TW202023113A - 天線結構和行動裝置 - Google Patents

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Abstract

一種天線結構，包括：一金屬機構件、一接地元件、一饋入輻射部、一耦合部、一介質基板，以及一切換電路。金屬機構件具有一槽孔。饋入輻射部係延伸跨越槽孔。饋入輻射部和耦合部之間形成一耦合間隙。饋入輻射部和耦合部皆設置於介質基板上。切換電路包括一第一金屬部、一第二金屬部、一電抗元件、一電容器，以及一二極體。第一金屬部係耦接至耦合部。電抗元件係內嵌於第一金屬部中。第二金屬部係經由電容器耦接至接地元件。二極體係耦接於第一金屬部和第二金屬部之間，其中二極體係根據一控制電壓來選擇性地導通或不導通。

Description

天線結構和行動裝置
本發明係關於一種天線結構(Antenna Structure)，特別係關於一種寬頻(Wideband)天線結構。
隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850 MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
為了追求造型美觀，現今設計者常會在行動裝置中加入金屬元件之要素。然而，新增之金屬元件卻容易對於行動裝置中支援無線通訊之天線產生負面影響，進而降低行動裝置之整體通訊品質。因此，有必要提出一種全新之行動裝置和天線結構，以克服傳統技術所面臨之問題。
在較佳實施例中，本發明提供一種天線結構，包括：一金屬機構件，具有一槽孔；一接地元件，耦接至該金屬機構件；一饋入輻射部，耦接至一信號源，其中該饋入輻射部係延伸跨越該槽孔；一耦合部，鄰近於該饋入輻射部，其中該饋入輻射部和該耦合部之間形成一耦合間隙；一介質基板，其中該饋入輻射部和該耦合部皆設置於該介質基板上；以及一切換電路，包括：一第一金屬部，耦接至該耦合部；一電抗元件，內嵌於該第一金屬部中；一第二金屬部；一電容器，其中該第二金屬部係經由該電容器耦接至該接地元件；以及一二極體，耦接於該第一金屬部和該第二金屬部之間，其中該二極體係根據一控制電壓來選擇性地導通或不導通。
在一些實施例中，該金屬機構件為一行動裝置之一金屬背蓋。
在一些實施例中，該槽孔為一閉口槽孔，並具有一第一閉口端和一第二閉口端。
在一些實施例中，該接地元件為一接地銅箔，並由該金屬機構件上延伸至該介質基板上。
在一些實施例中，該饋入輻射部係呈現一直條形。
在一些實施例中，該饋入輻射部具有一不等寬結構。
在一些實施例中，該饋入輻射部包括一較窄部份和一較寬部份，該較寬部份於該金屬機構件上具有一垂直投影，而該垂直投影係與該槽孔至少部份重疊。
在一些實施例中，該饋入輻射部更包括一第一突出部份，該第一突出部份係耦接至該信號源之一正極，該接地元件更包括一第二突出部份，而該第二突出部份係耦接至該信號源之一負極。
在一些實施例中，該饋入輻射部之該第一突出部份係耦接至該饋入輻射部之該較窄部份。
在一些實施例中，該耦合部具有一蜿蜒結構。
在一些實施例中，該二極體具有一陽極和一陰極，該陽極係耦接至該第一金屬部，而該陰極係耦接至該第二金屬部。
在一些實施例中，該第一金屬部和該第二金屬部係各自呈現一直條形。
在一些實施例中，該第一金屬部和該第二金屬部係用於接收該控制電壓。
在一些實施例中，當該控制電壓變小時，該二極體不導通且該天線結構涵蓋一第一頻率區間，而當該控制電壓變大時，該二極體導通且該天線結構涵蓋高於該第一頻率區間之一第二頻率區間。
在一些實施例中，該天線結構具有一操作頻帶，而該操作頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，或(且)係介於5150MHz至5850MHz之間。
在一些實施例中，該槽孔之長度係等於該操作頻帶之最低頻率之0.5倍波長。
在一些實施例中，該饋入輻射部之長度係等於該操作頻帶之最低頻率之0.25倍波長。
在一些實施例中，該耦合部之長度係等於該操作頻帶之最低頻率之0.25倍波長。
在另一較佳實施例中，本發明提供一種天線結構，包括：一金屬機構件，具有一槽孔；一接地元件，耦接至該金屬機構件；一饋入輻射部，耦接至一信號源，其中該饋入輻射部係延伸跨越該槽孔；一耦合部，鄰近於該饋入輻射部，其中該饋入輻射部和該耦合部之間形成一耦合間隙；一介質基板，其中該饋入輻射部和該耦合部皆設置於該介質基板上；以及一切換電路，包括：一第一金屬部，耦接至該耦合部；一第一電阻器，內嵌於該第一金屬部中；一第二金屬部；一第二電阻器，內嵌於該第二金屬部中；以及一雙極性接面電晶體，根據一控制電壓來進行操作，其中該雙極性接面電晶體具有一射極、一基極，以及一集極，該射極係耦接至該接地元件，該基極係耦接至該第二金屬部，而該集極係耦接至該第一金屬部。
在另一較佳實施例中，本發明提供一種行動裝置，包括：一金屬機構件，具有一槽孔；一接地元件，耦接至該金屬機構件；一饋入輻射部，耦接至一信號源，其中該饋入輻射部係延伸跨越該槽孔；一耦合部，鄰近於該饋入輻射部，其中該饋入輻射部和該耦合部之間形成一耦合間隙；一介質基板，其中該饋入輻射部和該耦合部皆設置於該介質基板上；以及一切換電路，包括：一第一金屬部，耦接至該耦合部；一電感器，內嵌於該第一金屬部中；一第二金屬部；一電容器，其中該第二金屬部係經由該電容器耦接至該接地元件；以及一二極體，耦接於該第一金屬部和該第二金屬部之間，其中該二極體係根據一控制電壓來選擇性地導通或不導通；其中該金屬機構件、該接地元件、該饋入輻射部、該耦合部、該介質基板，以及該切換電路共同形成一天線結構。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100之俯視圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100之剖面圖(沿第1A圖之一剖面線LC1)。請一併參考第1A、1B圖。天線結構100可應用於一行動裝置(Mobile Device)，例如：一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。在第1A、1B圖之實施例中，天線結構100至少包括：一金屬機構件(Metal Mechanism Element)110、一接地元件(Ground Element)130、一饋入輻射部(Feeding Radiation Element)140、一耦合部(Coupling Element)150、一介質基板(Dielectric Substrate)160，以及一切換電路(Switchable Circuit)170，其中接地元件130、饋入輻射部140，以及耦合部150皆可用金屬材料製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。
金屬機構件110可以是行動裝置之一金屬外殼(Metal Housing)。在一些實施例中，金屬機構件110為一筆記型電腦之一金屬上蓋(Metal Upper Cover)，或為一平板電腦之一金屬背蓋(Metal Back Cover)，但亦不僅限於此。金屬機構件110具有一槽孔120，其中金屬機構件110之槽孔120可大致呈現一直條形。詳細而言，槽孔120屬於一閉口槽孔(Closed Slot)，其具有互相遠離之一第一閉口端(Closed End)121和一第二閉口端122。天線結構100更可包括一非導體材質，其係填充於金屬機構件110之槽孔120中。
介質基板160可以是一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一軟性電路板(Flexible Circuit Board，FCB)。介質基板160具有相對之一第一表面E1和一第二表面E2，其中饋入輻射部140和耦合部150皆設置於介質基板160之第一表面E1上，而介質基板160之第二表面E2係鄰近於金屬機構件110之槽孔120。必須注意的是，本說明書中所謂「鄰近」或「相鄰」一詞可指對應之二元件間距小於一既定距離(例如：5mm或更短)，亦可包括對應之二元件彼此直接接觸之情況(亦即，前述間距縮短至0)。在一些實施例中，介質基板160之第二表面E2係與金屬機構件110互相貼合，其中介質基板160係延伸跨越金屬機構件110之槽孔120。接地面130可以是一接地銅箔(Ground Copper Foil)，其可呈現一階梯狀(如第1B圖所示)。例如，接地面130可耦接至金屬機構件110，再由金屬機構件110上延伸至介質基板160之第一表面E1上。
饋入輻射部140可以大致呈現一直條形。饋入輻射部140具有一饋入點(Feeding Point)FP，其可耦接至一信號源(Signal Source)199。例如，信號源199可為一射頻(Radio Frequency，RF)模組，而饋入輻射部140可延伸跨越金屬機構件110之槽孔120，以激發天線結構100。饋入輻射部140具有互相遠離之一第一端141和一第二端142，其中饋入部140之第一端141和第二端142為二開路端(Open End)。在一些實施例中，饋入輻射部140具有一不等寬結構。例如，饋入輻射部140可包括一較窄部份143和一較寬部份144，其中較窄部份143係鄰近於饋入輻射部140之第一端141，而較寬部份144係鄰近於饋入輻射部140之第二端142。詳細而言，饋入輻射部140之較寬部份144於金屬機構件110上具有一垂直投影(Vertical Projection)，其中此垂直投影係與槽孔120至少部份重疊。另外，饋入輻射部140之較窄部份143於金屬機構件110上具有一垂直投影，其中此垂直投影可與槽孔120部份重疊，或可完全不與槽孔120重疊。在一些實施例中，饋入輻射部140更包括耦接至較窄部份143之一第一突出部份145，而接地元件130更包括一第二突出部份135，其中第一突出部份145和第二突出部份135可大致朝互相靠近之方向作延伸。第一突出部份145和第二突出部份135可以各自大致呈現一矩形或一正方形。在一些實施例中，饋入點FP係位於饋入輻射部140之第一突出部份145上，並耦接至信號源199之一正極(Positive Electrode)，而一接地點(Grounding Point)GP係位於接地元件130之第二突出部份135上，並耦接至信號源199之一負極(Negative Electrode)。必須注意的是，前述之第一突出部份145和第二突出部份135皆屬於選用元件(Optional Element)，在其他實施例中亦可移除之。
耦合部150可以具有一蜿蜒結構(Meandering Structure)。例如，耦合部150可大致呈現一W字形，但亦不僅限於此。耦合部150係鄰近於饋入輻射部140，其中饋入輻射部140之較寬部份144和耦合部150之間可形成一耦合間隙(Coupling Gap)GC1。詳細而言，耦合部150具有一第一端151和一第二端152，其中耦合部150之第一端151係耦接至切換電路170，而耦合部150之第二端152為一開路端，其可延伸於饋入輻射部140和接地元件130之間。在一些實施例中，耦合部150於金屬機構件110上具有一垂直投影，其中此垂直投影係與槽孔120之第一閉口端121至少部份重疊，以微調天線結構100之阻抗匹配(Impedance Matching)。
切換電路170包括一第一金屬部(Metal Element)180、一第二金屬部190、一電抗元件(Reactance Element)185、一電容器(Capacitor)C，以及一二極體(Diode)D。第一金屬部180可以大致呈現一直條形。第一金屬部180包括一第一部份181和一第二部份182，其中第一金屬部180之第一部份181係耦接至耦合部150之第一端151。電抗元件185係內嵌於第一金屬部180中，其中電抗元件185係串聯耦接於第一金屬部180之第一部份181和第二部份182之間。例如，電抗元件185可包括一電感器(Inductor)L，其可為一固定電感器(Fixed Inductor)或一可變電感器(Variable Inductor)，但亦不僅限於此。第二金屬部190亦可大致呈現一直條形，其中第二金屬部190可與第一金屬部180大致互相平行。第二金屬部190之一中間部份可經由電容器C耦接至接地元件130。在一些實施例中，天線結構100更包括一電壓產生器(未顯示)，其可根據一處理器指令來產生及調整一控制電壓(Control Voltage Difference)VD。第一金屬部180和第二金屬部190可用於接收前述之控制電壓VD。二極體D係耦接於第一金屬部180和第二金屬部190之間，其中二極體D係根據控制電壓VD來選擇性地導通(Turned On)或不導通(Turned Off)。詳細而言，二極體D具有一陽極(Anode)和一陰極(Cathode)，其中二極體D之陽極係耦接至第一金屬部180，而二極體D之陰極係耦接至第二金屬部190。然而，本發明並不僅限於此。在其他實施例中，亦可改為二極體D之陽極係耦接至第二金屬部190，而二極體D之陰極係耦接至第一金屬部180，其中控制電壓VD之極性可對應地改變。
第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)圖。在第2A圖之實施例中，當控制電壓VD變小時(例如，控制電壓VD可等於0V)，二極體D係不導通且天線結構100可涵蓋一第一頻率區間(Frequency Interval)FV1。第2B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構100之電壓駐波比圖。在第2B圖之實施例中，當控制電壓VD變大時(例如，控制電壓VD可大於1.5V)，二極體D係導通且天線結構100可涵蓋高於第一頻率區間FV1之一第二頻率區間FV2。例如，第一頻率區間FV1可介於2400MHz至2470MHz之間，而第二頻率區間FV2可介於2430MHz至2500MHz之間。根據第2A、2B圖之量測結果可知，天線結構100整體可涵蓋一操作頻帶，其可介於2400MHz至2500MHz之間，或(且)可介於5150MHz至5850MHz之間。因此，天線結構100可支援WLAN (Wireless Local Area Networks)2.4GHz/5GHz之寬頻操作，其中切換電路170主要係用於增加天線結構100之低頻操作頻寬。
在一些實施例中，天線結構100之操作原理可如下列所述。金屬機構件110及其槽孔120係由饋入輻射部140所激發，以形成前述之操作頻帶。耦合部150和饋入輻射部140之間會產生互相耦合效應，故可藉此微調前述操作頻帶之範圍。根據實際量測結果，當二極體D不導通時，耦合部150為浮接(Floating)狀態並提供較短之耦合長度，使得第一頻率區間FV1往相對低頻方向作移動；而當二極體D導通時，耦合部150為接地(Grounded)狀態並提供較長之耦合長度，使得第二頻率區間FV2往相對高頻方向作移動。對天線結構100而言，電容器C可視為一短路路徑(Short-Circuited Path)，其可用於阻擋低頻接地雜訊；而電感器L可視為一斷路路徑(Open-Circuited Path)，其可用於阻擋高頻共振電流。另一方面，饋入輻射部140之第一突出部份145和接地元件130之第二突出部份135則有助於降低天線結構100之製造及焊接困難度。若第一突出部份145和第二突出部份135被省略，則饋入點FP和接地點GP可分別移動至饋入輻射部140之任一邊緣處和接地元件130之任一邊緣處，但不致影響本發明之效果。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100之輻射效率(Radiation Efficiency)圖，其中一第一曲線CC1代表二極體D不導通時天線結構100之輻射效率，而一第二曲線CC2代表二極體D導通時天線結構100之輻射效率。根據第3圖之量測結果可知，在前述操作頻帶內(例如，由2400MHz至2500MHz，再由5150MHz至5850MHz)，天線結構100之輻射效率均可達30%或更高，此已可符合一般行動通訊裝置之實際應用需求。
在一些實施例中，天線結構100之元件尺寸可如下列所述。槽孔120之長度L1(由第一閉口端121至第二閉口端122之長度L1)可大致等於天線結構100之操作頻帶之最低頻率(例如：2400MHz)之0.5倍波長(λ/2)。饋入輻射部140之長度L2(由第一端141至第二端142之長度L2)可大致等於天線結構100之操作頻帶之最低頻率之0.25倍波長(λ/4)。在饋入輻射部140中，較寬部份144之寬度W2可為較窄部份143之寬度W1之1至2倍(例如：1.5倍)。耦合部150之長度L3(由第一端151至第二端152之長度L3)可大致等於天線結構100之操作頻帶之最低頻率之0.25倍波長(λ/4)。耦合間隙GC1之寬度可介於0mm至3mm之間(例如：1mm)。另外，由第一金屬部180之第一部份181起，通過二極體D、第二金屬部190，以及電容器C，再至接地元件130形成一可切換接地路徑(Switchable Grounding Path)，其長度L4亦可大致等於天線結構100之操作頻帶之最低頻率之0.25倍波長(λ/4)。因此，當二極體D1導通時，耦合部150之總耦合長度可視為前述長度L3和長度L4之總和，亦即，天線結構100之操作頻帶之最低頻率之0.5倍波長(λ/2)。電感器L之電感值(Inductance)可介於100nH至200nH之間(例如：120nH)。電容器C之電容值(Capacitance)可介於2pF至3pF之間(例如：2.7pF)。二極體D之切入電壓(Cut-In Voltage Difference)可約為0.7V。以上元件之參數範圍係根據多次實驗結果而計算得出，其有助於最佳化天線結構100之操作頻寬(Operation Bandwidth)和阻抗匹配。
第4圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構400之俯視圖。第4圖和第1A圖相似。在第4圖之實施例中，天線結構400之一耦合部450係大致呈現相對簡單之一L字形。耦合部450具有一第一端451和一第二端452，其中耦合部450之第一端451係耦接至切換電路170之第一金屬部180，而耦合部450之第二端452為一開路端，其可延伸於饋入輻射部140和接地元件130之間。耦合部450之長度L5可大致等於天線結構400之操作頻帶之最低頻率之0.25倍波長(λ/4)。根據實際量測結果，即使耦合部450不具有複雜之蜿蜒結構，天線結構400仍可支援前述之寬頻操作。第4圖之天線結構400之其餘特徵皆與第1A、1B圖之天線結構100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構500之俯視圖。第5圖和第1A圖相似。在第5圖之實施例中，天線結構500之一切換電路570包括一第一金屬部580、一第二金屬部590、一電感器L、一電容器C，以及一二極體D，其連接方式和第1A圖之切換電路170相似。與第1A圖之實施例之主要差異在於，切換電路570係鄰近於饋入輻射部140之較窄部份143，而非鄰近於饋入輻射部140之較寬部份144。在此設計下，介於5150MHz至5850MHz之間之操作頻帶亦可藉由切換二極體D來進行調整，從而可增加天線結構500之高頻操作頻寬。第5圖之天線結構500之其餘特徵皆與第1A、1B圖之天線結構100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第6圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構600之俯視圖。第6圖和第1A圖相似。在第6圖之實施例中，天線結構600之一切換電路670包括一第一金屬部680、一第二金屬部690、一第一電阻器(Resistor)R1、一第二電阻器R2，以及一雙極性接面電晶體(Bipolar Junction Transistor，BJT)650。第一金屬部680可以大致呈現一直條形。第一金屬部680包括一第一部份681和一第二部份682，其中第一金屬部680之第一部份681係耦接至耦合部150之第一端151。第一電阻器R1係內嵌於第一金屬部680中，其中第一電阻器R1係串聯耦接於第一金屬部680之第一部份681和第二部份682之間。第二金屬部690亦可大致呈現一直條形。第二電阻器R2係內嵌於第二金屬部690中，其中第二電阻器R2係串聯耦接於第二金屬部690之第一部份691和第二部份692之間。第一金屬部680和第二金屬部690可用於接收前述之控制電壓VD。雙極性接面電晶體650可為NPN型，其可根據控制電壓VD來進行操作。詳細而言，雙極性接面電晶體650具有一射極(Emitter)、一基極(Base)，以及一集極(Collector)，其中雙極性接面電晶體650之射極係耦接至接地元件130，雙極性接面電晶體650之基極係耦接至第二金屬部690之第一部份691，而雙極性接面電晶體650之集極係耦接至第一金屬部680之第一部份681。然而，本發明並不僅限於此。在其他實施例中，雙極性接面電晶體650亦可改為PNP型，其中控制電壓VD之極性可對應地改變。第一電阻器R1之電阻值(Resistance)可介於0Ω至1000kΩ之間，例如：100kΩ。第二電阻器R2之電阻值可介於0Ω至1000kΩ之間，例如：1kΩ。在此設計下，雙極性接面電晶體650可根據控制電壓VD來選擇性地耦接第一金屬部680至第二金屬部690，而第一電阻器R1和第二電阻器R2可用於抑制低頻接地雜訊和高頻共振電流。第6圖之天線結構600之其餘特徵皆與第1A、1B圖之天線結構100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置700之示意圖。在第7圖之實施例中，行動裝置700包括一天線結構750，其可為第1-6圖之任一實施例所述之天線結構。舉例而言，行動裝置可為整合前述天線結構之一智慧型手機、一平板電腦，或是一筆記型電腦，但亦不僅限於此。
本發明提出一種新穎之天線結構，其僅用單一槽孔和切換電路即能涵蓋寬頻帶操作。當此天線結構應用於整合一金屬機構件之行動裝置時，由於金屬機構件可視為天線結構之一延伸部份，故能有效避免金屬機構件對行動裝置之通訊品質產生負面影響。另須注意的是，本發明可在不用於金屬機構件上開挖任何天線窗(Antenna Window)之情況下，更進一步改良行動裝置之外觀設計。總而言之，本發明能兼得小尺寸、寬頻帶，以及美化裝置外型之優勢，故其很適合應用各種窄邊框(Narrow Border)之行動通訊裝置當中。
值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀、元件參數，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之天線結構和行動裝置並不僅限於第1-7圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-7圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之天線結構和行動裝置當中。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、400、500、600、750:天線結構；110:金屬機構件；120:槽孔；121:槽孔之第一閉口端；122:槽孔之第二閉口端；130:接地元件；135:接地元件之第二突出部份；140:饋入輻射部；141:饋入輻射部之第一端；142:饋入輻射部之第二端；143:饋入輻射部之較窄部份；144:饋入輻射部之較寬部份；145:饋入輻射部之第一突出部份；150、450:耦合部；151、451:耦合部之第一端；152、452:耦合部之第二端；160:介質基板；170、570、670:切換電路；180、580、680:第一金屬部；181、681:第一金屬部之第一部份；182、682:第一金屬部之第二部份；185:電抗元件；190、590、690:第二金屬部；650:雙極性接面電晶體；691:第二金屬部之第一部份；692:第二金屬部之第二部份；199:信號源；700:行動裝置；C:電容器；CC1:第一曲線；CC2:第二曲線；D:二極體；E1:介質基板之第一表面；E2:介質基板之第二表面；FP:饋入點；FV1:第一頻率區間；FV2:第二頻率區間；GC1:耦合間隙；GP:接地點；L:電感器；L1、L2、L3、L4、L5:長度；LC1:剖面線；R1:第一電阻器；R2:第二電阻器；VD:控制電壓；W1、W2:寬度。
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之俯視圖。 第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之剖面圖。 第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之電壓駐波比圖。 第2B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構之電壓駐波比圖。 第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之輻射效率圖。 第4圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構之俯視圖。 第5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構之俯視圖。 第6圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構之俯視圖。 第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖。
100:天線結構
110:金屬機構件
120:槽孔
121:槽孔之第一閉口端
122:槽孔之第二閉口端
130:接地元件
135:接地元件之第二突出部份
140:饋入輻射部
141:饋入輻射部之第一端
142:饋入輻射部之第二端
143:饋入輻射部之較窄部份
144:饋入輻射部之較寬部份
145:饋入輻射部之第一突出部份
150:耦合部
151:耦合部之第一端
152:耦合部之第二端
160:介質基板
170:切換電路
180:第一金屬部
181:第一金屬部之第一部份
182:第一金屬部之第二部份
185:電抗元件
190:第二金屬部
199:信號源
C:電容器
D:二極體
E1:介質基板之第一表面
FP:饋入點
GC1:耦合間隙
GP:接地點
L:電感器
L1、L2、L3、L4:長度
LC1:剖面線
VD:控制電壓
W1、W2:寬度

Claims (20)

  1. 一種天線結構，包括： 一金屬機構件，具有一槽孔； 一接地元件，耦接至該金屬機構件； 一饋入輻射部，耦接至一信號源，其中該饋入輻射部係延伸跨越該槽孔； 一耦合部，鄰近於該饋入輻射部，其中該饋入輻射部和該耦合部之間形成一耦合間隙； 一介質基板，其中該饋入輻射部和該耦合部皆設置於該介質基板上；以及 一切換電路，包括： 一第一金屬部，耦接至該耦合部； 一電抗元件，內嵌於該第一金屬部中； 一第二金屬部； 一電容器，其中該第二金屬部係經由該電容器耦接至該接地元件；以及 一二極體，耦接於該第一金屬部和該第二金屬部之間，其中該二極體係根據一控制電壓來選擇性地導通或不導通。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該金屬機構件為一行動裝置之一金屬背蓋。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該槽孔為一閉口槽孔，並具有一第一閉口端和一第二閉口端。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該接地元件為一接地銅箔，並由該金屬機構件上延伸至該介質基板上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該饋入輻射部係呈現一直條形。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該饋入輻射部具有一不等寬結構。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中該饋入輻射部包括一較窄部份和一較寬部份，該較寬部份於該金屬機構件上具有一垂直投影，而該垂直投影係與該槽孔至少部份重疊。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之天線結構，其中該饋入輻射部更包括一第一突出部份，該第一突出部份係耦接至該信號源之一正極，該接地元件更包括一第二突出部份，而該第二突出部份係耦接至該信號源之一負極。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之天線結構，其中該饋入輻射部之該第一突出部份係耦接至該饋入輻射部之該較窄部份。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該耦合部具有一蜿蜒結構。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該二極體具有一陽極和一陰極，該陽極係耦接至該第一金屬部，而該陰極係耦接至該第二金屬部。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第一金屬部和該第二金屬部係各自呈現一直條形。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第一金屬部和該第二金屬部係用於接收該控制電壓。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中當該控制電壓變小時，該二極體不導通且該天線結構涵蓋一第一頻率區間，而當該控制電壓變大時，該二極體導通且該天線結構涵蓋高於該第一頻率區間之一第二頻率區間。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該天線結構具有一操作頻帶，而該操作頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，或(且)係介於5150MHz至5850MHz之間。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中該槽孔之長度係等於該操作頻帶之最低頻率之0.5倍波長。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中該饋入輻射部之長度係等於該操作頻帶之最低頻率之0.25倍波長。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之天線結構，其中該耦合部之長度係等於該操作頻帶之最低頻率之0.25倍波長。
  19. 一種天線結構，包括： 一金屬機構件，具有一槽孔； 一接地元件，耦接至該金屬機構件； 一饋入輻射部，耦接至一信號源，其中該饋入輻射部係延伸跨越該槽孔； 一耦合部，鄰近於該饋入輻射部，其中該饋入輻射部和該耦合部之間形成一耦合間隙； 一介質基板，其中該饋入輻射部和該耦合部皆設置於該介質基板上；以及 一切換電路，包括： 一第一金屬部，耦接至該耦合部； 一第一電阻器，內嵌於該第一金屬部中； 一第二金屬部； 一第二電阻器，內嵌於該第二金屬部中；以及 一雙極性接面電晶體，根據一控制電壓來進行操作，其中該雙極性接面電晶體具有一射極、一基極，以及一集極，該射極係耦接至該接地元件，該基極係耦接至該第二金屬部，而該集極係耦接至該第一金屬部。
  20. 一種行動裝置，包括： 一金屬機構件，具有一槽孔； 一接地元件，耦接至該金屬機構件； 一饋入輻射部，耦接至一信號源，其中該饋入輻射部係延伸跨越該槽孔； 一耦合部，鄰近於該饋入輻射部，其中該饋入輻射部和該耦合部之間形成一耦合間隙； 一介質基板，其中該饋入輻射部和該耦合部皆設置於該介質基板上；以及 一切換電路，包括： 一第一金屬部，耦接至該耦合部； 一電感器，內嵌於該第一金屬部中； 一第二金屬部； 一電容器，其中該第二金屬部係經由該電容器耦接至該接地元件；以及 一二極體，耦接於該第一金屬部和該第二金屬部之間，其中該二極體係根據一控制電壓來選擇性地導通或不導通； 其中該金屬機構件、該接地元件、該饋入輻射部、該耦合部、該介質基板，以及該切換電路共同形成一天線結構。
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