TW202232825A - 天線結構 - Google Patents

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TW202232825A TW110104923A TW110104923A TW202232825A TW 202232825 A TW202232825 A TW 202232825A TW 110104923 A TW110104923 A TW 110104923A TW 110104923 A TW110104923 A TW 110104923A TW 202232825 A TW202232825 A TW 202232825A
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Abstract

一種天線結構，包括：一接地元件、一介質基板、一第一輻射部、一第二輻射部、一第三輻射部、一第四輻射部、一第五輻射部、一第六輻射部，以及一第七輻射部。介質基板具有相對之一第一表面和一第二表面。第一輻射部和第三輻射部皆耦接至一第一饋入點。第二輻射部和第四輻射部皆耦接至接地元件。第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部，以及第四輻射部皆設置於介質基板之第一表面。第五輻射部係耦接至一第二饋入點。第六輻射部和第七輻射部皆耦接至第五輻射部。第五輻射部、第六輻射部，以及第七輻射部皆設置於介質基板之第二表面。

Description

天線結構
本發明係關於一種天線結構(Antenna Structure)，特別係關於一種接近全向性(Omnidirectional)之天線結構。
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。
天線(Antenna)為無線通訊領域中不可缺少之元件。倘若用於接收或發射信號之天線其波束涵蓋範圍過窄，則很容易造成行動裝置之通訊品質下降。因此，如何設計出幾近全向性之天線結構，對設計者而言是一項重要課題。
在較佳實施例中，本發明提出一種天線結構，包括：一接地元件；一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面；一第一輻射部，具有一第一饋入點；一第二輻射部，耦接至該接地元件；一第三輻射部，耦接至該第一饋入點；一第四輻射部，耦接至該接地元件，其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆設置於該介質基板之該第一表面；一第五輻射部，具有一第二饋入點；一第六輻射部，耦接至該第五輻射部；以及一第七輻射部，耦接至該第五輻射部，其中該第五輻射部、該第六輻射部，以及該第七輻射部皆設置於該介質基板之該第二表面。
在一些實施例中，該天線結構更包括：一信號源；以及一切換電路，根據一控制信號來將該信號源耦接至該第一饋入點或該第二饋入點。
在一些實施例中，該第三輻射部和該第四輻射部皆介於該第一輻射部和該第二輻射部之間。
在一些實施例中，該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶，以及一第三頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間，而該第三頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。
在一些實施例中，該第一輻射部係呈現一J字形，而該第一輻射部之長度係介於該第一頻帶之0.25倍至0.3倍波長之間。
在一些實施例中，該第二輻射部係呈現一倒J字形，而該第二輻射部之長度係介於該第一頻帶之0.25倍至0.3倍波長之間。
在一些實施例中，該第一輻射部和該第二輻射部之間距係小於該第一頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中，該第三輻射部係呈現一C字形，而該第三輻射部之長度係介於該第二頻帶之0.25倍至0.3倍波長之間。
在一些實施例中，該第四輻射部係呈現一倒C字形，而該第四輻射部之長度係介於該第二頻帶之0.25倍至0.3倍波長之間。
在一些實施例中，該第六輻射部係呈現一U字形，而該第五輻射部和該第六輻射部之總長度係介於該第一頻帶之0.2倍至0.25倍波長之間。
在一些實施例中，該第六輻射部更包括一第一加寬部份。
在一些實施例中，該第七輻射部係呈現一L字形，而該第五輻射部和該第七輻射部之總長度係大致等於該第二頻帶之0.3倍波長。
在一些實施例中，該第七輻射部更包括一第二加寬部份。
在一些實施例中，該第六輻射部係呈現一L字形，而該第五輻射部和該第六輻射部之總長度係大致等於該第一頻帶之0.2倍波長。
在一些實施例中，該第七輻射部係呈現一直條形，而該第五輻射部和該第七輻射部之總長度大致等於該第二頻帶之0.2倍波長。
在一些實施例中，該天線結構更包括：一第八輻射部，具有一第三饋入點；一第九輻射部，耦接至該第八輻射部；以及一第十輻射部，耦接至該第八輻射部，其中該第八輻射部、該第九輻射部，以及該第十輻射部皆設置於該介質基板之該第二表面。
在一些實施例中，該天線結構更包括：一信號源；以及一切換電路，根據一控制信號來將該信號源耦接至該第一饋入點、該第二饋入點，或是該第三饋入點。
在一些實施例中，該第九輻射部係呈現一U字形，而該第八輻射部和該第九輻射部之總長度係介於該第一頻帶之0.2倍至0.25倍波長之間。
在一些實施例中，該第十輻射部係呈現一L字形，而該第八輻射部和該第十輻射部之總長度係大致等於該第二頻帶之0.3倍波長。
在一些實施例中，該第十輻射部更包括一第一加寬部份和一第二加寬部份。
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。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
此外，其與空間相關用詞。例如「在…下方」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」 及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構(Antenna Structure)100之俯視圖。天線結構100可以套用於一行動裝置(Mobile Device)當中，例如：一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)、一筆記型電腦(Notebook Computer)，一無線分享器(Wireless Access Point)，一顯示器(Display Device)、一路由器，或是任何有通訊功能之裝置。如第1A圖所示，天線結構100包括：一接地元件(Ground Element)110、一介質基板(Dielectric Substrate)120、一第一輻射部(Radiation Element)130、一第二輻射部140、一第三輻射部150、一第四輻射部160、一第五輻射部210、一第六輻射部220，以及一第七輻射部230，其中接地元件110、第一輻射部130、第二輻射部140、第三輻射部150、第四輻射部160、第五輻射部210、第六輻射部220，以及第七輻射部230皆可用金屬材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。
介質基板120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 Printed Circuit，FPC)。介質基板120具有相對之一第一表面E1和一第二表面E2，其中第一輻射部130、第二輻射部140、第三輻射部150，以及第四輻射部160皆可設置於介質基板120之第一表面E1，而第五輻射部210、第六輻射部220，以及第七輻射部230皆可設置於介質基板120之第二表面E2。另外，接地元件110可由一接地銅箔(Ground Copper Foil)所實施，其可同時延伸至介質基板120之第一表面E1和第二表面E2。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100之透視圖(亦即，將介質基板120視為一透明元件，而其第一表面E1上之所有元件亦皆省略未繪示)。第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100之側視圖。請一併參考第1A、1B、1C圖以理解本發明。
第一輻射部130可以大致呈現一J字形。詳細而言，第一輻射部130具有一第一端131和一第二端132，其中一第一饋入點(Feeding Point)FP1係位於第一輻射部130之第一端131處，而第一輻射部130之第二端132為一開路端(Open End)。
第二輻射部140可以大致呈現一倒J字形，其可視為第一輻射部130之一鏡像(Mirrored Image)。詳細而言，第二輻射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第二輻射部140之第一端141係耦接至接地元件110，而第二輻射部140之第二端142為一開路端。例如，第二輻射部140之第二端142和第一輻射部130之第二端132可朝互相靠近之方向作延伸。
第三輻射部150可以大致呈現一C字形。詳細而言，第三輻射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第三輻射部150之第一端151係耦接至第一輻射部130之第一端131和第一饋入點FP1，而第三輻射部150之第二端152為一開路端。
第四輻射部160可以大致呈現一倒C字形，其可視為第三輻射部150之一鏡像。詳細而言，第四輻射部160具有一第一端161和一第二端162，其中第四輻射部160之第一端161係耦接至第二輻射部140之第一端141和接地元件110，而第四輻射部160之第二端162為一開路端。例如，第四輻射部160之第二端162和第三輻射部150之第二端152可朝互相靠近之方向作延伸。必須注意的是，第三輻射部150和第四輻射部160皆介於第一輻射部130和第二輻射部140之間，此種設計有助於微縮天線結構100之整體尺寸。
第五輻射部210可以大致呈現一直條形。詳細而言，第五輻射部210具有一第一端211和一第二端212，其中一第二饋入點FP2係位於第五輻射部210之第一端211處。
第六輻射部220可以大致呈現一U字形。詳細而言，第六輻射部220具有一第一端221和一第二端222，其中第六輻射部220之第一端221係耦接至第五輻射部210之第二端212，而第六輻射部220之第二端222為一開路端。在一些實施例中，第六輻射部220更包括一第一加寬部份(Widening Portion)225，其可呈現一狹長矩形並鄰近於第二饋入點FP2，使得第六輻射部220成為一不等寬結構。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)，但通常不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)。另外，第二輻射部140於介質基板120之第二表面E2上具有一垂直投影(Vertical Projection)，而第二輻射部140之垂直投影可與第五輻射部210和第六輻射部220至少部份重疊。
第七輻射部230可以大致呈現一L字形。詳細而言，第七輻射部230具有一第一端231和一第二端232，其中第七輻射部230之第一端231係耦接至第五輻射部210之第二端212，而第七輻射部230之第二端232為一開路端。在一些實施例中，第七輻射部230更包括一第二加寬部份235，其可呈現另一狹長矩形並鄰近於第二饋入點FP2，使得第七輻射部230成為一不等寬結構。另外，第四輻射部160於介質基板120之第二表面E2上具有一垂直投影，而第四輻射部160之垂直投影係與第七輻射部230至少部份重疊。在一些實施例中，第七輻射部230更包括一末端彎折部份(Terminal Bending Portion)238，其係鄰近於第七輻射部230之第二端232。例如，第七輻射部230之第二端232和第六輻射部220之第二端222可朝互相靠近之方向作延伸。
第1D圖係顯示根據本發明一實施例所述之切換電路270和信號源290之示意圖。在第1D圖之實施例中，天線結構100更包括一切換電路(Switch Circuit)270和一信號源(Signal Source)290。例如，信號源290可以是一射頻(Radio Frequency，RF)模組，其可用於激發天線結構100。切換電路270可根據一控制信號SC1來將信號源290耦接至第一饋入點FP1或第二饋入點FP2兩者擇一，其中控制信號SC1可由一處理器(Processor)根據一使用者輸入而產生(未顯示)。
第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100於切換電路270切換至第一饋入點FP1時之返回損失(Return Loss)圖。第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100於切換電路270切換至第二饋入點FP2時之返回損失圖。根據第2A、2B圖之量測結果，天線結構100可涵蓋一第一頻帶(Frequency Band)FB1、一第二頻帶FB2，以及一第三頻帶FB3。例如，第一頻帶FB1可介於2400MHz至2500MHz之間，第二頻帶FB2可介於5150MHz至5850MHz之間，而第三頻帶FB3可介於5925MHz至7125MHz之間。因此，天線結構100將至少可支援傳統WLAN(Wireless Local Area Network) 2.4GHz/5GHz以及新世代Wi-Fi 6E之寬頻操作。另外，天線結構100於前述之第一頻帶FB1、第二頻帶FB2，以及第三頻帶FB3內之輻射效率(Radiation Efficiency)均可達44%以上，此已能滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。
在天線原理方面，第一輻射部130、第二輻射部140、第五輻射部210，以及第六輻射部220可共同激發產生前述之第一頻帶FB1。第三輻射部150、第四輻射部160、第五輻射部210，以及第七輻射部230可共同激發產生前述之第二頻帶FB2和第三頻帶FB3。另外，第一加寬部份225和第二加寬部份235還可用於微調第三頻帶FB3之阻抗匹配(Impedance Matching)，從而可增加第三頻帶FB3之操作頻寬(Operation Bandwidth)。
第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100操作於第一頻帶FB1時之輻射場型(Radiation Pattern)圖(沿XZ平面進行量測)。第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100操作於第二頻帶FB2時之輻射場型圖(沿XZ平面進行量測)。必須理解的是，由於切換電路270可於第一饋入點FP1和第二饋入點FP2之間進行切換，故第3A、3B圖之每一者均可提供兩種不同輻射場型。根據第3A、3B圖之量測結果，天線結構100可提供近似全向性(Omnidirectional)之輻射場型，從而能大幅提升整體通訊品質。
在一些實施例中，天線結構100之元件尺寸和元件參數可如下列所述。介質基板120之厚度H1(亦即，第一表面E1和第二表面E2之間距)可小於或等於1.6mm。第一輻射部130之長度L1可介於天線結構100之第一頻帶FB1之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.3倍波長(0.3λ)。第二輻射部140之長度L2可介於天線結構100之第一頻帶FB1之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.3倍波長(0.3λ)。第一輻射部130之第一端131和第二輻射部140之第一端141之間距D1可小於天線結構100之第一頻帶FB1之0.25倍波長(0.25λ)。第三輻射部150之長度L3可介於天線結構100之第二頻帶FB2之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.3倍波長(0.3λ)。第四輻射部160之長度L4可介於天線結構100之第二頻帶FB2之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.3倍波長(0.3λ)。第五輻射部210和第六輻射部220之總長度L5可介於天線結構100之第一頻帶FB1之0.2倍至0.25倍波長之間(0.2λ～0.25λ)，例如：可約為0.2倍波長(0.2λ)。第五輻射部210和第七輻射部230之總長度L6可大致等於天線結構100之第二頻帶FB2之0.3倍波長(0.3λ)。以上尺寸和參數範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化天線結構100之操作頻寬和阻抗匹配。
第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構400之俯視圖。第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構400之透視圖。在第4A、4B圖之實施例中，天線結構400包括：一接地元件410、一介質基板420、一第一輻射部430、一第二輻射部440、一第三輻射部450、一第四輻射部460、一第五輻射部510、一第六輻射部520，以及一第七輻射部530，其中接地元件410、第一輻射部430、第二輻射部440、第三輻射部450、第四輻射部460、第五輻射部510、第六輻射部520，以及第七輻射部530皆可用金屬材質製成。
介質基板420具有相對之一第一表面E3和一第二表面E4，其中第一輻射部430、第二輻射部440、第三輻射部450，以及第四輻射部460皆可設置於介質基板420之第一表面E3，而第五輻射部510、第六輻射部520，以及第七輻射部530皆可設置於介質基板420之第二表面E4。另外，接地元件410可同時延伸至介質基板420之第一表面E3和第二表面E4。
第一輻射部430可以大致呈現一J字形。詳細而言，第一輻射部430具有一第一端431和一第二端432，其中一第一饋入點FP3係位於第一輻射部430之第一端431處，而第一輻射部430之第二端432為一開路端。
第二輻射部440可以大致呈現一倒J字形。詳細而言，第二輻射部440具有一第一端441和一第二端442，其中第二輻射部440之第一端441係耦接至接地元件410，而第二輻射部440之第二端442為一開路端。例如，第二輻射部440之第二端442和第一輻射部430之第二端432可朝互相靠近之方向作延伸。
第三輻射部450可以大致呈現一C字形。詳細而言，第三輻射部450具有一第一端451和一第二端452，其中第三輻射部450之第一端451係耦接至第一輻射部430之第一端431和第一饋入點FP3，而第三輻射部450之第二端452為一開路端。
第四輻射部460可以大致呈現一倒C字形。詳細而言，第四輻射部460具有一第一端461和一第二端462，其中第四輻射部460之第一端461係耦接至第二輻射部440之第一端441和接地元件410，而第四輻射部460之第二端462為一開路端。例如，第四輻射部460之第二端462和第三輻射部450之第二端452可朝互相靠近之方向作延伸。
第五輻射部510可以大致呈現一直條形。詳細而言，第五輻射部510具有一第一端511和一第二端512，其中一第二饋入點FP4係位於第五輻射部510之第一端511處。
第六輻射部520可以大致呈現一L字形。詳細而言，第六輻射部520具有一第一端521和一第二端522，其中第六輻射部520之第一端521係耦接至第五輻射部510之第二端512，而第六輻射部520之第二端522為一開路端，其可朝靠近接地元件410之方向作延伸。另外，第一輻射部430於介質基板420之第二表面E4上具有一垂直投影，而第一輻射部430之垂直投影可與第五輻射部510和第六輻射部520至少部份重疊。
第七輻射部530可以大致呈現一直條形，其可與第五輻射部510大致互相垂直。詳細而言，第七輻射部530具有一第一端531和一第二端532，其中第七輻射部530之第一端531係耦接至第五輻射部510之第二端512，而第七輻射部530之第二端532為一開路端，其可朝遠離第五輻射部510之方向作延伸。另外，第三輻射部450於介質基板420之第二表面E4上具有一垂直投影，而第三輻射部450之垂直投影係與第七輻射部530至少部份重疊。
第4C圖係顯示根據本發明一實施例所述之切換電路570和信號源590之示意圖。在第4C圖之實施例中，天線結構400更包括一切換電路570和一信號源590。切換電路570可根據一控制信號SC2來將信號源590耦接至第一饋入點FP3或第二饋入點FP4兩者擇一。
第5A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構400於切換電路570切換至第一饋入點FP3時之返回損失圖。第5B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構400於切換電路570切換至第二饋入點FP4時之返回損失圖。根據第5A、5B圖之量測結果，天線結構400可涵蓋一第一頻帶FB4、一第二頻帶FB5，以及一第三頻帶FB6。例如，第一頻帶FB4可介於2400MHz至2500MHz之間，第二頻帶FB5可介於5150MHz至5850MHz之間，而第三頻帶FB6可介於5925MHz至7125MHz之間。因此，天線結構400將至少可支援傳統WLAN 2.4GHz/5GHz以及新世代Wi-Fi 6E之寬頻操作。另外，天線結構400於前述之第一頻帶FB4、第二頻帶FB5，以及第三頻帶FB6內之輻射效率均可達34%以上，此已能滿足一般行動通訊置之實際應用需求。
在天線原理方面，第一輻射部430、第二輻射部440、第五輻射部510，以及第六輻射部520可共同激發產生前述之第一頻帶FB4。第三輻射部450、第四輻射部460、第五輻射部510，以及第七輻射部530可共同激發產生前述之第二頻帶FB5和第三頻帶FB6。
在一些實施例中，天線結構400之元件尺寸和元件參數可如下列所述。第一輻射部430之長度L7可介於天線結構400之第一頻帶FB4之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.25倍波長(0.25λ)。第二輻射部440之長度L8可介於天線結構400之第一頻帶FB4之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.25倍波長(0.25λ)。第一輻射部430之第一端431和第二輻射部440之第一端441之間距D2可小於天線結構400之第一頻帶FB4之0.25倍波長(0.25λ)。第三輻射部450之長度L9可介於天線結構400之第二頻帶FB5之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.25倍波長(0.25λ)。第四輻射部460之長度L10可介於天線結構400之第二頻帶FB5之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.25倍波長(0.25λ)。第五輻射部510和第六輻射部520之總長度L11可大致等於天線結構400之第一頻帶FB4之0.2倍波長。第五輻射部510和第七輻射部530之總長度L12可大致等於天線結構400之第二頻帶FB5之0.2倍波長(0.2λ)。以上尺寸和參數範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化天線結構400之操作頻寬和阻抗匹配。第4A、4B、4C圖之天線結構400之其餘特徵皆與第1A、1B、1C、1D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6A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構600之俯視圖。第6B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構600之透視圖。在第6A、6B圖之實施例中，天線結構600包括：一接地元件610、一介質基板620、一第一輻射部630、一第二輻射部640、一第三輻射部650、一第四輻射部660、一第五輻射部710、一第六輻射部720、一第七輻射部730、一第八輻射部740、一第九輻射部750，以及一第十輻射部760，其中接地元件610、第一輻射部630、第二輻射部640、第三輻射部650、第四輻射部660、第五輻射部710、第六輻射部720、第七輻射部730、第八輻射部740、第九輻射部750，以及第十輻射部760皆可用金屬材質製成。
介質基板620具有相對之一第一表面E5和一第二表面E6，其中第一輻射部630、第二輻射部640、第三輻射部650，以及第四輻射部660皆可設置於介質基板620之第一表面E5，而第五輻射部710、第六輻射部720，以及第七輻射部730、第八輻射部740、第九輻射部750，以及第十輻射部760皆可設置於介質基板620之第二表面E6。另外，接地元件610可同時延伸至介質基板620之第一表面E5和第二表面E6。
第一輻射部630可以大致呈現一J字形。詳細而言，第一輻射部630具有一第一端631和一第二端632，其中一第一饋入點FP5係位於第一輻射部630之第一端631處，而第一輻射部630之第二端632為一開路端。
第二輻射部640可以大致呈現一倒J字形。詳細而言，第二輻射部640具有一第一端641和一第二端642，其中第二輻射部640之第一端641係耦接至接地元件610，而第二輻射部640之第二端642為一開路端。例如，第二輻射部640之第二端642和第一輻射部630之第二端632可朝互相靠近之方向作延伸。
第三輻射部650可以大致呈現一C字形。詳細而言，第三輻射部650具有一第一端651和一第二端652，其中第三輻射部650之第一端651係耦接至第一輻射部630之第一端631和第一饋入點FP5，而第三輻射部650之第二端652為一開路端。
第四輻射部660可以大致呈現一倒C字形。詳細而言，第四輻射部660具有一第一端661和一第二端662，其中第四輻射部660之第一端661係耦接至第二輻射部640之第一端641和接地元件610，而第四輻射部660之第二端662為一開路端。例如，第四輻射部660之第二端662和第三輻射部650之第二端652可朝互相靠近之方向作延伸。
第五輻射部710可以大致呈現一直條形。詳細而言，第五輻射部710具有一第一端711和一第二端712，其中一第二饋入點FP6係位於第五輻射部710之第一端711處。
第六輻射部720可以大致呈現一L字形。詳細而言，第六輻射部720具有一第一端721和一第二端722，其中第六輻射部720之第一端721係耦接至第五輻射部710之第二端712，而第六輻射部720之第二端722為一開路端，其可朝靠近接地元件610之方向作延伸。另外，第一輻射部630於介質基板620之第二表面E6上具有一垂直投影，而第一輻射部630之垂直投影可與第五輻射部710和第六輻射部720至少部份重疊。
第七輻射部730可以大致呈現一直條形，其可與第五輻射部710大致互相垂直。詳細而言，第七輻射部730具有一第一端731和一第二端732，其中第七輻射部730之第一端731係耦接至第五輻射部710之第二端712，而第七輻射部730之第二端732為一開路端，其可朝遠離第五輻射部710之方向作延伸。另外，第三輻射部650於介質基板620之第二表面E6上具有一垂直投影，而第三輻射部650之垂直投影係與第七輻射部730至少部份重疊。
第八輻射部740可以大致呈現一直條形。詳細而言，第八輻射部740具有一第一端741和一第二端742，其中一第三饋入點FP7係位於第八輻射部740之第一端741處。
第九輻射部750可以大致呈現一U字形。詳細而言，第九輻射部750具有一第一端751和一第二端752，其中第九輻射部750之第一端751係耦接至第八輻射部740之第二端742，而第九輻射部750之第二端752為一開路端，其可朝靠近接地元件610之方向作延伸。另外，第二輻射部640於介質基板620之第二表面E6上具有一垂直投影，而第二輻射部640之垂直投影可與第八輻射部740和第九輻射部750至少部份重疊。在一些實施例中，第九輻射部750更包括一末端彎折部份758，其係鄰近於第九輻射部750之第二端752。
第十輻射部760可以大致呈現一L字形。詳細而言，第十輻射部760具有一第一端761和一第二端762，其中第十輻射部760之第一端761係耦接至第八輻射部740之第二端742，而第十輻射部760之第二端762為一開路端，其可朝遠離接地元件610之方向作延伸。在一些實施例中，第十輻射部760更包括一第一加寬部份765和一第二加寬部份766，其可各自呈現一狹長矩形，使得第十輻射部760成為一不等寬結構。例如，第一加寬部份765可鄰近於第三饋入點FP7，而第二加寬部份766可與第一加寬部份765大致互相垂直。另外，第四輻射部660於介質基板620之第二表面E6上具有一垂直投影，而第四輻射部660之垂直投影係與第十輻射部760至少部份重疊。
第6C圖係顯示根據本發明一實施例所述之切換電路770和信號源790之示意圖。在第6C圖之實施例中，天線結構600更包括一切換電路770和一信號源790。切換電路770可根據一控制信號SC3來將信號源790耦接至第一饋入點FP5、第二饋入點FP6，或是第三饋入點FP7三者擇一。
第7A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構600於切換電路770切換至第一饋入點FP5時之返回損失圖。第7B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構600於切換電路770切換至第二饋入點FP6時之返回損失圖。第7C圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構600於切換電路770切換至第三饋入點FP7時之返回損失圖。根據第7A、7B、7C圖之量測結果，天線結構600可涵蓋一第一頻帶FB7、一第二頻帶FB8，以及一第三頻帶FB9。例如，第一頻帶FB7可介於2400MHz至2500MHz之間，第二頻帶FB8可介於5150MHz至5850MHz之間，而第三頻帶FB9可介於5925MHz至7125MHz之間。因此，天線結構600將至少可支援傳統WLAN 2.4GHz/5GHz以及新世代Wi-Fi 6E之寬頻操作。另外，天線結構600於前述之第一頻帶FB7、第二頻帶FB8，以及第三頻帶FB9內之輻射效率均可達35%以上，此已能滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。
在天線原理方面，第一輻射部630、第二輻射部640、第五輻射部710、第六輻射部720、第八輻射部740，以及第九輻射部750可共同激發產生前述之第一頻帶FB7。第三輻射部650、第四輻射部660、第五輻射部710、第七輻射部730、第八輻射部740，以及第十輻射部760可共同激發產生前述之第二頻帶FB8和第三頻帶FB9。另外，第一加寬部份765和第一加寬部份766還可用於微調第三頻帶FB9之阻抗匹配，從而可增加第三頻帶FB9之操作頻寬。
在一些實施例中，天線結構600之元件尺寸和元件參數可如下列所述。第一輻射部630之長度L13可介於天線結構600之第一頻帶FB7之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.25倍波長(0.25λ)。第二輻射部640之長度L14可介於天線結構600之第一頻帶FB7之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.25倍波長(0.25λ)。第一輻射部630之第一端631和第二輻射部640之第一端641之間距D3可小於天線結構600之第一頻帶FB7之0.25倍波長(0.25λ)。第三輻射部650之長度L15可介於天線結構600之第二頻帶FB8之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.25倍波長(0.25λ)。第四輻射部660之長度L16可介於天線結構600之第二頻帶FB8之0.25倍至0.3倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.25倍波長(0.25λ)。第五輻射部710和第六輻射部720之總長度L17可大致等於天線結構600之第一頻帶FB7之0.2倍波長。第五輻射部710和第七輻射部730之總長度L18可大致等於天線結構600之第二頻帶FB8之0.2倍波長(0.2λ)。第八輻射部740和第九輻射部750之總長度L19可介於天線結構600之第一頻帶FB7之0.2倍至0.25倍波長之間(0.25λ～0.3λ)，例如：可約為0.25倍波長(0.25λ)。第八輻射部740和第十輻射部760之總長度L20可大致等於天線結構600之第二頻帶FB8之0.3倍波長(0.3λ)。第七輻射部730之第二端732和第十輻射部760之第二加寬部份766之間距D4可大於或等於2mm。以上尺寸和參數範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化天線結構600之操作頻寬和阻抗匹配。第6A、6B、6C圖之天線結構600之其餘特徵皆與第1A、1B、1C、1D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。
本發明提出一種新穎之天線結構，與傳統技術相比，本發明至少具有小尺寸、寬頻帶、低製造成本，以及近似全向性等優勢，故其很適合應用於各種各式之通訊裝置當中。
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。
100,400,600:天線結構 110,410,610:接地元件 120,420,620:介質基板 130,430,630:第一輻射部 131,431,631:第一輻射部之第一端 132,432,632:第一輻射部之第二端 140,440,640:第二輻射部 141,441,641:第二輻射部之第一端 142,442,642:第二輻射部之第二端 150,450,650:第三輻射部 151,451,651:第三輻射部之第一端 152,452,652:第三輻射部之第二端 160,460,660:第四輻射部 161,461,661:第四輻射部之第一端 162,462,662:第四輻射部之第二端 210,510,710:第五輻射部 211,511,711:第五輻射部之第一端 212,512,712:第五輻射部之第二端 220,520,720:第六輻射部 221,521,721:第六輻射部之第一端 222,522,722:第六輻射部之第二端 225,765:第一加寬部份 230,530,730:第七輻射部 231,531,731:第七輻射部之第一端 232,532,732:第七輻射部之第二端 235,766:第二加寬部份 238,758:末端彎折部份 270,570,770:切換電路 290,590,790:信號源 740:第八輻射部 741:第八輻射部之第一端 742:第八輻射部之第二端 750:第九輻射部 751:第九輻射部之第一端 752:第九輻射部之第二端 760:第十輻射部 761:第十輻射部之第一端 762:第十輻射部之第二端 D1,D2,D3,D4:間距 E1,E3,E5:第一表面 E2,E4,E6:第二表面 FB1,FB4,FB7:第一頻帶 FB2,FB5,FB8:第二頻帶 FB3,FB6,FB9:第三頻帶 FP1,FP3,FP5:第一饋入點 FP2,FP4,FP6:第二饋入點 FP7:第三饋入點 H1:厚度 L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8,L9,L10,L11,L12,L13,L14,L15,L16,L17,L18,L19,L20:長度 SC1,SC2,SC3:控制信號 X:X軸 Y:Y軸 Z:Z軸
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透視圖。 第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之側視圖。 第1D圖係顯示根據本發明一實施例所述之切換電路和信號源之示意圖。 第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構於切換電路切換至第一饋入點時之返回損失圖。 第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構於切換電路切換至第二饋入點時之返回損失圖。 第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構操作於第一頻帶時之輻射場型圖。 第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構操作於第二頻帶時之輻射場型圖。 第4A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4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之透視圖。 第4C圖係顯示根據本發明一實施例所述之切換電路和信號源之示意圖。 第5A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構於切換電路切換至第一饋入點時之返回損失圖。 第5B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構於切換電路切換至第二饋入點時之返回損失圖。 第6A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6B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之透視圖。 第6C圖係顯示根據本發明一實施例所述之切換電路和信號源之示意圖。 第7A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構於切換電路切換至第一饋入點時之返回損失圖。 第7B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構於切換電路切換至第二饋入點時之返回損失圖。 第7C圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構於切換電路切換至第三饋入點時之返回損失圖。
100:天線結構
110:接地元件
120:介質基板
130:第一輻射部
131:第一輻射部之第一端
132:第一輻射部之第二端
140:第二輻射部
141:第二輻射部之第一端
142:第二輻射部之第二端
150:第三輻射部
151:第三輻射部之第一端
152:第三輻射部之第二端
160:第四輻射部
161:第四輻射部之第一端
162:第四輻射部之第二端
D1:間距
E1:第一表面
FP1:第一饋入點
L1,L2,L3,L4:長度
X:X軸
Y:Y軸
Z:Z軸

Claims (20)

  1. 一種天線結構，包括： 一接地元件； 一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面； 一第一輻射部，具有一第一饋入點； 一第二輻射部，耦接至該接地元件； 一第三輻射部，耦接至該第一饋入點； 一第四輻射部，耦接至該接地元件，其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆設置於該介質基板之該第一表面； 一第五輻射部，具有一第二饋入點； 一第六輻射部，耦接至該第五輻射部；以及 一第七輻射部，耦接至該第五輻射部，其中該第五輻射部、該第六輻射部，以及該第七輻射部皆設置於該介質基板之該第二表面。
  2. 如請求項1之天線結構，更包括： 一信號源；以及 一切換電路，根據一控制信號來將該信號源耦接至該第一饋入點或該第二饋入點。
  3. 如請求項1之天線結構，其中該第三輻射部和該第四輻射部皆介於該第一輻射部和該第二輻射部之間。
  4. 如請求項1之天線結構，其中該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶，以及一第三頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間，而該第三頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。
  5. 如請求項4之天線結構，其中該第一輻射部係呈現一J字形，而該第一輻射部之長度係介於該第一頻帶之0.25倍至0.3倍波長之間。
  6. 如請求項4之天線結構，其中該第二輻射部係呈現一倒J字形，而該第二輻射部之長度係介於該第一頻帶之0.25倍至0.3倍波長之間。
  7. 如請求項4之天線結構，其中該第一輻射部和該第二輻射部之間距係小於該第一頻帶之0.25倍波長。
  8. 如請求項4之天線結構，其中該第三輻射部係呈現一C字形，而該第三輻射部之長度係介於該第二頻帶之0.25倍至0.3倍波長之間。
  9. 如請求項4之天線結構，其中該第四輻射部係呈現一倒C字形，而該第四輻射部之長度係介於該第二頻帶之0.25倍至0.3倍波長之間。
  10. 如請求項4之天線結構，其中該第六輻射部係呈現一U字形，而該第五輻射部和該第六輻射部之總長度係介於該第一頻帶之0.2倍至0.25倍波長之間。
  11. 如請求項4之天線結構，其中該第六輻射部更包括一第一加寬部份。
  12. 如請求項4之天線結構，其中該第七輻射部係呈現一L字形，而該第五輻射部和該第七輻射部之總長度係大致等於該第二頻帶之0.3倍波長。
  13. 如請求項4之天線結構，其中該第七輻射部更包括一第二加寬部份。
  14. 如請求項4之天線結構，其中該第六輻射部係呈現一L字形，而該第五輻射部和該第六輻射部之總長度係大致等於該第一頻帶之0.2倍波長。
  15. 如請求項4之天線結構，其中該第七輻射部係呈現一直條形，而該第五輻射部和該第七輻射部之總長度大致等於該第二頻帶之0.2倍波長。
  16. 如請求項4之天線結構，更包括： 一第八輻射部，具有一第三饋入點； 一第九輻射部，耦接至該第八輻射部；以及 一第十輻射部，耦接至該第八輻射部，其中該第八輻射部、該第九輻射部，以及該第十輻射部皆設置於該介質基板之該第二表面。
  17. 如請求項16之天線結構，更包括： 一信號源；以及 一切換電路，根據一控制信號來將該信號源耦接至該第一饋入點、該第二饋入點，或是該第三饋入點。
  18. 如請求項16之天線結構，其中該第九輻射部係呈現一U字形，而該第八輻射部和該第九輻射部之總長度係介於該第一頻帶之0.2倍至0.25倍波長之間。
  19. 如請求項16之天線結構，其中該第十輻射部係呈現一L字形，而該第八輻射部和該第十輻射部之總長度係大致等於該第二頻帶之0.3倍波長。
  20. 如請求項16之天線結構，其中該第十輻射部更包括一第一加寬部份和一第二加寬部份。
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