TW201526390A - 天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents

天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置 Download PDF

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Abstract

本發明關於一種天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置，該天線結構包括饋入端、接地端、第一金屬片、第二金屬片、第一輻射體和第二輻射體，該饋入端與該第一輻射體電性連接，該接地端與該第一金屬片電性連接，該第一輻射體和第二輻射體間隔設置，該第一金屬片和第二金屬片設置於該第二輻射體相對的兩端且與該第二輻射體電性連接。

Description

天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置
本發明涉及一種天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置。
隨著無線通訊技術的進步，無線通訊裝置不斷朝向輕薄趨勢發展，消費者對於產品外觀的要求也越來越高。由於金屬殼體在外觀、機構強度、散熱效果等方面具有優勢，因此越來越多的廠商設計出具有金屬殼體的無線通訊裝置來滿足消費者的需求。但是，金屬殼體容易干擾遮蔽設置在其內的天線所輻射的訊號，導致內置天線的輻射性能不佳。而且隨著長期演進(Long Term Evolution，LTE)技術的不斷發展，天線的頻寬不斷增加。因此，如何利用金屬殼體設計出具有較寬頻寬的天線，是天線設計面臨的一項重要課題。
有鑑於此，有必要提供一種結構簡單的多頻天線結構。
另，有必要提供一種應用該天線結構的無線通訊裝置。
一種天線結構，應用於無線通訊裝置中，該天線結構包括饋入端、接地端、第一金屬片、第二金屬片、第一輻射體和第二輻射體，該饋入端與該第一輻射體電性連接，該接地端與該第一金屬片電性連接，該第一輻射體和第二輻射體間隔設置，該第一金屬片和第二金屬片設置於該第二輻射體相對的兩端且與該第二輻射體電性連接。
一種無線通訊裝置，包括殼體、天線結構、匹配電路及基板，該天線結構設置在該基板上，該基板設置饋入點，該匹配電路連接在該饋入點與該天線結構之間，該天線結構包括饋入端、接地端、第一金屬片、第二金屬片、第一輻射體和第二輻射體，該饋入端與該第一輻射體電性連 接，該接地端與該第一金屬片電性連接，該第一輻射體和第二輻射體與殼體間隔設置，該第一金屬片和第二金屬片設置於該第二輻射體相對的兩端且與該第二輻射體電性連接。
所述天線結構藉由將第一輻射體和第二輻射體間隔設置，藉由第一輻射體連接第一金屬片和第二金屬片以使該第一金屬片和第二金屬片作為天線結構的一部分，使得該天線結構收發多個頻段的無線訊號，又藉由在饋入點和天線結構之間設置匹配電路，拓寬了該天線結構的頻寬，提高了該天線結構設計的靈活性和適應性。
100‧‧‧無線通訊裝置
50‧‧‧天線結構
10‧‧‧基板
12‧‧‧淨空區
14‧‧‧饋入點
30‧‧‧殼體
51‧‧‧饋入端
53‧‧‧第一輻射體
531‧‧‧第一連接段
533‧‧‧耦合段
535‧‧‧第一輻射段
55‧‧‧第二輻射體
551‧‧‧第二輻射段
553‧‧‧第二連接段
57‧‧‧第一金屬片
571‧‧‧第一輻射部
573‧‧‧第二輻射部
58‧‧‧第二金屬片
59‧‧‧接地端
C‧‧‧電容
L1‧‧‧第一電感
L2‧‧‧第二電感
g1‧‧‧狹槽
g2‧‧‧第一狹槽
g3‧‧‧第二狹槽
g4‧‧‧溝槽
圖1係本發明較佳實施例的無線通訊裝置的立體圖。
圖2係圖1所示天線結構的分解示意圖。
圖3係圖1所示的天線結構的匹配電路的電路圖。
圖4係圖1所示的天線結構在第一低頻模態時的回波損耗示意圖。
圖5係圖1所示的天線結構在第二低頻模態時的回波損耗示意圖。
圖6係圖1所示的天線結構在第三低頻模態時的回波損耗示意圖。
請參閱圖1，本發明之較佳實施方式提供一種天線結構50，其應用於行動電話、個人數位助理等無線通訊裝置100中，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線訊號。
該無線通訊裝置100還包括基板10及殼體30，該殼體30罩設在該基板10的外側，該天線結構50設置在該基板10上且與該殼體30間隔設置。
該基板10可為一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，其上設置淨空區12。在本實施方式中，該淨空區12形成於基板10的一端。 該淨空區12指基板10上無導體存在的區域，用以防止外在環境中電子元件如電池、振動器、喇叭、電荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)等對天線結構50產生干擾，造成其工作頻率偏移或輻射效率變低。在本實施例中，該淨空區的尺寸為8.2×6.4mm。該淨空區12內設置饋入點14，該饋入點14用於向該天線結構50饋入電流。
該天線結構50包括饋入端51、第一輻射體53、第二輻射體55、第一金屬片57、第二金屬片58和接地端59。
該饋入端51為條狀片體，其設置在該基板10上且與該基板10上的饋入點14電性連接，以向所述天線結構50饋入電流。
請參閱圖2，該第一輻射體53位於與該基板10相垂直的平面上，其包括第一連接段531、耦合段533和第一輻射段535。該第一連接段531與該饋入端51垂直連接並朝一側延伸，該耦合段533和第一輻射段535均與該第一連接段531垂直連接並朝向相反的方向延伸以使得該第一輻射體53大致形成一“T”型結構。
該第二輻射體55位於與該基板10相垂直的平面上，且與該第一輻射體53間隔設置。該第二輻射體55包括第二輻射段551和第二連接段553。該第二輻射段551和該耦合段533間隔設置以使得電流由該耦合段533上耦合至該第二輻射段551。該第二連接段553與該第二輻射段551垂直連接以使得該第二輻射體55形成一“T”型結構。
該第一金屬片57及第二金屬片58為所述無線通訊裝置100的殼體的一部分，並同時作為該天線結構50的一部分。請參閱圖1，該第一金屬片57和第二金屬片58均為矩形片體，且間隔平行設置在該基板10淨空區12相對的兩側。該第一金屬片57和第二金屬片58垂直連接在該第二輻射體55的第二連接段553的兩端。該第一金屬片57與該殼體30形成一狹槽g1，該第二金屬片與該殼體30形成一溝槽g4。在本實施例中，該狹槽g1的寬度為1mm，該溝槽g4的寬度為5mm。
該接地端59連接在該第一金屬片57和該殼體30之間，以將該第一金屬片57劃分為第一輻射部571和第二輻射部573，同時將該狹槽g1劃分為第一狹槽g2和第二狹槽g3。該接地端59用於使該天線結構50的電流流入該殼體20以形成回路。
請參閱圖3，該無線通訊裝置進一步包括匹配電路200，該匹配電路200連接在該饋入端51和饋入點14之間，用於調整該天線結構50的阻抗匹配，從而調節該天線結構50的低頻模態。在本實施例中，該匹配電路200包括電容C、第一電感L1和第二電感L2。該電容C與該第一電感L1串接在該饋入點14和該天線結構50之間。該第二電感L2一端電性連接於該第一電感L1與該天線結構50之間，另一端接地。該電容C的電容值優選為1.5pF，該第一電感L1的電感值優選為5nH，該第二電感L2為一可變電感，其電感值可取5nH~68nH之間的任意值。
下面將進一步說明該天線結構50的工作原理：電流從饋入點14饋入，經過匹配電路200後再由饋入端51饋入並流經該耦合段533，由於該第二輻射段551與該耦合段533的距離符合設定要求，電流由該耦合段533耦合至該第二輻射段551。
電流在該第二輻射段551、第二連接段553及第二金屬片58上激發出第一低頻模態。
當該匹配電路200的第二電感L2的電感值約為10nH時，該第一低頻模態的中心頻率約為900MHZ；當該第二電感L2的電感值約為13.5nH時，該第一低頻模態的中心頻率約為850MHZ；當該第二電感L2的電感值約為33nH時，該第一低頻模態的中心頻率約為700MHZ。可以理解，該第二電感L2的電感值在實際情況下可以為了得到較佳的阻抗匹配而變化。
同時，電流在第二輻射段551、第二連接段553及第二金屬片58上產生倍頻效應激發出一第一高頻模態，該第一高頻模態的中心頻率約為2050MHZ。
電流在第二輻射部573和第一狹槽g2上激發出一第二高頻模態，該第二高頻模態的中心頻率約1650MHZ；電流在第一輻射段535、第一輻射部571和第一狹槽g2上激發出一第三高頻模態，該第三高頻模態的中心頻率約為1950MHZ。
在本實施例中，該第二電感L2的電感值約為10nH時，該第一低頻模態使該天線結構50工作於880~960MHZ之頻段；當該第二電感L2的電感值約為13.5nH時，該第二低頻模態使該天線結構50工作於824 ~894MHZ之頻段；當該第二電感L2的電感值約為33nH時，該第三低頻模態使該天線結構50工作於704~746MHZ；該第一高頻模態、第二高頻模態及第三高頻模態使該天線結構50工作於1710~2170MHZ之頻段。由圖4、圖5及圖6可以看出，該天線結構50可收發上述多個頻段的無線訊號且具有較寬的頻寬。
本發明的天線結構50藉由第二輻射體55連接第一金屬片57和第二金屬片58以將第一金屬片57和第二金屬片58作為天線結構50的一部分，並藉由接地端59連接第一金屬片57和殼體20以將該第一金屬片57劃分為第一輻射部571和第二輻射部573，從而使得該天線結構50收發多個頻段的無線訊號；同時藉由匹配電路200連接饋入點14與饋入端51，藉由調整匹配電路200以使得該天線結構50在低頻頻段具有較寬的頻寬，提高了天線設計的靈活性，增強了用戶體驗。
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‧‧‧無線通訊裝置
50‧‧‧天線結構
10‧‧‧基板
12‧‧‧淨空區
14‧‧‧饋入點
30‧‧‧殼體
51‧‧‧饋入端
53‧‧‧第一輻射體
55‧‧‧第二輻射體
57‧‧‧第一金屬片
571‧‧‧第一輻射部
573‧‧‧第二輻射部
58‧‧‧第二金屬片
59‧‧‧接地端
g1‧‧‧狹槽
g2‧‧‧第一狹槽
g3‧‧‧第二狹槽
g4‧‧‧溝槽

Claims (10)

  1. 一種天線結構，應用於無線通訊裝置中，該天線結構包括饋入端、接地端、第一金屬片、第二金屬片、第一輻射體和第二輻射體，其改良在於：該饋入端與該第一輻射體連接，該接地端與該第一金屬片連接，該第一輻射體和第二輻射體間隔設置，該第一金屬片和第二金屬片設置於該第二輻射體相對的兩端且與該第二輻射體連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中該第一輻射體包括第一連接段，該饋入端與該第一連接段連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的天線結構，其中該第一輻射體進一步包括耦合段和第一輻射段，該耦合段和第一輻射段均與該第一連接段垂直連接並朝向相反的方向延伸。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的天線結構，其中該第二輻射體包括第二輻射段，該第二輻射段與該耦合段間隔設置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的天線結構，其中該第二輻射體進一步包括第二連接段，該第二連接段與該第二輻射段垂直連接，該第一金屬片和第二金屬片垂直連接在該第二連接段的兩端。
  6. 一種無線通訊裝置，包括如申請專利範圍第1~5中任一項所述的天線結構。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的無線通訊裝置，其中所述無線通訊裝置進一步包括殼體，該第一金屬片、第二金屬片與該殼體間隔設置，所述第一金屬片與該殼體之間形成一狹槽，所述第二金屬片與該殼體之間形成一溝槽。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的無線通訊裝置，其中所述接地端連接在所述第一金屬片與該殼體之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的無線通訊裝置，其中所述接地端將所述第一金屬片劃分為第一輻射部和第二輻射部，將所述狹槽劃分為第一狹槽和第二狹槽。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的無線通訊裝置，其中該無線通訊裝置進一步包括匹配電路和基板，該天線結構設置在該基板上，該匹配電路包括第一電感、電容和第二電感，該基板上設置饋入點，該第一電感與電容串接於該饋入點與天線結構之間，該第二電感一端電性連接與該電感與該天線結構之間，另一端接地。
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