TW201740621A

TW201740621A - 具開槽之多頻天線結構

Info

Publication number: TW201740621A
Application number: TW105114372A
Authority: TW
Inventors: 陳淑娟; 黃智佳; 鄒裕銓
Original assignee: 國防大學
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2017-11-16
Also published as: TWI626794B

Abstract

本發明的一目的是提供一種具開槽之多頻天線結構，包含: 一金屬接地面，具有一凹槽，其中該凹槽於一第一方向上具有一槽口，且該槽口的大小在一第二方向上延伸出一範圍；一天線本體，設置於該凹槽內；一外部金屬環，圍繞於該金屬接地面外，並具有一開口，其中該開口在該第二方向上的位置係位於該槽口的範圍內；以及一環形間隙，位於該外部金屬環與該金屬接地面之間；其中，該凹槽藉由該開口而與該環形間隙的至少一部分形成一開槽孔結構，該天線本體藉由本身的激發產生數個天線體模態，並同時激發該開槽孔結構而產生複數個共振模態。

Description

具開槽之多頻天線結構

本發明係關於一種多頻天線結構，特別係一種具開槽之多頻天線結構。

在消費性電子產品中，例如智慧型手機、平板電腦等，越來越多的消費者需求較大的顯示螢幕以及更具質感的外型，但又要能兼顧可攜性與輕巧化，因此產品業者就必須針對目前具備可攜性的產品尺寸下使螢幕邊框盡量窄化來提供較大的顯示螢幕，且必須利用金屬的材質作為外殼或加入金屬邊框來使產品更具備質感，以吸引消費者。

然而智慧型手機、平板電腦裡的天線對於周圍的環境十分敏感，金屬的材質將會使天線受到影響，例如對訊號的傳送與接收產生一定程度的屏蔽，進而對收訊造成不良的影響。此外，由於天線的尺寸往往會影響到其所能涵蓋的操作頻帶及最低頻率點，因此在螢幕邊框窄化的情況下，天線所具有的空間也會受到影響。故而在螢幕窄化及產品質感化的條件下，天線的設計是具有相當的困難度。

再者，由於4G的通訊已經是消費型電子產品的必要功能，因此智慧型手機、平板電腦裡的天線必定要能涵蓋LTE700、GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300及LTE 2500等8個LTE/WWAN的操作頻帶。在此情況下，又會使得天線的設計更加困難。

有鑑於此，本發明提供一種改良的多頻天線結構，來解決上述的問題。

本發明的一目的是提供一種具開槽之多頻天線結構，包含：一金屬接地面，具有一凹槽，其中該凹槽於一第一方向上具有一槽口，且該槽口的大小在一第二方向上延伸出一範圍；一天線本體，設置於該凹槽內；以及一外部金屬環，圍繞於該金屬接地面外，並具有一開口，其中該開口在該第二方向上的位置係位於該槽口的範圍內；一環形間隙，位於該外部金屬環與該金屬接地面之間；以及至少一短路接地點，設置於該環形間隙內，並與該金屬接地面及該外部金屬環相連接，用以降低靜電放電效應；其中，該凹槽藉由該開口及該至少一短路接地點而與該環形間隙的至少一部分形成一開槽孔結構，該天線本體藉由本身的激發，可產生數個天線體模態，同時能激發該開槽孔結構而產生複數個共振模態。藉由天線本體及開槽孔結構的配置，該具開槽之多頻天線結構可適用於具備金屬外殼或外框的消費性電子產品上，以及可達成比一般LTE/WWAN的天線較小的尺寸，並可產生複數個涵蓋LTE/WWAN操作模態的共振模態。

本發明的另一目的是提供一種具開槽之多頻天線結構，包含：一天線本體；一金屬接地面，具有一凹槽，用以放置該天線本體，且該凹槽於一第一方向上具有一槽口；以及一外部金屬片，設置於該金屬接地面外，並在一第二方向及一第三方向上延伸，以遮蔽該槽口的一部份；其中，該凹槽藉由未被該外部金屬片遮蔽的一部分而形成一開槽孔結構，該天線本體藉由本身的激發產生數個天線體模態，並同時激發該開槽孔結構而產生複數個共振模態。藉由上述天線本體及開槽孔結構的配置，該具開槽之多頻天線結構可在周圍具有金屬環境下，達成比一般LTE/WWAN的天線較小的尺寸，並產生複數個涵蓋LTE/WWAN操作模態的共振模態。

圖1(A)係本發明之第一形態之具開槽之多頻天線結構1之一較佳實施例之結構示意圖。如圖1(A)所示，該具開槽之多頻天線結構1主要包含一天線本體10、一金屬接地面20及一外部金屬環30。該金屬接地面20上具有一凹槽21，且該凹槽21在一第一方向Y上具有一槽口，其中該槽口的大小在與該第一方向Y垂直的一第二方向X上延伸出一範圍。該天線本體10係位於該凹槽21內。該外部金屬環30係圍繞於該金屬接地面20外，且該外部金屬環30上具有一開口22，其中該開口22在該第二方向X上的位置係位於該槽口大小的範圍內。該外部金屬環30與該金屬接地面20之間具有一環形間隙23，該天線本體10藉由本身的激發，可產生數個天線體模態，同時能激發該凹槽21與該環形間隙23的一部分而產生複數個共振模態。較佳地，該等共振模態係滿足LTE/WWAN所需求的複數個操作頻帶。

在一實施例裡，該具開槽之多頻天線結構1係適用於一平板電腦或一智慧型手機，該金屬接地面20係為該平板電腦或該智慧型手機的一基板，例如設置有多個元件的主要電路板。在一較佳實施例裡，該金屬接地面20在該第一方向Y上的大小係150釐米(mm)，在該第二方向X上的大小係200mm，故該具開槽之多頻天線結構1可適用於9.7吋的平板電腦或智慧型手機上。但在其它實施例裡，該金屬接地面20也可以是其它大小，該天線本體10亦可適用於其它尺寸的平板電腦或智慧型手機上。

在一實施例裡，與該凹槽21具有相同大小的一玻璃纖維基板FR4係用以填補該凹槽21，而該天線本體10則係設置於該玻璃纖維基板FR4上，其中，該玻璃纖維基板FR4的相對介電係數(Relative Dielectric Constant)較佳但不限定為4.4，該玻璃纖維基板FR4的損耗正切(Loss Tangent)較佳但不限定為0.02。

圖1(B)係本發明之第一形態之具開槽之多頻天線結構1之側面剖面圖，在一第三方向Z上，該金屬接地面20較佳係具有0.2mm的大小，該外部金屬環30較佳係具有5mm的大小，該玻璃纖維基板FR4較佳係具有0.4mm的大小。

圖1(C)係該外部金屬環30之一較佳實施例之細部結構示意圖。在一實施例裡，該外部金屬環30可被視為該平板電腦或智慧型手機的一金屬外框(或金屬外殼)，因此該外部金屬環30與該金屬接地面20之間會具有該環形間隙23。在一較佳實施例裡，該環形間隙23的大小g1係至少為0.3mm，但並非限定。另外，該金屬接地面20在該第二方向X上的起始位置S1與該凹槽21在該第二方向X上的起始位置S2之間具有一距離D。在一較佳實施例裡，該凹槽21在該第一方向Y上的大小係7mm，在該第二方向X上的大小係60mm，該距離D係10mm，但並非限定。

請同時參考圖1(A)及1(C)，該環形間隙23上設置有一第一短路接地點F及一第二短路接地點I，用以降低靜電放電效應(ESD)。其中，該第一短路接地點F及該第二短路接地點I係設置於該環形間隙23上的不同位置上，並各自與該金屬接地面20及該外部金屬環30連接，使該環形間隙23被分隔為鄰接該開口22的一第一間隙24及一第二間隙25。此外，該凹槽21係藉由該開口22而與該第一間隙24形成一開槽孔結構26，使該天線本體10激發該開槽孔結構26而產生該等共振模態。

值得注意的是，在其它實施例裡，該第二間隙25裡亦可加入更多個短路接地點來降低靜電放電效應，且不影響該具開槽之多頻天線結構1在LTE/WWAN下的運作。

接著將針對該天線本體10的部分進行說明。圖2(A)係該天線本體10之一較佳實施例之結構示意圖。請同時參考圖1(A)及圖2(A)，該天線本體10係該玻璃纖維基板FR4上的一平面式天線結構，並由複數個金屬貼片所組成。該天線本體10包含了一金屬饋入部11、一延伸部12以及一短路單極13。其中，該金屬饋入部11係作為激發該開槽孔結構26產生LTE/WWAN的低頻操作模態。該延伸部12係與該金屬饋入部11連接，其可在高頻至少產生一共振模態。該短路單極13係與該金屬接地面20連接，並鄰近設置於該饋入金屬部11，其至少可在高頻產生一共振模態。

在一實施例裡，該金屬饋入部11上具有至少一彎折。在一較佳實施例裡，該金屬饋入部11上具有複數個彎折，並以該等彎折定義出一饋入部分111、一第一延伸部分112、一第二延伸部分113及一末端部份114。其中，該饋入部分111係定義為饋入端port1為起點向該第一方向Y延伸至一第一彎折處(與該延伸部12重疊)。該第一延伸部分112係定義為由該金屬饋入部11與該延伸部12的連接處為起點向該第二方向X的反方向延伸至一第二彎折處。該第二延伸部分113係定義為由該第二彎折處為起點向該第一方向Y延伸至一第三彎折處。該末端部分114係定義為由該第三彎折處為起點向該第二方向X延伸至其末端。該饋入部分111、該第一延伸部分112、該第二延伸部分113及該末端部份114較佳但不限定為矩形結構。

在一實施例裡，該延伸部12係定義為向該第二方向X延伸的一梯形結構，且該延伸部12的一部分亦包含該饋入部分111(可視為與該金屬饋入部11共用該饋入部分111)，使得被饋入的電流不僅流向該金屬饋入部11，也會流向該延伸部12。其中，該延伸部12在該第二方向X上也具有一延伸長邊。值得注意的是，在其它實施例裡，該延伸部12並不限定為梯形結構。

在一實施例裡，該短路單極13具有一彎折，並因此被定義為與該金屬接地面20連接的一接地部分131、以及與該金屬饋入部11耦合的一耦合部分132。其中，該接地部分131係定義為由該接地部分131與該金屬接地面20連接處向該第一方向Y延伸至一彎折處。該耦合部分132係定義為由該彎折處為起點向該第二方向X的反方向延伸至其末端。值得注意的是，該接地部分131與該耦合部分132較佳但不限定為矩形結構。

圖2(B)係該天線本體10之一較佳實施例之細部結構示意圖。請同時參考圖2(A)及2(B)，該第一延伸部分112具有一長邊L1及一短邊W1，該長邊L1的大小較佳但不限定為33.5mm，該短邊W1的大小較佳但不限定為0.5mm。該第二延伸部分113在該第一方向Y上具有一長邊L2，該長邊L2的大小較佳但不限定為1mm，而其短邊的大小則小於該長邊L2的大小。該末端部分114在該第二方向X上具有一長邊L3，該長邊L3的大小較佳但不限定為30mm，而其短邊的大小則小於該長邊L3的大小。此外，該延伸部12在該第一方向Y上具有一長邊L4及一短邊L5，該長邊L4的大小較佳但不限定為5mm，該短邊L5的大小較佳但不限定為2mm，該延伸部12在該第二方向X上具有一延伸長邊L6，該延伸長邊L6的大小較佳但不限定為23mm。另外，該接地部分131在該第一方向Y上具有一長邊L7，該長邊L7的大小較佳但不限定為2.7mm，而其短邊的大小則小於該長邊L7的大小。該耦合部分132在該第二方向X上具有一長邊L8，該長邊L8的大小較佳但不限定為25.5mm，而其短邊的大小則小於該長邊L8的大小。該耦合部分132與該第二延伸部分112之間的耦合間距g2較佳但不限定為0.1mm。

值得注意的是，當電流饋入時，該具開槽之多頻天線結構1可激發一第一共振模態Mode 1(750MHz)、一第二共振模態Mode 2(950MHz)、一第三共振模態Mode 3(1850MHz)、一第四共振模態Mode 4(2300MHz)以及一第五共振模態Mode 5(2650MHz)。其中，上述五個共振模態Mode 1~Mode 5所對應的操作頻帶將可涵蓋LTE700、GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300及LTE2500的操作頻帶。

在一較佳實施例裡，該天線本體10的基本設計為：使該饋入金屬部11可分別在約700MHz及1100MHz頻率處激發該開槽孔結構26而產生四分之一波長開槽孔結構之單一模態雙共振。使該延伸部12可在約2350MHz頻率處產生單極天線(Monopole Antenna)之四分之一波長之共振模態，並可在2650MHz頻率處激發該開槽孔結構26的四分之三波長共振模態。使該短路單極13可在1850MHz頻率處產生單極天線之四分之一波長之共振模態，並平緩低頻阻抗變化。藉此使該具開槽之多頻天線結構1能涵蓋LTW/WWAN之操作頻帶。

值得注意的是，上述關於該天線本體10的各種數值僅是較佳舉例而非限定，因此只要能讓該具開槽之多頻天線結構1能運作在LTE/WWAN的操作頻段下的天線本體，即可適用於本發明。為了使說明更詳細，以下的舉例皆將圖2(A)的天線本體10來進行說明。

圖3(A)係本發明之第一型態之該具開槽之多頻天線結構1之S參數實際量測結果圖。該實際量測結果圖係以頻段0.5~3GHz作為橫軸(單位為頻率(Frequency))，以及以S參數的數值作為縱軸(單位為返回損失(Return Loss))來顯示。此外，本發明的阻抗頻寬係以返回損失(Return Loss)大於6dB(即3:1電壓駐波比(VSWR))做為標準。由圖3可知，當該電流饋入該具開槽之多頻天線結構1時，LTE/WWAN的所有操作頻帶所對應的S參數的數值係顯示皆在6dB以上，即表示該具開槽之多頻天線結構1在 LTE/WWAN的所有操作頻帶時的返回損失皆在6dB以上，故該多輸入多輸出天線系統1可涵蓋LTE/WWAN的所有操作頻帶。

圖3(B)係該第一型態之具開槽之多頻天線結構1之輻射效率實際量測結果圖。由圖3(B)可知，該具開槽之多頻天線結構1於低頻時(LTE700、GSM850及GSM900)的輻射效率約有51%~72%，於高頻時(GSM1800、GSM1900、UMTS、LTE2300及LTE2500)的輻射效率約有50%~67%，故該具開槽之多頻天線結構1在LTE/WWAN下可具備良好的運作效率，符合實際應用之需求。

為了更清楚地描述及驗證該具開槽之多頻天線結構1的設計原理，以下將針對該天線本體10上的電流分布以及該開槽孔結構26上的電場分布來進行分析。以下的分析是以模擬軟體HFSS所進行的模擬分析。

首先針對該天線本體10的結構來進行探討。圖4係該天線本體10之結構改變時所對應之S參數模擬結果比較圖，其中該天線本體10係被分為僅有該饋入金屬部11之情況(Reference 1)、該天線本體10具有該饋入金屬部11及該延伸部12之情況(Reference 2)、以及圖2(A)之該天線本體10之情況(Proposed)來進行分析比較。由圖4可知，在Reference 1的情況時，該具開槽之多頻天線結構1分別具有中心頻率為700MHz及900MHz的兩個共振頻帶，因此可知當僅有該饋入金屬部11時，該具開槽之多頻天線結構1可產生700MHz及900MHz的共振頻帶。在Reference 2的情況時，該具開槽之多頻天線結構1增加了中心頻率分別在2350MHz及2650MHz附近的兩個共振頻帶，故可知當加入該延伸部12後，該具開槽之多頻天線結構1可產生2350MHz及2650MHz的共振模態。在Proposed的情況時，該具開槽之多頻天線結構1增加了中心頻率為1850MHz的共振頻帶，且低頻也能涵蓋LTE700、LTE900的所需操作頻帶，故可知當加入該短路單極13後，該具開槽之多頻天線結構1可產生1850MHz的共振模態，並可平緩低頻的阻抗變化。

圖5(A)係該天線本體10在該第三共振模態Mode 3及該第四共振模態Mode 4時的電流分布示意圖。由圖5(A)之(a)部分可知，在該第三共振模態Mode 3時，電流主要集中在該短路單極13上(如圖5(A)之(a)中的箭頭所指)，且接近於單極天線之四分之一波長之共振形式，故可驗證該第三共振模態Mode 3主要係來自該短路單極13的貢獻。由圖5(A)之(b)部分可知，在該第四共振模態Mode 4時，電流主要集中在該延伸部12上(如圖5(A)之(b)中的箭頭所指)，且接近於單極天線之四分之一波長之共振形式，故可驗證該第四共振模態Mode 4主要係來自該延伸部12的貢獻。

圖5(B)係該開槽孔結構26在該第一共振模態Mode 1、該第二共振模態Mode 2及該第五共振模態Mode 5時之電場分布示意圖。由圖5(B)之(a)部分可知，在該第一共振模態Mode 1時，電場分布的情形係接近該開槽孔結構26之四分之一波長之共振形式(如圖5(B)之(a)中的虛線框所指)，故可驗證該第一共振頻段Mode 1主要係由該天線本體10激發該開槽孔結構26所產生。由圖5(B)之(b)部分可知，在該第二共振模態Mode 2時，電場的分布情形係接近於該開槽孔結構26之四分之一波長之共振形式(如圖5(B)之(b)中的虛線框所指)，故可驗證該第二共振模態Mode 2主要係由該天線本體10激發該開槽孔結構26所產生。由圖5(B)之(c)部分可知，當該具開槽之多頻天線結構1運作在該第五共振模態Mode 5時，電場的分布情形係接近於該開槽孔結構26之四分之三波長之共振形式(如圖5(B)之(c)中的虛線框所指)，故可驗證該第五共振頻段Mode 5主要係由該天線本體10激發該開槽孔結構26所產生。

而為了更清楚地描述及驗證該具開槽之多頻天線結構1的設計原理，以下將針對該外部金屬環30的有無來進行分析。以下的分析是以模擬軟體HFSS所進行的模擬分析。

圖6係該具開槽之多頻天線結構1移除該外部金屬環30時之S參數模擬結果圖。如圖6所示，當該外部金屬環30被移除後，該具開槽之多頻天線結構1僅剩下該第三共振模態Mode 3及該第四共振模態Mode 4，故可驗證該第一共振模態Mode 1、該第二共振模態Mode 2及該第五共振模態Mode 5係與該外部金屬環30及該金屬接地面20所形成的該開槽孔結構26相關聯。

圖7係該具開槽之多頻天線結構1在該第二封閉間隙25上增加複數個不同位置的短路接地點之S參數模擬結果圖。如圖7可知，該等短路接地點的增加，並不會對該具開槽之多頻天線結構1之特性造成影響。

圖8(A)係該具開槽之多頻天線結構1之該第一短路接地點F在該環形輪廓24上改變位置之示意圖。如圖8(A)所示，當該第一短路接地點F往該第一方向Y的反方向移動時，會使得該第一封閉間隙24的長度增加，連帶影響該開槽孔結構26的大小。

圖8(B)係該具開槽之多頻天線結構1之該第一短路接地點F在該環形輪廓24上改變位置所對應之S參數模擬結果圖，其係以該第一短路接地點F與該金屬接地面20在該第一方向Y上的上端側之距離d作為變化參數。如圖8(B)所示，當該距離d增加時，該具開槽之多頻天線結構1的該第一共振模態Mode 1、該第二共振模態Mode 2及該第五共振模態Mode 5的中心頻率會隨之往低頻移動，故亦可證明該第一共振模態Mode 1、該第二共振模態Mode 2及該第五共振模態Mode 5主要係來自該開槽孔結構26的貢獻。其中，當該距離d=10mm時，該具開之多頻天線結構1可滿足LTE/WWAN的所有操作頻帶。

由此可知，本發明之第一型態之具開槽之多頻天線結構1藉由該金屬饋入部11與該開槽孔結構26的配置，將可以產生該第一共振模態Mode 1、該第二共振模態Mode 2及該第五共振模態Mode 5，而藉由該延伸部12及該短路單極13的配置，將可以分別產生該第四共振模態Mode 4及該第三共振模態Mode 3，使得該具開槽之多頻天線結構1能適用於金屬外框或外殼的平板電腦或智慧型手機上，且其整體尺寸也可符合目前業界的需求。

圖9(A)係本發明之第二形態之具開槽之多頻天線結構1’之一較佳實施例之正面示意圖。如圖9(A)所示，該具開槽之多頻天線結構1’包含一天線本體10’及一金屬接地面20’以及一外部金屬片30’。該金屬接地面20’亦具有一凹槽21’，用以放置該天線本體10’，且該凹槽21’於該第一方向Y上具有一槽口。該外部金屬片30’係設置於該金屬接地面20’外，並在該第二方向X以及該第三方向Z上延伸，用以遮蔽該槽口的一部分。值得注意的是，該外部金屬片30’並不會完全遮蔽該槽口，因此該凹槽21’可藉由未被遮蔽的一部分22’而形成一開槽孔結構。該天線本體10’可藉由本身的激發，可產生數個天線體模態，同時能激發該開槽孔結構而產生複數個共振模態。

請一併參考圖2(A)、 (B)及圖9(A)，由於該天線本體10’的結構係可與圖2(A)、(B)中的該天線本體10相同，因此在此不再詳述。

請一併參考圖1(A)及圖9(A)，該金屬接地面20’大致與圖1(A)中的該金屬接地面20相同，因此不再針對相同之處進行說明。與圖1(A)相異的是，該凹槽21’在該第二方向X上的長邊大小係由圖1(A)中60mm的大小再往該第二方向X增加7mm，亦即該凹槽21’的大小為70mm7mm。此外，隨著該凹槽21’的大小增加，該第二型態的玻璃纖維基板FR4的大小也被增加為70mm7mm，但該天線本體10’在該玻璃纖維基板FR4上的位置仍然與圖1(A)中的位置相同。

較佳地，該外部金屬片30’在該第二方向X上的大小較佳為68mm，在該第三方向Z上的大小較佳為3mm，且在該第一方向Y上的大小較佳為 0.2，但並非限定。在一較佳實施例裡，在該第二方向X上，該外部金屬片30’的起始位置係與該凹槽21’的起始位置相同，且該外部金屬片30’與該凹槽21’之間沒有間隔，也因此該開槽孔結構係僅由該凹槽21’與外部金屬片30’所構成。

圖9(B)係該第二型態之具開槽之多頻天線結構1’之S參數模擬結果圖。由圖9(B)可知，當該電流被饋入時， LTE/WWAN的操作頻帶所對應的S參數的數值係顯示大致仍有5dB以上，故表示其共振模態仍然存在。由此可知，該具開槽之多頻天線結構1’仍可產生複數個LTE/WWAN所需操作頻帶的基本模態，並可再藉由其它方式來提升其返回損失，例如在基板上加入阻抗元件等來調整其阻抗匹配等方式。

圖9(C)係該第二型態之具開槽之多頻天線結構1’之輻射效益模擬結果圖。由圖9(C)可知，該具開槽之多頻天線結構1’在 LTE/WWAN的所有操作頻帶下的輻射效率均可達到50%以上，故只要稍微改善其返回損失，則該具開槽之多頻天線結構1’在LTE/WWAN下仍可符合實際應用之需求。

藉此，本發明提供了第一型態及第二型態之具開槽的多頻天線結構，其中藉由天線本體以及開槽孔結構的特殊配置，該第一型態之具開槽的多頻天線結構能在周遭金屬環境下滿足LTE/WWAN的所有操作頻帶，並能使天線的尺寸維持在業界的需求。而以該第二型態之具開槽的多頻天線結構，可藉由開槽孔結構的配置，仍足以產生LTW/WWAN所需的基本模態，且亦可以使天線的尺寸符合業界需求的大小。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1、1’‧‧‧具開槽之多頻天線結構
10、10’‧‧‧天線本體
11‧‧‧金屬饋入部
111‧‧‧饋入部分
112‧‧‧第一延伸部分
113‧‧‧第二延伸部分
114‧‧‧末端部份
12‧‧‧延伸部
13‧‧‧短路單極
131‧‧‧接地部分
132‧‧‧耦合部分
20、20’‧‧‧金屬接地面
21、21’‧‧‧凹槽
22、22’‧‧‧開口
23‧‧‧環形間隙
24‧‧‧第一間隙
25‧‧‧第二間隙
26‧‧‧開槽孔結構
30‧‧‧外部金屬環
30’‧‧‧外部金屬片
g1‧‧‧間隙寬度
g2‧‧‧間距
F‧‧‧第一短路接地點
I‧‧‧第二短路接地點
port1‧‧‧饋入端
L1~L7‧‧‧長邊
W1~W2‧‧‧短邊
Mode 1~Mode 5‧‧‧第一共振模態~第五共振模態
D、d‧‧‧距離
FR4‧‧‧玻璃纖維基板
Y‧‧‧第一方向
X‧‧‧第二方向
Z‧‧‧第三方向

圖1(A)係本發明之第一形態之具開槽之多頻天線結構之一較佳實施例之結構示意圖。

圖1(B)係第一形態之具開槽之多頻天線結構之側面剖面圖。

圖1(C)係外部金屬環之一較佳實施例之細部結構示意圖。

圖2(A)係天線本體之一較佳實施例之結構示意圖。

圖2(B)係該天線本體之一較佳實施例之細部結構示意圖。

圖3(A)係第一型態之具開槽之多頻天線結構之S參數實際量測結果圖。

圖3(B)係第一型態之具開槽之多頻天線結構之輻射效率實際量測結果圖。

圖4係天線本體之結構改變時所對應之S參數模擬結果比較圖。

圖5(A)係天線本體在第三共振模態Mode 3及第四共振模態Mode 4時的電流分布示意圖。

圖5(B)係開槽孔結構在第一共振模態Mode 1、第二共振模態Mode 2、及第五共振模態Mode 5時之電場分布示意圖。

圖6係具開槽之多頻天線結構移除外部金屬環時之S參數模擬結果圖。

圖7係在第二封閉間隙上增加複數個不同位置的短路接地點之S參數模擬結果圖。

圖8(A)係第一短路接地點在環形輪廓上改變位置之示意圖。

圖8(B)係第一短路接地點在該環形輪廓上改變位置所對應之S參數模擬結果圖。

圖9(A)係本發明之第二形態之具開槽之多頻天線結構之一較佳實施例之正面示意圖。

圖9(B)係第二型態之具開槽之多頻天線結構之S參數模擬結果圖。

圖9(C)係第二型態之具開槽之多頻天線結構之輻射效益模擬結果圖。

1‧‧‧具開槽之多頻天線結構

10‧‧‧天線本體

11‧‧‧金屬饋入部

20‧‧‧金屬接地面

21‧‧‧凹槽

22‧‧‧開口

23‧‧‧環形間隙

30‧‧‧外部金屬環

F‧‧‧第一短路接地點

I‧‧‧第二短路接地點

FR4‧‧‧玻璃纖維基板

Y‧‧‧第一方向

X‧‧‧第二方向

Z‧‧‧第三方向

Claims

一種具開槽之多頻天線結構，包含: 一金屬接地面，具有一凹槽，其中該凹槽於一第一方向上具有一槽口，且該槽口的大小在一第二方向上延伸出一範圍；一天線本體，設置於該凹槽內；一外部金屬環，圍繞於該金屬接地面外，並具有一開口，其中該開口在該第二方向上的位置係位於該槽口的範圍內；一環形間隙，位於該外部金屬環與該金屬接地面之間；以及至少一短路接地點，設置於該環形間隙內，並與該金屬接地面及該外部金屬還相連接，用以降低靜電放電效應；其中，該凹槽藉由該開口及該至少一短路接地點而與該環形間隙的至少一部分形成一開槽孔結構，該天線本體藉由本身的激發產生數個天線體模態，並且同時激發該開槽孔結構而產生複數個共振模態。
如申請專利範圍第1項所述的具開槽之多頻天線結構，其中該等共振模態係對應於LTE/WWAN的複數個操作模態。
如申請專利範圍第1項所述的具開槽之多頻天線結構，其中該天線本體包括：一饋入金屬部；一延伸部，連接於該饋入金屬部；以及一短路單極，係與該饋入金屬部之間具有一耦合間距。
如申請專利範圍第3項所述的具開槽之多頻天線結構，其中該延伸部係向該第二方向延伸，且該延伸部在該第二方向上的大小至少為單極天線(Monopole antenna)在該多頻天線結構所對應的最低共振模態之0.1波長。
如申請專利範圍第3項所述的具開槽之多頻天線結構，其中該耦合間距至少為0.1釐米(mm)。
如申請專利範圍第3項所述的具開槽之多頻天線結構，其中該饋入金屬部具有至少一彎折，並以該至少一彎折區定義出至少一末端部份及一饋入部分，其中該末端部分係向該第二方向延伸。
如申請專利範圍第1項所述的具開槽之多頻天線結構，其中該外部金屬環與該金屬接地面之間的該環形間隙至少為0.3mm。
如申請專利範圍第1項所述的具開槽之多頻天線結構，其中該至少一短路接地點的數量進一步為至少二個，並使該環形間隙被區分為鄰接該開槽的一第一間隙與一第二間隙。
如申請專利範圍第8項所述的具開槽之多頻天線結構，其中該第一間隙與該凹槽形成該開槽孔結構。
一種具開槽之多頻天線結構，包含: 一天線本體；一金屬接地面，具有一凹槽，用以放置該天線本體，且該凹槽於一第一方向上具有一槽口；以及一外部金屬片，設置於該金屬接地面外，並在一第二方向及一第三方向上延伸，以遮蔽該槽口的一部份；其中，該凹槽藉由未被該外部金屬片遮蔽的一部分而形成一開槽孔結構，該天線本體藉由本身的激發產生數個天線體模態，並且同時激發該開槽孔結構而產生複數個共振模態。