TWI436527B - 雙頻行動通訊裝置及其天線結構 - Google Patents

雙頻行動通訊裝置及其天線結構 Download PDF

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TWI436527B TW099114095A TW99114095A TWI436527B TW I436527 B TWI436527 B TW I436527B TW 099114095 A TW099114095 A TW 099114095A TW 99114095 A TW99114095 A TW 99114095A TW I436527 B TWI436527 B TW I436527B
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    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements

Description

雙頻行動通訊裝置及其天線結構
本發明係關於一種行動通訊裝置及其天線結構，尤其是關於一種適用於無線廣域網路(WWAN,Wireless Wide Area Network)操作之雙頻行動通訊裝置及其天線結構。
現今行動通訊裝置大多使用GSM(Global System for Mobile Communication)系統為主，而用戶持續增加的第三代行動通訊系統也以UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)系統為主要的架構之一，因此涵蓋GSM/UMTS操作頻帶的天線已經逐漸成為行動通訊裝置中不可或缺的重要元件。
行動通訊裝置的天線為了達成至少涵蓋824~960MHz及1710~2170MHz操作頻帶，往往會使得天線尺寸較大，使得在行動通訊裝置內部空間運用上造成浪費。在習知技術中，可使用耦合式饋入達成降低天線高度的目的，同時保有多頻操作的特性。
然而，一般傳統的耦合式饋入天線配置方式無法有效降低寬度，故無法讓天線所佔用的面積再繼續縮小，例如台灣專利第I295517號“一種內藏式多頻天線”，其揭示一種耦合式饋入之多頻行動通訊裝置，其可涵蓋GSM900/1800/1900/UMTS四頻操作，然而若要完整涵蓋GSM850/900/1800/1900/UMTS五頻操作，且同時縮小天線所佔用之面積，以這種傳統的耦合式饋入配置方法將難以達成。
因此，有必要提供一種雙頻行動通訊裝置及其天線結構，以改善先前技術所存在的問題。
本發明之目的在於提供一種雙頻行動通訊裝置，適用於GSM與UMTS之多頻操作。
本發明之另一目的在於提供一種天線結構，其用於雙頻行動通訊裝置，適用於GSM與UMTS之多頻操作。
為了達成上述目的，本發明之雙頻行動通訊裝置，其具有接地面及天線，天線位於介質基板上且鄰近接地面，且天線具有第一頻帶及第二頻帶。天線包括饋入部及短路輻射部。其中，饋入部之長度實質上為第二頻帶之中心頻率之四分之一波長，饋入部之一端為天線之饋入點，且饋入部產生第二頻帶。短路輻射部之長度至少為饋入部長度之兩倍，並且短路輻射部之長度實質上為第一頻帶之中心頻率之四分之一波長。短路輻射部之一端為短路端，並且其電氣連接至接地面；短路輻射部之另一端則為開口端，短路輻射部具有複數次彎折，短路輻射部之開口端朝向短路輻射部中包含短路端之部分區間延伸，同時短路輻射部中包含開口端之部分區間與饋入部之間具有耦合間距，因此經由耦合間距，短路輻射部由饋入部電容耦合激發，而產生第一頻帶。
為了達成上述另一目的，本發明之天線結構包含有介質基板、接地面以及天線。天線係設置於介質基板上且鄰近接地面，天線具有第一頻帶以及第二頻帶。天線包括饋入部以及短路輻射部。饋入部之一端為天線之饋入點，且饋入部產生第二頻帶。短路輻射部之一端為短路端，且其另一端為開口端，短路端係電氣連接至接地面，短路輻射部具有複數次彎折以形成複數個部分區間。其中短路輻射部之開口端朝向短路輻射部中包含短路端之部分區間延伸；短路輻射部中包含開口端之部分區間與饋入部之間具有耦合間距，因此經由耦合間距，短路輻射部由饋入部電容耦合激發，而產生第一頻帶。
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。
請先參考圖1，圖1為本發明雙頻行動通訊裝置及其天線結構之第一實施例之結構圖。雙頻行動通訊裝置1具有一天線結構，且天線結構具有一接地面10、一介質基板12及一天線11，舉例來說，接地面11為一行動通訊裝置之系統接地面，或是一行動通訊手機之系統接地面。天線11係設置於介質基板12上並鄰近接地面10，且天線11具有第一頻帶21及第二頻帶22(如圖2所示)。
如圖1所示，天線11包括：一饋入部13及一短路輻射部14。請注意，饋入部13之長度實質上為天線11之第二頻帶22的中心頻率之四分之一波長，也就是說，饋入部13係用來共振出第二頻帶22，且第二頻帶22至少涵蓋1710~2170MHz。由圖1可得知，饋入部13具有一第一端以及一第二端，且饋入部13之第一端為天線11之一饋入點131。
此外，短路輻射部14之長度至少為饋入部13之長度的兩倍，並且短路輻射部14之長度實質上為天線11之第一頻帶21的中心頻率之四分之一波長。而短路輻射部14之一端為短路端101，且其電氣連接至接地面10；短路輻射部14之另一端則為一開口端143。短路輻射部14並具有複數次彎折，於本實施例中，短路輻射部14具有七次彎折，使得短路輻射部14被劃分成複數個部分區間(包含141、142)。值得注意的是，短路輻射部14之開口端143係朝向短路輻射部中包含該短路端之部分區間141延伸，且饋入部13與短路輻射部中包含該短路端之部分區間141之距離16少於10mm，同時短路輻射部中包含該開口端之部分區間142與饋入部13之間具有一耦合間距15，且耦合間距15小於3mm。因此，經由耦合間距15，短路輻射部14由饋入部13電容耦合激發，也就是說，短路輻射部14係用來共振出第一頻帶21，且第一頻帶21至少涵蓋824~960MHz。
接著請參考圖2，圖2為本發明雙頻行動通訊裝置及其天線結構之第一實施例之實測返回損失量測結果圖。其中橫軸代表操作頻率，縱軸代表返回損失。在第一實施例中選擇下列尺寸來進行實驗：接地面10長度約100mm、寬度約40mm；天線11面積約25×15mm2 ；介質基板12採用長度約25mm、寬度約15mm、厚度約0.8mm的玻璃纖維介質基板；饋入部13的長度約為22.5mm、寬度約3.5mm；短路輻射部14的長度約為85mm、寬度約為0.5mm。
如圖2所示，本發明之第一實施例可產生第一頻帶21及第二頻帶22，在3:1VSWR返回損失定義下(行動通訊裝置天線設計規範)，至少涵蓋824~960MHz及1710~2170MHz，此二操作頻帶可以涵蓋無線廣域網路之五頻操作，包含GSM850/900(824~960MHz)的雙頻操作及GSM1800/1900/UMTS(1710~2170MHz)的三頻操作。
請參考圖3，圖3為本發明雙頻行動通訊裝置及其天線結構之第二實施例之結構圖。雙頻行動通訊裝置3具有一天線結構，且天線結構具有一接地面10、一介質基板12及一天線31，天線31係設置於介質基板12上，且天線31包括一饋入部33及一短路輻射部14。
第二實施例與第一實施例的基本結構大致相同，其中最大不同之處在於，第二實施例之饋入部33為一T形金屬片，而第一實施例之饋入部13則為一L形金屬片。上述第二實施例，雖然在饋入部33之形狀上有些許變化，但調整饋入部33之尺寸之後也可產生第二頻帶22，且透過電容耦合的方式來激發短路輻射部14，以產生第一頻帶21，因此亦可達成與第一實施例相似的功效。
請參考圖4，圖4為本發明雙頻行動通訊裝置及其天線結構之第三實施例之結構圖。雙頻行動通訊裝置4具有一天線結構，且天線結構具有一接地面10、一介質基板12及一天線41，天線41設置在介質基板12上，且天線41包括饋入部43及短路輻射部14。
第三實施例與第一實施例之基本結構大致相同，其中最大不同之處在於，饋入部43為一倒U形金屬片。在上述第三實施例中，雖然在饋入部43之形狀上有些許變化，但調整饋入部43之尺寸之後也可產生第二頻帶22，且可透過電容耦合的方式來激發短路輻射部14，以產生第一頻帶21，因此亦可達成與第一實施例相似的功效。
綜合上述，本發明雙頻行動通訊裝置利用一個饋入部產生一第二頻帶，其可涵蓋GSM1800/1900/UMTS三頻操作。而短路輻射部具有複數次彎折來形成複數個部分區間，使得短路輻射部中包含開口端之部分區間可朝向短路輻射部中包含短路端之部分區間延伸，且其與饋入部具有一耦合間距。如此一來，藉由耦合間距，饋入部可透過電容耦合的方式來激發短路輻射部，由於短路輻射部之長度至少為饋入部長度的兩倍，因此短路輻射部可以產生第一頻帶，其可涵蓋GSM850/900雙頻操作。藉由饋入部及短路輻射部所產生之第一頻帶及第二頻帶，同時其開口端朝向接近短路輻射部中包含短路端之部分區間延伸，使得天線足以完整涵蓋WWAN五頻操作。此外，由於短路輻射部具有複數次彎折，使得天線整體寬度縮短，亦可達到面積縮小化之目的。
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．．．雙頻行動通訊裝置
10．．．接地面
101．．．短路端
11、31、41．．．天線
12．．．介質基板
13、33、43．．．饋入部
131、331、431．．．饋入點
14．．．短路輻射部
141．．．短路輻射部中包含該短路端之部分區間
142．．．短路輻射部中包含該開口端之部分區間
143．．．開口端
15、35、45．．．耦合間距
16、36、46．．．饋入部與短路輻射部中包含短路端之部分區間之距離
21‧‧‧第一頻帶
22‧‧‧第二頻帶
圖1為本發明雙頻行動通訊裝置及其天線結構之第一實施例之結構圖。
圖2為本發明雙頻行動通訊裝置及其天線結構之第一實施例之天線返回損失量測結果圖。
圖3為本發明雙頻行動通訊裝置及其天線結構之第二實施例之結構圖。
圖4為本發明雙頻行動通訊裝置及其天線結構之第三實施例之結構圖。
1．．．雙頻行動通訊裝置
10．．．接地面
101．．．短路端
11．．．天線
12．．．介質基板
13．．．饋入部
131．．．饋入點
14．．．短路輻射部
141．．．短路輻射部中包含該短路端之部分區間
142．．．短路輻射部中包含該開口端之部分區間
143．．．開口端
15．．．耦合間距
16．．．饋入部與短路輻射部中包含該短路端之部分區間之距離

Claims (10)

  1. 一種雙頻行動通訊裝置，其具有一接地面及一天線，該天線位於一介質基板上，該天線鄰近該接地面，且該天線具有一第一頻帶及一第二頻帶，該天線包括：一饋入部，該饋入部之長度實質上為該第二頻帶之中心頻率之四分之一波長，該饋入部之一端為該天線之一饋入點，該饋入部之另一端為一開口端，且該饋入部產生該第二頻帶；以及一短路輻射部，該短路輻射部之長度至少為該饋入部之長度之兩倍，並且該短路輻射部之長度實質上為該第一頻帶之中心頻率之四分之一波長，該短路輻射部之一端為一短路端，並且其電氣連接至該接地面，該短路輻射部之另一端則為一開口端，該短路輻射部具有複數次彎折，該短路輻射部之該開口端朝向該短路輻射部中包含該短路端之部分區間延伸，同時該短路輻射部中包含該開口端之部分區間與該饋入部之間具有一耦合間距，其中該短路輻射部之該開口端與該饋入部之該開口端係朝向相同方向延伸，經由該耦合間距，該短路輻射部由該饋入部電容耦合激發，產生該第一頻帶。
  2. 如申請專利範圍第1項之雙頻行動通訊裝置，其中該耦合間距小於3mm。
  3. 如申請專利範圍第1項之雙頻行動通訊裝置，其中該短路輻射部中包含該開口端之部分區間之長度至少5mm。
  4. 如申請專利範圍第1項之雙頻行動通訊裝置，其中該饋入部為一倒L形或一T形或一倒U形。
  5. 如申請專利範圍第1項之雙頻行動通訊裝置，其中該第一頻帶至少涵蓋824~960MHz，以及該第二頻帶至少涵蓋1710~2170MHz。
  6. 如申請專利範圍第1項之雙頻行動通訊裝置，其中該饋入部與該短路輻射部中包含該短路端之部分區間之距離少於10mm。
  7. 一種天線結構，包括：一接地面；一介質基板；以及一天線，設置於該介質基板上且鄰近該接地面，該天線具有一第一頻帶以及一第二頻帶，該天線包括：一饋入部，該饋入部之一端為該天線之一饋入點，該饋入部之另一端為一開口端，且該饋入部產生該第二頻帶；以及一短路輻射部，該短路輻射部之一端為一短路端，且其另一端為一開口端，該短路端係電氣連接至該接地面，該短路輻射部具有複數次彎折以形成複數個部分區間；其中，該短路輻射部之該開口端朝向該短路輻射部中包含該短路端之部分區間延伸，該短路輻射部中包含該開口端之部分區間與該饋入部之間具有一耦合間距，其中該短路輻射部之該開口端與該饋入部之該開口端係朝向相同方向延伸，經由該耦合間距，該短路輻射部由該饋入部電容耦合激發，產生該第一頻帶。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之天線結構，其中該饋入部 之長度實質上為該第二頻帶之中心頻率之四分之一波長；該短路輻射部之長度至少為該饋入部之長度之兩倍，且該短路輻射部之長度實質上為該第一頻帶之中心頻率之四分之一波長。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之天線結構，其中該耦合間距小於3mm。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之天線結構，其中該饋入部與該短路輻射部中包含該短路端之部分區間之距離少於10mm。
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