TW202205734A - 訊號饋入元件，天線模組及電子設備 - Google Patents

訊號饋入元件，天線模組及電子設備 Download PDF

Info

Publication number
TW202205734A
TW202205734A TW110122001A TW110122001A TW202205734A TW 202205734 A TW202205734 A TW 202205734A TW 110122001 A TW110122001 A TW 110122001A TW 110122001 A TW110122001 A TW 110122001A TW 202205734 A TW202205734 A TW 202205734A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
signal
unit
coupling
switching
feeding element
Prior art date
Application number
TW110122001A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI816140B (zh
Inventor
許倬綱
賀敏慧
林彥輝
蘇威誠
Original Assignee
群邁通訊股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 群邁通訊股份有限公司 filed Critical 群邁通訊股份有限公司
Publication of TW202205734A publication Critical patent/TW202205734A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI816140B publication Critical patent/TWI816140B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/002—Protection against seismic waves, thermal radiation or other disturbances, e.g. nuclear explosion; Arrangements for improving the power handling capability of an antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H01Q13/085—Slot-line radiating ends
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/04—Multimode antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
    • H01Q5/364—Creating multiple current paths
    • H01Q5/371—Branching current paths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/50—Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Abstract

本申請提供一種訊號饋入元件，包括基板，訊號耦合單元，切換單元，及傳輸單元，切換單元包括控制端，共用端及至少兩個切換輸出端。控制端與共用端均電連接至傳輸單元，用以藉由傳輸單元收發基頻訊號與射頻訊號。訊號耦合單元用以與輻射元件間隔設置，進而藉由輻射元件進行射頻訊號之收發，以產生多個輻射模態。訊號耦合單元包括至少兩個耦合片，每一耦合片均電連接至相應之切換輸出端。切換單元用以藉由切換輸出端控制耦合片之切換，以切換多個輻射模態。本申請還提供一種天線模組及電子設備。

Description

訊號饋入元件，天線模組及電子設備
本申請涉及通訊技術領域，尤其涉及訊號饋入元件，天線模組及電子設備。
隨著無線通訊技術之進步，行動電話、個人數位助理等電子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，且隨著無線通訊技術之不斷發展，天線之頻寬需求不斷增加。因此，如何於有限之空間內設計出具有較寬頻寬及較佳效率之天線，係天線設計面臨之一項重要課題。
本申請提供一種訊號饋入元件，天線模組及電子設備，藉由模組化設計之訊號饋入元件，並結合一金屬之輻射元件，進而構成相應之天線模組，以涵蓋多個頻段，提升頻寬並兼具最佳天線效率。
一種訊號饋入元件，包括基板，訊號耦合單元，切換單元，及傳輸單元，所述訊號耦合單元，切換單元，及傳輸單元均設置於所述基板上，所述切換單元包括控制端，共用端及至少兩個切換輸出端，所述控制端與所述共用端均電連接至所述傳輸單元，用以藉由所述傳輸單元收發基頻訊號與射頻訊號，所述訊號耦合單元用以與一輻射元件間隔設置，進而藉由所述輻射元件進行所述射頻訊號之收發，以產生多個輻射模態，所述訊號耦合單元包括至少兩個耦合片，每一耦合片均電連接至相應之切換輸出端，所述切換單元用以藉由所述切換輸出端控制所述耦合片之切換，以切換所述多個輻射模態。
一種天線模組，包括輻射元件及上述訊號饋入元件，所述訊號饋入元件與所述輻射元件間隔設置，以透過與所述輻射元件之耦合將訊號耦合至所述輻射元件，進而由所述輻射元件進行訊號之發射與/或接收。
一種電子設備，包括所述邊框及上述訊號饋入元件，所述邊框由金屬材料製成，所述訊號饋入元件設置於所述電子設備內，且與所述邊框間隔設置，以透過與所述邊框之耦合將訊號耦合至所述邊框，進而由所述邊框進行訊號之發射與/或接收。
本申請藉由將所述訊號饋入元件模組化，如此可輕易整合至電子設備之金屬機殼中，再透過耦合方式將輻射能量耦合至金屬機殼上，並藉由所述切換單元來實現切換不同頻率共振模態，達成多頻段操作。相較於習知之金屬外殼天線設計，本申請中之天線模組不需要再客製化設計金屬機殼形狀，便可滿足3G/4G/5G-Sub 6/WIFI/GPS等頻段之操作需求。再者，由於本申請中之天線不需要再特別於金屬機殼上客製化特殊斷點，結構及電路設計，而係可沿用既有之金屬外殼設計樣式，可有效縮短產品開發時程與成本，其設計更為簡化，可有效提高產品競爭性。
為使本申請實施例之目的、技術方案與優點更加清楚，下面將結合本申請實施例中之附圖，對本申請實施例中之技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述之實施例是本申請一部分實施例，而不是全部之實施例。基於本申請中之實施例，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，均屬於本申請保護之範圍。
需要說明的是，本申請實施例中“至少一個”係指一個或者多個，多個係指兩個或兩個以上。除非另有定義，本文所使用之所有之技術與科學術語與所屬領域具有通常知識者通常理解之含義相同。本申請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申請。
應理解，本申請中除非另有說明，“/”表示或的意思。例如，A/B可表示A或B。本申請中之“A與/或B”僅僅係一種描述關聯物件之關聯關係，表示可存於僅存於A、僅存於B以及存於A與B這三種關係。
需要說明的是，本申請實施例中，“第一”、“第二”等詞彙，僅用於區分描述之目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性，亦不能理解為指示或暗示順序。限定有“第一”、“第二”之特徵可明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特徵。於本申請實施例之描述中，“示例性的”或者“例如”等詞用於表示作例子、例證或說明。本申請實施例中被描述為“示例性的”或者“例如”之任何實施例或設計方案不應被解釋為比其它實施例或設計方案更優選或更具優勢。確切而言，使用“示例性的”或者“例如”等詞旨於以具體方式呈現相關概念。
需要說明的是，本申請實施例中，術語“高度”係指於垂直於參考地層之方向上之投影長度。術語“中心”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示之方位或位置關係為基於附圖所示之方位或位置關係，僅係為便於描述本申請與簡化描述，而不是指示或暗示所指之裝置或元件必須具有特定之方位、以特定之方位構造與操作，因此不能理解為對本申請之限制。
隨著移動通訊產業之蓬勃發展，智慧型行動電話已經成為現代人生活必備之隨身電子產品。於眾多產品中，輕薄化與適合尺寸之螢幕及獨到之外觀設計係消費者挑選產品之主要因素之一。此外，產品規格亦不斷推陳出新，更強調具有高度整合之高規格硬體通訊系統，例如，包含必備之2G/3G/4G/5G-Sub 6/BT/WIFI通訊網路，以及未來可能因應移動醫療趨勢而內建之感測器裝置。於這波強調輕薄化、外觀設計與高度系統整合之趨勢下，如何提高空間利用率，亦成為當今天線發展之重要課題之一。
以目前之智慧型行動電話設計為例，目前常見之設計係使用金屬邊框與金屬外殼。該設計除了可加強機構強度，亦具有相當不錯之外表質感。然而，對習知天線設計而言，金屬外殼對習知天線特性有很大之影響，如何解決這個問題便成為天線設計之重要課題之一。以目前之天線設計而言，常見之作法係將金屬外殼做具有多斷點之設計方式，並讓該部分金屬外殼成為天線之一部分。該設計可讓天線與外觀設計達成良好之整合度，有效提高空間利用率，然金屬外殼仍需配合初期天線設計，每個產品皆需要客製化特殊斷點、結構與電路設計，而無法直接沿用至其他產品，增加產品開發時程與成本。
另外一種常見之天線設計為槽孔耦合設計，其設計係透過饋入耦合方式，將能量耦合至槽孔天線。如果套用至行動電話金屬外框或金屬外殼環境，可將金屬外殼直接設計成槽孔天線，如此可有效利用空間。該種設計仍然需要將金屬外殼客製化成槽孔樣式，且包含習知1/2　封閉槽孔長度或1/4　開槽孔長度，才能符合系統頻率與頻寬操作需求，或者使用可調整式切換元件以切換共振頻率。然而，該種設計之操作頻寬仍然不足以涵蓋2G/3G/4G/5G-Sub 6/BT/WIFI等多頻段操作需求。
因此，本申請提供一種訊號饋入元件，天線模組及電子設備。藉由模組化設計之訊號饋入元件，並結合一金屬之輻射元件，可構成相應之天線模組，以涵蓋多個頻段，提升頻寬並兼具最佳天線效率。
具體地，請參閱圖1，可理解，本申請實施例提供一種訊號饋入元件10。所述訊號饋入元件10包括基板11，訊號耦合單元12，切換單元13，第一傳輸線14及第二傳輸線15。
於本申請實施例中，所述基板11為微波基板。當然，於其他實施例中，所述基板11可為介質基板，例如，印刷電路板（printed circuit board，PCB），陶瓷（ceramics）基板或其他介質基板，於此不做具體限定。
於本申請實施例中，所述訊號耦合單元12可藉由印刷或蝕刻等方式形成於所述基板11上。於本申請實施例中，所述訊號耦合單元12包括三個耦合片，即第一耦合片121，第二耦合片122及第三耦合片123。
所述第一至第三耦合片121，122，123均呈金屬薄片狀，且共面設置。所述第一至第三耦合片121，122，123彼此間隔設置。於本申請實施例中，所述訊號耦合單元12可藉由設置一完整之輻射片，並於所述輻射片上開設相應之開縫，進而形成所述第一至第三耦合片121，122，123。例如，所述訊號耦合單元12整體呈矩形片狀，其上開設有第一開縫124及第二開縫125。所述第一開縫124大致呈L形，其自所述訊號耦合單元12之一短邊12a沿平行其長邊12b且朝向另一短邊12a之方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行所述短邊12a，且朝向其長邊12b之方向延伸，直至隔斷所述長邊12b。於本申請實施例中，所述短邊12a與所述長邊12b垂直設置。
所述第二開縫125亦大致呈L形，其兩端分別佈設於所述訊號耦合單元12之長邊12b與短邊12a。於本申請實施例中，所述第一開縫124與所述第二開縫125之一端間隔佈設於所述訊號耦合單元12之同一短邊12a。所述第一開縫124與所述第二開縫125之另一端間隔佈設於所述訊號耦合單元12之同一長邊12b。如此，所述第一開縫124與所述第二開縫125將所述訊號耦合單元12劃分為間隔設置之所述第一至第三耦合片121，122，123。其中，所述第一耦合片121呈矩形。所述第二耦合片122與第三耦合片123均呈L形。所述第一至第三耦合片121，122，123之面積逐漸增大。
當然，於本申請實施例中，並不對所述耦合片之數量，形狀及結構進行限制。例如，所述耦合片之數量還可為一個，兩個，或多個。所述耦合片之形狀還可為三角形，方形，矩形，圓形，多邊形等。
請一併參閱圖2，所述切換單元13設置於所述基板11上，且與所述訊號耦合單元12，第一傳輸線14及第二傳輸線15電連接。於本申請實施例中，以所述訊號耦合單元12包括三個耦合片（即所述第一至第三耦合片121，122，123），所述切換單元13包括四個切換輸出端為例加以說明。
具體地，所述切換單元13可為型號為QAT3516之晶片，其包括控制端131，共用端RFC，及四個切換輸出端。即，第一至第四切換輸出端RF1，RF2，RF3，RF4。
其中，所述控制端131用以藉由一連接件131a電連接至所述第一傳輸線14。所述第一傳輸線14再藉由相應之連接件131b電連接至一基頻電路201。如此，所述第一傳輸線14可連接所述基頻電路201及所述控制端131，進而傳輸來自所述基頻電路201之控制訊號。
所述共用端RFC之一端藉由一連接件131c電連接至所述第二傳輸線15。所述第二傳輸線15再藉由相應之連接件131d電連接至一射頻電路202。如此，所述第二傳輸線15可連接所述射頻電路202及所述共用端RFC，進而傳輸來自所述射頻電路202之射頻訊號，例如高頻訊號。
所述第一切換輸出端RF1之一端藉由第一匹配電路133電連接至所述第一耦合片121。所述第二切換輸出端RF2之一端藉由第二匹配電路134電連接至所述第二耦合片122。所述第三切換輸出端RF3之一端藉由第三匹配電路135電連接至所述第三耦合片123。所述第四切換輸出端RF4之一端藉由第四匹配電路136接地。
於本申請實施例中，所述第一匹配電路133為一電感值為2.9nH之電感，所述第二匹配電路134為一電感值為0.6nH之電感，所述第三匹配電路135為一電容值為2.5pF之電容，所述第四匹配電路136為一電感值為3nH之電感。當然，於本申請其他實施例中，並不對所述第一至第四匹配電路133，134，135，136之電路結構進行限定，例如所述第一至第四匹配電路133，134，135，136還可包括其他之電容，電感與/或電容，電感之組合。
可理解，於本申請實施例中，所述共用端RFC還可藉由一匹配單元137接地。於本申請其中一個實施例中，所述匹配單元137包括第一匹配元件137a與第二匹配元件137b。所述第一匹配元件137a與第二匹配元件137b之一端均電連接至所述共用端RFC及所述連接件131c。所述第一匹配元件137a與第二匹配元件137b之另一端均接地。即所述第一匹配元件137a與第二匹配元件137b並聯於所述共用端RFC與地之間。於其中一個實施例中，所述第一匹配元件137a為一電容值為0.9pF之電容，所述第二匹配元件137b為一電感值為4.7nH之電感。同樣，於本申請實施例中，並不對所述匹配單元137之具體電路結構進行限定，例如所述匹配單元137可包括其他之電容，電感與/或電容，電感之組合。
顯然，本申請實施例中，所述第一匹配電路133，第二匹配電路134，第三匹配電路135，第四匹配電路136及所述匹配單元137均由分散之電子元件構成，即其分別由分散式電路構成。當然，於本申請實施例中，所述第一匹配電路133，第二匹配電路134，第三匹配電路135，第四匹配電路136及所述匹配單元137還可為集總式電路，即其可由獨立之晶片與/或模組構成。
可理解，於本申請實施例中，所述第一傳輸線14可為電纜線，絞線，軟性電路板，硬性電路板，金屬接腳等訊號傳輸件，於此不做具體限定。同樣，所述第二傳輸線15可為電纜線，絞線，軟性電路板，硬性電路板，金屬接腳等訊號傳輸件，於此不做具體限定。
可理解，於本申請實施例中，所述第一傳輸線14與第二傳輸線15構成相應之傳輸單元16。當然，於其他實施例中，所述第一傳輸線14與所述第二傳輸線15可整合於一起，即所述訊號饋入元件10共用一個傳輸單元16，即一個傳輸線，以進行射頻訊號（例如高頻訊號）及基頻訊號（例如控制訊號）之收發。
可理解，於本申請實施例中，所述連接件131a，131b，131c，131d可為連接器或焊接點等連接元件，於此不做具體限制。即，於本申請實施例中，並不對所述控制端131，所述第一傳輸線14，及所述基頻電路201之間之連接方式進行限定。例如，所述控制端131，所述第一傳輸線14，及所述基頻電路201之間可藉由連接器，電焊接等方式進行連接。同樣，於本申請實施例中，並不對所述共用端RFC，所述第二傳輸線15，及所述射頻電路202之間之連接方式進行限定。例如，所述共用端RFC，所述第二傳輸線15，及所述射頻電路202之間可藉由連接器，電焊接等方式進行連接。
可理解，於本申請實施例中，於使用所述訊號饋入元件10時，可使其與一輻射元件30（參圖7及圖8）間隔設置。具體地，所述輻射元件30與所述基板11上之訊號耦合單元12間隔設置。進而，所述訊號饋入元件10與所述輻射元件30共同構成天線模組100。其中，所述天線模組100可透過所述訊號耦合單元12與所述輻射元件30之耦合將訊號由所述訊號耦合單元12耦合至所述輻射元件30，進而由所述輻射元件30進行訊號之發射與/或接收，並工作於多個模態。同時，所述天線模組100還利用所述切換單元13之作動，以切換所述多個模態，進而實現多個寬頻操作。
例如，請一併參閱圖3A至圖3D，為所述切換單元13之作動原理示意圖。其中，於圖3A至圖3D所示之實施例中，以所述切換單元13為型號為QAT3516之晶片為例加以說明。圖3A至圖3D示出所述切換單元13之內部電路結構（未示出所述控制端131）。其中，所述切換單元13內部設置有開關S1-S10及匹配模組Ct。所述開關S1-S4之第一端連接於一起，且均電連接至所述共用端RFC。所述開關S1-S4之第二端分別電連接至相應之切換輸出端。例如，所述開關S1之第二端電連接至所述第一切換輸出端RF1。所述開關S2之第二端電連接至所述第二切換輸出端RF2。所述開關S3之第二端電連接至所述第三切換輸出端RF3。所述開關S4之第二端電連接至所述第四切換輸出端RF4。所述開關S5之第一端電連接至所述開關S1之第二端及所述第一切換輸出端RF1，所述開關S5之第二端接地。所述開關S6之第一端電連接至所述開關S2之第二端及所述第二切換輸出端RF2，所述開關S6之第二端接地。所述開關S7之第一端電連接至所述開關S3之第二端及所述第三切換輸出端RF3，所述開關S7之第二端接地。所述開關S8之第一端電連接至所述開關S4之第二端及所述第四切換輸出端RF4，所述開關S8之第二端接地。
所述匹配模組Ct包括第一匹配電容Ct_0及第二匹配電容Ct_1。所述第一匹配電容Ct_0之第一端及所述第二匹配電容Ct_1之第一端連接於一起，且電連接至所述開關S1-S4之第一端及所述共用端RFC。所述第一匹配電容Ct_0之第二端藉由所述開關S9接地。所述第二匹配電容Ct_1之第二端藉由所述開關S10接地。於其中一個實施例中，所述第一匹配電容Ct_0之電容值為0.5pF。所述第二匹配電容Ct_1之電容為1pF。
請參閱圖3A，當所述切換單元13切換至所述第三切換輸出端RF3及所述第四切換輸出端RF4（例如藉由所述切換單元13內部之開關S3，S4之閉合，開關S1，S2，S5-S10之斷開），以導通所述第三切換輸出端RF3及第四切換輸出端RF4時，所述天線模組100可激發第一工作模態以產生第一輻射頻段之輻射訊號。
請參閱圖3B，當所述切換單元13切換至所述第二切換輸出端RF2及所述第四切換輸出端RF4（例如藉由所述切換單元13內部之開關S2，S4之閉合，開關S1，S3，S5-S10之斷開），以導通所述第二切換輸出端RF2及第四切換輸出端RF4時，所述天線模組100可激發第二工作模態以產生第二輻射頻段之輻射訊號。
請參閱圖3C，當所述切換單元13切換至所述第一切換輸出端RF1（例如藉由所述切換單元13內部之開關S1之閉合，開關S2-S10之斷開），以導通所述第一切換輸出端RF1時，所述天線模組100可激發第三工作模態以產生第三輻射頻段之輻射訊號。
請參閱圖3D，當所述切換單元13切換至所述第一切換輸出端RF1，第三切換輸出端RF3及第二匹配元件137b（例如藉由所述切換單元13內部之開關S1，S3，S10之閉合，開關S2，S4，S5-S9之斷開），以導通所述第一切換輸出端RF1，第三切換輸出端RF3，及第二匹配元件137b時，所述天線模組100可激發第四工作模態以產生第四輻射頻段之輻射訊號。
於本申請實施例中，所述第一工作模態為第一中高頻模態。所述第一輻射頻段之頻率為1805-1880MHz。所述第二工作模態為第二中高頻模態。所述第二輻射頻段之頻率包括1880-2690MHz。所述第三工作模態為第一高頻模態。所述第三輻射頻段之頻率包括3300-4200MHz。所述第四工作模態為第二高頻模態。所述第四輻射頻段之頻率包括4400-5000MHz。顯然，透過設置所述切換單元13，以實現不同路徑之切換組合，使得所述天線模組100達到多頻段操作，以符合2G/3G/4G/5G-Sub 6之系統操作需求。
當然，於本申請實施例中，並不對所述天線模組100之頻率進行限制。例如，可藉由調整所述天線模組100之外形，長度，寬度等參數，以調整所需之頻率。另外，所述耦合片之外形，長度，寬度等參數，亦可根據所需之頻率進行調整。
可理解，如圖7及圖8所示，於其中一個實施例中，所述輻射元件30為一電子設備之金屬邊框（參後詳述），且與所述基板11間隔設置。當然，於本申請實施例中，並不對所述輻射元件30之材質，構成等進行限制，例如，所述輻射元件30可為任何導體，例如鐵件，PCB軟板上之銅箔，鐳射直接成型（Laser Direct Structuring，LDS）製程中之導體等。
可理解，於本申請實施例中，所述輻射元件30與所述基板11平行設置，且兩者之間之間距大致為0.2mm。
可理解，於本申請實施例中，並不對所述輻射元件30之具體結構，與/或其與其他元件之連接關係等進行限制。例如，所述輻射元件30之側端可連接至地，或者不連接至地。又如，所述輻射元件30上可設置斷點或未設置任何斷點，斷槽，縫隙等。
請一併參閱圖4，為所述天線模組100之S參數（散射參數）曲線圖。其中，曲線41為當所述切換單元13切換至圖3A所示狀態時，所述天線模組100之S11值。曲線42為當所述切換單元13切換至圖3B所示狀態時，所述天線模組100之S11值。曲線43為當所述切換單元13切換至圖3C所示狀態時，所述天線模組100之S11值。曲線44為當所述切換單元13切換至圖3D所示狀態時，所述天線模組100之S11值。
請一併參閱圖5，為所述天線模組100之總效率曲線圖。其中，曲線51為當所述切換單元13切換至圖3A所示狀態時，所述天線模組100之總效率。曲線52為當所述切換單元13切換至圖3B所示狀態時，所述天線模組100之總效率。曲線53為當所述切換單元13切換至圖3C所示狀態時，所述天線模組100之總效率。曲線54為當所述切換單元13切換至圖3D所示狀態時，所述天線模組100之總效率。
顯然，由圖3A至圖3D，圖4，及圖5所知，透過設置所述切換單元13，可實現不同路徑之切換組合，使得所述天線模組100達到多頻段操作，以符合2G/3G/4G/5G-Sub 6之系統操作需求。
可理解，請一併參閱圖6，於本申請實施例中，所述訊號饋入元件10可應用於一電子設備200，並與所述電子設備200之金屬元件構成所述天線模組100，以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線訊號。所述電子設備200可為掌上型通訊裝置（例如行動電話），折疊機，智慧穿戴裝置（例如手錶，耳機等），平板電腦，個人數位助理（personal digital assistant，PDA）等，於此不做具體限制。
可理解，所述電子設備200可採用以下一種或多種通訊技術：藍牙（bluetooth，BT）通訊技術、全球定位系統（global positioning system，GPS）通訊技術、無線保真（wireless fidelity，Wi-Fi）通訊技術、全球移動通訊系統（global system for mobile communications，GSM）通訊技術、寬頻碼分多址（wideband code division multiple access，WCDMA）通訊技術、長期演進（long term evolution，LTE）通訊技術、5G通訊技術、SUB-6G通訊技術以及未來其他通訊技術等。
於本申請實施例中，以所述電子設備200為手機為例加以說明。
請再次參閱圖6，圖7及圖8，於其中一實施例中，所述電子設備200至少包括所述基頻電路201（參圖7），射頻電路202（參圖7），邊框203、背板204，系統電路板205，電池206、及顯示模組207。
所述邊框203由金屬或其他導電材料製成。所述背板204可由金屬或其他導電材料製成。所述邊框203設置於所述背板204之邊緣，兩者可一體成型。所述邊框203相對所述背板204之一側設置有一開口（圖未標），用於容置所述顯示模組207。所述顯示模組207可結合觸摸感測器組合成觸控屏。觸摸感測器又可稱為觸控面板或觸敏面板。
所述系統電路板205可設置於所述邊框203與所述背板204共同圍成之容置空間內，且其上設置有間隔設置之所述基頻電路201及射頻電路202。
所述電池206可設置於所述系統電路板205上，或者所述系統電路板205圍繞所述電池206設置。所述電池206用以為所述電子設備200之電子元件，模組，電路等提供電能。
可理解，於本申請其他實施例中，所述電子設備200還可包括以下一個或多個元件，例如處理器、電路板、記憶體、輸入輸出電路、音訊元件（例如麥克風及揚聲器等）、多媒體元件（例如前置攝像頭與/後置攝像頭）、感測器元件（例如接近感測器、距離感測器、環境光感測器、加速度感測器、陀螺儀、磁感測器、壓力感測器及/或溫度感測器等）等，於此不再贅述。
可理解，當所述訊號饋入元件10應用至所述電子設備200時，所述訊號饋入元件10可設置於所述電子設備200內，且部分所述金屬之邊框203構成輻射元件30，兩者共同構成所述電子設備200之天線模組100。具體地，所述邊框203上設置有縫隙208。所述縫隙208隔斷所述邊框203，以將所述邊框203劃分為間隔設置之第一部分203a及第二部分203b。所述背板204上還開設有開口209。所述開口209沿所述邊框203之長邊（即所述電子設備200之金屬長邊）設置，且大致呈條狀。於本申請實施例中，所述開口209還與所述縫隙208連通，並共同構成大致呈T形之結構。與所述開口209對應之所述電子設備200內部用以容置所述訊號饋入元件10。即所述訊號饋入元件10可設置於所述電子設備200對應所述開口209之內部位置，且與所述第一部分203a間隔平行設置，所述第一部分203a之部分構成所述輻射元件30。所述第二部分203b可接地處理。具體地，於本申請實施例中，所述天線模組100中之訊號饋入元件10垂直所述背板204設置，且與所述第一部分203a平行設置。所述訊號饋入元件10上之訊號耦合單元12設置於所述基板11背離所述第一部分203a之一側，即所述訊號耦合單元12背離所述第一部分203a設置。
可理解，於其中一個實施例中，所述縫隙208及所述開口209內可填充絕緣材料，例如塑膠、橡膠、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此為限。
當然，於本申請其他實施例中，所述縫隙208與/或所述開口209可省略，即所述天線模組100中之訊號饋入元件10直接設置於所述電子設備200內部，僅需確保所述訊號饋入元件10與所述電子設備200之邊框203間隔設置，並使得所述邊框203之部分構成所述輻射元件30，進而使得所述訊號饋入元件10與所述部分邊框203共同構成相應之天線模組100，便可有效實現多頻訊號之收發。
又如，於本申請其他實施例中，當所述天線模組100應用至所述電子設備200中，亦可使得所述訊號饋入元件10設置於所述電子設備200內部，且所述天線模組100包括獨立之輻射元件30，即所述輻射元件30並非由部分金屬之邊框203構成。
顯然，本申請實施例中，藉由將所述天線模組100中之訊號饋入元件10進行模組化，如此可輕易整合至電子設備200之金屬機殼中，再透過耦合方式（即藉由所述訊號耦合單元12）將輻射能量耦合至金屬機殼上，並藉由所述切換單元13來實現切換不同頻率共振模態，達成多頻段操作。相較於習知之金屬外殼天線設計，本申請中之天線模組100不需要再客製化設計金屬機殼形狀，便可滿足3G/4G/5G-Sub 6/WIFI/GPS等頻段之操作需求。再者，由於本申請中之天線不需要再特別於金屬機殼上客製化特殊斷點，結構及電路設計，而係可沿用既有之金屬外殼設計樣式，可有效縮短產品開發時程與成本，其設計更為簡化，可有效提高產品競爭性。
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:天線模組 10:訊號饋入元件 11:基板 12:訊號耦合單元 12a:短邊 12b:長邊 121:第一耦合片 122:第二耦合片 123:第三耦合片 124:第一開縫 125:第二開縫 13:切換單元 131:控制端 131a，131b，131c，131d:連接件 RFC:共用端 RF1:第一切換輸出端 133:第一匹配電路 RF2:第二切換輸出端 134:第二匹配電路 RF3:第三切換輸出端 135:第三匹配電路 RF4:第四切換輸出端 136:第四匹配電路 137:匹配單元 137a:第一匹配元件 137b:第二匹配元件 S1-S10:開關 Ct:匹配模組 Ct_0:第一匹配電容 Ct_1:第二匹配電容 14:第一傳輸線 15:第二傳輸線 16:傳輸單元 30:輻射元件 200:電子設備 201:基頻電路 202:射頻電路 203:邊框 203a:第一部分 203b:第二部分 204:背板 205:系統電路板 206:電池 207:顯示模組 208:縫隙 209:開口
圖1為本申請實施例提供之天線模組之示意圖； 圖2為圖1所示天線模組中訊號饋入元件之電路圖； 圖3A至圖3D為圖2所示訊號饋入元件中切換單元切換至不同狀態之示意圖； 圖4為圖1所示天線模組之S參數（散射參數）曲線圖； 圖5為圖1所示天線模組之效率曲線圖； 圖6為本申請實施例提供之訊號饋入元件應用至電子設備之分解示意圖； 圖7為圖6所示電子設備於另一角度下之部分示意圖； 圖8為圖6所述電子設備於另一角度下之示意圖。
無
10:訊號饋入元件
11:基板
12:訊號耦合單元
12a:短邊
12b:長邊
121:第一耦合片
122:第二耦合片
123:第三耦合片
124:第一開縫
125:第二開縫
13:切換單元
14:第一傳輸線
15:第二傳輸線
16:傳輸單元

Claims (10)

  1. 一種訊號饋入元件，其改良在於，所述訊號饋入元件包括基板，訊號耦合單元，切換單元，及傳輸單元，所述訊號耦合單元，切換單元，及傳輸單元均設置於所述基板上，所述切換單元包括控制端，共用端及至少兩個切換輸出端，所述控制端與所述共用端均電連接至所述傳輸單元，用以藉由所述傳輸單元收發基頻訊號與射頻訊號，所述訊號耦合單元用以與一輻射元件間隔設置，進而藉由所述輻射元件進行所述射頻訊號之收發，以產生多個輻射模態，所述訊號耦合單元包括至少兩個耦合片，每一耦合片均電連接至相應之切換輸出端，所述切換單元用以藉由所述切換輸出端控制所述耦合片之切換，以切換所述多個輻射模態。
  2. 如請求項1所述之訊號饋入元件，其中所述切換單元還包括至少兩個匹配電路，每一切換輸出端藉由相應之匹配電路電連接至相應之耦合片或接地，所述匹配電路為集總式電路或分散式電路。
  3. 如請求項1所述之訊號饋入元件，其中所述切換單元還包括匹配單元，所述共用端藉由所述匹配單元接地，所述匹配單元為集總式電路或分散式電路。
  4. 如請求項1所述之訊號饋入元件，其中所述傳輸單元包括第一傳輸線及第二傳輸線，所述控制端藉由所述第一傳輸線電連接至一基頻電路，進而收發所述基頻訊號，所述共用端藉由所述第二傳輸線電連接至一射頻電路，進而收發所述射頻訊號。
  5. 如請求項1所述之訊號饋入元件，其中所述傳輸單元包括傳輸線，所述控制端及所述共用端均電連接至所述傳輸線，並藉由所述傳輸線電連接至一基頻電路及一射頻電路。
  6. 如請求項1所述之訊號饋入元件，其中所述訊號耦合單元包括三個耦合片，三個所述耦合片間隔設置，所述切換單元包括四路切換輸出端，其三路切換輸出端分別電連接至相應之耦合片，另一切換輸出端接地，藉由切換至不同之耦合片，以使得所述輻射元件激發出至少兩個模態。
  7. 如請求項6所述之訊號饋入元件，其中所述至少兩個模態包括第一中高頻模態，第二中高頻模態，第一高頻模態及第二高頻模態。
  8. 一種天線模組，其改良在於，所述天線模組包括輻射元件及如請求項1至7中任一項所述之訊號饋入元件，所述訊號饋入元件與所述輻射元件間隔設置，以透過與所述輻射元件之耦合將訊號耦合至所述輻射元件，進而由所述輻射元件進行訊號之發射與/或接收。
  9. 一種電子設備，其改良在於，所述電子設備包括邊框及如請求項1至7中任一項所述之訊號饋入元件，所述邊框由金屬材料製成，所述訊號饋入元件設置於所述電子設備內，且與所述邊框間隔設置，以透過與所述邊框之耦合將訊號耦合至所述邊框，進而由所述邊框進行訊號之發射與/或接收。
  10. 如請求項9項所述之電子設備，其中所述邊框上開設有縫隙，所述電子設備內開設有開口，所述開口與所述縫隙連通，所述訊號饋入元件設置於所述開口內，且與所述邊框平行設置，並鄰近所述縫隙。
TW110122001A 2020-07-16 2021-06-16 訊號饋入元件，天線模組及電子設備 TWI816140B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063052611P 2020-07-16 2020-07-16
US63/052611 2020-07-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202205734A true TW202205734A (zh) 2022-02-01
TWI816140B TWI816140B (zh) 2023-09-21

Family

ID=79292880

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110122001A TWI816140B (zh) 2020-07-16 2021-06-16 訊號饋入元件，天線模組及電子設備
TW110124304A TWI782604B (zh) 2020-07-16 2021-07-01 天線模組及具有該天線結構之電子設備

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110124304A TWI782604B (zh) 2020-07-16 2021-07-01 天線模組及具有該天線結構之電子設備

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11791540B2 (zh)
CN (2) CN113948863A (zh)
TW (2) TWI816140B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115579623A (zh) * 2021-06-21 2023-01-06 深圳富泰宏精密工业有限公司 射频信号收发模块及电子设备
CN117060073A (zh) * 2022-05-07 2023-11-14 富智康国际股份有限公司 具有天线馈入模块的电子装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3378435B2 (ja) * 1995-09-29 2003-02-17 株式会社東芝 超高周波帯無線通信装置
JP4378884B2 (ja) * 2001-02-22 2009-12-09 株式会社村田製作所 アンテナ装置
US6639560B1 (en) * 2002-04-29 2003-10-28 Centurion Wireless Technologies, Inc. Single feed tri-band PIFA with parasitic element
JP2006203623A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Sony Ericsson Mobilecommunications Japan Inc アンテナユニット、アンテナ装置および携帯無線機
US7671804B2 (en) * 2006-09-05 2010-03-02 Apple Inc. Tunable antennas for handheld devices
US7830320B2 (en) * 2007-08-20 2010-11-09 Ethertronics, Inc. Antenna with active elements
KR101501921B1 (ko) * 2008-05-06 2015-03-13 삼성전자주식회사 금속 케이스를 갖는 휴대 단말기 및 그의 안테나 구조
TWI476989B (zh) * 2009-08-17 2015-03-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 多頻天線
US9406998B2 (en) * 2010-04-21 2016-08-02 Pulse Finland Oy Distributed multiband antenna and methods
TWI463738B (zh) * 2011-01-18 2014-12-01 Cirocomm Technology Corp 表面貼片式的多頻天線模組
CN102760952B (zh) * 2011-04-27 2015-04-15 深圳富泰宏精密工业有限公司 多频天线
CN103779648B (zh) * 2012-10-23 2018-03-20 深圳富泰宏精密工业有限公司 双频天线
JP2016502328A (ja) * 2012-11-12 2016-01-21 イーザートロニクス インコーポレーティドＥｔｈｅｒｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ． ダイバーシティ用途のための相関調整を有するモーダルアンテナ
US9502773B2 (en) * 2015-03-24 2016-11-22 Htc Corporation Mobile device and manufacturing method thereof
CN205039250U (zh) * 2015-07-23 2016-02-17 广东欧珀移动通信有限公司 天线装置及具有该天线装置的移动终端
TWI600210B (zh) * 2015-11-12 2017-09-21 和碩聯合科技股份有限公司 多頻段天線
CN106229674B (zh) * 2016-07-18 2019-08-30 瑞声精密制造科技(常州)有限公司 全频段金属框天线结构
CN107634310A (zh) * 2016-07-19 2018-01-26 深圳富泰宏精密工业有限公司 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
CN109390693B (zh) * 2017-08-05 2021-12-07 深圳富泰宏精密工业有限公司 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
US10530052B2 (en) * 2017-10-23 2020-01-07 Murata Manufacturing Co., Ltd. Multi-antenna module and mobile terminal
CN110556619B (zh) * 2018-06-01 2021-10-19 深圳富泰宏精密工业有限公司 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
CN109167188B (zh) * 2018-08-12 2021-08-06 瑞声精密制造科技(常州)有限公司 天线模组及移动终端
KR102613054B1 (ko) * 2018-10-24 2023-12-15 삼성전자주식회사 디스플레이 패널의 도전 시트와 연결된 안테나를 포함하는 전자 장치
CN109638462B (zh) * 2018-12-21 2021-09-14 深圳市万普拉斯科技有限公司 天线系统、移动终端及天线系统的切换方法
CN111384582A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 北京小米移动软件有限公司 天线组件以及移动终端
CN110854507B (zh) 2019-11-21 2021-08-03 Oppo广东移动通信有限公司 天线封装模组和电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
TW202205738A (zh) 2022-02-01
US11791540B2 (en) 2023-10-17
CN113948863A (zh) 2022-01-18
CN113964503B (zh) 2024-02-06
US20220021105A1 (en) 2022-01-20
CN113964503A (zh) 2022-01-21
US20220021117A1 (en) 2022-01-20
TWI782604B (zh) 2022-11-01
US11855334B2 (en) 2023-12-26
TWI816140B (zh) 2023-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11362687B2 (en) Wireless communication device
US10734714B2 (en) Electronic device wide band antennas
US10673127B2 (en) Electronic device wide band antennas
US10944153B1 (en) Electronic devices having multi-band antenna structures
US11853016B2 (en) Electronic device wide band antennas
TWI784634B (zh) 天線結構
TWI816140B (zh) 訊號饋入元件，天線模組及電子設備
TW202207520A (zh) 行動裝置
US20230291125A1 (en) Electronic Devices with Multiple Low Band Antennas
CN112952344B (zh) 电子设备
TWI776303B (zh) 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置
US20220407224A1 (en) Wireless radiation module and electronic device using the same
US20240079778A1 (en) Electronic Device Having Antenna Tuners Around Connector
US20240079777A1 (en) Electronic Device Having Antenna Fed via Speaker
US20240079785A1 (en) Electronic Device Having Antenna with Vent Structures
US20240079790A1 (en) Electronic Device with Antenna Grounding Springs and Pads
JP2002299945A (ja) マイクロストリップアンテナ
US20240080976A1 (en) Electronic Device Having Conductive Contact Soldered to Printed Circuit
US20240079779A1 (en) Electronic Device with Antenna Grounding Through Sensor Module
US20240079784A1 (en) Electronic Device Having Compact Grounding Structure
US20240079786A1 (en) Electronic Device Having Antenna Tuning Components Across a Knuckle
TWI832574B (zh) 支援寬頻操作之行動裝置
US20240079766A1 (en) Electronic Device with Multi-Feed Antenna Structures
US20240079757A1 (en) Wideband Antenna Structures in Corner of Electronic Device
TWI689132B (zh) 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置