TW201513466A - 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents

天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種天線結構，其包括饋入天線、寄生天線及金屬邊框。該饋入天線設有訊號饋入點，該寄生天線與饋入天線間隔設置且相互耦合，該寄生天線與金屬邊框相互連接，該金屬邊框包括第一金屬段、第二金屬段及第三金屬段。該饋入天線及第一金屬段激發出低頻諧振模態；饋入天線及寄生天線激發出第一高頻諧振模態；該饋入天線及第三金屬段激發出第二高頻諧振模態。另外，本發明還提供一種具有該天線結構的無線通訊裝置。上述的天線結構可接收多頻段訊號且能維持無線通訊裝置的金屬外觀完整性。

Description

天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置
本發明涉及一種天線結構，尤其涉及一種可接收多個頻段的天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置。
在無線通訊裝置中，用來發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電資料訊號的天線裝置，無疑是無線通訊裝置中最重要的元件之一。近年來各種使用不同工作頻帶的通信系統及應用的不斷出現，則使得天線的設計朝向涵蓋多個系統頻帶的天線結構發展。為了確保無線通訊裝置於使用不同工作頻帶的多種無線通訊系統中均可進行訊號傳輸，該天線裝置必須能夠收發多種不同頻率之訊號。另一方面，無線通訊裝置的外觀亦趨向於金屬化與微型化，如何在維持無線通訊裝置的金屬外觀完整性前提下使天線具有多頻的特性，已成為各家天線廠商最大的挑戰。
有鑑於此，有必要提供一種可接收多頻段訊號且能維持無線通訊裝置的金屬外觀完整性的天線結構。
另，有必要提供一種具有該天線結構的無線通訊裝置。
一種天線結構，其包括饋入天線、寄生天線及金屬邊框，該饋入天線設有訊號饋入點，該寄生天線與饋入天線間隔設置且相互耦合，該寄生天線與金屬邊框相互連接，該金屬邊框包括第一金屬段、第二金屬段及第三金屬段，該饋入天線及第一金屬段激發出低頻諧振模態；饋入天線及寄生天線激發出第一高頻諧振模態；該饋入天線及第三金屬段激發出第二高頻諧振模態。
一種無線通訊裝置，其包括饋入天線、寄生天線及金屬邊框，該饋入天線設有訊號饋入點，該寄生天線與饋入天線間隔設置且相互耦合，該寄生天線與金屬邊框相互連接，該金屬邊框包括第一金屬段、第二金屬段及第三金屬段，該饋入天線及第一金屬段激發出低頻諧振模態；饋入天線及寄生天線激發出第一高頻諧振模態；該饋入天線及第三金屬段激發出第二高頻諧振模態，該饋入天線位於所述基板的其中一表面上，該寄生天線位於所述基板相對於該饋入天線的另一表面上。
所述天線結構將無線通訊裝置的金屬機殼整合成為天線結構 的一部分，以使該天線結構可接收多個頻段，同時又能維持無線通訊裝置的金屬外觀完整性。
100、400、500‧‧‧天線結構
200‧‧‧無線通訊裝置
201‧‧‧金屬機殼
203‧‧‧基板
10‧‧‧饋入天線
11‧‧‧第一輻射體
12‧‧‧第二輻射體
13‧‧‧第三輻射體
14‧‧‧第四輻射體
15‧‧‧第五輻射體
110‧‧‧訊號饋入點
20、40、50‧‧‧寄生天線
21、41‧‧‧第一連接段
22、42‧‧‧第二連接段
23、45‧‧‧第三連接段
24、47‧‧‧第四連接段
25‧‧‧第五連接段
26‧‧‧第六連接段
27‧‧‧第七連接段
30‧‧‧金屬邊框
31‧‧‧第一金屬段
32‧‧‧第二金屬段
33‧‧‧第三金屬段
43‧‧‧第一耦合段
44‧‧‧第二耦合段
46‧‧‧第三耦合段
圖1為本發明較佳實施方式的天線結構的立體示意圖；圖2為圖1所示的天線結構另一角度的立體示意圖；圖3為圖1所示的天線結構的回波損耗示意圖；圖4為圖1所示的天線結構的天線效率示意圖；圖5為本發明天線結構的另一實施方式的立體示意圖；圖6為圖5所示的天線結構的回波損耗示意圖；圖7為圖5所示的天線結構的天線效率示意圖；圖8為本發明天線結構的另一實施方式的立體示意圖。
請參閱圖1，本發明較佳實施方式的天線結構100應用於行動電話、平板電腦等無線通訊裝置200中，用於收發無線訊號。該無線通訊裝置200包括金屬機殼201及容置於該金屬機殼201內的基板203，該基板203為一設於所述無線通訊裝置200內的印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)。
該天線結構100包括饋入天線10、寄生天線20以及金屬邊框30。該金屬邊框30是金屬機殼201的一部分，該饋入天線10位於所述基板203的其中一表面上，該寄生天線20位於所述基板203相對於該饋入天線10的另一表面上。所述饋入天線10及寄生天線20均由具有良好導電性 能的金屬如銅合金製造而成，且二者之間藉由互感而產生耦合效應。該寄生天線20與金屬邊框30電性連接。
請一併參閱圖2，該饋入天線10包括依次連接的第一輻射體11、第二輻射體12、第三輻射體13、第四輻射體14及第五輻射體15。該第一輻射體11呈梯形片狀，該第一輻射體11的短邊上設有訊號饋入點110(如圖1所示)，該訊號饋入點110藉由一匹配電路連接於系統饋入源，以對該饋入天線10饋入訊號。該第二輻射體12由第一輻射體11的長邊延伸而成。該第三輻射體13為長條片狀，其延伸方向與第二輻射體12一致。該第四輻射體14一端垂直連接於該第三輻射體13，另一端垂直連接於第五輻射體15。該第五輻射體15與基板203的邊緣對齊。所述第一輻射體11、第二輻射體12、第三輻射體13、第四輻射體14及第五輻射體15組成非封閉回圈結構，大致呈U形。
該寄生天線20包括依次連接的第一連接段21、第二連接段22、第三連接段23、第四連接段24、第五連接段25、第六連接段26及第七連接段27。該第一連接段21及第七連接段27均連接至金屬邊框30。所述第一連接段21與第七連接段27平行設置，且所述第一連接段21及第七連接段27均垂直於基板203。該第二連接段22與基板203邊緣對齊，該第三連接段23垂直於第二連接段22。所述第三連接段23、第四連接段24及第五連接段25組成的結構大致呈U形，其中第三連接段23的長度大於第五連接段25。第六連接段26垂直連接於第五連接段，且第六連接段26平行於第二連接段22。
該金屬邊框30大致呈U形，該金屬邊框30包括第一金屬段31、第二金屬段32及第三金屬段33。該第一金屬段31呈L形，該第二金屬段32及第三金屬段呈I形，且該第二金屬段32位於第一連接段21與第七連接段27之間。該寄生天線20與第二金屬段32構成封閉回圈結構。
第一連接段21與金屬邊框30的交點為G1，第七連接段27與金屬邊框30的交點為G2，在本實施方式中，饋入天線10的長度為28.5mm，寄生天線20在基板203上的部分的長度為56mm、寬度為1mm，G1點到G2點的距離為18mm，寄生天線20的第三連接段23與基板203平行的兩邊緣的距離分別為4mm、7mm，該第三連接段23與第五連接段的 距離為2mm。
所述天線結構100工作時，訊號自饋入天線10的訊號饋入點110進入後，沿饋入天線10激發出第一電流路徑；饋入天線10與寄生天線20耦合，寄生天線20與第二金屬段32激發出第二電流路徑；該第一金屬段31激發出第三電流路徑；該第三金屬段33激發出第四電流路徑。當饋入天線10、第一金屬段31處產生強電流時，激發出中心頻率為920MHz的低頻諧振模態，從而使天線結構100工作於GSM頻段；當饋入天線10、寄生天線20處產生強電流時，激發出中心頻率為1710MHz的第一高頻諧振模態，從而使天線結構100工作於DCS/PCS頻段；當饋入天線10、第三金屬段33處產生強電流時，激發出中心頻率為2530MHz的第二高頻諧振模態，從而使天線結構100工作於WCMA/LTE頻段。
請參閱圖3，所示為本發明天線結構100的回波損耗測量結果示意圖。由圖3可以看出，該天線結構100於920MHz、1710MHz及2530MHz的中心頻率下均可滿足天線工作設計要求。
請參閱圖4，所示為本發明天線結構100的天線效率測量結果示意圖。由圖4可以看出，該天線結構100在低頻工作頻帶(880MHz~960MHz)及高頻工作頻段(1640MHz~2610MHz)下天線效率均可滿足天線工作設計要求。
可以理解，可以在寄生天線20與金屬邊框30之間設有可調式匹配電路，以使該天線結構100工作頻段降低，可以涵蓋到700MHz。
可以理解，如圖5所示，本發明的另一實施例的天線結構400，其包括饋入天線10、寄生天線40以及金屬邊框30。
本實施例中，該寄生天線40包括依次連接的第一連接段41、第二連接段42、第一耦合段43，以及依次連接的第二耦合段44、第三連接段45、第三耦合段46、第四連接段47。該第一連接段41及第四連接段47均連接至金屬邊框30。所述第一連接段41與第四連接段47平行設置，且所述第一連接段41及第四連接段47均垂直於基板203。該第二連接段42與基板203邊緣對齊，該第一耦合段43垂直於第二連接段42。第二耦合段44、第三連接段45與第三耦合段46組成的結構大致呈U形，其中第二耦合段44的長度大於第三耦合段46。第四連接段47垂直連接於第三耦合段 46。
第一耦合段43與第二耦合段44間隔平行設置，第三耦合段46為一矩形片狀結構。
請參閱圖6，所示為本發明天線結構400的回波損耗測量結果示意圖。由圖6可以看出，該天線結構400的頻寬增加了。
請參閱圖7，所示為本發明天線結構400的天線效率測量結果示意圖。由圖7可以看出，該天線結構400的天線輻射效率也增加了。
可以理解，如圖8所示，本發明的另一實施例的天線結構500，其包括包括饋入天線10、寄生天線50以及金屬邊框30。本實施例中，該寄生天線50與金屬邊框30的交點可以兩個以上。
該寄生天線50與寄生天線20的區別在於，的第五連接段25朝第一連接段21方向延伸形成第一延伸段51，並在延伸段51的末端設有平行於第六連接段26的第二延伸段52以及平行於第七連接段27的第三延伸段53，該延伸段53與金屬邊框30相交連接。
可以理解，該饋入天線10可以設置有多個訊號饋入點110。
本發明天線結構100將無線通訊裝置200的金屬邊框30整合成為天線結構100的一部分，以使該天線結構100可接收多個頻段，同時又能維持無線通訊裝置200的金屬外觀完整性。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100‧‧‧天線結構
200‧‧‧無線通訊裝置
201‧‧‧金屬機殼
203‧‧‧基板
10‧‧‧饋入天線
110‧‧‧訊號饋入點
20‧‧‧寄生天線
21‧‧‧第一連接段
22‧‧‧第二連接段
23‧‧‧第三連接段
24‧‧‧第四連接段
25‧‧‧第五連接段
26‧‧‧第六連接段
27‧‧‧第七連接段
30‧‧‧金屬邊框

Claims (10)

  1. 一種天線結構，包括饋入天線、寄生天線及金屬邊框，該饋入天線設有訊號饋入點，該寄生天線與饋入天線間隔設置且相互耦合，該寄生天線與金屬邊框相互連接，該金屬邊框包括第一金屬段、第二金屬段及第三金屬段，該饋入天線及第一金屬段激發出低頻諧振模態；饋入天線及寄生天線激發出第一高頻諧振模態；該饋入天線及第三金屬段激發出第二高頻諧振模態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該饋入天線包括依次連接的第一輻射體、第二輻射體、第三輻射體、第四輻射體及第五輻射體，該第一輻射體呈梯形，該第二輻射體由第一輻射體的長邊延伸而成，該第三輻射體為長條片狀，其延伸方向與第二輻射體一致，該第四輻射體一端垂直連接於於該第三輻射體，另一端垂直連接於第五輻射體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中該第一輻射體的短邊上設有訊號饋入點，該訊號饋入點藉由一匹配電路連接於系統饋入源，以對該饋入天線饋入訊號。
  4. 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、第二輻射體、第三輻射體、第四輻射體及第五輻射體組成非封閉回圈結構。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該寄生天線包括依次連接的第一連接段、第二連接段、第三連接段、第四連接段、第五連接段、第六連接段及第七連接段，該第一連接段及第七連接段與金屬邊框相交，該第三連接段垂直於第二連接段。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之天線結構，其中該第三連接段、第四連接段及第五連接段組成的結構呈U形，其中第三連接段的長度大於第五連接段，第六連接段垂直連接於第五連接段，且第六連接段平行於第二連接 段。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中該第一金屬段呈L形，該第二金屬段及第三金屬段呈I形，且該第二金屬段位於第一連接段與第七連接段之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之天線結構，其中該寄生天線與第二金屬段構成封閉回圈結構。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該低頻諧振模態的中心頻率為920MHz，該第一高頻諧振模態的中心頻率為1710MHz，第二高頻諧振模態的中心頻率為2530MHz。
  10. 一種無線通訊裝置，包括金屬機殼及容置於該金屬機殼內的基板，其改良在於：該無線通訊裝置包括權利要求1~9中任一項所述的天線結構，所述金屬邊框為金屬機殼的一部分，該饋入天線位於所述基板的其中一表面上，該寄生天線位於所述基板相對於該饋入天線的另一表面上。
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