TW201310773A - 通訊裝置及其增加天線操作頻寬的方法 - Google Patents

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Abstract

一通訊裝置及其增加天線操作頻寬的方法。通訊裝置包括至少一接地面、至少一天線、一導引電流導體結構以及至少一耦合導體結構。該至少一天線，藉由一訊號源電氣連接於該至少一接地面，產生至少一操作頻帶，其用來收發至少一通訊頻帶的電磁訊號。該導引電流導體結構，具有複數個導體單元，其中相鄰的導體單元之間具有至少一相互耦合部分。該至少一耦合導體結構，具有一第一導體部以及一第二導體部，該第一導體部的一端電氣連接於該接地面，另一端電氣連接於該第二導體部，該第二導體部與該導引電流導體結構具有至少一耦合部分。

Description

通訊裝置及其增加天線操作頻寬的方法
本揭露是有關於一通訊裝置與其增加天線操作頻寬的方法。
由於無線通訊與行動通訊技術的進步，使得人們可以隨時與想要聯繫的人進行通話或者無線取得各種資訊。因此行動通訊裝置已成為人們日常生活中不可或缺的重要工具，具有相當高的產業經濟價值。
然而為了減少通訊裝置使用者因所處國家或地域所使用通訊系統的不同，而必須更換手持式通訊裝置的情況。目前的通訊裝置都必須要能同時相容多種不同行動與無線通訊系統頻段操作。然而在通訊系統頻段越來越多，通訊裝置內天線可利用空間卻越來越小的發展趨勢之下，增加了天線元件操作頻寬設計上的困難度。如何能有效增加通訊裝置內天線元件的操作頻寬，將會是未來需要被克服且重要的技術研發方向。
根據一實施範例，本揭露提出一通訊裝置，其包括至少一接地面、至少一天線、一導引電流導體結構以及至少一耦合導體結構。該至少一天線，藉由一訊號源電氣連接於該至少一接地面，產生至少一操作頻帶，該至少一操作頻帶用來收發至少一通訊頻帶的電磁訊號。該導引電流導體結構，具有複數個導體單元，其中相鄰的導體單元之間具有至少一相互耦合部分。該至少一耦合導體結構，具有一第一導體部以及一第二導體部，該第一導體部的一端電氣連接於該至少一接地面，另一端電氣連接於該第二導體部，該第二導體部與該導引電流導體結構具有至少一耦合部分。
根據另一實施範例，本揭露提出一增加天線操作頻寬的方法，適用於一通訊裝置的天線。此方法包括以下步驟：配置一導引電流導體結構於一具有至少一天線與至少一接地面之一通訊裝置的機殼，其中該導引電流導體結構具有複數個導體單元，並且相鄰的導體單元之間具有至少一相互耦合部分。以及連接一耦合導體結構於該接地面，其中該耦合導體結構具有一第一導體部以及一第二導體部，該第一導體部的一端電氣連接於該至少一接地面，另一端電氣連接於該第二導體部，該第二導體部與該導引電流導體結構具有至少一耦合部分。
為讓本揭露之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本揭露提出一通訊裝置以及增加此通訊裝置的天線操作頻寬之方法的多個示範實施例。該等示範實施例可應用於各種通訊裝置，例如為：行動通訊裝置、行動運算裝置、電腦系統，或者可應用於電信設備、網路設備、電腦或網路的週邊設備。
圖1A繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置1的結構示意圖。通訊裝置1具有至少一接地面11、至少一天線12、一導引電流導體結構13、至少一耦合導體結構14以及一機殼16。該天線12藉由一訊號源121電氣連接於該接地面11，產生至少一操作頻帶，用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。舉例說明，該天線12可為單極型式天線、短路單極型形式天線、平面倒F形天線(PIFA型式天線)、倒F形天線(IFA型式天線)、迴圈型式天線、槽孔型式天線或前述不同型式天線的組合之天線。在本實施例中，通訊裝置1可具有多個訊號源，分別電氣連接多個天線至該接地面11，在圖1A中僅概略繪示一或多個天線可配置的位置，並非用來限定本揭露的可實施方式。
請參照圖1A，該導引電流導體結構13，配置於該機殼16，具有複數個導體單元131、132、133、134、135，該等相鄰的導體單元之間分別具有相互耦合部分3132、3233、3334、3435。舉例說明，該等導體單元131、132、133、134、135之間可藉由晶片電容或其他的延伸導體部，分別形成該等導體單元131、132、133、134、135之間的相互耦合部分3132、3233、3334、3435。
該至少一耦合導體結構14，具有一第一導體部141以及一第二導體部142。該第一導體部141的一端電氣連接於該接地面11，另一端電氣連接於該第二導體部142，該第二導體部142與該導引電流導體結構13形成一耦合部分143。該第一導體部141電氣連接於該接地面11的位置與該訊號源121間的距離，小於該天線12最低操作頻帶的最低操作頻率的二分之一波長。該第二導體部142大致為橢圓形，此些導體單元131、132、133、134、135均大致為矩形，然而本揭露可實施方式並非限定於上述，第二導體部142還可以為不同於橢圓形的形狀，且該等導體單元131、132、133、134、135還可為不同於矩形的形狀。舉例說明，該等導體單元131、132、133、134、135與該第二導體部142也可為不同形狀的金屬片或具有複數個金屬支路。此外，該等導體單元131、132、133、134、135可為不同金屬材料、金屬電極或太陽能光電轉換裝置的電極。
當該天線12共振於一操作頻段時，由於該接地面11也同時會具有相當強度的表面激發電流分布，如此設計該耦合導體結構14與該導引電流導體結構13之間的相互耦合，可使得該導引電流導體結構13能等效地形成該天線12第二個有效的天線接地面。此外，由於該第二個有效的天線接地面具有複數個相互耦合的導體單元131、132、133、134、135，能形成多個不同共振長度的電流耦合共振路徑。因此，該導引電流導體結構13與耦合導體結構14的相互耦合，能使該天線12於該操作頻段形成多個共振模態，進而有效地增加該天線12至少一操作頻段的阻抗頻寬。該等操作頻段可用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。此外，該第二個有效的天線接地面有機會能降低該接地面11的表面激發電流強度，因而可能降低該操作頻段的電磁波吸收比值(SAR,Specific Absorption Rate)。圖1B繪示圖1A之通訊裝置1之結構側面示意圖。
圖2繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置2之結構示意圖，其具有至少一接地面11、至少一天線12、一導引電流導體結構23、至少一耦合導體結構24以及一機殼16。該天線12經由一匹配電路122連接於一訊號源121，並能產生至少一操作頻帶，用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。該匹配電路122用來調整該天線12的共振模態之阻抗匹配。舉例說明，該至少一天線12可為單極型式天線、短路單極型式天線、PIFA型式天線、IFA型式天線、迴圈型式天線、槽孔型式天線或前述不同型式天線的組合之天線。
請參照圖2，該導引電流導體結構23，配置於該機殼16，並具有複數個導體單元231、232、233、234、235。該導體單元232藉由一延伸導體部2321與導體單元231分別配置於一介質基板2312的上下表面，形成一相互耦合部分3132。舉例說明，導體單元231可設置於此介質基板2312的下表面，而連接於該導體單元232的該延伸導體部2321可設置於此介質基板2312的上表面。該導體單元233藉由一延伸導體部2331與導體單元232分別配置於一介質基板2322的上下表面，形成一相互耦合部分3233。該導體單元234藉由一延伸導體部2341與導體單元233分別配置於一介質基板2332的上下表面，形成一相互耦合部分3334。該導體單元235藉由一延伸導體部2351與導體單元234分別配置於一介質基板2342的上下表面，形成一相互耦合部分3435。舉例說明，延伸導體部2321、2331、2341、2351可為相同形狀的金屬片，即矩形的金屬片，但並非以此為限。該導體單元235配置於一介質基板2352的下表面。該導體單元的相互耦合部分3132、3233、3334、3435的耦合間距，小於該天線12最低操作頻帶之最低操作頻率的百分之一波長。此外，該等介質基板2312、2322、2332、2342、2352可為不同材料、介電材料、塑膠材料、軟板材料、光電轉換材料、光電半導體材料或太陽能光伏轉換材料。
該至少一耦合導體結構24，具有一第一導體部241以及一第二導體部242，該第一導體部241的一端電氣連接於該接地面11，另一端電氣連接於該第二導體部242，該第二導體部242與該導引電流導體結構23形成一耦合部分243。該耦合部分243的耦合間距，小於該天線12最低操作頻帶之最低操作頻率的百分之二波長。該第二導體部242具有兩個金屬支路，該第一導體部241電氣連接於該至少一接地面11之位置與該訊號源121間的距離，小於該天線12最低操作頻帶之最低操作頻率的二分之一波長。該等導體單元231、232、233、234、235大致為矩形，該第二導體部242大致為ㄇ形，本揭露可實施方式並非限定於上述。此外，該等導體單元231、232、233、234、235可為不同金屬材料、金屬電極或太陽能光電轉換裝置的電極。當該天線12共振於一操作頻段時，由於該接地面11也同時會具有相當強度的表面激發電流分布，如此設計該耦合導體結構24與該導引電流導體結構23之間的相互耦合，可使得該導引電流導體結構23等效地形成該天線12的第二個有效的天線接地面。
當該第二導體部242與越多個導體單元之間形成電容性耦合時，可以增強該耦合導體結構24與該導引電流導體結構23之間的能量耦合強度。此外，由於該第二個有效的天線接地面具有複數個相互耦合的導體單元231、232、233、234、235，能形成多個不同共振長度的電流耦合共振路徑。因此，該導引電流導體結構23與耦合導體結構24之間的相互耦合，也能使該天線12於該操作頻段形成多個共振模態，有效地增加該天線12至少一操作頻段的阻抗頻寬。該等操作頻段可用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。此外，該第二個有效的天線接地面有機會能降低該接地面11的表面激發電流強度，因而可能降低該操作頻段的SAR值。
圖3繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置3之結構示意圖。通訊裝置3具有不連續的接地面11與111，至少一天線12、一導引電流導體結構33、一耦合導體結構34以及一機殼16。該至少一天線12藉由一訊號源121電氣連接於該接地面11，並能產生至少一操作頻帶，用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。在其他實施例中，該接地面11與111也可以利用同軸電線、訊號傳輸線或金屬線電氣連接。該至少一天線12可為單極型式天線、短路單極型式天線、PIFA型式天線、IFA型式天線、迴圈型式天線、槽孔型式天線或前述不同型式天線的組合之天線。
請參照圖3，該導引電流導體結構33，配置於該機殼16，並具有複數個導體單元331、332、333、334。該導體單元332藉由一延伸導體部3321與導體單元331分別配置於一介質基板3312的上下表面，形成一相互耦合部分3132。該導體單元333藉由一延伸導體部3331與導體單元332分別配置於一介質基板3322的上下表面，形成一相互耦合部分3233。該導體單元334藉由一延伸導體部3341與導體單元333共同配置於一介質基板3332的上表面，形成一相互耦合部分3334。該導體單元334配置於一介質基板3342的上表面。該導體單元的相互耦合部分3132、3233、3334的耦合間距，小於該天線12最低操作頻帶之最低操作頻率的百分之一波長。舉例說明，該等延伸導體部3311、3321、3331、3341可為不同形狀的金屬片或具有複數個金屬支路。此外，該等介質基板3312、3322、3332、3342可為不同材料、介電材料、塑膠材料、軟板材料、光電轉換材料、光電半導體材料或太陽能光伏轉換材料。
該耦合導體結構34，具有一第一導體部341以及一第二導體部342，該第一導體部341的一端電氣連接於該接地面11，另一端電氣連接於該第二導體部342，該第二導體部342與該導引電流導體結構33形成一耦合部分343。該耦合部分343的耦合間距，小於該天線12最低操作頻帶之最低操作頻率的百分之二波長。該第二導體部342的形狀大致為一矩形，該第一導體部341電氣連接於該接地面11的位置與該訊號源121間之距離，小於該天線12最低操作頻帶之最低操作頻率的二分之一波長。該等導體單元331、332、333、334大致為矩形，該第二導體部342大致為矩形，本揭露可實施方式並非限定於上述。此外該複數個導體單元331、332、333、334可為不同金屬材料、金屬電極或太陽能光電轉換裝置的電極。
當該天線12共振於一操作頻段時，由於該接地面11也同時會具有相當強度的表面激發電流分布，如此設計該耦合導體結構34與該導引電流導體結構33之間的相互耦合，可使得該導引電流導體結構33能等效地形成該天線12的第二個有效的天線接地面。當該第二導體部342與越多導體單元之間形成電容性耦合，可以增強該耦合導體結構34與該導引電流導體結構33之間的能量耦合強度。此外，由於該第二個有效的天線接地面具有複數個相互耦合的導體單元331、332、333、334，能形成多個不同共振長度的電流耦合共振路徑。因此，該導引電流導體結構33與耦合導體結構34之間的相互耦合，也能使該天線12於該操作頻段形成多個共振模態，有效地增加該天線12至少一操作頻段的阻抗頻寬。該等操作頻段可用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。此外，該第二個有效的天線接地面有機會能降低該接地面11的表面激發電流強度，因而可能降低該操作頻段的SAR值。
圖4A繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置4的結構示意圖。通訊裝置4具有一接地面11、一天線42、一導引電流導體結構43、一耦合導體結構44以及一機殼16。舉例說明，該天線42為一雙路徑的短路單極型式天線，其藉由一訊號源421電氣連接於該接地面11，並能產生至少一操作頻帶，用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。然而本揭露可實施方式並非限定於上述，該天線42也可為PIFA型式天線、單極型式天線、短路單極型式天線、迴圈型式天線、槽孔型式天線或上述不同天線型式所組合的天線。
請參照圖4A，該導引電流導體結構43，配置於該機殼16，並具有複數個導體單元431、432、433、434、435、436。該導體單元432藉由一延伸導體部4321與導體單元431分別配置於一介質基板4312的上下表面，形成一相互耦合部分3132。舉例說明，導體單元431可設置於此介質基板4312的下表面，而連接於該導體單元432的該延伸導體部4321可設置於此介質基板4312的上表面。該導體單元433藉由一延伸導體部4331與導體單元432分別配置於一介質基板4322的上下表面，形成一相互耦合部分3233。該導體單元434藉由一延伸導體部4341與導體單元433分別配置於一介質基板4332的上下表面，形成一相互耦合部分3334。該導體單元435藉由一延伸導體部4351與導體單元434分別配置於一介質基板4342的上下表面，形成一相互耦合部分3435。該導體單元436藉由一延伸導體部4361與導體單元435分別配置於一介質基板4352的上下表面，形成一相互耦合部分3536。該該導體單元436配置於一介質基板4362的下表面。該等導體單元的相互耦合部分3132、3233、3334、3435、3536的耦合間距，小於該天線42最低操作頻帶之最低操作頻率的百分之一波長。該等延伸導體部4321、4331、4341、4351、4361之形狀為魚骨型式，但本揭露可實施方式並非限定於上述，該等延伸導體部4321、4331、4341、4351、4361也可為其他不同形狀的金屬片或具有複數個金屬支路。此外，該等介質基板4312、4322、4332、4342、4352、4362可為不同材料、介電材料、塑膠材料、軟板材料、光電轉換材料、光電半導體材料或太陽能光伏轉換材料。
該耦合導體結構44，具有一第一導體部441以及一第二導體部442，該第一導體部441的一端電氣連接於該接地面11，另一端電氣連接於該第二導體部442，該第二導體部442與該導引電流導體結構43形成一耦合部分443。該耦合部分443的耦合間距，小於該天線42最低操作頻帶之最低操作頻率的百分之二波長。該第二導體部442的形狀大致為一矩形，該第一導體部441電氣連接於該接地面11的位置與該訊號源121間之距離，小於該天線42最低操作頻帶之最低操作頻率的二分之一波長。該等導體單元431、432、433、434、435、436大致為矩形，該第二導體部442大致為矩形，本揭露可實施方式並非限定於上述。此外，該等導體單元431、432、433、434、435、436可為不同金屬材料、金屬電極或太陽能光電轉換裝置的電極。
當該天線42共振於一操作頻段時，由於該接地面11也同時會具有相當強度的表面激發電流分布，如此設計該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43之間的相互耦合，可使得該導引電流導體結構43能等效地形成該天線42第二個有效的天線接地面。當該第二導體部442與越多導體單元之間形成電容性耦合，可以增強該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43之間的能量耦合強度。此外，由於該第二個有效的天線接地面具有複數個相互耦合的導體單元431、432、433、434、435、436，能形成多個不同共振長度的電流耦合共振路徑。因此，該導引電流導體結構43與耦合導體結構44之間的相互耦合，也能使該天線42於該操作頻段形成多個共振模態，有效地增加該天線42至少一操作頻段的阻抗頻寬。該等操作頻段可用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。此外，該第二個有效的天線接地面有機會能降低該接地面11的表面激發電流強度，因而可能降低該操作頻段的SAR值。圖4B繪是圖4A通訊裝置4的結構側面示意圖。
圖4C為通訊裝置4設置以及未設置該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43的天線42實測返回損失(return loss)圖。曲線4211為未設置該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43的天線42實測返回損失曲線。曲線4212為有設置該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43的天線42實測返回損失曲線。在圖4C中，該實施例通訊裝置4之天線42的最低操作頻帶之最低通訊頻帶為GSM850(Global System for Mobile Communications 850)，因此其最低操作頻率約為824 MHz。
該實施例通訊裝置4的該第一導體部441電氣連接於該接地面11的位置與該訊號源421間之距離，小於該天線42的最低操作頻帶之最低操作頻率的八分之一波長。如此可以使該天線42於較低操作頻帶同時具有二個有效的天線接地面，形成多個不同共振長度的電流共振路徑，進而使該天線42於該較低操作頻段形成多個共振模態。由第4C圖可以看到藉由設置該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43，該第二個有效的天線接地面，成功地使得該天線42於較低操作頻段形成多個共振模態，並有效地增加該天線42於較低操作頻段的阻抗頻寬。該等操作頻段可用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。
在本實施例中，通訊裝置4之天線42的較低與較高操作頻帶可分別涵蓋不同通訊頻帶GSM850/900以及GSM1800。然而圖4C僅為通訊裝置4的天線可產生至少一操作頻帶之範例，用以說明通訊裝置4的天線產生之操作頻帶可收發至少一通訊頻帶的電磁訊號，並非用來限定本揭露的實施方式。通訊裝置4的天線所產生之操作頻帶也可以是設計用以收發長程演進(LTE,Long Term Evolution)系統、全球互通微波存取(WiMAX,Worldwide Interoperability for Microwave Access)系統、數位電視廣播(DTV,Digital Television Broadcasting)系統、全球定位系統(GPS,Global Positioning System)、無線廣域網路(WWAN,Wireless Wide Area Network)系統、無線區域網路(WLAN,Wireless Local Area Network)系統、超寬頻通訊技術(UWB,Ultra-Wideband)系統、無線個人網路(WPAN,Wireless Personal Area Network)系統或者其他無線或行動通訊頻帶應用之電磁訊號。
圖5A繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置5的結構示意圖。通訊裝置5具有一接地面11、一天線52、一導引電流導體結構53、二耦合導體結構54、55以及一機殼16。舉例說明，該天線52為一雙路徑短路單極型式天線，其藉由一訊號源521電氣連接於該接地面11，能產生至少一操作頻帶，用來收發至少一通訊頻帶的電磁訊號。然而本揭露可實施方式並非限定於上述，該天線52也可為單極型式天線、短路單極型式天線、PIFA型式天線、迴圈型式天線、槽孔型式天線或前述不同型式天線所組合之天線。
請參照圖5A，該導引電流導體結構53，配置於該機殼16，並具有二個導體單元531、532。該導體單元532藉由一延伸導體部5321與導體單元531分別配置於一介質基板5312的上下表面，形成一相互耦合部分3132。該導體單元531藉由一延伸導體部5311與導體單元532分別配置於一介質基板5322的上下表面，形成一相互耦合部分3231。該延伸導體部5321、5311之形狀為梳形，然而本揭露可實施方式並非限定於上述，其也可為其他不同形狀的金屬片或具有複數個金屬支路。該等導體單元的相互耦合部分3132、3231的耦合間距，小於該天線52最低操作頻帶之最低操作頻率的百分之一波長。此外，該等介質基板5312、5322可為不同材料、介電材料、塑膠材料、軟板材料、光電轉換材料、光電半導體材料或太陽能光伏轉換材料。
該耦合導體結構54，具有一第一導體部541以及一第二導體部542，該第一導體部541的一端電氣連接於該接地面11，另一端電氣連接於該第二導體部542。該耦合導體結構55，具有一第一導體部551以及一第二導體部552。該第一導體部551的一端電氣連接於該接地面11，另一端電氣連接於該第二導體部552。該第二導體部542與該導引電流導體結構53具有耦合部分543，該第二導體部552與該導引電流導體結構53具有耦合部分553。該耦合部分543與553的耦合間距，小於該天線52最低操作頻帶之最低操作頻率的百分之二波長。該第一導體部541與551電氣連接於該接地面11的位置與該訊號源521間之距離，小於該天線52最低操作頻帶之最低操作頻率的二分之一波長。
該複數個導體單元531、532大致為矩形。此外，該複數個導體單元531、532可為不同金屬材料、金屬電極或太陽能光電轉換裝置的電極。當該天線52共振於一操作頻段時，由於該接地面11也同時會具有相當強度的表面激發電流分布，如此設置該耦合導體結構54以及該耦合導體結構55與該導引電流導體結構53之間的相互耦合，可使得該導引電流導體結構53能等效地形成該天線52的第二個有效的天線接地面。此外，由於該第二個有效的天線接地面具有二個相互耦合的導體單元531、532，能形成多個不同共振長度的電流耦合共振路徑。因此，該導引電流導體結構53與耦合導體結構54以及55之間的相互耦合，也能使該天線52於該操作頻段形成多個共振模態，有效地增加該天線52至少一操作頻段的阻抗頻寬。該等操作頻段可用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。此外，該第二個有效的天線接地面有機會能降低該接地面11的表面激發電流強度，因而可能降低該操作頻段的SAR值。
圖5B為通訊裝置5設置以及未設置該耦合導體結構54、55與該導引電流導體結構53的天線52實測返回損失圖。曲線5211為未設置該耦合導體結構54、55與該導引電流導體結構53的天線52實測返回損失曲線。曲線5212為有設置有該耦合導體結構54、55與該導引電流導體結構53的天線52實測返回損失曲線。在圖5B中，該實施例通訊裝置5之天線52的最低操作頻帶之最低通訊頻帶為GSM850，因此其最低操作頻率約為824 MHz。
該實施例通訊裝置5的該第一導體部541、551電氣連接於該接地面11之位置與該訊號源521間的距離，均介於該天線52最低操作頻帶之最低操作頻率的四分之一波長到八分之一波長之間。如此，可以使所形成之第二個有效的天線接地面，抑制該天線52於較高操作頻帶的接地面激發電流分布至該接地面11之末端，並進而產生一個有利於該天線52於較高操作頻帶模態共振的一等效接地面長度。因此，本實施例通訊裝置5設置該導引電流導體結構53與耦合導體結構54以及55之間的相互耦合，可使該天線52於較高操作頻段能形成連續的共振模態，有效地增加該天線52於較高操作頻段的阻抗頻寬。該等操作頻段可用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。此外，該第二個有效的天線接地面有機會能降低該接地面11的表面激發電流強度，因而可能降低該操作頻段的SAR值。
在本實施例中，通訊裝置5之天線52的較低與較高操作頻帶可分別涵蓋不同通訊頻帶GSM850/900以及GSM1800。然而圖5B僅為通訊裝置5的天線可產生至少一操作頻帶之範例，用以說明通訊裝置5的天線產生之操作頻帶可收發至少一通訊頻帶的電磁訊號，並非用來限定本揭露的可實施方式。通訊裝置5的天線所產生之操作頻帶也可以是設計用以收發LTE、WiMAX、DTV、GPS、WWAN、WLAN、UWB、WPAN或者其他無線或行動通訊頻帶應用之電磁訊號。
在上述的實施範例中，所揭露一通訊裝置，包括一至少一接地面、至少一天線、一導引電流導體結構、至少一耦合導體結構以及一機殼。該至少一天線藉由一訊號源電氣連接於該至少一接地面，能產生至少一操作頻帶，用來收發至少一通訊頻帶的電磁訊號。該至少一天線可為單極型式天線、短路單極型式天線、PIFA型式天線、IFA型式天線、迴圈型式天線、槽孔型式天線或前述不同天線型式組合之天線。該導引電流導體結構，配置於該機殼，具有複數個導體單元，該等導體單元中相鄰導的體單元之間分別具有相互耦合部分。相鄰的導體單元之間可藉由晶片電容或其他的延伸導體部形成該相互耦合部分。
該至少一耦合導體結構，具有一第一導體部以及一第二導體部，該第一導體部的一端電氣連接於該接地面，另一端電氣連接於該第二導體部，該第二導體部與該導引電流導體結構形成一耦合部分。該第一導體部電氣連接於該接地面之位置與該訊號源間的距離，小於該天線最低操作頻帶之最低操作頻率的二分之一波長。
該複數個導體單元與該第二導體部可為不同形狀的金屬片或具有複數個金屬支路。此外，該複數個導體單元可為不同金屬材料、金屬電極或太陽能光電轉換裝置的電極。當該天線共振於一操作頻段時，由於該接地面也同時會具有相當強度的表面激發電流分布，如此設置該耦合導體結構與該導引電流導體結構之間的相互耦合，可使得該導引電流導體結構能等效地形成該天線第二個有效的天線接地面。此外，由於該第二個有效的天線接地面具有複數個相互耦合的導體單元，能形成多個不同共振長度的電流耦合共振路徑。因此，藉由設置該導引電流導體結構與耦合導體結構之間的相互耦合，能使該天線於該操作頻段形成多個共振模態，有效地增加該天線至少一操作頻段的阻抗頻寬。該等操作頻段可用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。此外，該第二個有效的天線接地面有機會能降低該接地面的表面激發電流強度，因而可能降低該操作頻段的SAR值。
圖6繪示依據本揭露一實施例所提出一增加通訊裝置的天線操作頻寬之方法的流程圖。本實施範例包括以下步驟：配置一導引電流導體結構於具有至少一天線與接地面之一通訊裝置的機殼(步驟601)，其中該導引電流導體結構具有複數個導體單元，並且相鄰的導體單元之間具有至少一相互耦合部分。另外，連接一耦合導體結構於該接地面(步驟602)，其中該耦合導體結構具有一第一導體部以及一第二導體部，該第一導體部的一端電氣連接於該接地面，另一端電氣連接於該第二導體部，該第二導體部與該導引電流導體結構具有至少一耦合部分。
在所提出的方法中，該天線可藉由一訊號源電氣連接於該接地面，其能產生至少一操作頻帶。該至少一操作頻段可用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。該天線可為單極型式天線、短路單極型式天線、PIFA型式天線、IFA型式天線、迴圈型式天線、槽孔型式天線或前述不同天線型式組合之天線。該等導體單元的其中之一可藉由一延伸導體部與相鄰的導體單元形成該至少一相互耦合部分。該等導體單元的其中之一也可藉由一晶片電容與相鄰的導體單元形成該至少一相互耦合部分。該導體單元可為不同形狀的金屬片或具有複數個金屬支路。該第二導體部可為不同形狀的金屬片或具有複數個金屬支路。該天線與訊號源之間可設置有一匹配電路。該等導體單元可為不同金屬材料、金屬電極或太陽能光電轉換裝置的電極。該第一導體部電氣連接於該接地面的位置與該訊號源間之距離，小於該天線最低操作頻帶的最低操作頻率的二分之一波長。
當該天線共振於一操作頻段時，由於該接地面也同時會具有相當強度的表面激發電流分布，如此設置該耦合導體結構與該導引電流導體結構之間的相互耦合，可使得該導引電流導體結構能等效地形成該天線第二個有效的天線接地面。此外，由於該第二個有效的天線接地面具有複數個相互耦合的導體單元，能形成多個不同共振長度的電流耦合共振路徑。因此，藉由設置該導引電流導體結構與耦合導體結構之間的相互耦合，能使該天線於該操作頻段形成多個共振模態，有效地增加該操作頻段的阻抗頻寬。該操作頻段可用來收發至少一通訊頻帶的射頻訊號。此外，該第二個有效的天線接地面有機會能降低該接地面的表面激發電流強度，因而可能降低該操作頻段的SAR值。
參照圖6的方法用於圖7之通訊裝置7，其圖7繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置7的結構示意圖。包括以下步驟：配置一導引電流導體結構73於具有至少一天線12與接地面11之一通訊裝置7的機殼16，其中該導引電流導體結構73具有複數個導體單元731、732、733、734、735，並且相鄰的導體單元之間具有至少一相互耦合部分。連接一耦合導體結構74於該接地面11，其中該耦合導體結構74具有一第一導體部741以及一第二導體部742，該第一導體部741的一端電氣連接於該接地面11，另一端電氣連接於該第二導體部742，該第二導體部742與該導引電流導體結構73具有至少一耦合部分743，以有效增加該天線12產生的至少一操作頻帶的阻抗頻寬。
該導體單元731、732之間具有一相互耦合部分3132；導體單元732、733之間具有一相互耦合部分3233；導體單元733,734之間具有一相互耦合部分3334；導體單元734,735之間具有一相互耦合部分3435。該相互耦合部分3132、3233、3334、3435可藉由一延伸導體部與相鄰的導體單元來形成。也可藉由一晶片電容連接該等導體單元的其中之一於相鄰導體單元來形成。
該天線12藉由一訊號源121電氣連接該天線12於該接地面11，能產生至少一操作頻帶，用來收發至少一通訊頻帶的電磁訊號。該天線12可為例如單極型式天線、短路單極型式天線、PIFA型式天線、IFA型式天線、迴圈型式天線、槽孔型式天線或前述不同型式天線組合之天線。該耦合部分743的耦合間距，小於該天線12最低操作頻帶之最低操作頻率的百分之二波長。該第一導體部741電氣連接於該接地面11的位置與該訊號源121間之距離，小於該天線12的最低操作頻帶之最低操作頻率的二分之一波長。該複數個導體單元731、732、733、734、735與該第二導體部742也可為不同形狀的金屬片或具有複數個金屬支路。此外該複數個導體單元731、732、733、734、735可為不同金屬材料、金屬電極或太陽能光電轉換裝置的電極。
當該天線12共振於一操作頻段時，由於該接地面11也同時會具有相當強度的表面激發電流分布，如此設置該耦合導體結構74與該導引電流導體結構73之間的相互耦合，可使得該導引電流導體結構73能等效地形成該天線12第二個有效的天線接地面。此外，由於該第二個有效的天線接地面具有複數個相互耦合的導體單元731、732、733、734、735，能形成多個不同共振長度的電流耦合共振路徑。因此，本實施例所提出設置該導引電流導體結構73與耦合導體結構74之間的相互耦合，能使該天線12於該操作頻段形成多個共振模態，有效增加該天線12至少一操作頻段的阻抗頻寬。該操作頻段可用來收發至少一通訊頻帶的射頻訊號。此外，該第二個有效的天線接地面有機會能降低該接地面11的表面激發電流強度，因而可能降低該操作頻段的SAR值。
參照圖6的方法用於圖8A之通訊裝置8，其圖8A繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置8的結構示意圖。所述方法包括以下步驟：配置一導引電流導體結構43於具有至少一天線42與至少一接地面之一通訊裝置8的機殼16。其中該通訊裝置8具有兩接地面11與111，分別作為不同電路系統之接地面。該接地面11與111也可以利用同軸電線、訊號傳輸線或不同方式電氣連接。其中該導引電流導體結構43具有複數個導體單元431、432、433、434、435、436，並且相鄰的導體單元之間具有至少一相互耦合部分。連接一耦合導體結構44於該接地面11，其中該耦合導體結構44具有一第一導體部441以及一第二導體部442，該第一導體部441的一端電氣連接於該接地面11，另一端電氣連接於該第二導體部442，該第二導體部442與該導引電流導體結構43具有至少一耦合部分443，以有效增加該天線42產生的至少一操作頻帶的阻抗頻寬。
舉例說明，該天線42為一雙路徑的短路單極型式天線，其藉由一訊號源421電氣連接於該接地面11，並能產生至少一操作頻帶，用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。然而本揭露可實施方式並非限定於上述，該天線42也可為PIFA型式天線、單極型式天線、短路單極型式天線、迴圈型式天線、槽孔型式天線或上述不同天線型式所組合的天線。此外，該通訊裝置8也可具有多層或複數個電路系統之接地面。
請參照圖8A，該導引電流導體結構43，配置於該機殼16，並具有複數個導體單元431、432、433、434、435、436。該導體單元432藉由一延伸導體部4321與導體單元431分別配置於一介質基板4312的上下表面，形成一相互耦合部分3132。舉例說明，導體單元431可設置於此介質基板4312的下表面，而連接於該導體單元432的該延伸導體部4321可設置於此介質基板4312的上表面。該導體單元433藉由一延伸導體部4331與導體單元432分別配置於一介質基板4322的上下表面，形成一相互耦合部分3233。該導體單元434藉由一延伸導體部4341與導體單元433分別配置於一介質基板4332的上下表面，形成一相互耦合部分3334。該導體單元435藉由一延伸導體部4351與導體單元434分別配置於一介質基板4342的上下表面，形成一相互耦合部分3435。該導體單元436藉由一延伸導體部4361與導體單元435分別配置於一介質基板4352的上下表面，形成一相互耦合部分3536。該該導體單元436配置於一介質基板4362的下表面。該等導體單元的相互耦合部分3132、3233、3334、3435、3536的耦合間距，小於該天線42最低操作頻帶之最低操作頻率的百分之一波長。
該等延伸導體部4321、4331、4341、4351、4361之形狀為魚骨型式，但本揭露可實施方式並非限定於上述，該等延伸導體部4321、4331、4341、4351、4361也可為其他不同形狀的金屬片或具有複數個金屬支路。此外，該等介質基板4312、4322、4332、4342、4352、4362可為不同材料、介電材料、塑膠材料、軟板材料、光電轉換材料、光電半導體材料或太陽能光伏轉換材料。
該耦合部分443的耦合間距，小於該天線42最低操作頻帶之最低操作頻率的百分之二波長。該第二導體部442的形狀大致為一矩形，該第一導體部441電氣連接於該接地面11的位置與該訊號源121間之距離，小於該天線42最低操作頻帶之最低操作頻率的二分之一波長。該等導體單元431、432、433、434、435、436大致為矩形。此外，該等導體單元431、432、433、434、435、436可為不同金屬材料、金屬電極或太陽能光電轉換裝置的電極。
當該天線42共振於一操作頻段時，由於該接地面11也同時會具有相當強度的表面激發電流分布，如此設計該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43之間的相互耦合，可使得該導引電流導體結構43能等效地形成該天線42的有效延伸接地面，來補償該接地面11共振長度不足的狀況。當該第二導體部442與越多導體單元之間形成電容性耦合，可以增強該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43之間的能量耦合強度。此外，由於該有效的天線延伸接地面具有複數個相互耦合的導體單元431、432、433、434、435、436，能形成多個不同共振長度的電流耦合共振路徑。因此，該導引電流導體結構43與耦合導體結構44之間的相互耦合，能改善該天線42於該操作頻段形成共振模態的阻抗匹配程度，有效地增加該天線42至少一操作頻段的阻抗頻寬。該等操作頻段可用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。此外，該有效的天線延伸接地面有機會能降低該接地面11的表面激發電流強度，因而可能降低該操作頻段的SAR值。
圖8B為通訊裝置8設置以及未設置該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43的天線42實測返回損失圖。曲線8211為未設置該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43的天線42實測返回損失曲線。曲線8212為有設置該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43的天線42實測返回損失曲線。在圖8B中，該實施例通訊裝置8之天線42的最低操作頻帶之最低通訊頻帶為GSM850，因此其最低操作頻率約為824 MHz。
該實施例通訊裝置8的該第一導體部441電氣連接於該接地面11的位置與該訊號源421間之距離，小於該天線42的最低操作頻帶之最低操作頻率的八分之一波長。該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43之間的相互耦合，可使得該導引電流導體結構43能等效地形成該天線42的有效延伸接地面，來補償該接地面11共振長度不足的狀況。如此能改善該天線42於較低操作頻帶所形成共振模態的阻抗匹配程度，有效地增加該天線42較低操作頻帶的阻抗頻寬。由第8B圖可以看到藉由設置該耦合導體結構44與該導引電流導體結構43，該有效的天線延伸接地面，成功地使得該天線42於較低操作頻段形匹配程度較佳的共振模態，並有效地增加該天線42於較低操作頻段的阻抗頻寬。該等操作頻段可用來收發一或多個通訊頻帶的電磁訊號。
在本實施例中，通訊裝置8之天線42的較低與較高操作頻帶可分別涵蓋不同通訊頻帶GSM850/900以及GSM1800。然而圖8B僅為通訊裝置8的天線可產生至少一操作頻帶之範例，用以說明通訊裝置8的天線產生之操作頻帶可收發至少一通訊頻帶的電磁訊號，並非用來限定本揭露的實施方式。通訊裝置8的天線所產生之操作頻帶也可以是設計用以收發長程演進系統、全球互通微波存取系統、數位電視廣播系統、全球定位系統、無線廣域網路系統、無線區域網路系統、超寬頻通訊技術系統、無線個人網路系統或者其他無線或行動通訊頻帶應用之電磁訊號。
雖然本揭露已以實施範例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1、2、3、4、5、7、8．．．通訊裝置
11、111．．．接地面
12、42、52．．．天線
3132、3231、3233、3334、3435、3536．．．相互耦合部分
14、24、34、44、54、55、74．．．耦合導體結構
141、241、341、441、541、121、421、521．．．訊號源
122．．．匹配電路
13、23、33、43、53、73．．．導引電流導體結構
131、132、133、134、135、231、232、233、234、235、331、332、333、334、431、432、433、434、435、436、531、532、731、732、733、734、735．．．導體單元
2312、2322、2332、2342、2352、3312、3322、3332、3342、4312、4322、4332、4342、4352、4362、5312、5322．．．介質基板
2321、2331、2341、2351、3311、3321、3331、3341、4321、4331、4341、4351、4361、5311、5321．．．延伸導體部
551、741．．．第一導體部
142、242、342、442、542、552、742．．．第二導體部
143、243、343、443、543、553、743．．．第二導體部與導引電流導體結構的耦合部分
16．．．機殼
4211．．．通訊裝置4未設置該導引電流導體結構以及耦合導體結構的天線返回損失曲線
4212．．．通訊裝置4的天線返回損失曲線
5211．．．通訊裝置5未設置該導引電流導體結構以及耦合導體結構的天線返回損失曲線
5212．．．通訊裝置5的天線返回損失曲線
601、602．．．增加通訊裝置的天線操作頻寬之方法的步驟
8211．．．通訊裝置8未設置該導引電流導體結構以及耦合導體結構的天線返回損失曲線
8212．．．通訊裝置8的天線返回損失曲線
圖1A繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置1的結構示意圖。
圖1B繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置1的結構側面示意圖。
圖2繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置2的結構示意圖。
圖3繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置3的結構示意圖。
圖4A繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置4的結構示意圖。
圖4B繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置4的結構側面示意圖。
圖4C繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置4設置與未設置該導引電流導體結構以及耦合導體結構的天線返回損失圖。
圖5A繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置5的結構示意圖。
圖5B繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置5設置與未設置該導引電流導體結構以及耦合導體結構的天線返回損失圖。
圖6繪示依據本揭露一實施例的一增加通訊裝置的天線操作頻寬的方法之步驟流程圖。
圖7繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置7的結構示意圖。
圖8A繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置8的結構示意圖。
圖8B繪示依據本揭露一實施例之通訊裝置8設置與未設置該導引電流導體結構以及耦合導體結構的天線返回損失圖。
1．．．通訊裝置
11．．．接地面
12．．．天線
121．．．訊號源
13．．．導引電流導體結構
131、132、133、134、135．．．導體單元
3132、3233、3334、3435．．．相互耦合部分
14．．．耦合導體結構
141．．．第一導體部
142．．．第二導體部
143．．．第二導體部與導引電流導體結構的耦合部分
16．．．機殼

Claims (23)

  1. 一種通訊裝置，包括：至少一接地面；至少一天線，藉由一訊號源電氣連接於該至少一接地面，產生至少一操作頻帶，該至少一操作頻帶用來收發至少一通訊頻帶的電磁訊號；一導引電流導體結構，具有複數個導體單元，其中相鄰的導體單元之間具有至少一相互耦合部分；以及至少一耦合導體結構，具有一第一導體部以及一第二導體部，該第一導體部的一端電氣連接於該至少一接地面，另一端電氣連接於該第二導體部，該第二導體部與該導引電流導體結構具有至少一耦合部分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中該等導體單元的其中之一藉由一延伸導體部與相鄰的導體單元形成該至少一相互耦合部分。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中該等導體單元的其中之一藉由一晶片電容與相鄰的導體單元形成該至少一相互耦合部分。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中該等導體單元為不同形狀的金屬片。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中該等導體單元為相同形狀的金屬片。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中該等導體單元具有複數個金屬支路。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中該第二導體部具有複數個金屬支路。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中該等導體單元的其中之一電氣連接於該至少一接地面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中該至少一天線與該訊號源之間具有一匹配電路。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中該等導體單元為不同金屬材料、金屬電極或太陽能光電轉換裝置的電極。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，更包括一機殼，其中該導引電流導體結構設置於該機殼。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中該第一導體部電氣連接於該至少一接地面之位置與該訊號源間的距離，小於該等天線最低操作頻帶之最低操作頻率的二分之一波長。
  13. 一種增加天線操作頻寬的方法，適用於一通訊裝置，該方法包括：配置一導引電流導體結構於具有至少一天線與至少一接地面之一通訊裝置的機殼，其中該導引電流導體結構具有複數個導體單元，並且相鄰的導體單元之間具有至少一相互耦合部分；以及連接一耦合導體結構於該至少一接地面，其中該耦合導體結構具有一第一導體部以及一第二導體部，該第一導體部的一端電氣連接於該接地面，另一端電氣連接於該第二導體部，該第二導體部與該導引電流導體結構具有至少一耦合部分。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該天線藉由一訊號源電氣連接於該接地面，其產生至少一操作頻帶，該至少一操作頻帶用來收發至少一通訊頻帶的電磁訊號。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該等導體單元的其中之一藉由一延伸導體部與相鄰的導體單元形成該至少一相互耦合部分。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該等導體單元的其中之一藉由一晶片電容與相鄰的導體單元形成該至少一相互耦合部分。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的通訊裝置，其中該等導體單元為不同形狀的金屬片。
  18. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該等導體單元為相同形狀的金屬片。
  19. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該等導體單元具有複數個金屬支路。
  20. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該第二導體部具有複數個金屬支路。
  21. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該至少一天線與訊號源之間設置有一匹配電路。
  22. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該等導體單元為不同金屬材料、金屬電極或太陽能光電轉換裝置的電極。
  23. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該第一導體部電氣連接於該至少一接地面之位置與該訊號源間的距離，小於該等天線最低操作頻帶之最低操作頻率的二分之一波長。
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