TW201628257A - 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents

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    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378Combination of fed elements with parasitic elements

Abstract

一種天線結構,包括天線載體、饋入單元、接地單元、第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元、寄生輻射單元和耦合單元,該饋入單元與該接地單元間隔設置於該天線載體上,該饋入單元與該第一輻射單元及第三輻射單元連接,該接地單元與該寄生輻射單元連接,該第一輻射單元與第二輻射單元及寄生輻射單元耦合,該第二輻射單元與該耦合單元耦合,並藉由該耦合單元接地。另,本發明還提供一種應用該天線結構的無線通訊裝置。

Description

天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置
本發明涉及無線通訊技術領域,尤其涉及一種天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置。
隨著無線通訊產品的軟體功能與觸控螢幕的快速發展,消費者對於觸控式大螢幕無線通訊產品的需求增加,加上產品外觀設計朝向金屬化與薄型化趨勢發展,使得無線通訊產品的天線設計空間不斷受到限制。同時,天線周圍的金屬元件容易對於天線造成遮罩效應,降低天線傳輸特性。此外隨著4G FDD/TDD LTE頻段的加入讓天線頻寬需求增加,目前天線設計頻寬需同時涵蓋LTE/GSM/UMTS頻段,如何在受限的空間環境下,達到寬頻天線設計需求且能維持天線較佳的傳輸特性,是當前天線設計領域亟需解決的問題。
鑒於以上情況,本發明提供一種傳輸特性較佳的多頻天線結構。
另,還有必要提供一種應用所述天線結構的無線通訊裝置。
一種天線結構,用於無線通訊裝置中,該天線結構包括天線載體、饋入單元、接地單元、第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元、寄生輻射單元和耦合單元,該饋入單元與該接地單元間隔設置於該天線載體上,該饋入單元與該第一輻射單元及第三輻射單元連接,該接地單元與該寄生輻射單元連接,該第一輻射單元與第二輻射單元及寄生輻射單元耦合,該第二輻射單元與該耦合單元耦合,並藉由該耦合單元接地。
一種無線通訊裝置,包括天線結構,該天線結構包括天線載 體、饋入單元、接地單元、第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元、寄生輻射單元和耦合單元,該饋入單元與該接地單元間隔設置於該天線載體上,該饋入單元與該第一輻射單元及第三輻射單元連接,該接地單元與該寄生輻射單元連接,該第一輻射單元與第二輻射單元及寄生輻射單元耦合,該第二輻射單元與該耦合單元耦合,並藉由該耦合單元接地。
所述天線結構藉由該第一輻射單元與該第二輻射單元和該寄生輻射單元耦合,該第二輻射單元進一步與該耦合單元耦合,從而使該天線結構具有頻帶寬、體積小、效率高的特點。
100‧‧‧天線結構
10‧‧‧天線載體
20‧‧‧饋入單元
30‧‧‧接地單元
40‧‧‧第一輻射單元
41‧‧‧第一輻射體
43‧‧‧第二輻射體
S1‧‧‧第一溝槽
S2‧‧‧第二溝槽
50‧‧‧第二輻射單元
51‧‧‧第一輻射片
53‧‧‧第二輻射片
60‧‧‧第三輻射單元
61‧‧‧第一邊框
63‧‧‧第二邊框
631‧‧‧結合部
633‧‧‧第一缺口
635‧‧‧第二缺口
65‧‧‧第三邊框
70‧‧‧寄生輻射單元
71‧‧‧第一連接段
72‧‧‧第二連接段
721‧‧‧第一彎折段
722‧‧‧過渡段
723‧‧‧第二彎折段
73‧‧‧第三連接段
74‧‧‧寄生段
80‧‧‧耦合單元
81‧‧‧第一耦合片
83‧‧‧第二耦合片
200‧‧‧無線通訊裝置
210‧‧‧第一基板
211‧‧‧信號饋入點
213‧‧‧信號接地點
220‧‧‧第二基板
230‧‧‧第一電子元件
250‧‧‧第二電子元件
270‧‧‧第三電子元件
290‧‧‧第四電子元件
圖1為本發明較佳實施例的無線通訊裝置的立體圖。
圖2為圖1所示無線通訊裝置的另一角度下的立體圖。
圖3為圖1所示天線結構的立體圖。
圖4為圖1所示無線通訊裝置中天線結構的回波損耗曲線圖。
請參閱圖1和圖2,本發明較佳實施例提供一種天線結構100,其應用於行動電話、個人數位助理、平板電腦等無線通訊裝置200中,用以發送和接收無線通訊信號。
該無線通訊裝置200還包括第一基板210、第二基板220及至少一電子元件。該第一基板210及第二基板220均為該無線通訊裝置200的電路板,該第二基板220大致垂直連接於該第一基板210一側,並與該第一基板210的側邊平齊。該第一基板210靠近其與該第二基板220連接的一側間隔設置一信號饋入點211和一信號接地點213。該信號饋入點211與一射頻收發電路(圖未示)電性連接,以為該天線結構100提供信號饋入作用。該信號接地點213與該第一基板210上的一金屬接地面(圖未示)電性連接,以為該天線結構100提供信號接地作用。在本實施例中,該無線通訊裝置200至少包括第一電子元件230、第二電子元件250、第三電子元件270及第四電子元件290。其中,該第一電子元件230為一通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)介面模組。該第二電子元件250為一音訊介面模組。該第三電子元件270為揚聲器模組。該第四電子元件290為 電池。該第一電子元件230設置於該第一基板210靠近該第二基板220的一側。該第二電子元件250設置於該第二基板220遠離該第一基板210的一側。該第三電子元件270設置於該第二基板220上,且位於該第一電子元件230及第二電子元件250之間。該第四電子元件290設置於該第一基板210和第二基板220圍成的一半框形區域內,並與該第一基板210和第二基板220間隔設置。
該天線結構100包括天線載體10、饋入單元20、接地單元30、 第一輻射單元40、第二輻射單元50、第三輻射單元60、寄生輻射單元70和耦合單元80。該天線載體10設置於該第二基板220上,其一端與該第一基板210固定,另一端與該第二基板220固定。該饋入單元20與該接地單元30間隔設置於該天線載體10上,並分別與該信號饋入點211和信號接地點213所在的位置對齊。該饋入單元20一端與該第一輻射單元40連接,另一端穿過該天線載體10與該信號饋入點211電性連接,並進一步穿過該第二基板220與該第三輻射單元50連接。該接地單元30一端與該寄生輻射單元60連接,另一端穿過該天線載體10與該信號接地點213電性連接。 該第一輻射單元40與第二輻射單元50及寄生輻射單元70耦合,該第二輻射單元50與該耦合單元80耦合,並藉由該耦合單元80接地。
請一併參閱圖3,該第一輻射單元40設置於該天線載體10表 面,包括第一輻射體41和第二輻射體43。該第一輻射體41為一方形片體,其設置於該饋入單元20和接地單元30的同一側,並在靠近該饋入單元20的一角處與該饋入單元20電性連接。該第二輻射體43為一長條狀片體,其大致垂直地連接於該第一輻射體41相對於該饋入單元20的一側。在本實施例中,該第二輻射體43部分突出於該第一輻射體41邊緣設置,且突出於該第一輻射體41邊緣的部分呈弧形。
該第二輻射單元50包括第一輻射片51和第二輻射片53。該 第一輻射片51為一矩形片體,其設置於該第一輻射體41和第二輻射體43圍成的區域內,並與該第一輻射體41和第二輻射體43相互間隔,且該第一輻射片51遠離該第二輻射體43的一側與該第一輻射體41遠離該第二輻射體43的一側平齊。在本實施例中,該第一輻射片51與該第二輻射體43 之間形成一第一溝槽S1。該第二輻射片53為一大致呈倒“L”形的片體,其一端與該第一輻射片51遠離該第一輻射體41的一側連接,並沿垂直於該第一輻射片51的方向延伸,直至與該第二輻射體43遠離該第一輻射片51的一側大致平齊,並遠離該第二輻射體43的一側形成一弧形缺口。該第二輻射片53的另一端朝向遠離該第一輻射片51的方向水準延伸。
該第三輻射單元60包括第一邊框61、第二邊框63和第三邊 框65。該第一邊框61、第三邊框65垂直設置於該第二邊框63的兩端,並與該第二邊框63共同形成一半框形結構,以圍繞該天線載體10設置。該第二邊框63藉由一結合部631(請參圖3)與所述饋入單元20電性連接。 該第二邊框63上間隔設置一第一缺口633和第二缺口635,該第一缺口633與所述第一電子元件230大致對齊,該第二缺口635與所述第二電子元件250大致對齊。在本實施例中,該第三輻射單元60為該無線通訊裝置200的金屬邊框。
該寄生輻射單元70包括第一連接段71、第二連接段72、第 三連接段73和寄生段74。該第一連接段71與該接地單元30連接,並朝向遠離該第一輻射體41的方向延伸。該第二連接段72包括依次連接的第一彎折段721、過渡段722及第二彎折段723。該第一彎折段721與該第一連接段71遠離該接地單元30的一端大致垂直連接,並朝向該第一基板210彎折延伸,該過渡段722與該第一彎折段721靠近該第一基板210的一端大致垂直連接,並朝向遠離該第一連接段71的方向水準延伸,該第二彎折段723與該第一彎折段721相對於該過渡段722對稱設置。該第三連接段73大致呈“L”形,其與該第一連接段71共面設置,其一端與該第二彎折段723連接,另一端朝向遠離該饋入單元20的方向延伸。該寄生段74為一條狀片體,其一端大致垂直連接於該第三連接段73靠近該第二彎折段723的一端,另一端朝向該第一輻射體41水準延伸,並與該第一輻射體41之間形成一第二溝槽S2。
該耦合單元80包括第一耦合片81和第二耦合片83。該第一 耦合片81為一矩形片體,其設置於該第二電子元件250表面,且與該第二輻射片53垂直間隔設置,從而與該第二輻射片53形成耦合饋入關係。該 第二耦合片83一端垂直連接於該第一耦合片81遠離該第二輻射片53的一端,另一端沿該第二電子元件250側面朝向該第二基板220延伸,並與該第二基板220上的一金屬接地面(圖未示)電性連接。
請參閱圖4,圖中所示為該天線結構100的回波損耗曲線。在 本實施例中,該天線結構100的工作頻段涵蓋4G通訊所需的LTE700/GSM850/EGSM900(698~960MHz)頻段,以及DCS1800/PCS1900/UMTS/LTE2500(1710~2690MHz)頻段。由圖4可知,該天線結構100在其所涵蓋的工作頻段內,回波損耗均處於-6dB以下,符合一般無線通訊的需求。
請參閱表1,表中所示為該天線結構100在LTE700、 LTE2500、GSM850、EGSM900、DCS1800、PCS1900及UMTS2100頻段下的發射和接收增益效率比。由表1可知,該天線結構100在其所涵蓋的工作頻段內,具有穩定的發射和接收增益效率比,符合一般無線通訊的需求。
該天線結構100藉由將該金屬邊框作為其第三輻射單元60,並利用該饋入單元20與該第三輻射單元60激發出一低頻模態,以實現LTE700/GSM850/EGSM900(698~960MHz)頻段的信號發送和接收。該第一輻射單元40藉由該第一溝槽S1與第二輻射單元50耦合,該第二輻射單元50進一步與該耦合單元80耦合,從而激發出一第一高頻模態,以實現DCS1800/PCS1900/UMTS(1710~2170MH)頻段的信號發送和接收。該寄生輻 射單元70藉由該第二溝槽S2與該第一輻射單元40耦合,從而激發出一第二高頻模態,以實現LTE2500(2500~2690MH)頻段的信號發送和接收,從而使該天線結構100能夠完整覆蓋4G通訊的頻段需求。
該天線結構100及具有該天線結構100的無線通訊裝置200具有體積小,信號發射和接收效率高的特點,符合無線通訊裝置200輕薄化的設計需求及4G全頻段的通訊需求。
以上所述,僅為本發明的較佳實施例,並非是對本發明作任何形式上的限定。另外,本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化,當然,這些依據本發明精神所做的變化,都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
100‧‧‧天線結構
10‧‧‧天線載體
20‧‧‧饋入單元
30‧‧‧接地單元
40‧‧‧第一輻射單元
50‧‧‧第二輻射單元
60‧‧‧第三輻射單元
70‧‧‧寄生輻射單元
80‧‧‧耦合單元
200‧‧‧無線通訊裝置
210‧‧‧第一基板
220‧‧‧第二基板
230‧‧‧第一電子元件
250‧‧‧第二電子元件
270‧‧‧第三電子元件
290‧‧‧第四電子元件

Claims (10)

  1. 一種天線結構,用於無線通訊裝置中,其改良在於:該天線結構包括天線載體、饋入單元、接地單元、第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元、寄生輻射單元和耦合單元,該饋入單元與該接地單元間隔設置於該天線載體上,該饋入單元與該第一輻射單元及第三輻射單元電性連接,該接地單元與該寄生輻射單元電性連接,該第一輻射單元與第二輻射單元及寄生輻射單元耦合,該第二輻射單元與該耦合單元耦合,並藉由該耦合單元接地。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構,其中所述第一輻射單元設置於該天線載體表面,包括第一輻射體和第二輻射體,該第一輻射體設置於該饋入單元和接地單元的同一側,並在靠近該饋入單元的一角處與該饋入單元電性連接,該第二輻射體垂直地連接於該第一輻射體相對於該饋入單元的一側。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構,其中所述第二輻射單元包括第一輻射片,該第一輻射片設置於該第一輻射體和第二輻射體圍成的區域內,並與該第一輻射體和第二輻射體相互間隔,該第一輻射片遠離該第二輻射體的一側與該第一輻射體遠離該第二輻射體的一側平齊,該第一輻射片與該第二輻射體之間形成一第一溝槽。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之天線結構,其中所述第二輻射單元還包括第二輻射片,該第二輻射片呈倒“L”形,其一端與該第一輻射片遠離該第一輻射體的一側連接並沿垂直於該第一輻射片的方向延伸,直至與該第二輻射體遠離該第一輻射片的一側平齊,另一端朝向遠離該第一輻射片的方向水準延伸。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構,其中所述第三輻射單元包括第一邊框、第二邊框和第三邊框,該第一邊框、第三邊框垂直設置於該第二邊框的兩端,並與該第二邊框共同形成一半框形結構,以圍繞該天線載體設置。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構,其中所述寄生輻射單元包括第一連接段、第二連接段、第三連接段和寄生段,該第一連接段與該接地單元連接,並朝向遠離該第一輻射體的方向延伸,該第二連接段與該第一連 接段連接,該第三連接段呈“L”形,其一端與該第二連接段連接,另一端朝向遠離該饋入單元的方向延伸。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構,其中所述第二連接段包括依次連接的第一彎折段、過渡段及第二彎折段,該第一彎折段與該第一連接段遠離該接地單元的一端垂直連接,該過渡段與該第一彎折段遠離該第一連接段的一端垂直連接,該第二彎折段與該第一彎折段相對於該過渡段對稱設置。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之天線結構,其中所述耦合單元包括第一耦合片和第二耦合片,該第一耦合片為一矩形片體,其與該第二輻射片垂直間隔設置並形成耦合饋入關係,該第二耦合片一端垂直連接於該第一耦合片遠離該第二輻射片的一端,另一端接地。
  9. 一種無線通訊裝置,該無線通訊裝置包括天線結構,該天線結構包括天線載體、饋入單元、接地單元、第一輻射單元、第二輻射單元、第三輻射單元、寄生輻射單元和耦合單元,該饋入單元與該接地單元間隔設置於該天線載體上,該饋入單元與該第一輻射單元及第三輻射單元電性連接,該接地單元與該寄生輻射單元電性連接,該第一輻射單元與第二輻射單元及寄生輻射單元耦合,該第二輻射單元與該耦合單元耦合,並藉由該耦合單元接地。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之無線通訊裝置,其中所述第三輻射單元為所述無線通訊裝置的金屬邊框。
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