TW201724658A - 天線結構及應用該天線結構之無線通訊裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種天線結構，包括金屬件，所述金屬件上開設有至少一開槽，進而將所述金屬件劃分為間隔設置之第一金屬部及第二金屬部；以及輻射部，所述輻射部與所述第一金屬部電性連接，用以饋入一電流訊號至所述第一金屬部，所述第二金屬部接地；以及曲折部，所述曲折部之一端電連接至所述第一金屬部，另一端接地，用以激發所述天線結構之低頻模態，同時維持所述天線結構之高頻特性。

Description

天線結構及應用該天線結構之無線通訊裝置

本發明涉及一種天線結構及應用該天線結構之無線通訊裝置。

隨著無線通訊技術之進步，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之要求亦越來越高。由於金屬殼體於外觀、機構強度、散熱效果等方面具有優勢，因此越來越多之廠商設計出具有金屬殼體之無線通訊裝置來滿足消費者之需求。然，金屬殼體容易干擾遮蔽設置於其內之天線所輻射之訊號，不容易達到寬頻設計，導致內置天線之輻射性能不佳。且隨著長期演進(Long Term Evolution，LTE)技術之不斷發展，天線之頻寬不斷增加。因此，如何利用金屬殼體設計出具有較寬頻寬之天線，是天線設計面臨之一項重要課題。

有鑑於此，有必要提供一種結合金屬殼體設計之天線結構。

另，有必要提供一種應用該天線結構之無線通訊裝置。

一種天線結構，包括：

金屬件，所述金屬件上開設有至少一開槽，進而將所述金屬件劃分為間隔設置之第一金屬部及第二金屬部；以及

輻射部，所述輻射部與所述第一金屬部電性連接，用以饋入一電流訊號至所述第一金屬部，所述第二金屬部接地；以及

曲折部，所述曲折部之一端電連接至所述第一金屬部，另一端接地，用以激發所述天線結構之低頻模態，同時維持所述天線結構之高頻特性。

一種無線通訊裝置，包括上述天線結構。

上述天線結構中之金屬件上設置有開槽，從而使得金屬件劃分為第一金屬部及第二金屬部，並使得所述第一金屬部構成天線結構之其中一個輻射體，而所述第二金屬部接地，避免了所述金屬件對天線造成之屏蔽效應，減小天線尺寸與佔用空間，達到降低成本之效果。另外，所述天線結構藉由設置所述曲折部，並使得所述曲折部接地，進而提供高電感特性，以激發所述天線結構之低頻模態，同時又能維持天線結構之高頻特性，使得所述天線結構產生多頻段之操作頻寬，可工作於多個通訊系統。

圖1為本發明較佳實施例具有天線結構之無線通訊裝置之示意圖。

圖2為圖1所示天線結構之回波損耗圖。

圖3為圖1所示天線結構之輻射效率曲線圖。

圖4為本發明另一較佳實施例具有天線結構之無線通訊裝置之示意圖。

圖5為圖4所示天線結構之回波損耗圖。

圖6為本發明另一較佳實施例具有天線結構之無線通訊裝置之示意圖。

請參閱圖1，本發明較佳實施方式提供一種天線結構100，其應用於行動電話、個人數位助理等無線通訊裝置200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200還包括基板21以及柔性電路板（flexible printed circuit，FPC）23。該基板21可採用環氧樹脂玻璃纖維（FR4）等介電材質製成。所述基板21上設置有饋入點211以及至少一接地點213。該饋入點211用於為天線結構100饋入電流。於本實施例中，所述基板21上設置兩個接地點213。該兩個接地點213設置於所述饋入點211之兩側，用於為天線結構100提供接地。所述基板21上還設置有電子元件215以及淨空區217。於本實施例中，所述電子元件215為通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）介面模組，其設置於所述基板21之一側，且與所述基板21電連接。當然，所述電子元件215還可為麥克風、喇叭、攝像頭等其他電子元件。該淨空區217設置於所述基板21之一側，且圍繞所述電子元件215設置。所述淨空區217是指基板21上無導體存於之區域，用以防止外於環境中之電子元件如電池、振動器、喇叭、電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）等對天線結構100產生干擾，造成其工作頻率偏移或輻射效率變低。

所述FPC 23設置於所述電子元件215上，且電連接至所述天線結構100之接地系統（圖未示），以為所述電子元件215提供接地。

所述天線結構100包括金屬件11、輻射部12、曲折部13以及至少一接地部。

該金屬件11為無線通訊裝置200之外觀件，如金屬邊框。於本實施例中，該金屬件11為一框體結構，包括第一邊框111、第二邊框113及第三邊框115。該第二邊框113與第三邊框115相對且相互平行設置，且分別連接至該第一邊框111之兩端。該第一邊框111上開設有至少一溝槽117，以將所述第一邊框111劃分為多個結合部。其中一個結合部可作為所述金屬件11之第一金屬部，並作為所述天線結構100之輻射體，用以收發無線訊號。剩餘之結合部可與所述第二邊框113及第三邊框115結合，共同作為所述金屬件11之第二金屬部，並接地處理，以為所述天線結構100提供接地。於本實施例中，所述第一邊框111上開設有二個溝槽117。該二個溝槽117將所述第一邊框111劃分為相互間隔設置之三個結合部，即第一結合部1111、第二結合部1113以及第三結合部1115。其中第一結合部1111構成所述金屬件11之第一金屬部，且作為所述天線結構100之輻射體，用以收發無線訊號。所述第二結合部1113、第三結合部1115分別與所述第二邊框113以及第三邊框115連接，並共同構成所述金屬件11之第二金屬部。所述第二金屬部作為所述天線結構100之接地系統，以為所述天線結構100提供接地。

所述金屬件11上還設置有開口119。於本實施例中，所述開口119設置於所述金屬件11之第一金屬部上，且使得所述電子元件215可從所述開口119露出，如此可便於使用者將一USB設備穿過該開口119，並插設於所述電子元件215上，進而建立所述USB設備與該無線通訊裝置200之電連接。

所述輻射部12為一單極天線。於本實施例中，所述輻射部12包括饋入段121、第一連接段123、第二連接段125以及輻射段127。該饋入段121大致呈矩形條狀。所述饋入段121之一端電連接至所述饋入點211，另一端沿平行於所述第二邊框113且朝所述第一邊框111所在方向延伸，並連接至所述第一連接段123。所述第一連接段123與所述饋入段121設置於同一平面。所述第一連接段123呈矩形片體狀，其一端垂直連接至所述饋入段121遠離所述饋入點211之端部，另一端沿平行所述第一邊框111且朝向所述第三邊框115之方向延伸，直至與所述第二連接段125垂直連接。所述第二連接段125佈設於與所述第一連接段123相垂直之平面內，所述第二連接段125之一端垂直連接至所述第一連接段123，並沿遠離所述基板21且平行所述第二邊框113之方向延伸。所述輻射段127佈設於所述饋入段121與第一連接段123所在平面。所述輻射段127之一端垂直連接至所述第一連接段123遠離饋入段121之一側，另一端沿平行於所述第二邊框113且朝所述第一邊框111所在方向延伸，直至與所述第一金屬部電連接，進而將電訊號饋入至所述第一金屬部。

所述曲折部13為曲折狀片體。於本實施例，所述曲折部13呈方波狀，其設置於所述電子元件215之上方，且其一端電連接至所述第一金屬部，另一端電連接至所述FPC 23，以藉由所述FPC 23接地。所述曲折部13用以利用其高電感性激發所述天線結構100之低頻模態，同時維持所述天線結構100之高頻特性。

於本實施例中，所述天線結構100包括兩個接地部，即第一接地部14及第二接地部15。所述第一接地部14及第二接地部15均呈矩形條狀，用以為所述天線結構100提供接地，以調整所述天線結構100於高頻段之共振模態。具體第一接地部14之一端電連接至所述第二金屬部，例如所述第二結合部1113，另一端電連接至其中一個接地點213。第二接地部15設置於所述電子元件215之另一側，其一端電連接至所述第二金屬部，例如所述第三結合部1115，另一端電連接至另一接地點213。

可理解，於其他實施例中，所述天線結構100還包括延伸部16。該延伸部16呈矩形片狀，其設置於與第一連接段123平行之平面內。所述延伸部16之寬度大於所述第二連接段125之寬度。所述延伸部16之一端連接至所述第二連接段125，另一端沿平行所述第一邊框111且遠離所述第二邊框113之方向延伸。所述延伸部16用以激發所述天線結構100之高頻模態，進而增加其於高頻段之頻寬。

請一併參閱圖2，為所述天線結構100之回波損耗圖。其中曲線S21代表所述天線結構100之回波損耗。曲線S22代表所述天線結構100未設置所述曲折部13時之回波損耗。曲線S23代表所述天線結構100未設置第一接地部14時之回波損耗。曲線S24代表所述天線結構100未設置第二接地部15時之回波損耗。顯然，所述天線結構100於704-960MHz及1360-2690MHz頻段均可滿足天線設計要求。其次，當所述天線結構100未設置所述曲折部13時，所述天線結構100於低頻段之頻寬及阻抗匹配均不佳。另外，所述第一接地部14及第二接地部15是用以增加天線結構100於高頻段之頻寬。

請一併參閱圖3，為所述天線結構100之輻射效率曲線圖。其中曲線S31代表所述天線結構100之輻射效率。曲線S32代表所述天線結構100之總效率。顯然，當所述天線結構100工作於704-960MHz及1360-2690MHz頻段時，均具有較佳之輻射效率。

可理解，請一併參閱圖4，於其他實施例中，所述天線結構100還包括第一切換電路17。所述第一切換電路17設置於所述FPC 23上，其一端電連接至所述曲折部13，另一端接地。所述第一切換電路17可包括複數電感及電容，用以切換至不同之電感，以調節所述天線結構100之頻率。另外，所述第一切換電路17可藉由所述電子元件215之金屬面接地，如此可使得天線結構100與電子元件215共用接地面，進而增加天線淨空區並提高天線特性。

請一併參閱圖5，為所述天線結構100設置所述第一切換電路17時之回波損耗圖。其中曲線S51代表所述天線結構100中第一切換電路17切換至一電感值為1nH之電感時之回波損耗。曲線S52代表所述天線結構100中第一切換電路17切換至電感值為5nH之電感時之回波損耗。曲線S53代表所述天線結構100中第一切換電路17切換至電感值為8nH之電感時之回波損耗。顯然，所述天線結構100於低頻段隨電感值增加而頻率往低頻偏移，高頻頻寬不隨電感值改變而影響。

請再次參閱圖4，於其他實施例中，所述天線結構100還包括共振部18，所述共振部18設置於所述曲折部13與第二接地部15之間，且藉由高通濾波器181接地。所述共振部18用以改善該輻射部12之隔離度，並提高天線結構100之頻寬。

可理解，於其他實施例中，所述天線結構100還包括至少一第二切換電路19。於本實施例中，所述天線結構100包括二個第二切換電路19。所述第一接地部14及第二接地部15分別藉由相應之第二切換電路19接地，進而改善所述天線結構100之高頻特性。

可理解，請一併參閱圖6，於其他實施例中，所述天線結構100還包括承載部20，所述承載部20設置於所述電子元件215上方，用以收容所述電子元件215，且承載所述曲折部13及延伸部16。

可理解，於其他實施例中，所述曲折部13不局限於設置於所述電子元件215之上方，其還可設置於所述電子元件215之一側。

可理解，於其他實施例中，亦可於所述饋入點213加入匹配電路（圖未示），用於改善該天線結構100之阻抗匹配以及提高天線結構100之輻射效率。

本發明之天線結構100藉由於所述金屬件11上設置開槽117，以將所述金屬件11劃分為第一金屬部及第二金屬部，並使得所述第一金屬部構成天線結構100之其中一個輻射體，而所述第二金屬部接地，避免了所述金屬件11對天線造成之屏蔽效應，減小天線尺寸與佔用空間，達到降低成本之效果。另外，所述天線結構100藉由設置所述曲折部13，並使得所述曲折部13透過電子元件215之金屬面接地，進而提供高電感特性，以激發所述天線結構100之低頻模態，同時又能維持天線結構100之高頻特性，使得所述天線結構100產生多頻段之操作頻寬，可工作於多個通訊系統。

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。

200‧‧‧無線通訊裝置

21‧‧‧基板

211‧‧‧饋入點

213‧‧‧接地點

215‧‧‧電子元件

217‧‧‧淨空區

23‧‧‧FPC

100‧‧‧天線結構

11‧‧‧金屬件

111‧‧‧第一邊框

113‧‧‧第二邊框

115‧‧‧第三邊框

117‧‧‧溝槽

1111‧‧‧第一結合部

1113‧‧‧第二結合部

1115‧‧‧第三結合部

119‧‧‧開口

12‧‧‧輻射部

121‧‧‧饋入段

123‧‧‧第一連接段

125‧‧‧第二連接段

127‧‧‧輻射段

13‧‧‧曲折部

14‧‧‧第一接地部

15‧‧‧第二接地部

16‧‧‧延伸部

17‧‧‧第一切換電路

18‧‧‧共振部

181‧‧‧高通濾波器

19‧‧‧第二切換電路

20‧‧‧承載部

無

200‧‧‧無線通訊裝置

21‧‧‧基板

211‧‧‧饋入點

213‧‧‧接地點

215‧‧‧電子元件

217‧‧‧淨空區

23‧‧‧FPC

100‧‧‧天線結構

11‧‧‧金屬件

111‧‧‧第一邊框

113‧‧‧第二邊框

115‧‧‧第三邊框

117‧‧‧溝槽

1111‧‧‧第一結合部

1113‧‧‧第二結合部

1115‧‧‧第三結合部

119‧‧‧開口

12‧‧‧輻射部

121‧‧‧饋入段

123‧‧‧第一連接段

125‧‧‧第二連接段

127‧‧‧輻射段

13‧‧‧曲折部

14‧‧‧第一接地部

15‧‧‧第二接地部

16‧‧‧延伸部

Claims (13)

1. 一種天線結構，其改良在於：所述天線結構包括：
   金屬件，所述金屬件上開設有至少一開槽，進而將所述金屬件劃分為間隔設置之第一金屬部及第二金屬部；以及
   輻射部，所述輻射部與所述第一金屬部電性連接，用以饋入一電流訊號至所述第一金屬部，所述第二金屬部接地；以及
   曲折部，所述曲折部之一端電連接至所述第一金屬部，另一端接地，用以激發所述天線結構之低頻模態，同時維持所述天線結構之高頻特性。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述金屬件包括第一邊框、第二邊框及第三邊框，所述第二邊框與第三邊框相對且相互平行設置，且分別連接至該第一邊框之兩端，所述至少一溝槽開設於該第一邊框上，以將所述第一邊框劃分為多個結合部，其中一個結合部作為所述金屬件之第一金屬部，並作為所述天線結構之輻射體，用以收發無線訊號；剩餘之結合部與所述第二邊框及第三邊框結合，共同作為所述金屬件之第二金屬部，並接地處理，以為所述天線結構提供接地。
3. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中所述輻射部包括饋入段、第一連接段、第二連接段以及輻射段，該饋入段之一端電連接至一饋入點，另一端沿平行於所述第二邊框且朝所述第一邊框所在方向延伸，並連接至所述第一連接段；所述第一連接段與所述饋入段設置於同一平面；所述第一連接段一端垂直連接至所述饋入段遠離所述饋入點之端部，另一端沿平行所述第一邊框且朝向所述第三邊框之方向延伸，直至與所述第二連接段垂直連接；所述第二連接段佈設於與所述第一連接段相垂直之平面內，所述第二連接段之一端垂直連接至所述第一連接段，並沿遠離所述基板且平行所述第二邊框之方向延伸；所述輻射段佈設於所述饋入段與第一連接段所在平面；所述輻射段之一端垂直連接至所述第一連接段遠離饋入段之一側，另一端沿平行於所述第二邊框且朝所述第一邊框所在方向延伸，直至與所述第一金屬部電連接，進而將電訊號饋入至所述第一金屬部。
4. 如申請專利範圍第3項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括延伸部，該延伸部設置於與第一連接段平行之平面內，所述延伸部之一端連接至所述第二連接段，另一端沿平行所述第一邊框且遠離所述第二邊框之方向延伸。
5. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括至少一接地部，所述至少一接地部之一端電連接至一接地點，另一端電連接至所述第二金屬部，以為所述第二金屬部提供接地。
6. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括第一切換電路，所述第一切換電路之一端電連接至所述曲折部，另一端接地，所述第一切換電路包括複數電感及電容，用以切換至不同之電感，以調節所述天線結構之頻率。
7. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括共振部，所述共振部設置於所述曲折部與第二邊框之間，且藉由高通濾波器接地，進而改善該輻射部之隔離度，並提高天線結構之頻寬。
8. 如申請專利範圍第5項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括至少一第二切換電路，每一接地部分別藉由相應之第二切換電路接地，進而改善所述天線結構之高頻特性。
9. 一種無線通訊裝置，包括如申請專利範圍第1-8中任意一項所述之天線結構。
10. 如申請專利範圍第9項所述之無線通訊裝置，其中所述無線通訊裝置還包括基板，所述金屬件圍繞所述基板設置，所述基板上設置有饋入點及至少一接地點，所述饋入點電連接至所述輻射部，所述至少一接地點電連接至所述第二金屬部。
11. 如申請專利範圍第10項所述之無線通訊裝置，其中所述無線通訊裝置還包括匹配電路，所述匹配電路電連接至所述饋入點，用於改善該天線結構之阻抗匹配以及提高天線結構之輻射效率。
12. 如申請專利範圍第10項所述之無線通訊裝置，其中所述基板上還設置有電子元件及柔性電路板，所述柔性電路板設置於所述電子元件上，所述曲折部設置於所述電子元件之上方或一側，且藉由所述柔性電路板接地。
13. 如申請專利範圍第12項所述之無線通訊裝置，其中所述天線結構還包括承載部，所述承載部設置於所述電子元件上方，用以收容所述電子元件，且承載所述曲折部。