TW201539856A - 天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents

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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、第一輻射體、金屬片、第二輻射體和接地端，該第一輻射體位於該饋入端與該金屬片之間，該饋入端與該第一輻射體連接，該金屬片與該第一輻射體間隔設置，該第二輻射體位於該第一輻射體的一側且與該金屬片連接，該接地端與該第二輻射體連接。該天線結構通過第二輻射體連接金屬片，並將第一輻射體與金屬片間隔設置，以使得無線通訊裝置的金屬片作為天線結構的一部分，從而使得該無線通訊裝置獲得多頻及寬頻的功能。

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，不容易達到寬頻設計，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，有必要提供一種結合金屬殼體設計的天線結構。
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，其包括饋入端、第一輻射體、第二輻射體和接地端，該天線結構進一步包括金屬片，該第一輻射體位於該饋入端與該金屬片之間，該饋入端與該第一輻射體連接，該金屬片與該第一輻射體間隔設置，該第二輻射體位於該第一輻射體的一側且與該金屬片連接，該接地端與該第二輻射體連接。
一種無線通訊裝置，包括天線結構，該天線結構包括饋入端、 第一輻射體、第二輻射體和接地端，該天線結構進一步包括金屬片，該第一輻射體位於該饋入端與該金屬片之間，該饋入端與該第一輻射體連接，該金屬片與該第一輻射體間隔設置，該第二輻射體位於該第一輻射體的一側且與該金屬片連接，該接地端與該第二輻射體連接。
所述天線結構通過將將第二輻射體與金屬片相連接以將該金 屬片作為天線結構的一部分，並將第一輻射體與金屬片間隔設置，以使得電流耦合至該金屬片並經由第二輻射體形成電流回路，從而通過低頻共振模態產生倍頻效應以使得該天線收發多個頻段的無線訊號，拓寬了天線結構的頻寬，提高了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
14‧‧‧饋入點
51‧‧‧饋入端
53‧‧‧第一輻射體
531‧‧‧連接部
533‧‧‧耦合部
535‧‧‧第一輻射部
5351‧‧‧第一延長段
5353‧‧‧第二延長段
537‧‧‧第二輻射部
5371‧‧‧第一延伸段
5373‧‧‧第二延伸段
55‧‧‧金屬片
551‧‧‧側壁
553‧‧‧端壁
57‧‧‧第二輻射體
571‧‧‧第一連接段
573‧‧‧彎折段
5731‧‧‧第一彎折部
5733‧‧‧第二彎折部
575‧‧‧第二連接段
577‧‧‧第三連接段
59‧‧‧接地端
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所示的無線通訊裝置的部分結構示意圖。
圖3係圖1所示的天線結構的示意圖。
圖4係圖3所示的天線結構另一視角的示意圖。
圖5係圖3所示的天線結構的回波損耗示意圖。
圖6係圖3所示的天線結構的效率圖。
請參閱圖1及圖2，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，該天線結構50設置在該基板10上，該殼體30罩設在該基板10的外側。
該基板10可為一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，其 上設置饋入點14及接地點16，該饋入點14用於向該天線結構50饋入電流，該接地點16用於使得該天線結構50的電流形成回路。
請參閱圖3，該天線結構50包括饋入端51、第一輻射體53、 金屬片55、第二輻射體57和接地端59。該第一輻射體53位於該饋入端51與該金屬片55之間，且與該饋入端51連接並與該金屬片55間隔設置，該第二輻射體57位於該第一輻射體53的一側且與該金屬片55連接，該接地端59與該第二輻射體57連接。
該饋入端51為條狀片體，其垂直連接在該基板10上且與該 基板10上的饋入點14點電性連接，以向所述天線結構50饋入電流。
該第一輻射體53包括連接部531、耦合部533、第一輻射部 535和第二輻射部537。具體地，該連接部531與該饋入端51垂直連接並朝向背離該饋入端51的方向平直延伸。該耦合部533為一“L”型片，且與該連接部531垂直連接並與該饋入端51平行設置。該第一輻射部535與該第二輻射部537分別設置在該耦合部533的左右兩側。該第一輻射部535包括第一延長段5351和第二延長段5353，所述第一延長段5351和第二延長段5353均為“L”型片體。所述第一延長段5351一端與該耦合部533的一端垂直連接，另一端朝向該連接部531平直延伸。所述第二延長段5353一端與該第一延長段5351垂直連接，另一端朝向該耦合部533平直延伸。
該第二輻射部537包括第一延伸段5371和第二延伸段5373， 所述第一延伸段5371和第二延伸段5373均為“L”型片體，且所述第一延伸段5371的寬度寬於所述第二延伸段5373。所述第一延伸段5371一端與該耦合部533的另一端垂直連接，另一端朝向該連接部531平直延伸。所述第二延伸段5373一端與該第一延伸段5371垂直連接，另一端朝向背離該連接部531的方向平直延伸。
請結合參閱圖4，該金屬片55包括側壁551和設置在該側壁 551兩側的二端壁553。所述側壁551與該耦合部533之間形成一狹槽g1，以使得所述耦合部533上的電流耦合至該金屬片55上。在本實施例中，該狹槽g1的寬度優選為為0.8mm。
該第二輻射體57包括第一連接段571、彎折段573、第二連 接段575和第三連接段577。該第一連接段571垂直連接在一所述端壁553上並沿與該側壁551平行的方向延伸。所述彎折段573包括相互連接的若干第一彎折部5731和若干第二彎折部5733，所述第一彎折部5731位於與該側壁551相垂直的平面且與所述第一連接段571連接，所述第二彎折部5733位於與所述第一彎折部5731相垂直的平面。在本實施例中，所述第一彎折部5731和第二彎折部5733均為“U”型結構，所述第一彎折部5731的數量為3個，且依次間隔設置，所述第二彎折部5733的數量為2個，且分別連接於兩個相鄰的第一彎折部5731的一側。所述第二連接段575一端連接在所述彎折段573上，另一端沿與該耦合部533相平行的方向延伸並朝向該第一輻射體53的連接部531彎折以形成一“L”型結構。所述第三連接段577垂直連接在該第二連接段575上且與該第一輻射體53的連接部531平行設置。
該接地端59為條狀片體，其垂直連接在該第三連接段577與該基板10之間，且與該饋入端51平行間隔設置。
圖5以基板10的大小為140×70mm2，淨空區面積為9.2×70mm2，σ=0.01S/m的環境類比之天線回波損耗示意圖。下面結合圖5進一步說明該天線結構50的工作原理：電流由饋入點14饋入，經由該饋入端51饋入並流經該耦合部533，由於該金屬片55與該耦合部533的間距符合設定要求，電流由該 耦合部533耦合至該金屬片55，電流流經該金屬片55、第二輻射體57並經由接地端59回流至基板10上的接地點16形成一電流回路，從而激發一低頻模態，該低頻模態的中心頻率約為824MHZ；同時，電流在該第一輻射體53、金屬片55及第二輻射體57上產生1倍頻及1.5倍頻的共振模態，從而激發第一高頻模態及第二高頻模態，該第一高頻模態的中心頻率約為1800MHZ，該第二高頻模態的中心頻率約為2070MHZ。該低頻模態可使該天線結構50工作於704~960MHZ之頻段，該第一高頻模態和第二高頻模態可使該天線結構50工作於1710~2170MHZ之頻段。由圖5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。
請參照圖6，由圖6可知該天線結構50的低頻頻段704~ 960MHz的效率介於60~85%，高頻頻段1710~2170MHz的效率介於61~82%，可符合一般手機通訊產品的需求。
當需要調整天線結構50的低頻頻段時，可通過調整該第二輻 射體57的第一彎折部5731和第二彎折部5733的數量，從而使得天線結構50的電流路徑變長或縮短，從而達到調整天線結構50低頻頻段之目的；當需要調整天線結構50的高頻頻段時，可通過調整該第一輻射體53的長度，從而達到調整天線結構50高頻頻段之目的。
本發明的天線結構50將該第一輻射體53與金屬片55間隔設 置，並將電流耦合饋入至該金屬片55，該金屬片55經由第二輻射體57連接至該基板10接地，從而結合耦合饋入天線的優點與3D式天線設計以減少支撐損耗，從而提高天線操作頻寬與效率，得以滿足GSM,WCDMA,LTE band等多通訊系統操作頻寬。此外，本發明的天線結構50低頻利用第一輻射體53與金屬片55耦合達到頻段符合LTE band 17+GSM band的需求，高頻部分利用第一輻射體53激發金屬片55產生迴圈共振模態，符合高頻 WCDMA頻段要求。如此，可使得該天線結構50和無線通訊裝置100的低頻頻寬涵蓋704MHz~960MHz和高頻頻寬涵蓋1710MHz~2170MHz，可涵蓋2G/3G/4G頻段需求，提高了操作頻段，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例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍。
50‧‧‧天線結構
51‧‧‧饋入端
53‧‧‧第一輻射體
531‧‧‧連接部
533‧‧‧耦合部
535‧‧‧第一輻射部
5351‧‧‧第一延長段
5353‧‧‧第二延長段
537‧‧‧第二輻射部
5371‧‧‧第一延伸段
5373‧‧‧第二延伸段
55‧‧‧金屬片
551‧‧‧側壁
553‧‧‧端壁
57‧‧‧第二輻射體
571‧‧‧第一連接段
573‧‧‧彎折段
5731‧‧‧第一彎折部
5733‧‧‧第二彎折部
575‧‧‧第二連接段
577‧‧‧第三連接段
59‧‧‧接地端

Claims (10)

  1. 一種天線結構，其包括饋入端、第一輻射體、第二輻射體和接地端，該饋入端與該第一輻射體連接，該接地端與該第二輻射體連接，其改良在於：該天線結構進一步包括金屬片，該第一輻射體位於該饋入端與該金屬片之間，該金屬片與該第一輻射體間隔設置，該第二輻射體位於該第一輻射體的一側且與該金屬片連接。
  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耦合部，該金屬片與該耦合部間隔設置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的天線結構，其中該第一輻射體包括連接部、第一輻射部和第二輻射部，該連接部垂直連接在該饋入端和該耦合部之間，所述第一輻射部和第二輻射部設置在該耦合部的兩側。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的天線結構，其中該第一輻射部包括第一延長段和第二延長段，該第一延長段一端與該耦合部垂直連接，另一端朝向該連接部平直延伸，所述第二延長段一端與該第一延長段垂直連接，另一端朝向該耦合部平直延伸。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的天線結構，其中該第二輻射部包括第一延伸段和第二延伸段，所述第一延伸段的寬度寬於所述第二延伸段，所述第一延伸段一端與該耦合部垂直連接，另一端朝向該連接部平直延伸，所述第二延伸段一端與該第一延伸段垂直連接，另一端朝向背離該連接部的方向平直延伸。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的天線結構，其中該金屬片包括側壁及二端壁，該側壁與該耦合部間隔設置，所述二端壁設置在該側壁的兩側，該第二輻射體包括第一連接段，該第一連接段與其中一所述端壁連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的天線結構，其中該第二輻射體包括彎折段，該彎折段包括若干第一彎折部和若干第二彎折部，所述第一彎折部位於與所述側壁相垂直的平面且與所述第一連接段連接，所述第二彎折部位於與所述第一彎折部相垂直的平面，所述第一彎折部和所述第二彎折部均為“U”型結構。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的天線結構，其中所述若干第一彎折部間隔設置， 每一所述第二彎折部分別連接於兩個相鄰的所述第一彎折部的一側。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的天線結構，其中所述第二輻射體進一步包括第二連接段和第三連接段，所述第二連接段一端連接在所述彎折段上，另一端朝向該第一輻射體的連接部和耦合部平直延伸以形成一“L”型結構，所述第三連接段垂直連接在該第二連接段上且與該第一輻射體的連接部平行設置。
  10. 一種無線通訊裝置，包括基板及如申請專利範圍第1~9項中任一項所述的天線結構，該天線結構設置在該基板上。
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