TW201541717A - 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、輻射體、延長段、接地段、第一框體及第二框體，該輻射體一端與該饋入端相連接，另一端連接該第二框體，該延長段連接在該輻射體相對該饋入端的一側，該接地段與該輻射體間隔設置且與該第一框體相連接，該第一框體設置在該饋入端、輻射體、延長段及接地段的一側且與該第二框體間隔設置。該無線通訊裝置通過輻射體和接地段與金屬邊框相連接，從而將金屬邊框的第一框體和第二框體作為該天線結構的一部分，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，有必要提供一種利用金屬邊框設計的具有較寬頻寬的天線結構。
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，包括饋入端、輻射體、延長段、接地段、第一框體及第二框體，該輻射體一端與該饋入端相連接，另一端連接該第二框體，該延長段連接在該輻射體相對該饋入端的一側，該接地段與該輻射 體間隔設置且與該第一框體相連接，該第一框體設置在該饋入端、輻射體、延長段及接地段的一側且與該第二框體間隔設置。
一種無線通訊裝置，包括基板、設置在該基板周圍的金屬邊框及天線結構，該天線結構設置在該基板上，該天線結構包括饋入端、輻射體、延長段、接地段、第一框體及第二框體，該輻射體一端與該饋入端相連接，另一端連接該第二框體，該延長段連接在該輻射體相對該饋入端的一側，該接地段與該輻射體間隔設置且與該第一框體相連接，該第一框體設置在該饋入端、輻射體、延長段及接地段的一側且與該第二框體間隔設置，該第一框體及第二框體為該金屬邊框的一部分。
該天線結構及無線通訊裝置通過接地段連接第一框體，輻射體連接第二框體，從而將金屬邊框的第一框體及第二框體作為天線結構的一部分，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、200‧‧‧無線通訊裝置
10‧‧‧基板
12‧‧‧淨空區
14‧‧‧饋入點
16‧‧‧接地點
30‧‧‧金屬邊框
31‧‧‧間隙
33‧‧‧第一框體
35‧‧‧第二框體
37‧‧‧第三框體
50、90‧‧‧天線結構
51‧‧‧饋入端
53‧‧‧輻射體
531‧‧‧輻射段
533‧‧‧連接段
55‧‧‧耦合部
57‧‧‧延長段
59‧‧‧接地段
80‧‧‧切換電路
L‧‧‧可變電感
C‧‧‧可變電容
圖1為本發明第一較佳實施例的具有天線結構的無線通訊裝置的立體圖。
圖2為圖1所示的無線通訊裝置的平面示意圖。
圖3為圖2所示的天線結構的回波損耗示意圖。
圖4為圖2所示天線結構的輻射效率示意圖。
圖5為本發明第二較佳實施例的無線通訊裝置的平面示意圖。
請參閱圖1及圖2，本發明之第一較佳實施例提供一種天線結構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及金屬邊框30，該天線結構50設置在該基板10上，該金屬邊框30圍設在該基板10周圍且與該天線結構50相連接。
該基板10可為一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，其上設置淨空區12。本實施例中，該無線通訊裝置100為智慧手機，其整體結構尺寸約為68×130×7mm。該淨空區12設置在該基板10的一端，該淨空區12的尺寸為66×8.5mm。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。該淨空區12內設置饋入點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用於使該天線結構50的電流形成回路。
該金屬邊框30上間隔地開設二間隙31，以將該金屬邊框30劃分為第一框體33、第二框體35及第三框體37，該第一框體33設置在該天線結構50的一側，該第二框體35及第三框體37分別位於該第一框體33的左右兩側。該第一框體33及第二框體35進一步作為該天線結構50的一部分，以與該天線結構50共同形成電流回路。在本實施例中，該間隙31的寬度為1mm，所述二間隙31對稱地形成與該金屬邊框30上。
可以理解，在其他實施例中，所述二間隙31也可非對稱地形成於該金屬邊框30的任意位置。
該天線結構50包括進一步包括饋入端51、輻射體53、耦合部55、延長段57及接地段59。該輻射體53及該耦合部55與該接地段59間隔設置。具體地，該饋入端51、輻射體53、耦合部55、延長段57設置在該基板10的一側，該接地段59設置在該基板10的另一側。
該饋入端51為條狀片體，其一端與該輻射體53垂直連接，另一端與該基板10上的饋入點14電性連接，以使得電流由該饋入端51饋入該天線結構50。
該輻射體53大致為一“L”型，其包括相互垂直連接的輻射段531和連接段533。該輻射段531一端與該饋入端51垂直連接，另一端朝向該金屬邊框30的第二框體35垂直延伸。該連接段533朝向該第二框體35的方向延伸進而與該第二框體35垂直連接。
該耦合部55與該延長段57分別位於該輻射體53的兩端。該耦合部55為一矩形片體，用於朝向該接地段59耦合饋入電流。該耦合部55與該饋入端51及輻射體53的輻射段531相連接並朝向該金屬邊框30的第一框體33延伸。在本實施例中，該耦合部55的長度短于該輻射段531的長度。
該延長段57連接在該輻射體53相對該饋入端51的一側。具體地，該延長段57連接在該輻射體53的輻射段531與連接段533的結合處。該延長段57朝向背離該連接段533的方向延伸並朝向該饋入端51的方向彎折以形成一“L”型結構。
該接地段59為條狀片體，其與該饋入端51平行設置。該接地段59一端與該金屬邊框30的第一框體33垂直連接，另一端與該基板10上的接地點16電性連接，以使得該天線結構50上的電流形成回路。
下面將進一步說明該天線結構50的工作原理：
電流從該饋入端51饋入，並經由該耦合部55耦合至該接地段59，電流在該輻射段531、接地段59及第一框體33激發出低頻第一共振模態；電流在該輻射段531、接地段59、第一框體33及第二框體35上激發出高頻第一共振模態；電流在該輻射段531及第二框體35上激發處高 頻第二共振模態；此外，電流在低頻第一共振模態的路徑上產生倍頻效應，從而激發出高頻第三共振模態，該延長段57可以微調該高頻第三共振模態頻段。在本實施例中，該低頻第一共振模態的中心頻率約為850MHz，該高頻第一共振模態的中心約為1400MHz，該高頻第二共振模態的中心頻率約為2140MHz，該高頻第三共振模態的中心頻率約為2800MHz。
在本實施例中，該輻射段531的長度為32mm，該延長段57的長度為10mm，該接地段59的長度為8.5mm，該耦合部55的尺寸為12×3mm。
請參閱圖3，圖示為本發明第一實施例所述天線結構50的回波損耗示意圖。從圖3中的回波損耗曲線可以看出，本實施例所述天線結構50的有效頻寬可涵蓋790~920MHz以及1300~2200MHz。
請參閱圖4，圖示為本發明第一實施例所述天線結構50的輻射效率示意圖。從圖中可以看出，本實施例所述天線結構50在其有效頻寬790~920MHz以及1300~2200MHz範圍內具有良好的輻射效率特性。
請參閱圖5，如圖所示為本發明第二實施例的無線通訊裝置200的平面示意圖。與第一實施例的無線通訊裝置100相比，其不同之處在於：該第二實施例的天線結構90還包括切換電路80，該切換電路80可為一連接至地或通過一可變電感L連接至地或通過一可變電容C連接至地的射頻切換開關。該接地段59可通過該切換電路80切換至地或切換至該可變電感L或切換至該可變電容C，該可變電感L和該可變電容C連接至地，通過調整該可變電感L的電感值或該可變電容C的電容值來調整該天線結構50的阻抗匹配，從而實現天線工作頻段的調節。模擬結果表明：可變電感L的電感值越大，該天線結構50低頻第一共振模態的中心頻率越低；可變電容C的電容值越小，該天線結構50高頻第二共振模態及高頻第三共振 模態的中心頻率越低。因此，可以通過調整該可變電感L的電感值大小，使該天線結構50的低頻第一共振模態可以涵蓋到704-960MHz；通過調整該可變電容C的電容值的大小，使該天線結構50的高頻第二共振模態及高頻第三工作模態可以涵蓋到1710-2690MHz。
本發明的無線通訊裝置100通過在金屬邊框30上設置二間隙31以將該金屬邊框30劃分為三部分，並通過天線結構50、90將該金屬邊框30的第一框體33及第二框體35作為該天線結構50、90的一部分，使得該天線結構50、90具有良好的輻射效率，提高了天線設計的靈活性；而且，通過在天線結構50、90的接地段59串接切換電路80，從而通過切換不同電容值的可變電容或不同電感值的可變電感進一步拓寬了該天線結構50、90的頻段範圍，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。
100‧‧‧無線通訊裝置
10‧‧‧基板
12‧‧‧淨空區
30‧‧‧金屬邊框
31‧‧‧間隙
33‧‧‧第一框體
35‧‧‧第二框體
37‧‧‧第三框體
51‧‧‧饋入端
53‧‧‧輻射體
531‧‧‧輻射段
533‧‧‧連接段
55‧‧‧耦合部
57‧‧‧延長段
59‧‧‧接地段

Claims (10)

  1. 一種天線結構，應用於無線通訊裝置中，其改良在於：該天線結構包括饋入端、輻射體、延長段、接地段、第一框體及第二框體，該輻射體一端與該饋入端相連接，另一端連接該第二框體，該延長段連接在該輻射體相對該饋入端的一側，該接地段與該輻射體間隔設置且與該第一框體相連接，該第一框體設置在該饋入端、輻射體、延長段及接地段的一側且與該第二框體間隔設置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中該天線結構進一步包括耦合部，該耦合部與該延長段設置在該輻射體的兩端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的天線結構，其中該輻射部連接在該饋入端與該輻射體上且朝向該第一框體延伸，該輻射部與該接地段間隔設置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中該輻射體包括相互垂直連接的輻射段和連接段，該輻射段與該饋入端垂直連接，該連接段與該第二框體垂直連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的天線結構，其中該延長段連接在該輻射段和該連接段之間，該延長段朝向背離該連接段的方向延伸且朝向該饋入端彎折。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中該天線結構進一步包括切換電路，該接地段通過該切換電路接地。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的天線結構，其中該切換電路為可切換至地或通過一可變電感切換至地或通過一可變電容切換至地的射頻切換開關。
  8. 一種無線通訊裝置，包括基板及設置在該基板周圍的金屬邊框，其改良在於：該無線通訊裝置包括如申請專利範圍第1-7中任一項所述的天線結構，該第一框體及第二框體為該金屬邊框的一部分。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的無線通訊裝置，其中該金屬邊框還包括第三框體，該第二框體、第三框體位於該第一框體的兩側且分別與該第一框體之間形成一間隙。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的無線通訊裝置，其中該饋入端、輻射體、耦合部及延長段設置在該基板的一側，該接地段設置在該基板的另一側，該基板上進一步 設置饋入點和接地點，該饋入端與該饋入點電性連接，該接地段與該接地點電性連接。
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