TWI411167B - 行動通訊裝置及其天線 - Google Patents

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    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements

Description

行動通訊裝置及其天線
本發明係關於一種行動通訊裝置及其天線，特別是一種具有兩個寬頻操作頻帶之行動通訊裝置及其天線。
隨著無線通訊技術的快速演進，帶動了無線通訊產業的蓬勃發展，使得行動通訊裝置的輕、薄、短、小以及多頻帶操作的整合便成為非常重要的設計目標，因此應用於行動通訊裝置的天線就必須具備尺寸小、平面化及多頻帶操作的要求。
於先前技術中，舉例來說，如台灣專利第I308,408號“一種行動電話天線裝置”即揭示一種佔據三維立體空間之手機天線，其立體式的設計體積大且其操作頻帶亦未能完全涵蓋目前LTE(Long Term Evolution)及無線廣域網路(WWAN,Wireless Wide Area Network)所需的LTE700/GSM850/900/1800/1900/UMTS/LTE2300/2500之八頻操作頻段，無法滿足涵蓋目前所有行動通訊頻帶的需求，也不適用於薄形行動通訊裝置之應用。
因此，有必要提供一種行動通訊裝置及其天線，以解決先前技術所產生的問題。
本發明的目的在於提供一種行動通訊裝置，其具有一個可以產生二個寬頻操作頻帶的天線。
本發明之另一目的在於提供一種天線，其可以產生二個寬頻操作頻帶。
為達成上述目的，本發明之行動通訊裝置具有接地面及天線，天線具有第一操作頻帶及第二操作頻帶，天線位於介質基板上。天線包含：第一輻射金屬部及第二輻射金屬部。其中，第一輻射金屬部具有至少一次彎折，第一輻射金屬部之一端為天線之饋入端，其另一端為開路。第二輻射金屬部之一端短路至接地面，其另一端為開路，第二輻射金屬部之長度係為第一輻射金屬部之長度之0.75倍至1.25倍之間，並且第二輻射金屬部之至少一部份係以小於特定距離之間距沿著第一輻射金屬部延伸。藉由上述結構，第二輻射金屬部藉由電容性耦合由第一輻射金屬部激發，第一輻射金屬部及第二輻射金屬部產生之最低頻共振模態合成為天線之第一操作頻帶，第一輻射金屬部及第二輻射金屬部產生之高階共振模態合成為天線之第二操作頻帶。
為達成上述另一目的，本發明之天線包含：第一輻射金屬部及第二輻射金屬部。其中，第一輻射金屬部具有至少一次彎折，第一輻射金屬部之一端為天線之饋入端，其另一端為開路。第二輻射金屬部之一端短路至接地面，其另一端為開路，第二輻射金屬部之長度係為第一輻射金屬部之長度之0.75倍至1.25倍之間，並且第二輻射金屬部之至少一部份係以小於特定距離之間距沿著第一輻射金屬部延伸。藉由上述結構，第二輻射金屬部藉由電容性耦合由第一輻射金屬部激發，第一輻射金屬部及第二輻射金屬部產生之最低頻共振模態合成為天線之第一操作頻帶，第一輻射金屬部及第二輻射金屬部產生之高階共振模態合成為天線之第二操作頻帶。
根據本發明之其中之一實施方式，該間距小於3mm，並且接地面為行動通訊手機之系統接地面。
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。
圖1為本發明行動通訊裝置第一實施例之結構圖。行動通訊裝置1具有接地面10及天線，天線位於介質基板11上，並且天線鄰近於接地面10。天線包含第一輻射金屬部12與第二輻射金屬部13。其中，第一輻射金屬部12具有至少一次彎折，第一輻射金屬部12之一端為天線饋入點121，其另一端為開路。第二輻射金屬部13之一端短路連接至接地面10之接地點101，另一端為開路。第二輻射金屬部13長度係為第一輻射金屬部12長度之0.75倍至1.25倍之間。第一輻射金屬部12與第二輻射金屬部13相鄰近，兩者之間具有一間距14。進一步來說，第二輻射金屬部13之至少一部份係以小於特定距離之間距14沿著第一輻射金屬部12延伸，以產生電容性耦合，並且第一輻射金屬部12與第二輻射金屬部13位於介質基板11之同一表面上。於本實施例中，間距14不是一定值，而呈非等寬之間距，惟間距14均須小於3mm，以提供足夠之電容性耦合，使得第二輻射金屬部13為第一輻射金屬部12電容耦合激發。此非為定值之間距14具有可調整第一輻射金屬部12與第二輻射金屬部13之間的耦合量的功能，以調整天線的阻抗匹配。
由於第一輻射金屬部12與第二輻射金屬部13之長度接近，因此該二個輻射金屬部12、13可以有效地在天線的低頻頻帶分別共振出約四分之一波長的共振模態(700MHz附近及900MHz附近)，來合成寬頻之第一操作頻帶至少涵蓋698~960MHz，並在高頻頻帶分別產生一高階的倍頻模態(1700MHz附近及2600MHz附近)，來合成寬頻之第二操作頻帶至少涵蓋1710~2690MHz。其中第一操作頻帶可涵蓋LTE700/GSM850/900之三頻操作，而第二操作頻帶可涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500之五頻操作，達成天線之八頻操作，使得行動通訊裝置可以涵蓋目前所有行動通訊之操作頻帶。此外，天線藉由第一輻射金屬部12與第二輻射金屬部13的緊密電容耦合結合，可以達成縮小其印製於介質基板11上的面積，同時其結構簡單、容易製作，非常符合實際應用需求。
圖2為行動通訊裝置第一實施例的返回損失量測結果圖。第一實施例選擇介質基板11為一寬度約為60mm、長度約為15mm及厚度約為0.8mm之玻纖介質基板；接地面10長度約為100mm、寬度約為60mm；第一輻射金屬部12與第二輻射金屬部13係以印刷或蝕刻技術形成於介質基板11上，其中第一輻射金屬部12長度約為96mm，第二輻射金屬部13長度約為100mm，而第一輻射金屬部12與第二輻射金屬部13之間距均少於約1.5mm。由實驗結果，在6dB返回損失的定義下，第一操作頻帶21由二個共振模態合成，其足以涵蓋LTE700/GSM850/900(698~960MHz)之三頻操作，而第二操作頻帶22亦由二個共振模態合成，其足以涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500(1710~2690MHz)之五頻操作。
接著請參考圖3，為本發明行動通訊裝置第二實施例之結構圖。行動通訊裝置3具有接地面10及天線，天線位於介質基板11上。天線包含第一輻射金屬部32與第二輻射金屬部33。其中第一輻射金屬部32之一端為天線之饋入點321，另一端為開路，第一輻射金屬部32與第二輻射金屬部33的間距34為一定值，且其小於3mm。
於本實施例中，介質基板11上具有接地金屬部35，接地金屬部35電氣連接至接地面10，使得接地面10具有延伸尺寸。接地金屬部35可增加行動通訊裝置3之電路佈線的空間。
第二施例之其他天線結構與第一實施例相似，在此相似結構下，第二實施例亦可產生與第一實施例相似之二個寬頻操作頻帶，涵蓋LTE/GSM/UMTS之八頻操作。
接著請參考圖4，為本發明行動通訊裝置第三實施例之結構圖。行動通訊裝置4具有接地面10及天線，天線位於介質基板11上。天線包含第一輻射金屬部42、第二輻射金屬部43與第三輻射金屬部45。其中第三輻射金屬部45之一端短路至接地面10之短路點102，其另一端為開路。第三輻射金屬部45之一部份沿著第二輻射金屬部43延伸，而由第二輻射金屬部43電容耦合激發，可以產生一共振模態，增加天線之第二操作頻帶的操作頻寬。由於第三輻射金屬部45的設計是為了能在高頻多增加一個操作模態以增加天線的操作頻寬，因此第三輻射金屬部45的長度會影響此一操作模態的頻率偏移，並且其彎折的方式可增加天線設計的自由度，使其易於調整阻抗匹配。
第三實施例之其它結構與第一實施例相似，在此相似結構下，第三實施例亦可達成與第一實施例相似之操作特性。
接著請參考圖5，為本發明行動通訊裝置第四實施例之結構圖。行動通訊裝置5具有接地面10及天線，天線位於介質基板11上。天線包含第一輻射金屬部42、第二輻射金屬部43與第三輻射金屬部55。其中第三輻射金屬部55之一端短路至接地面10之短路點102，另一端為開路端。第三輻射金屬部55之一部份沿著第一輻射金屬部42延伸，而由第一輻射金屬部41電容耦合激發，產生共振模態，增加天線之第二操作頻帶的操作頻寬。
第四實施例之其它結構與第一實施例相似，在此相似結構下，第四實施例亦可達成與第一實施例相似之操作特性。
於上述第一及第二實施例中，第一輻射金屬部及第二輻射金屬部略呈U形，而於上述第三及第四實施例中，第一輻射金屬部及第二輻射金屬部略呈L形。其不同的彎折設計主要是因應不同介質基板11之尺寸。舉例來說，若介質基板11的尺寸較小，輻射金屬部可採用略呈U形之結構設計，若介質基板11尺寸較大，輻射金屬部可採用略呈L形之結構設計。
於上述第一及第二實施例中，第二輻射金屬部較第一輻射金屬部長，而於上述第三及第四實施例中，第二輻射金屬部較第一輻射金屬部短。此差異之作用在於，藉由調整第一輻射金屬部與第二輻射金屬部的長短，可調整其操作模態的頻率偏移及其所涵蓋的頻寬，因此可因應不同的電路基板變化，對其第一輻射金屬部與第二輻射金屬部做長度的調整。
綜合上述，本發明之行動通訊裝置，其具有一個可以產生二個寬頻操作頻帶的平面單極天線，該天線結構簡單，可以印製於一介質基板上或直接印製於一行動通訊裝置的系統電路板上以節省製作成本，且天線尺寸小(少於15×60mm2 )，同時天線的二個操作頻帶可以分別涵蓋LTE700(698~787MHz)/GSM850(824~894MHz)/GSM900(880~960MHz)之三頻操作及GSM1800(1710~1880MHz)/GSM1900(1850~1990MHz)/UMTS(1920~2170MHz)/LTE2300(2305~2400MHz)/LTE2500(2500~2690MHz)之五頻操作，涵蓋目前所有行動通訊頻帶，同時適合應用於薄形行動通訊裝置上。
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、3、4、5‧‧‧行動通訊裝置
10‧‧‧接地面
101、102‧‧‧接地點
11‧‧‧介質基板
12、32、42‧‧‧第一輻射金屬部
121、321、421‧‧‧天線饋入點
13、33、43‧‧‧第二輻射金屬部
14、34、44‧‧‧間距
21‧‧‧第一操作頻帶
22‧‧‧第二操作頻帶
35‧‧‧接地金屬部
45、55‧‧‧第三輻射金屬部
圖1為本發明行動通訊裝置第一實施例之結構圖。
圖2為本發明行動通訊裝置第一實施例之返回損失量測結果圖。
圖3為本發明行動通訊裝置第二實施例之結構圖。
圖4為本發明行動通訊裝置第三實施例之結構圖。
圖5為本發明行動通訊裝置第四實施例之結構圖。
1．．．行動通訊裝置
10．．．接地面
101．．．接地點
11．．．介質基板
12．．．第一輻射金屬部
121．．．天線饋入點
13．．．第二輻射金屬部
14．．．間距

Claims (8)

  1. 一種行動通訊裝置，其具有一接地面及一天線，該天線具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該天線位於一介質基板上，該天線包含：一第一輻射金屬部，其具有至少一次彎折，該第一輻射金屬部之一端為該天線之饋入端，其另一端為開路；一第二輻射金屬部，其一端短路至該接地面，其另一端為開路，該第二輻射金屬部之長度係為該第一輻射金屬部之長度之0.75倍至1.25倍之間，並且該第二輻射金屬部之至少一部份係以小於特定距離之一間距沿著該第一輻射金屬部延伸；以及一第三輻射金屬部，其一端短路至該接地面，該第三輻射金屬部相鄰於該第二輻射金屬部；藉由上述結構，該第二輻射金屬部藉由電容性耦合由該第一輻射金屬部激發，該第一輻射金屬部及該第二輻射金屬部產生之最低頻共振模態合成為該天線之該第一操作頻帶，該第一輻射金屬部及該第二輻射金屬部產生之高階共振模態合成為該天線之該第二操作頻帶；該第三輻射金屬部由該第二輻射金屬部電容耦合激發，產生一共振模態，以增加該天線之操作頻寬。
  2. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該間距小於3 mm。
  3. 如申請專利範圍第2項之行動通訊裝置，其中該間距非為定值。
  4. 如申請專利範圍第2項之行動通訊裝置，其中該間距為 一定值。
  5. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該第一操作頻帶涵蓋698~960 MHz，該第二操作頻帶涵蓋1710~2690 MHz。
  6. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該接地面為一行動通訊手機之系統接地面。
  7. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該介質基板具有一接地金屬部，該接地金屬部電氣連接至該接地面。
  8. 一種天線，用於具有一接地面之一行動通訊裝置，該天線包含：一第一輻射金屬部，其具有至少一次彎折，該第一輻射金屬部之一端為該天線之饋入端，其另一端為開路；一第二輻射金屬部，其一端短路至該接地面，其另一端為開路，該第二輻射金屬部之長度係為該第一輻射金屬部之長度之0.75倍至1.25倍之間，並且該第二輻射金屬部之至少一部份係以小於特定距離之一間距沿著該第一輻射金屬部延伸；以及一第三輻射金屬部，其一端短路至該接地面，該第三輻射金屬部相鄰於該第二輻射金屬部；藉由上述結構，該第二輻射金屬部藉由電容性耦合由該第一輻射金屬部激發，該第一輻射金屬部及該第二輻射金屬部產生之最低頻共振模態合成為該天線之該第一操作頻帶，該第一輻射金屬部及該第二輻射金屬部產生之高階共振模態合成為該天線之該第二操作頻帶；該第 三輻射金屬部由該第二輻射金屬部電容耦合激發，產生一共振模態，以增加該天線之操作頻寬。
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