TW201438345A - 行動通訊裝置 - Google Patents

Abstract

一種行動通訊裝置，包括接地元件與天線元件，且天線元件包括具有饋入點的本體部以及從接地元件延伸出的寄生部。寄生部包括接地區段、第一延伸區段與第二延伸區段。接地區段相對於本體部。第一延伸區段與第二延伸區段從接地區段延伸而出，且第一延伸區段與本體部相隔一耦合間距。天線元件透過本體部、第一延伸區段與接地區段激發出第一低頻共振模態，且天線元件透過第二延伸區段與接地區段激發出第二低頻共振模態，其中第一低頻共振模態與第二低頻共振模態用以擴展低頻天線元件的低頻操作頻帶。

Description

行動通訊裝置

本發明是有關於一種行動通訊裝置，且特別是有關於一種內建天線元件的行動通訊裝置。

第4代行動通訊(4G)長期進化(Long Term Evolution，LTE)標準儼然已成為下一代行動通訊裝置的新規範。縱觀目前各國的使用頻段，LTE Band17(704MHz~746MHz)已逐漸地受到各國的使用。因此，倘若行動通訊裝置同時支援第3代行動通訊(3G)與LTE標準，則行動通訊裝置中天線之低頻操作頻帶的範圍將從704MHz涵蓋到960MHz，且天線之高頻操作頻帶的範圍將從1710MHz至2170MHz。

然而，就現有的天線架構而言，天線的尺寸主要是取決於其操作頻率。因此，隨著操作頻帶之頻率範圍的擴展，現有天線的尺寸往往也就越來越大，進而限縮了行動通訊裝置在微型化上的發展。換言之，如何在擴展天線之操作頻帶的情況下，兼顧天線的尺寸，已是行動通訊裝置在設計上的一大課題。

本發明提供一種行動通訊裝置，利用第一延伸區段與本體部之間耦合效應來產生天線元件的第一低頻共振模態，並透過第一低頻共振模態與第二低頻共振模態來擴展天線元件的低頻操作頻帶。藉此，將可在擴展天線元件之操作頻帶的情況下，兼顧天線元件的尺寸，進而有助於行動通訊裝置在微型化的發展。

本發明的行動通訊裝置，包括接地元件與天線元件，且天線元件包括具有饋入點的本體部以及從接地元件延伸出的寄生部。其中，寄生部包括接地區段、第一延伸區段與第二延伸區段。接地區段的第一端電性連接至接地元件，且接地區段的第二端相對於本體部。第一延伸區段沿著預定方向從接地區段的第二端延伸而出，並與本體部相隔一耦合間距。天線元件透過本體部、第一延伸區段與接地區段激發出第一低頻共振模態。第二延伸區段沿著預定方向的反向方向從接地區段的第二端延伸而出，且天線元件透過接地區段與第二延伸區段激發出第二低頻共振模態。此外，天線元件透過第一低頻共振模態與第二低頻共振模態擴展低頻操作頻帶。

在本發明的一實施例中，上述的本體部包括饋入區段、第一輻射區段與第二輻射區段。饋入區段的第一端具有饋入點。第一輻射區段電性連接饋入區段的第二端，並相對於接地區段的第一端以及第一延伸區段，其中第一輻射區段與第一延伸區段相隔一耦合間距。第二輻射區段電性連接饋入區段的第二端，並與 第一輻射區段位在饋入區段的兩側。其中，天線元件利用饋入區段與第一輻射區段來收發第一高頻操作頻帶下的訊號，並利用饋入區段與第二輻射區段來收發第二高頻操作頻帶下的訊號。

基於上述，本發明是利用第一延伸區段與本體部之間的耦合效應來產生天線元件的第一低頻共振模態，並藉此縮減天線元件的尺寸。此外，本發明利用第一低頻共振模態與第二低頻共振模態來產生天線元件的低頻操作頻帶，並藉此擴展天線元件的低頻操作頻帶。如此一來，本發明將可在擴展天線元件之操作頻帶的情況下，兼顧天線元件的尺寸，進而有助於行動通訊裝置在微型化的發展。

為讓本發明的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。

100、300、500‧‧‧行動通訊裝置

110‧‧‧接地元件

120‧‧‧天線元件

121‧‧‧本體部

122‧‧‧寄生部

130‧‧‧接地區段

140、340‧‧‧第一延伸區段

150‧‧‧第二延伸區段

160‧‧‧饋入區段

170‧‧‧第一輻射區段

180‧‧‧第二輻射區段

FP1‧‧‧饋入點

D1‧‧‧耦合間距

PT21、PT22、PT31、PT41、PT42、PT51‧‧‧共振路徑

510‧‧‧第三延伸區段

710、720‧‧‧天線效率圖中的曲線

圖1為依據本發明之一實施例之行動通訊裝置的結構示意圖。

圖2為用以說明天線元件之低頻共振模態的結構示意圖。

圖3為依據本發明之另一實施例之行動通訊裝置的結構示意圖。

圖4為用以說明天線元件之本體部的共振模態的結構示意圖。

圖5為依據本發明之又一實施例之行動通訊裝置的結構示意圖。

圖6為圖5實施例中天線元件之電壓駐波比的模擬示意圖。

圖7為圖5實施例之天線元件與現有3G天線的天線效率圖。

圖1為依據本發明之一實施例之行動通訊裝置的結構示意圖。參照圖1，行動通訊裝置100包括接地元件110與天線元件120，且天線元件120包括本體部121與寄生部122。其中，本體部具有一饋入點FP1，且寄生部122是從接地元件110延伸出。

更進一步來看，寄生部122包括接地區段130、第一延伸區段140以及第二延伸區段150。本體部121包括饋入區段160、第一輻射區段170以及第二輻射區段180。就天線元件120的本體部121來說，饋入區段160的第一端具有饋入點FP1。第一輻射區段170與第二輻射區段180電性連接饋入區段160的第二端並分別位在饋入區段160的兩側。此外，第一輻射區段170與寄生部122是位在饋入區段160的同一側，且第一輻射區段170相對於接地區段130的第二端以及第一延伸區段140。

就天線元件120的寄生部122來說，接地區段130的第一端電性連接至接地元件110，且接地區段130的第二端相對於本體部121。第一延伸區段140與第二延伸區段150電性連接至接地區段130的第二端並分別位在接地區段130的兩側。從另一角度來看，第一延伸區段140是沿著一預定方向從接地區段的第二端延伸而出，且第二延伸區段150是沿著所述預定方向的反向方向從接地區段130的第二端延伸而出。其中，所述預定方向是靠近 本體部121之饋入點FP1的方向。

接地區段130包括至少一彎折，以致使接地區段130的第一端鄰近本體部121的饋入點FP1。此外，在整體配置上，第一延伸區段140與本體部121中的第一輻射區段170相隔一耦合間距D1。再者，第一延伸區段140位在饋入區段160與接地區段130之間，且第一延伸區段140平行於第一輻射區段170。

就天線元件120的操作機制來說，行動通訊裝置100中的收發器(未繪示出)會傳送一饋入訊號至天線元件120的饋入點FP1，以藉此激發天線元件120的本體部121。此外，來自本體部121的訊號會耦合至寄生部122，進而激發寄生部122。藉此，天線元件120將可透過本體部121、第一延伸區段140與接地區段130激發出一第一低頻共振模態，並可透過接地區段130與第二延伸區段150激發出一第二低頻共振模態。

圖2為用以說明天線元件之低頻共振模態的結構示意圖。請參照圖2，天線元件120之第一低頻共振模態下的共振路徑如圖2之標號PT21所示，且天線元件120之第二低頻共振模態下的共振路徑如圖2之標號PT22所示。此外，天線元件120都是基於四分之一波長的共振機制來產生第一低頻共振模態與第二低頻共振模態。在一實施例中，第一低頻共振模態涵蓋824MHz~960MHz的頻帶，且第二低頻共振模態涵蓋704MHz~824MHz的頻帶。

換言之，透過第一低頻共振模態與第二低頻共振模態， 天線元件120之低頻操作頻帶的頻率範圍將可涵蓋704MHz~960MHz。除此之外，由於第一低頻共振模態主要是透過第一延伸區段140與本體部121之間的耦合效應來產生，因此共振路徑PT21的實際物理長度將可小於四分之一波長，進而達到縮減天線元件120之尺寸的目的。

值得一提的是，共振路徑PT21的實際物理長度是相關於第一延伸區段140與本體部121之間的耦合強度。其中，倘若第一延伸區段140與本體部121之間的耦合越強，則共振路徑PT21的實際物理長度則越短，進而可更進一步地縮減天線元件120的尺寸。

舉例來說，圖3為依據本發明之另一實施例之行動通訊裝置的結構示意圖。其中，圖3所列舉之行動通訊裝置300的結構基本上與圖1所列舉之行動通訊裝置100的結構相似。圖3與圖1兩實施例的主要不同之處在於，圖3實施例中的第一延伸區段340包括至少一彎折，以致使本體部121的饋入區段160相對於第一延伸區段340，且饋入區段160與第一延伸區段340相隔一耦合間距D1。藉此，就第一低頻共振模態的共振路徑而言，由於饋入區段160與第一延伸區段340之間的耦合效應有助於增強第一延伸區段140與本體部121之間的耦合，因此圖3中共振路徑PT31的實際物理長度小於圖2中共振路徑PT21的實際物理長度。如此一來，將可更進一步地縮減天線元件120的尺寸。除此之外，如圖1-3所示，第二延伸區段150包括至少一彎折，進而 也達到縮減天線元件120之尺寸的目的。

請繼續參照圖1。天線元件120之本體部121的形狀為類T型，且本體部121本質上為雙頻的單極天線(monopole antenna)。舉例來說，圖4為用以說明天線元件之本體部的共振模態的結構示意圖。如圖4所示，饋入區段160與第一輻射區段170用以提供共振路徑PT41，且饋入區段160與第二輻射區段180用以提供共振路徑PT42。藉此，天線元件120將可利用共振路徑PT41來產生一共振模態，並可透過高次諧波(harmonic)來收發第一高頻操作頻帶下的訊號。此外，天線元件120將可利用共振路徑PT42來產生另一共振模態，並藉此收發在第二高頻操作頻帶下的訊號。其中，共振路徑PT42的長度為在第二高頻操作頻帶下訊號之波長的1/4倍。

此外，在另一實施例中，天線元件120還可利用寄生部122中的共振路徑，來進一步地擴展天線元件120之高頻操作頻帶的頻率範圍。舉例來說，圖5為依據本發明之又一實施例之行動通訊裝置的結構示意圖。其中，圖5所列舉之行動通訊裝置500的結構基本上與圖1所列舉之行動通訊裝置100的結構相似。圖5與圖1兩實施例的主要不同之處在於，圖5之寄生部122更包括第三延伸區段510。具體而言，第三延伸區段510是從接地區段130延伸而出，並相對於第二延伸區段150。此外，第三延伸區段510與接地區段130用以提供一共振路徑PT51。藉此，天線元件120將可利用共振路徑PT51來產生一共振模態，並藉此收發在第 三高頻操作頻帶下的訊號。其中，共振路徑PT51的長度為在第三高頻操作頻帶下訊號之波長的1/4倍。

值得一提的是，本領域具有通常知識者可藉由調整第一輻射區段170、第二輻射區段180以及第三延伸區段510的長度，來更改天線元件120之高頻操作頻帶的頻率範圍。例如，在一實施例中，第一高頻操作頻帶可例如是涵蓋GSM1800頻帶，第二高頻操作頻帶可例如是涵蓋UMTS2100頻帶，且第三高頻操作頻帶可例如是涵蓋GSM1900頻帶。亦即，透過第一至第三高頻操作頻帶的結合，天線元件120之高頻操作頻帶可涵蓋1710MHz~2170MHz。再者，在另一實施例中，第一高頻操作頻帶與第二高頻操作頻帶的結合可例如是涵蓋GSM1800/GSM1900/UMTS2100三個頻帶，且第三高頻操作頻帶可例如是涵蓋GPS頻帶。

再者，目前市面上頻率範圍涵蓋704MHz~960MHz與1710MHz~2170MHz的天線，其體積動輒為80mm*13mm*3mm。此外，現有3G天線的體積也多半為62mm*11mm*2.5mm。然而，以本發明之圖5實施例中的天線元件120為例來看，天線元件120的操作頻帶涵蓋704MHz~960MHz與1710MHz~2170MHz，且天線元件120的體積約為65mm×11mm×2.5mm。換言之，天線元件120的體積小於一般可操作在704MHz~960MHz與1710MHz~2170MHz的天線，且天線元件120的體積近似於一般現有的3G天線。

此外，與一般現有的3G天線相較之下，天線元件120的操作頻寬與特性都比現有的3G天線來得更好。舉例來說，圖6為圖5實施例中天線元件之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)的模擬示意圖，且圖7為圖5實施例之天線元件與現有3G天線的天線效率圖，其中曲線710用以表示天線元件120的天線效率，且曲線720用以表示現有3G天線的天線效率圖。如圖6所示，天線元件120之操作頻帶包括704MHz~960MHz與1710MHz~2170MHz。此外，如圖7所示，天線元件120的操作頻寬大於現有的3G天線，且在高頻操作頻帶下天線元件120的天線效率優於現有的3G天線。

綜上所述，本發明是利用第一低頻共振模態與第二低頻共振模態來產生天線元件的低頻操作頻帶，並藉此擴展天線元件之低頻操作頻帶的頻率範圍。此外，天線元件的第一低頻共振模態主要是透過第一延伸區段與本體部之間的耦合效應來產生，因此可達到縮減天線元件的目的。換言之，本發明將可在擴展天線元件之操作頻帶的情況下，兼顧天線元件的尺寸，進而有助於行動通訊裝置在微型化的發展。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧行動通訊裝置

110‧‧‧接地元件

120‧‧‧天線元件

121‧‧‧本體部

122‧‧‧寄生部

130‧‧‧接地區段

140‧‧‧第一延伸區段

150‧‧‧第二延伸區段

160‧‧‧饋入區段

170‧‧‧第一輻射區段

180‧‧‧第二輻射區段

FP1‧‧‧饋入點

D1‧‧‧耦合間距

Claims (10)

1. 一種行動通訊裝置，包括：一接地元件；以及一天線元件，包括具有一饋入點的一本體部以及從該接地元件延伸出的一寄生部，其中該寄生部包括：一接地區段，其第一端電性連接該接地元件，且該接地區段的第二端相對於該本體部；一第一延伸區段，沿著一預定方向從該接地區段的第二端延伸而出，並與該本體部相隔一耦合間距，其中該天線元件透過該本體部、該第一延伸區段與該接地區段激發出一第一低頻共振模態；以及一第二延伸區段，沿著該預定方向的反向方向從該接地區段的第二端延伸而出，其中該天線元件透過該接地區段與該第二延伸區段激發出一第二低頻共振模態，其中，該天線元件透過該第一低頻共振模態與該第二低頻共振模態來擴展一低頻操作頻帶。
2. 如申請專利範圍第1項所述的行動通訊裝置，其中該接地區段的第一端鄰近該本體部的該饋入點。
3. 如申請專利範圍第1項所述的行動通訊裝置，其中該本體部包括：一饋入區段，其第一端具有該饋入點；一第一輻射區段，電性連接該饋入區段的第二端，並相對於 該接地區段的第二端以及該第一延伸區段，其中該第一輻射區段與該第一延伸區段相隔該耦合間距；以及一第二輻射區段，電性連接該饋入區段的第二端，並與該第一輻射區段位在該饋入區段的兩側，其中，該天線元件利用該饋入區段與該第一輻射區段來收發一第一高頻操作頻帶下的訊號，並利用該饋入區段與該第二輻射區段來收發一第二高頻操作頻帶下的訊號。
4. 如申請專利範圍第3項所述的行動通訊裝置，其中該饋入區段與該第二輻射區段提供一共振路徑，且該共振路徑的長度為在該第二高頻操作頻帶下訊號之波長的1/4倍。
5. 如申請專利範圍第3項所述的行動通訊裝置，其中該第一延伸區段位在該饋入區段與該接地區段之間，且該第一延伸區段平行於該第一輻射區段。
6. 如申請專利範圍第3項所述的行動通訊裝置，其中該第一延伸區段包括至少一彎折，以致使該饋入區段相對於該第一延伸區段，且該饋入區段與該第一延伸區段相隔該耦合間距。
7. 如申請專利範圍第1項所述的行動通訊裝置，其中該寄生部更包括：一第三延伸區段，從該接地區段延伸而出，並相對於該第二延伸區段，其中該天線元件利用該第三延伸區段與該接地區段來收發一第三高頻操作頻帶下的訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述的行動通訊裝置，其中該第三 延伸區段與該接地區段提供一共振路徑，且該共振路徑的長度為在該第三高頻操作頻帶下訊號之波長的1/4倍。
9. 如申請專利範圍第1項所述的行動通訊裝置，其中該第二延伸區段包括至少一彎折。
10. 如申請專利範圍第1項所述的行動通訊裝置，其中該本體部本質上為一單極天線。