TWI411157B - 雙頻行動通訊裝置 - Google Patents

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TWI411157B TW099102889A TW99102889A TWI411157B TW I411157 B TWI411157 B TW I411157B TW 099102889 A TW099102889 A TW 099102889A TW 99102889 A TW99102889 A TW 99102889A TW I411157 B TWI411157 B TW I411157B
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Description

雙頻行動通訊裝置
本發明係為一種雙頻行動通訊裝置，特別是一種具有雙頻電感耦合元件，其能夠產生二個共振模態，同時增加天線低頻與高頻操作頻帶之頻寬的雙頻行動通訊裝置。
由於無線通訊技術的蓬勃發展，帶動各式各樣的無線通訊產品不斷的進步與出現，也使得行動通訊裝置與人們生活已緊密的結合在一起，其中又以手機為最熱門且最被廣泛使用之通訊產品。目前手機設計的趨勢均朝向輕薄短小的方向發展，而傳統手機天線之操作頻寬不管是在低頻頻帶(如GSM850/900頻帶)或是高頻頻帶(如GSM1800/1900/UMTS頻帶)，對於系統接地面尺寸變化會產生很大的影響。因此若將傳統手機天線直接應用在小尺寸系統接地面之手機時，由於操作頻寬的縮減使得天線必須重新設計，一般需要加大天線之尺寸，才能獲得足夠的操作頻寬，因此大幅增加天線配置於小尺寸手機內部之困難度。
舉例來說，台灣專利公告號第I308,409號“一種內藏式薄形雙頻手機天線”，其揭示一種應用於手機之雙頻天線設計，如果將此發明天線系統接地面長度減短，對於天線低頻與高頻操作頻帶之頻寬將受到影響而縮減，因此必須加大天線整體尺寸以改善其操作頻寬。
因此，有必要提供一種雙頻行動通訊裝置，以改善先前技術所存在的問題。
本發明之雙頻行動通訊裝置，其主要目的是使用一雙頻電感耦合元件，可以在二個不同之特定頻率下產生二個共振模態，同時增加該天線低頻與高頻操作頻帶之頻寬，大幅降低原本天線操作頻寬受到接地面尺寸減小而造成天線操作頻寬縮減之影響。在本發明之行動通訊裝置中，可以在不改變天線原先結構尺寸的情況下，使得天線於低頻與高頻操作頻帶之頻寬能夠有效增加以涵蓋無線通訊頻段之需求。且該雙頻電感耦合元件尺寸小，能夠容易置放於行動通訊裝置內部，不會影響行動通訊裝置的整體尺寸。
為達成上述之目的，本發明之雙頻行動通訊裝置包含：一電路板、一接地面、一天線元件及一雙頻電感耦合元件。該接地面位於該電路板上，該接地面具有一邊緣；該天線元件，位於該電路板上或鄰近於該電路板，該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶。該雙頻電感耦合元件，位於該接地面之該邊緣，該雙頻電感耦合元件於二個不同之特定頻率產生二個共振模態，同時增加該天線元件該第一操作頻帶及該第二操作頻帶之頻寬，該雙頻電感耦合元件包含：一第一電感元件；一第一金屬片，經由該第一電感元件電氣連接至該接地面；一第二電感元件；及一第二金屬片，經由該第二電感元件電氣連接至該第一金屬片。
根據本發明之其中之一實施方式，該第一電感元件或該第二電感元件可為一晶片電感。該雙頻電感耦合元件位於一介質基板上，介質基板實質上垂直於該電路板。
為讓本發明之上述和其他目的、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。
第1圖為本發明行動通訊裝置第一實施例之結構圖。雙頻行動通訊裝置1包含電路板11、接地面12、天線元件13及雙頻電感耦合元件14。
其中，接地面12位於電路板11上，接地面12具有一邊緣121。天線元件13位於電路板11上，天線元件13具有第一操作頻帶及第二操作頻帶。
雙頻電感耦合元件14位於接地面12之邊緣121，雙頻電感耦合元件14於二個不同之特定頻率產生二個共振模態，同時增加天線元件13第一操作頻帶及第二操作頻帶之頻寬。
該雙頻電感耦合元件14包含：第一電感元件142、第一金屬片141、第二電感元件144及第二金屬片143。第一金屬片141經由第一電感元件142電氣連接至接地面12；第二金屬片143經由第二電感元件144電氣連接至第一金屬片141。利用電感元件，以縮小雙頻電感耦合元件的尺寸，使其容易配置於行動通訊裝置之內部。若沒有使用電感元件，則所需達成共振之金屬片尺寸將大幅增加。
雙頻電感耦合元件14主要是利用金屬片及電感元件的搭配產生兩個共振路徑，其中較長共振路徑大約由第一電感元件142、第一金屬片141、第二電感元件144及第二金屬片143所組成，該較長共振路徑主要可於低頻900MHz附近產生共振模態。而較短共振路徑則是僅由第一電感元件142以及第一金屬片141所組成，該較短共振路徑主要可於高頻1800MHz附近產生共振模態。
於本實施例中，雙頻電感耦合元件14位於介質基板15上，介質基板15實質上垂直於電路板11。第一電感元件142或第二電感元件144可為晶片電感。
第2圖為本發明行動通訊裝置第二實施例之結構圖，雙頻行動通訊裝置2包含電路板11、接地面12、天線元件23及雙頻電感耦合元件14。本實施例之結構與第一實施例不同的是，天線元件23鄰近於電路板11，而不直接置於電路板11上。第二實施例亦可以具有與第一實施例相似之功效。
第3圖為本發明行動通訊裝置第三實施例之結構圖，雙頻行動通訊裝置3包含電路板11、接地面12、天線元件33及雙頻電感耦合元件14。本實施例之結構與第一實施例不同的是，天線元件33亦位於電路板11上，惟天線元件33與接地面12不相互重疊。第三實施例亦可以具有與第一實施例相似之功效。
第4圖為第三實施例之實測返回損失圖。在第三實施例中選擇下列尺寸來進行實驗量測：電路板11長度約為85mm、寬度約為40mm；接地面12長度僅約為70mm、寬度約為40mm；天線元件33，其體積為40×15×6mm3 ；及雙頻電感耦合元件14，包含：第一金屬片141尺寸約為40×2mm2 ，而第二金屬片143尺寸約為40×3mm2 ，而雙頻電感耦合元件14整體尺寸約為40×6mm2 同時位於介質基板15上，可以容易置放於行動通訊裝置之內部，且不增加行動通訊裝置之長度；第一電感元件142及第二電感元件144則是分別使用電感值約為3nH及8nH之晶片電感。
由所得之實驗結果，在6dB返回損失的定義之下，第三實施例之第一(低頻)操作頻帶41及第二(高頻)操作頻帶42可分別涵蓋GSM850/900(824~896MHz)頻帶及GSM1800/1900/UMTS(1710~2170MHz)頻帶。可注意到當第三實施例未具有雙頻電感耦合元件14時，天線元件33於未加雙頻電感耦合元件之第一操作頻帶(低頻)43及未加雙頻電感耦合元件之第二操作頻帶(高頻)44之頻寬會大幅度受到小尺寸接地面12的影響，由第4圖之結果可以看出第一(低頻)操作頻帶43位於約900MHz附近，其頻寬大幅減少而無法涵蓋GSM850/900頻帶，同時第二(高頻)操作頻帶44之頻寬也是無法涵蓋GSM1800/1900/UMTS頻帶。在此因為雙頻電感耦合元件14可同時在低頻900MHz及高頻1800MHz附近形成共振。因此使用雙頻電感耦合元件14，確實能夠同時增加天線元件33約在900MHz及1800MHz特定頻率附近之天線操作頻寬。
第5圖為本發明之行動通訊裝置第四實施例5之結構圖，雙頻行動通訊裝置5包含電路板11、接地面12、天線元件13及雙頻電感耦合元件54。本實施例之結構與第一實施例不同的是，雙頻電感耦合元件54之第一金屬片541亦可以經由一連接金屬線542電氣連接至該接地面12。因為在電氣連接處一般有大電流通過，因此使用一連接金屬線542亦可以有效產生一等效串聯電感，第四實施例可達成與第一實施例相似之功效。
第6圖為本發明之行動通訊裝置第五實施例6之結構圖，雙頻行動通訊裝置6包含電路板11、接地面12、天線元件13及雙頻電感耦合元件64。本實施例之結構與第一實施例不同的是，雙頻電感耦合元件64之第二金屬片643亦可以經由第二電感元件644直接電氣連接至接地面12。第五實施例亦可以具有與第一實施例1相似之功效。
綜合上述，在本發明之雙頻行動通訊裝置中，其雙頻電感耦合元件主要經由第一電感元件及第二電感元件(或連接金屬線及電感元件)提供之電感值，使得雙頻電感耦合元件可以於一小尺寸之條件下於二個不同之特定頻率(例如900MHz及1800MHz附近)產生二個共振模態，提供二個額外的模態，同時增加天線元件於第一(低頻)操作頻帶及第二(高頻)操作頻帶之頻寬。
綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請　貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，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、2、3、5、6．．．雙頻行動通訊裝置
11．．．電路板
12．．．接地面
121．．．邊緣
122、623、624．．．貫孔
13、23、33．．．天線元件
14、54、64．．．雙頻電感耦合元件
141、541、641．．．第一金屬片
142、642．．．第一電感元件
143、543、643．．．第二金屬片
144、644．．．第二電感元件
15．．．介質基板
41．．．第一操作頻帶
42．．．第二操作頻帶
43．．．未加雙頻電感耦合元件之第一操作頻帶
44．．．未加雙頻電感耦合元件之第二操作頻帶
542．．．連接金屬線
544．．．電感元件
第1圖為本發明雙頻行動通訊裝置第一實施例之結構圖。
第2圖為本發明雙頻行動通訊裝置第二實施例之結構圖。
第3圖為本發明雙頻行動通訊裝置第三實施例之結構圖。
第4圖為本發明雙頻行動通訊裝置第三實施例之實測返回損失圖。
第5圖為本發明雙頻行動通訊裝置第四實施例之結構圖。
第6圖為本發明雙頻行動通訊裝置第五實施例之結構圖。
1．．．雙頻行動通訊裝置
11．．．電路板
12．．．接地面
121．．．邊緣
122．．．貫孔
13．．．天線元件
14．．．雙頻電感耦合元件
141．．．第一金屬片
142．．．第一電感元件
143．．．第二金屬片
144．．．第二電感元件
15．．．介質基板

Claims (9)

  1. 一種雙頻行動通訊裝置，包含：一電路板；一接地面，位於該電路板上，該接地面具有一邊緣；一天線元件，位於該電路板上或鄰近於該電路板，該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶；以及一雙頻電感耦合元件，位於該接地面之該邊緣，該雙頻電感耦合元件於二個不同之特定頻率產生二個共振模態，同時增加該天線元件該第一操作頻帶及該第二操作頻帶之頻寬，該雙頻電感耦合元件包含：一第一電感元件；一第一金屬片，該第一金屬片經由該第一電感元件電氣連接至該接地面；一第二電感元件；以及一第二金屬片，該第二金屬片經由該第二電感元件電氣連接至該第一金屬片。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中該第一電感元件或該第二電感元件為一晶片電感。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中該雙頻電感耦合元件位於一介質基板上，該介質基板實質上垂直於該電路板。
  4. 一種雙頻行動通訊裝置，包含：一電路板；一接地面，位於該電路板上，該接地面具有一邊緣；一天線元件，位於該電路板上或鄰近於該電路板，該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶；以及一雙頻電感耦合元件，位於該接地面之該邊緣，該雙頻電感耦合元件於二個不同之特定頻率產生二個共振模態，同時增加該天線元件該第一操作頻帶及該第二操作頻帶之頻寬，該雙頻電感耦合元件包含：一連接金屬線；一第一金屬片，該第一金屬片經由該連接金屬線電氣連接至該接地面；一電感元件；以及一第二金屬片，該第二金屬片經由該電感元件電氣連接至該第一金屬片。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之行動通訊裝置，其中該電感元件為一晶片電感。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之行動通訊裝置，其中該雙頻電感耦合元件位於一介質基板上，該介質基板實質上垂直於該電路板。
  7. 一種雙頻行動通訊裝置，包含：一電路板；一接地面，位於該電路板上，該接地面具有一邊緣；一天線元件，位於該電路板上或鄰近於該電路板，該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶；以及一雙頻電感耦合元件，位於該接地面之該邊緣，該雙頻電感耦合元件於二個不同之特定頻率產生二個共振模態，同時增加該天線元件該第一操作頻帶及該第二操作頻帶之頻寬，該雙頻電感耦合元件包含：一第一電感元件；一第一金屬片，該第一金屬片經由該第一電感元件電氣連接至該接地面；一第二電感元件；以及一第二金屬片，該第二金屬片經由該第二電感元件電氣連接至該接地面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之行動通訊裝置，其中該第一電感元件或該第二電感元件為一晶片電感。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之行動通訊裝置，其中該雙頻電感耦合元件位於一介質基板上，該介質基板實質上垂直於該電路板。
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