TWI423520B - 行動通訊裝置 - Google Patents

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Description

行動通訊裝置
本發明係關於一種行動通訊裝置，特別是一種具有兩個寬頻操作頻帶之行動通訊裝置。
隨著無線通訊技術的快速發展，已促使LTE(Long Term Evolution)行動通訊技術的誕生，使得天線縮小化之技術面臨更大的挑戰。綜觀傳統行動通訊裝置天線之操作頻寬，大多無法同時滿足LTE/GSM/UMTS之所需。例如台灣專利公告號第I308409號“一種內藏式薄形雙頻手機天線”，揭示一種適用於薄形手機之天線設計，但其操作頻帶僅能涵蓋雙頻操作，無法滿足所需之LTE/GSM/UMTS之八頻操作，因此，如何在有限的天線設計空間下，滿足現行行動通訊裝置需求之八頻天線設計，實為一大挑戰。
因此，有必要提供一種行動通訊裝置，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，其具有一耦合式饋入之短路單極天線，該天線之輻射部具有一封閉迴路，該封閉迴路可使天線於低、高頻產生二個寬頻操作頻帶，其頻寬可分別涵蓋LTE700/GSM850/900(即698~960MHz)三頻及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500(即1710~2690MHz)五頻操作，適合應用於薄形行動通訊裝置上。
為了達成上述之目的，本發明行動通訊裝置，具有接地面、介質基板及天線，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。天線包含輻射部、饋入部及短路部。輻射部包含第一輻射部及第二輻射部。其中，第一輻射部具有至少一次彎折，其末端為開路；第二輻射部為並接金屬線，其兩端分別電氣連接至第一輻射部，使得第二輻射部與第一輻射部之部分區間形成封閉迴路，且第二輻射部之長度實質上為封閉迴路之二分之一長度，封閉迴路之總長度則至少為天線第一操作頻帶中心頻率之十分之一波長。饋入部藉由耦合間距，將電磁能量耦合至輻射部，饋入部之一端為天線之饋入點，其中耦合間距少於1mm。短路部之一端電氣連接至輻射部，其另一端電氣連接至接地面。
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。
第1圖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包括接地面10、介質基板11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11上，並鄰近於接地面10。天線包含輻射部12、饋入部16及短路部18。
於本實施例中，輻射部12、饋入部16及短路部18皆位於介質基板11之同一表面上。惟須注意的是，輻射部12、饋入部16及短路18部亦可位於介質基板11之不同表面上。舉例來說，當饋入部16與輻射部12位於介質基板11之不同表面上，而輻射部12及短路部18位於介質基板11之相同表面上時，亦可在原相近共振模態之中心頻率附近產生共振模態，但其匹配需再調整。
輻射部12具有以彎折方式所構成之結構，用以縮小尺寸。輻射部12包含第一輻射部13與第二輻射部14。第一輻射部13之二末端皆為開路，於本實施例中，第一輻射部13具有兩次彎折而形呈U形。第二輻射部14為並接金屬線(即第二輻射部14與第一輻射部13係以並聯方式連接)，其兩端分別電氣連接至第一輻射部13，使得第二輻射部14與第一輻射部13之部分區間131形成封閉迴路15，且第二輻射部14之長度實質上為封閉迴路15之二分之一長度，封閉迴路15之總長度則至少為天線之第一操作頻帶中心頻率之十分之一波長。
其中，定義第二輻射部14之長度為封閉迴路15之二分之一長度，其目的在於使第二輻射部14所提供的另一電流路徑與第一輻射部13之電流路徑大致相同，以改善原天線(未具有第二輻射部14時)共振模態的中心頻率附近的實、虛部阻抗變化較為平緩，進而達成寬頻的操作。
此外，定義封閉迴路15之總長度至少為天線之第一操作頻帶中心頻率之十分之一波長，其原因在於，第二輻射部14是為了提供第一輻射部13另一電流路徑，而此電流路徑需夠長，方可使得此天線之輻射部12的表面電流較未具有第二輻射部14時來的均勻，如此才能使其在高頻具有較平緩的實、虛部阻抗變化，以達成高頻涵蓋GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500(1710~2690MHz)之五頻操作。
於本實施例中，封閉迴路15係呈長方形，惟封閉迴路15之形狀並不限於此，其中又以對稱之形狀較易達成。
饋入部16藉由耦合間距17，將電磁能量耦合至輻射部12，饋入部16之一端為天線之饋入點161，耦合間距17少於1mm。耦合間距17少於1mm係考量整個天線設計之結構，並且須確保其電磁能量耦合到輻射部12。至於耦合間距17之長度或形狀可以配合不同的天線設計，作適當的調整。
短路部18之一端電氣連接至輻射部12，短路部18之另一端181為短路點，其電氣連接至該接地面10。
接著請參考第2圖，其為第一實施例的返回損失量測結果圖。於第一實施例中，選擇介質基板11為寬度約為60mm、長度約為15mm及厚度約為0.8mm之玻纖介質基板；接地面長度約為100mm、寬度約為60mm；輻射部12、饋入部16及短路部18係以印刷或蝕刻技術形成於介質基板11上，其中第一輻射部長度約為92mm，第二輻射部長度約為25mm，饋入部16長度約為25mm，耦合間距17約為0.3mm，短路部18長度約為19mm。
由實驗結果，在一般要求之6dB返回損失的定義下，第一操作頻帶21足以涵蓋LTE700/GSM850/900(即698~960MHz)之三頻操作，而第二操作頻帶22則可涵蓋GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500(即1710~2690MHz)之五頻操作，因此該天線可滿足LTE/GSM/UMTS之八頻操作需求。
接著請參考第3圖，其為第一實施例具有第二輻射部14與未具有第二輻射部14之返回損失模擬結果圖，由圖中可比較第一實施例返回損失模擬曲線31與未具有第二輻射部之返回損失模擬曲線32。其中，第3圖的第一實施例返回損失模擬曲線31為模擬之結果，而第2圖的曲線為實驗量測之結果，兩者趨近一致，代表量測結果之準確度高。
由返回損失模擬結果可以看出，在一般要求之6dB返回損失的定義下，在低頻具有第二輻射部14的第一實施例可產生比未具有第二輻射部14較寬的頻帶，第一實施例返回損失模擬曲線31之頻帶足以涵蓋LTE700/GSM850/900(即698~960MHz)之三頻操作，而在高頻具有第二輻射部14的第一實施例1可使原先未具有第二輻射部14不連續的兩個高頻模態合成為一連續的寬頻操作頻帶，其頻寬足以涵蓋GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500(即1710~2690MHz)之五頻操作。
接著請參考第4圖，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4包括接地面40、介質基板41及天線，天線包含輻射部42、饋入部46及短路部48。
第二實施例與上述第一實施例之結構相似，其差別在於介質基板41為行動通訊之系統電路板，接地面40位於介質基板41之一表面上，輻射部42、饋入部46及短路部48位於介質基板41之一表面上，輻射部42、饋入部46及短路部48與接地面40不互相重疊。第二實施例可獲得與第一實施例相似之成效。
接著請參考第5圖，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5包括接地面10、介質基板11及天線，天線包含輻射部52、饋入部16及短路部18。
第三實施例與上述第一實施例之結構相似，其差別在於封閉迴路55可為長方形以外的其他形狀。於本實施例中，封閉迴路55為具有平滑彎角(即呈圓弧形)之設計。只要第二輻射部54之長度實質上為封閉迴路55長度之二分之一，同時封閉迴路55之總長度至少為天線第一操作頻帶中心頻率的十分之一波長，第三實施例亦可達成與第一實施例相似之操作特性。
綜合上述，本發明之行動通訊裝置1之天線可以產生二個寬頻操作頻帶，利用並接金屬線(即第二輻射部14)提供輻射部12另一電流路徑，而使輻射部12的表面電流分佈較為均勻，再利用調整此並接金屬線的長度實質上為封閉迴路15之二分之一長度(亦即使得並接金屬線15所提供之另一電流路徑與原先輻射部之電流路徑大致相同)，而封閉迴路15之總長度至少為天線第一操作頻帶中心頻率之十分之一波長，可有效調整該天線低頻及高頻模態的阻抗匹配，進而使該天線獲得兩個寬頻之第一及第二操作頻帶。此第一操作頻帶至少涵蓋698~960MHz之寬頻，而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，使得本發明行動通訊裝置可以涵蓋目前常見行動通訊之操作頻帶。同時，本發明之行動通訊裝置之天線尺寸僅約15×40mm2 ，其結構簡單、容易製作，非常符合實際應用需求。
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、4、5‧‧‧行動通訊裝置
10、40‧‧‧接地面
11、41‧‧‧介質基板
12、42、52‧‧‧輻射部
13、43、53‧‧‧第一輻射部
131、431、531‧‧‧第一輻射部之部分區間
14、44、54‧‧‧第二輻射部
15、45、55‧‧‧封閉迴路
16、46‧‧‧饋入部
161、461‧‧‧饋入點
17、47‧‧‧耦合間距
18、48‧‧‧短路部
181、481‧‧‧短路點
21‧‧‧第一操作頻帶
22‧‧‧第二操作頻帶
31‧‧‧第一實施例返回損失模擬曲線
32‧‧‧未具有第二輻射部之返回損失模擬曲線
第1圖為本發明行動通訊裝置第一實施例之結構圖。
第2圖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。
第3圖為本發明行動通訊裝置第一實施例具有第二輻射部與未具有第二輻射部之返回損失模擬結果圖。
第4圖為本發明行動通訊裝置第二實施例之結構圖。
第5圖為本發明行動通訊裝置第三實施例之結構圖。
1．．．行動通訊裝置
10．．．接地面
11．．．介質基板
12．．．輻射部
13．．．第一輻射部
131．．．第一輻射部之部分區間
14．．．第二輻射部
15．．．封閉迴路
16．．．饋入部
161．．．饋入點
17．．．耦合間距
18．．．短路部
181．．．短路點

Claims (10)

  1. 一種行動通訊裝置，包括：一接地面；一介質基板；以及一天線，該天線具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該天線位於該介質基板上，該天線包含：一輻射部，其包含：一第一輻射部，具有一第一開端、一第二開端及至少一次彎折，其二末端皆為開路；以及一第二輻射部，為一並接金屬線，其兩端分別電氣連接至該第一輻射部，使得該第二輻射部與該第一輻射部之部分區間形成一封閉迴路，且該第二輻射部之長度實質上為該封閉迴路之二分之一長度，該封閉迴路之總長度大於該天線之該第一輻射部之0.4倍長度；一饋入部，係設置於該接地面及該第一輻射部之該第一開端之間，該饋入部藉由一耦合間距，將電磁能量耦合至該輻射部，該饋入部之一端為該天線之饋入點；以及一短路部，其一端電氣連接至該輻射部，其另一端電氣連接至該接地面，其中該短路部之其中一端並不直接連接至該封閉迴路且設置於該封閉迴路及該第一輻射部之該第一開端之間。
  2. 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698~960MHz，該第二操作頻帶涵蓋1710~2690MHz。
  3. 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。
  4. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該耦合間距少於1mm。
  5. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該輻射部、該饋入部及該短路部位於該介質基板之同一表面上。
  6. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該介質基板為一行動通訊之系統電路板。
  7. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該封閉迴路係呈長方形，或者該封閉迴路之其中一部分係呈圓弧形。
  8. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該第一輻射部具有兩次彎折而呈U形，該第二輻射部係呈L形。
  9. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該接地面位於該介質基板之一表面上。
  10. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該輻射部、該饋入部及該短路部與該接地面不互相重疊。
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