TW201813192A - 天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種天線結構，包括天線本體、輻射體、連接件以及耦合件，所述天線本體藉由所述連接件接地，所述輻射體為單極天線，且與所述天線本體間隔設置，所述連接件與所述輻射體電連接，用以饋入電流訊號至所述輻射體，所述耦合件與所述天線本體間隔設置。
Description
本發明涉及一種天線結構及具有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功能多樣化、輕薄化、以及資料傳輸更快、更有效率等趨勢發展，然而其相對可容納天線之空間亦就越來越小，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，如何於有限之空間內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，有必要提供一種具有較寬頻寬之天線結構。
另外，還有必要提供一種具有該天線結構之無線通訊裝置。
一種天線結構，包括天線本體、輻射體、連接件以及耦合件，所述天線本體藉由所述連接件接地，所述輻射體為單極天線，且與所述天線本體間隔設置，所述連接件與所述輻射體電連接，用以饋入電流訊號至所述輻射體，所述耦合件與所述天線本體間隔設置。
一種無線通訊裝置，包括上述項所述之天線結構。
上述天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置利用所述連接件將訊號饋入至輻射體，並使得所述天線主體接地，同時所述天線主體與該耦合件相互耦合，進而形成單極與接地面之間之耦合等複合式激發模態，以實現具有高頻頻寬（1710-2700MHz）及高輻射效率特性之天線設計。
圖1為本發明第一較佳實施例之無線通訊裝置之結構示意圖。
圖2為圖1所示無線通訊裝置另一角度下之示意圖。
圖3為圖1所示無線通訊裝置中天線結構之尺寸示意圖。
圖4為圖1所示無線通訊裝置中天線結構之S參數（散射參數）曲線圖。
圖5為圖1所示無線通訊裝置中天線結構分別設置有天線本體及未設置有天線本體之（散射參數）曲線圖。
圖6為圖1所示無線通訊裝置中天線結構分別設置有耦合件及未設置有耦合件之S參數（散射參數）曲線圖。
圖7為圖1所示無線通訊裝置中天線結構設置有耦合件時，所述耦合件分別接地及未接地之S參數（散射參數）曲線圖。
圖8為圖1所示無線通訊裝置中天線結構之輻射效率圖。
圖9為本發明第二較佳實施例之無線通訊裝置之結構示意圖。
下面將結合本發明實施例中之附圖，對本發明實施例中之技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述之實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部之實施例。基於本發明中之實施例，所屬領域具有通常知識者於沒有做出創造性勞動前提下所獲得之所有其他實施例，均屬於本發明保護之範圍。
需要說明之是，當一個元件被稱為“電連接”另一個元件，它可直接於另一個元件上或者亦可存在居中之元件。當一個元件被認為是“電連接”另一個元件，它可是接觸連接，例如，可是導線連接之方式，亦可是非接觸式連接，例如，可是非接觸式耦合之方式。
除非另有定義，本文所使用之所有之技術與科學術語與屬於所屬領域具有通常知識者通常理解之含義相同。本文中於本發明之說明書中所使用之術語僅是為描述具體之實施例之目不是旨在於限制本發明。本文所使用之術語“及/或”包括一個或多個相關之所列項目的任意之與所有之組合。
下面結合附圖，對本發明之一些實施方式作詳細說明。於不衝突之情況下，下述之實施例及實施例中之特徵可相互組合。
請參閱圖1，本發明第一較佳實施方式提供一種天線結構100，其可應用於行動電話、個人數位助理、MP3播放機等無線通訊裝置200中，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線訊號。於本實施例中，以一MP3播放機為例加以說明。
該無線通訊裝置200還包括殼體21、基板23及至少一電子元件。所述殼體21可由塑膠等絕緣材料製成，其大致呈矩形框狀，用以形成一收容空間211，進而收容所述天線結構100、基板23以及電子元件。於本實施例中，該基板23為印刷電路板（printed circuit board, PCB），其可採用環氧樹脂玻璃纖維（FR4）等介電材質製成。所述基板23設置於所述收容空間211內之一側，其上設置有饋入點231（請參圖2）及接地面233，用以分別為所述天線結構100饋入訊號及提供接地。
於本實施例中，所述無線通訊裝置200包括三個電子元件。其中三個電子元件可分別為麥克風25、通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）介面模組26及電池27。具體所述麥克風25設置於所述收容空間211之一側，且與所述基板23相對設置。該USB介面模組26設置於所述基板23上遠離所述麥克風25之一端。所述電池27則設置於所述基板23之中部位置，用以為所述無線通訊裝置200進行供電。
可理解，所述無線通訊裝置200還包括淨空區28。所述淨空區28設置於所述收容空間211內臨近所述麥克風25之一側，且與所述基板23相對設置。於本實施例中，所述無線通訊裝置200之尺寸大致為39*117*7.5mm3
。所述淨空區28之尺寸大致為13*10mm2
。
所述天線結構100設置於所述收容空間211內。所述天線結構100包括天線本體11、輻射體13、連接件15以及耦合件17。所述天線本體11可由金屬材料製成，例如可為銅薄片。於本實施例中，所述天線本體11大致呈矩形片狀。所述天線本體11設置於所述基板23與所述淨空區28之間，且可藉由膠水等方式黏附於所述殼體21上。即所述淨空區28可由所述天線本體11、麥克風25以及殼體21圍成。該天線本體11還電連接至所述基板23之接地面233，用以實現大面積接地。
於本實施例中，所述輻射體13為單極天線，其設置於所述淨空區28上方，且與所述天線本體11間隔設置。所述輻射體13包括依次連接之第一輻射段131、第二輻射段133、第三輻射段135、第四輻射段137及第五輻射段139。所述第一輻射段131為矩形片體，其與所述天線本體11靠近所述麥克風25之一側平行設置。所述第二輻射段133大致呈矩形條狀，其垂直連接至所述第一輻射段131之一端，且沿遠離所述天線本體11之方向延伸。所述第三輻射段135大致呈矩形條狀。所述第三輻射段135與所述第一輻射段131設置於所述第二輻射段133之同一側。所述第三輻射段135之一端垂直連接至所述第二輻射段133遠離第一輻射段131之一端，另一端沿平行所述第一輻射段131之方向延伸，以與所述第一輻射段131、第二輻射段133共同形成一U型結構。於本實施例中，所述第一輻射段131之寬度大於所述第三輻射段135之寬度，但其長度略小於所述第三輻射段135之長度。
所述第四輻射段137大致呈矩形條狀。所述第四輻射段137之一端垂直連接至所述第三輻射段135遠離第二輻射段133之一端，另一端沿平行所述第二輻射段133且靠近所述天線本體11之方向延伸，直至越過所述第一輻射段131。所述第五輻射段139大致呈矩形條狀。所述第五輻射段139之一端垂直連接至所述第四輻射段137遠離所述第三輻射段135之一端，另一端沿平行所述第一輻射段131且靠近所述第二輻射段133之方向延伸。於本實施例中，所述第四輻射段137之長度大於所述第二輻射段133之長度。所述第五輻射段139設置於所述天線本體11與所述第一輻射體131之間。
請一併參閱圖2，於本實施例中，所述連接件15為同軸電纜，其包括內導體151及外導體153。所述內導體151之一端可藉由連接部155電連接至所述基板23之饋入點231，另一端電連接至所述輻射體13，例如電連接至所述輻射體13之第五輻射段139，以將來自基板23之電流訊號饋入至所述輻射體13。所述外導體153之一端藉由所述連接部155電連接至所述接地面233，另一端電連接至所述天線本體11，以使得所述天線本體11藉由所述連接件15之外導體153電連接至所述基板23之接地面233，進而實現大面積接地。當然，可理解之是，於其他實施例中，所述連接件15不局限於同軸電纜，其還可為其他類型之連接件，用以分別饋入訊號至所述輻射體13以及使得所述天線本體11接地。
所述耦合件17由金屬材料製成。於本實施例中，所述耦合件17可為所述無線通訊裝置200之金屬背框支架，例如所述無線通訊裝置200之顯示幕之金屬背框支架。所述耦合件17與所述天線本體11堆疊設置於所述收容空間211內，且位於所述基板23與所述麥克風25之間。具體所述天線本體11及所述輻射體13設置於所述無線通訊裝置300之右下角，即所述麥克風25之左側下方。所述耦合件17設置於所述無線通訊裝置300之右上角，即所述麥克風25之左側上方。所述耦合件17與所述天線本體11間隔設置，進行可使得所述耦合件17與所述天線本體11實現電容性耦合。可理解，所述耦合件17可僅與所述天線本體11間隔設置而未接地，即懸浮設置。當然，於其他實施例中，所述耦合件17還可與所述天線本體11間隔設置並接地。例如圖2中，所述耦合件17可藉由一接地部171電連接至所述接地面233，進而進一步增加所述天線結構100之接地面積。
請一併參閱圖3，為所述天線結構100中所述天線本體11、所述輻射體13以及所述耦合件17之尺寸示意圖。其中，該輻射體13中第五輻射段139之長度為L1。所述第五輻射段139之寬度為W。所述第四輻射段137之長度為L2。所述第三輻射段135之長度為L3。所述第二輻射段133之長度為L4。所述第一輻射段131之長度為L5。所述第五輻射段139與所述天線本體11之間之間距為g。所述天線本體11之寬度為L6。所述耦合件之長度為L7。於本實施例中，L1=6mm，L2=9mm，L3=10mm，L4=L5=6mm，g=1mm，L6=12mm，L7=33mm。
請一併參閱圖4，為所述天線結構100於圖3所示參數下之S參數（散射參數）曲線圖。圖5為所述天線結構100於圖3所示參數下，且所述天線結構100分別設置有天線本體11及未設置有天線本體11之S參數（散射參數）曲線圖。其中曲線S51為所述天線結構100未設置所述天線本體11時之S11值。曲線S52為所述天線結構100設置所述天線本體11時之S11值。
圖6為所述天線結構100於圖3所示參數下且所述天線結構100分別設置有耦合件17及未設置有所述耦合件17之S參數（散射參數）曲線圖。其中曲線S61為所述天線結構100未設置所述耦合件17時之S11值。曲線S62為所述天線結構100設置所述耦合件17且所述耦合件17未接地時之S11值。
圖7為所述天線結構100於圖3所示參數下且所述天線結構100設置有耦合件17時，所述耦合件17分別接地及未接地時之S參數（散射參數）曲線圖。其中曲線S71為所述天線結構100設置有所述耦合件17且所述耦合件17未接地時之S11值。曲線S72為所述天線結構100設置所述耦合件17且所述耦合件17接地時之S11值。
圖8為所述天線結構100於圖3所示參數下時之效率圖。其中，曲線S81為所述天線結構100之輻射效率。曲線S82為所述天線結構100之總輻射效率。
顯然，由圖4至圖8可明顯看出，所述天線結構100可至少工作於1710-2700MHz頻段，且該天線結構100於該頻段內具有良好之輻射特性。
請一併參閱圖9，為本發明第二較佳實施例提供之無線通訊裝置300。其與無線通訊裝置200之區別在於，所述天線結構400與天線結構200之位置不同。具體地，所述天線主體11與所述輻射體13位於所述無線通訊裝置300之右上角，即無線通訊裝置300之麥克風25左側上方。而所述耦合件17設置於所述無線通訊裝置300之右下角，即所述無線通訊裝置300之麥克風25之左側下方。該種設計下之天線結構400，其高頻特性亦不受影響，即仍然具有較佳之高頻特性。
顯然，本發明之天線結構100/400及具有該天線結構100/400之無線通訊裝置200/300利用連接件15將訊號饋入至所述輻射體13，並使得所述天線主體11接地，同時所述天線主體11與該耦合件17相互耦合，進而形成單極與接地面之間之耦合等複合式激發模態，以實現具有高頻頻寬（1710-2700MHz）及高輻射效率特性之天線設計。
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、400‧‧‧天線結構
11‧‧‧天線本體
13‧‧‧輻射體
131‧‧‧第一輻射段
133‧‧‧第二輻射段
135‧‧‧第三輻射段
137‧‧‧第四輻射段
139‧‧‧第五輻射段
15‧‧‧連接件
151‧‧‧內導體
153‧‧‧外導體
155‧‧‧連接部
17‧‧‧耦合件
171‧‧‧接地部
200、300‧‧‧無線通訊裝置
21‧‧‧殼體
211‧‧‧收容空間
23‧‧‧基板
231‧‧‧饋入點
233‧‧‧接地面
25‧‧‧麥克風
26‧‧‧USB介面模組
27‧‧‧電池
28‧‧‧淨空區
無
Claims (10)
- 一種天線結構，包括天線本體、輻射體、連接件以及耦合件，所述天線本體藉由所述連接件接地，所述輻射體為單極天線，且與所述天線本體間隔設置，所述連接件與所述輻射體電連接，用以饋入電流訊號至所述輻射體，所述耦合件與所述天線本體間隔設置。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述連接件為同軸電纜，包括內導體及外導體，所述內導體之一端電連接至所述輻射體，另一端電連接至一饋入點，以饋入所述電流訊號至所述輻射體，所述外導體之一端電連接至所述天線本體，另一端接地。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述天線本體呈矩形片體狀，所述輻射體包括依次連接之第一輻射段、第二輻射段、第三輻射段、第四輻射段及第五輻射段，所述第一輻射段與所述天線本體之一側平行設置，所述第二輻射段之一端垂直連接至所述第一輻射段之一端，另一端沿遠離所述天線本體之方向延伸；所述第三輻射段之一端垂直連接至所述第二輻射段遠離第一輻射段之一端，另一端沿平行所述第一輻射段之方向延伸；所述第四輻射段之一端垂直連接至所述第三輻射段遠離第二輻射段之一端，另一端沿平行所述第二輻射段且靠近所述天線本體之方向延伸，直至越過所述第一輻射段；所述第五輻射段之一端垂直連接至所述第四輻射段遠離所述第三輻射段之一端，另一端沿平行所述第一輻射段且靠近所述第二輻射段之方向延伸。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述耦合件為無線通訊裝置之金屬背框支架，所述耦合件與所述天線本體間隔設置且接地。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述耦合件為無線通訊裝置之金屬背框支架，所述耦合件與所述天線本體間隔設置且未接地。
- 一種無線通訊裝置，包括如申請專利範圍第1-5項中任一項所述之天線結構。
- 如申請專利範圍第6項所述之無線通訊裝置，其中所述無線通訊裝置還包括殼體以及基板，所述殼體形成一收容空間，用以收容所述天線結構及基板，所述基板上設置有饋入點及接地面，所述輻射體藉由所述連接件電連接至所述饋入點，所述天線本體電連接至所述接地面。
- 如申請專利範圍第7項所述之無線通訊裝置，其中所述殼體由絕緣材料製成，所述天線本體黏附於所述殼體上。
- 如申請專利範圍第7項所述之無線通訊裝置，其中所述無線通訊裝置還包括淨空區，所述淨空區設置於所述收容空間內，且與所述基板相對設置，所述輻射體設置於所述淨空區上方，所述天線本體與所述耦合件堆疊於所述收容空間內，且設置於所述基板與所述淨空區之間。
- 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包括麥克風、USB介面模組以及電池，所述麥克風設置於所述收容空間內，且與所述基板相對設置，所述USB介面模組設置於所述基板上遠離所述麥克風之一側，所述電池設置於所述基板上，用於為所述無線通訊裝置供電，所述淨空區由所述天線本體、麥克風以及所述殼體共同圍成；所述耦合件設置於所述基板與所述麥克風之間。
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