可於低頻(約850 MHz)產生一個四分之一波長的共振模態，並於高頻(約1700 MHz)產生一個倍頻模態，並藉由在饋入部之一端加上一微波電路，可於低頻附近(約1000 MHz)產生一個共振模態以協助低頻雙共振激發，形成低頻的第一操作頻帶，涵蓋GSM850/900之操作頻帶。另外饋入部本身亦可在高頻附近(約2100 MHz)增加一個四分之一波長的高頻模態，利用此兩個高頻模態可藉由第一耦合區段及第二耦合區段來調整其高頻的阻抗匹配及頻率比，達成高頻之第二操作頻帶，涵蓋GSM1800/1900/UMTS之操作頻帶。

為讓本發明之上述和其他目的、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。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

請參考第1圖，第1圖為本發明之通訊電子裝置1及其天線結構之第一實施例之結構圖。於本實施例中，通訊電子裝置1，具有(但不侷限於)一接地元件10及一天線元件11，其中接地元件10之一邊緣之中間區間具有一缺口101，且天線元件11位於接地元件10之缺口101處，其中天線元件11包含一饋入金屬部13以及短路金屬部14，而饋入金屬部13至少包含一第一區段131、一第二區段132及一第三區段133，其中第一區段131之一端為天線元件11之一饋入端134，第二區段132耦接於第一區段131之另一端，以大致垂直於第一區段131之方向延伸，第三區段133耦接於第二區段132，其中第一區段131、第二區段132以及第三區段133係呈現一U字形。而短路金屬部14包含開口端之一第一短路區段141與第二區段132具有一第一耦合間隙151，且短路金屬部14包含短路端143之一第二短路區段142與第三區段133具有一第二耦合間隙152。

值得注意的是，短路金屬部之短路端143並藉由一金屬導體電氣連接至接地元件10上的短路點102。此外，於一實施例中，通訊電子裝置1可另包含一微波電路16，耦接於天線元件11之該饋入端，而饋入金屬部13則藉由一金屬導體電氣連接至微波電路16再電氣連接至通訊模組17，其中該微波電路16至少包含一晶片電感及一晶片電容，該晶片電感與該晶片電容為並聯連接，形成一帶拒電路以調整天線之阻抗匹配，增加天線低頻頻寬之調整機制彈性。另外藉由饋入金屬部13與短路金屬部14具有兩個不同的耦合區段，可以增加天線高頻頻寬之調整機制彈性。

此外，於本實施例中，第一耦合間隙151約略為2毫米(mm)，而第二耦合間隙152約略為1.5毫米(mm)，但此僅用來作為本發明之範例說明，並非本發明之限制條件。

請一併參考第2圖，第2圖為本發明之通訊電子裝置1及其天線結構之第一實施例的返回損失量測結果圖。於本實施例中，饋入金屬部激發短路金屬部，二者合成一共振環圈路徑，可於低頻產生一個四分之一波長的共振模態(約850 MHz)，並於高頻產生一倍頻模態(約1700 MHz)，並藉由在饋入金屬部之一端加上一微波電路，可於低頻產生一個共振模態(約1000 MHz)以協助低頻雙共振激發，形成低頻的第一操作頻帶(如第2圖所示之第一操作頻帶21)，至少涵蓋約824~960 MHz，另外饋入部本身亦可在約2100 MHz處增加一高頻模態，利用此兩個高頻模態可藉由調整第一耦合間隙及第二耦合間隙的大小來調整其高頻的匹配及頻率比，達成高頻之第二操作頻帶(如第2圖所示之第二操作頻帶22)，至少涵蓋約1710~2170 MHz，達成WWAN五頻之操作需求，同時其結構簡單、容易製作，非常符合實際應用需求。

第2圖為本發明之通訊電子裝置1及其天線結構之第一實施例的返回損失量測結果圖。於本實施例中，通訊電子裝置1選擇接地元件10長度約為115 mm、寬度約為60 mm；及缺口101長度約為40 mm、寬度約為10 mm；系統電路板12長度約為115 mm、寬度約為60 mm、厚度約為0.8 mm。由實驗結果，在6 dB返回損失的定義下(一般行動通訊裝置天線設計規範)，通訊電子裝置1及其天線結構之第一操作頻帶21可涵蓋GSM850/900(約824~960 MHz)之兩頻操作，而第二操作頻帶22可涵蓋GSM1800/1900/UMTS(約1710~2170 MHz)之三頻操作，因此該天線可滿足WWAN五頻之操作需求。

接著，請參考第3圖，第3圖為本發明之通訊電子裝置3及其天線結構之第二實施例之結構圖。第二實施例之行動通訊裝置3的結構基本上與第一實施例之通訊電子裝置1類似，兩者不同之處在於第3圖之通訊電子裝置3之缺口301係位於接地元件30之邊緣之一角落處，此時天線元件31不為緊鄰之接地元件所圍繞，更容易達成天線寬頻或多頻之操作。

接著，請參考第4圖，第4圖為本發明之通訊電子裝置4及其天線結構之第三實施例之結構圖。第三實施例之通訊電子裝置4的結構基本上與第一實施例之通訊電子裝置1類似，兩者不同之處在於第4圖之通訊電子裝置4之天線元件41可直接置於系統電路板12上形成一平面結構，第三實施例之通訊電子裝置4亦可產生與第一實施例之通訊電子裝置1相似之二個寬頻操作頻帶，並涵蓋WWAN之五頻操作。

接著，請參考第5圖，第5圖為本發明之通訊電子裝置5及其天線結構之第四實施例之結構圖。第四實施例之通訊電子裝置5的結構基本上與第一實施例之通訊電子裝置1類似，兩者不同之處在於第5圖之通訊電子裝置5之缺口301位於接地元件30之邊緣之一角落處，此時天線元件31不為緊鄰之接地元件所圍繞，並且天線元件51可直接置於系統電路板12上形成一平面結構，值得注意的是，天線元件51可位於系統電路板12上與接地元件30相同平面(如第5圖所示)或者不同之平面(如第1、3、4圖所示)上。第四實施例之通訊電子裝置5亦可產生與第一實施例之通訊電子裝置1相似之二個寬頻操作頻帶，並涵蓋WWAN之五頻操作。

毫無疑問地，熟知此項技藝者應可了解，在不違背本發明之精神下，第1圖、第3圖、第4圖與第5圖所提到的通訊電子裝置之各種各樣的變化皆是可行的。此外，短路金屬部的彎折個數並不侷限，且彎折角度以及彎折形狀也非本創作之限制條件。

以上所述的實施例僅用來說明本創作之技術特徵，並非用來侷限本創作之範疇。綜合上述，本發明之通訊電子裝置及其天線結構，其具有一個可以產生二個寬頻操作頻帶的天線元件，該天線元件具有結構簡單，並可將其整合至具有一缺口之接地元件上，同時天線的二個操作頻帶可以分別涵蓋GSM850/900之兩頻操作(約824~960 MHz)及GSM1800/1900/UMTS之三頻操作(約1710~2170 MHz)，涵蓋WWAN五頻之操作頻帶。

綜上所陳，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。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，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。

1、3、4、5．．．通訊電子裝置

10、30．．．接地元件

101、301．．．缺口

102、302．．．短路點

11、31、41、51．．．天線元件

111、311．．．介質基板

12．．．系統電路板

13、33、43、53．．．饋入金屬部

131、331、431、531．．．第一區段

132、332、432、532．．．第二區段

133、333、433、533．．．第三區段

134、334、434、534．．．饋入點

14、34、44、54．．．短路金屬部

141、341、441．．．第一短路區段

142、342、442．．．第二短路區段

143、343．．．短路金屬部之短路端

151、351、451、551．．．第一耦合間隙

152、352、452、552．．．第二耦合間隙

16．．．微波電路

17．．．通訊模組

21．．．第一操作頻帶

22．．．第二操作頻帶

第1圖為本發明之通訊電子裝置第一實施例之結構圖。

第2圖為本發明之通訊電子裝置第一實施例之返回損失量測結果圖。

第3圖為本發明之通訊電子裝置第二實施例之結構圖。

第4圖為本發明之通訊電子裝置第三實施例之結構圖。

第5圖為本發明之通訊電子裝置第四實施例之結構圖。

1．．．通訊電子裝置

10．．．接地元件

101．．．缺口

102．．．短路點

11．．．天線元件

111．．．介質基板

12．．．系統電路板

13．．．饋入金屬部

131．．．第一區段

132．．．第二區段

133．．．第三區段

134．．．饋入點

14．．．短路金屬部

141．．．第一短路區段

142．．．第二短路區段

143．．．短路金屬部之短路端

151．．．第一耦合間隙

152．．．第二耦合間隙

16．．．微波電路

17．．．通訊模組

Claims (20)

1. 一種通訊電子裝置，包含有一天線結構，該天線結構至少包含：一接地元件，該接地元件之一邊緣具有一缺口；以及一天線元件，該天線元件位於該接地元件之該缺口處，該天線元件包含：一饋入金屬部，該饋入金屬部至少包含：一第一區段，該第一區段之一端為該天線元件之一饋入端；一第二區段，耦接於該第一區段之另一端，該第二區段以大致垂直於該第一區段之方向延伸；以及一第三區段，耦接於該第二區段，其中該第一區段、該第二區段以及該第三區段係呈現一U字形；以及一短路金屬部，該短路金屬部包含開口端之一第一短路區段與該饋入金屬部之該第二區段之間具有一第一耦合間隙，該短路金屬部包含短路端之一第二短路區段與該饋入金屬部之該第三區段具有一第二耦合間隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，其另包含一微波電路，耦接於該天線元件之該饋入端，用於增加天線之操作頻寬。
3. 如申請專利範圍第2項所述之通訊電子裝置，其中該微波電路至少包含一晶片電感及一晶片電容，該晶片電感與該晶片電容為並聯連接，形成一帶拒電路。
4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，其中該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該天線元件之該第一操作頻帶涵蓋約824～960 MHz，以及該第二操作頻帶涵蓋約1710～2170 MHz。
5. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，其中該天線元件與該接地元件係位於立體空間中之不同平面上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，其中該天線元件與該接地元件係位於立體空間中之同一平面上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，其中該缺口位於靠近該接地元件之該邊緣之一中間區間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，其中該缺口位於該接地元件之該邊緣之一角落處。
9. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，其中該第一耦合間隙約略為2毫米(mm)。
10. 如申請專利範圍第1項所述之通訊電子裝置，其中該第二耦合間隙約略為1.5毫米(mm)。
11. 一種天線結構，包含有：一接地元件，該接地元件之一邊緣具有一缺口；以及一天線元件，該天線元件位於該接地元件之該缺口處，該天線元件包含：一饋入金屬部，該饋入金屬部至少包含：一第一區段，該第一區段之一第一端為該天線元件之一饋入端；一第二區段，耦接於該第一區段之一第二端，該第二區段以大致垂直於該第一區段之方向延伸；以及一第三區段，耦接於該第二區段，其中該第一區段、該第二區段以及該第三區段係呈現一U字形；以及一短路金屬部，該短路金屬部包含開口端之一第一短路區段與該饋入金屬部之該第二區段之間具有一第一耦合間隙，該短路金屬部包含短路端之一第二短路區段與該饋入金屬部之該第三區段具有一第二耦合間隙。
12. 如申請專利範圍第11項所述之天線結構，其另包含一微波電路，耦接於該天線元件之該饋入端，用於增加天線之操作頻寬。
13. 如申請專利範圍第12項所述之天線結構，其中該微波電路至少包含一晶片電感及一晶片電容，該晶片電感與該晶片電容為並聯連接，形成一帶拒電路。
14. 如申請專利範圍第11項所述之天線結構，其中該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該天線元件之該第一操作頻帶涵蓋約824～960 MHz，以及該第二操作頻帶涵蓋約1710～2170 MHz。
15. 如申請專利範圍第11項所述之天線結構，其中該天線元件與該接地元件係位於立體空間中之不同平面上。
16. 如申請專利範圍第11項所述之天線結構，其中該天線元件與該接地元件係位於立體空間中之同一平面上。
17. 如申請專利範圍第11項所述之天線結構，其中該缺口位於靠近該接地元件之該邊緣之一中間區間。
18. 如申請專利範圍第11項所述之天線結構，其中該缺口位於該接地元件之該邊緣之一角落處。
19. 如申請專利範圍第11項所述之天線結構，其中該第一耦合間隙約略為2毫米(mm)。
20. 如申請專利範圍第11項所述之天線結構，其中該第二耦合間隙約略為1.5毫米(mm)。