TWI446624B - 雙寬頻行動通訊裝置 - Google Patents

Description

雙寬頻行動通訊裝置

本發明係關於一種行動通訊裝置，特別是一種其內建天線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，已促使長期演進(LTE,Long Term Evolution)行動通訊技術的誕生，代表著行動通訊裝置天線將需要更低的頻率且更寬的頻寬，其所需之頻帶包含約704~960 MHz及1710~2690 MHz來涵蓋LTE700/2300/2500三頻操作及無線廣域網路(WWAN,Wireless Wide Area Network)五頻操作。在此更低頻率、更寬頻帶的需求下，要同時兼顧LTE/WWAN八頻操作以及天線體積縮小化成為天線設計上之一大挑戰。例如台灣專利公告號第I325197號“一種多頻手機天線”，揭示一種適用於薄形手機之行動通訊裝置天線，其操作頻帶可涵蓋WWAN五頻操作，惟仍未涵蓋LTE/WWAN八頻操作。目前在有限的天線容許空間下，要滿足現行行動通訊裝置需求之LTE/WWAN八頻操作，仍為一項天線設計挑戰。

為了解決上述先前技術之問題，本發明提出一種行動通訊裝置，其內建天線可以涵蓋LTE/WWAN之八頻操作，同時具有縮小化之尺寸。

本發明之雙寬頻行動通訊裝置，具有接地面及天線，天線具有第一(較低)操作頻帶及第二(較高)操作頻帶，天線位於介質基板上，天線包含：第一輻射部、第二輻射部及短路輻射部。第一輻射部之一端為天線之饋入點，第一輻射部產生第二操作頻帶之部份頻寬；第二輻射部具有至少一次彎折，第二輻射部之部分區間與第一輻射部具有一耦合間距，第二輻射部之部分區間長度至少為第一操作頻帶之最低頻率之0.03波長，經由耦合間距，第二輻射部由第一輻射部電容耦合激發，產生第一操作頻帶；短路輻射部，其一端電氣連接至第二輻射部，其另一端電氣連接至該接地面，且短路輻射部具有一電感元件。

本發明行動通訊裝置之天線可以產生二個寬頻操作頻帶，第一操作頻帶之頻寬至少為第一操作頻帶之中心頻率之25%，第二操作頻帶之頻寬至少為第二操作頻帶之中心頻率之40%，主要是使用一具有寬頻特性的第一輻射部，使其在高頻產生一寬頻共振模態來涵蓋第二操作頻帶之部份頻寬，同時第一輻射部亦可當成第二輻射部的耦合激發的能量來源。利用第二輻射部之部份區間與第一輻射部具有一耦合間距來激發第二輻射部，該第二輻射部之部分區間長度至少為第一操作頻帶之最低頻率之0.03波長，主要為使其有足夠的長度將第一輻射部的能量耦合至第二輻射部，並得以有效激發第二輻射部及短路輻射部，使其在低頻產生第一操作頻帶足以涵蓋LTE700/GSM850/900(約704~960 MHz)三頻操作，並在高頻產生另一高階共振模態，並與原第一輻射部所產生的共振模態合為第二操作頻帶，其足以涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500(1710~2690 MHz)五頻操作，達成LTE/WWAN之八頻操作，使得本行動通訊裝置可以涵蓋目前所有行動通訊之操作頻帶。同時，本發明行動通訊裝置之天線尺寸僅約10×60 mm² ，其結構簡單、容易製作，符合實際應用需求。

第1圖為第一實施例1之結構圖。第一實施例1包含一接地面10及一天線，該接地面10可為一行動通訊手機之系統接地面；該天線位於一介質基板11上，該介質基板可為一行動通訊手機之系統電路板。該天線包含：一第一輻射部12、一第二輻射部13及一短路輻射部14。該第一輻射部12大致為一T字形，並具有一饋入點121；該第二輻射部13具有至少一次彎折，該第二輻射部13之部分區間與該第一輻射部12具有一耦合間距，該耦合間距少於2 mm，該第二輻射部13之該部分區間之長度至少為該第一操作頻帶之最低頻率之0.03波長，經由該耦合間距，該第二輻射部由該第一輻射部電容耦合激發，產生該第一操作頻帶；該短路輻射部14，其一端電氣連接至該第二輻射部12，其另一端電氣連接至該接地面10，且該短路輻射部14具有一電感元件。

第2圖為第一實施例1之量測返回損失圖。第一實施例1選擇介質基板11為一寬度約為60 mm、長度約為10 mm及厚度約為0.8 mm之玻纖介質基板；接地面10長度約為100 mm、寬度約為60 mm；第一輻射部12、第二輻射部13係以印刷或蝕刻技術形成於介質基板11上，其中第一輻射部長度約為40 mm，第二輻射部長度約為100 mm，晶片電感值為10 nH，第二輻射部13之部分區間為22 mm，約為第一操作頻帶21最低頻率之0.05波長，部分區間與第一輻射部12具有約0.5 mm的耦合間距。由實驗結果，在一般要求之6 dB返回損失的定義下，第一操作頻帶21之頻寬至少為25%，可涵蓋LTE700/GSM850/900(約704~960 MHz)之三頻操作，而第二操作頻帶22之頻寬至少為40%，可涵蓋GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500(1710~2690 MHz)之五頻操作，因此該天線可滿足LTE/WWAN之八頻操作需求。

第3圖為第二實施例3之結構圖，與第一實施例1之差異在於該分佈式電感341係以印刷或蝕刻技術形成於介質基板11上。第二實施例3與第一實施例1之結構相似，因此亦可達成與第一實施例1相似之功效。

第4圖為第三實施例4之結構圖，與第一實施例1之差異在於該第一輻射部42大致為橢圓形，其亦為具有一寬頻特性之輻射部，第三實施例4與第一實施例1之第一輻射部具有相似之寬頻特性，因此第三實施例4亦可達成與第一實施例1相似之功效。

第5圖為第四實施例5之結構圖，與第一實施例1之差異在於天線具有至少一折彎，可以使得天線之整體體積縮小，更適合內建於行動通訊裝置內。第四實施例5與第一實施例1之結構相似，因此亦可達成與第一實施例1相似之功效。

以上說明所述之實施例僅為說明本發明之原理及功效，而非限制本發明。即凡依本發明申請專利範圍所作之變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．第一實施例

3．．．第二實施例

4．．．第三實施例

5．．．第四實施例

10．．．接地面

11．．．介質基板

12,32,42,52．．．第一輻射部

121,321,421,521．．．饋入點

13,33,43,53．．．第二輻射部

14,34,44,54．．．短路輻射部

141,441,541．．．晶片電感

142,342,442,542．．．短路輻射部之短路端

15,35,45,55．．．耦合間距

21．．．第一操作頻帶

22．．．第二操作頻帶

341．．．分佈式電感

第1圖為本發明第一實施例之結構圖。

第2圖為本發明第一實施例之量測返回損失圖。

第3圖為本發明第二實施例之結構圖。

第4圖為本發明第三實施例之結構圖。

第5圖為本發明第四實施例之結構圖。

1．．．第一實施例

10．．．接地面

11．．．介質基板

12．．．第一輻射部

121．．．饋入點

13．．．第二輻射部

14．．．短路輻射部

141．．．晶片電感

142．．．短路輻射部之短路端

15．．．耦合間距

Claims (9)

1. 一種雙寬頻行動通訊裝置，具有一接地面及一天線，該天線具有一第一(較低)操作頻帶及一第二(較高)操作頻帶，該第一操作頻帶之頻寬至少為該第一操作頻帶之中心頻率之25%，該第二操作頻帶之頻寬至少為該第二操作頻帶之中心頻率之40%，該天線位於一介質基板上，該介質基板鄰近該接地面，該天線包含：一第一輻射部，該第一輻射部之一端為該天線之饋入點，該第一輻射部產生該第二操作頻帶之部份頻寬；及一第二輻射部，其具有至少一次彎折，該第二輻射部之部分區間與該第一輻射部具有一耦合間距，該部分區間之長度至少為該第一操作頻帶之最低頻率之0.03波長，經由該耦合間距，該第二輻射部由該第一輻射部電容耦合激發，產生該第一操作頻帶；以及一短路輻射部，其一端電氣連接至該第二輻射部，其另一端電氣連接至該接地面，且該短路輻射部具有一電感元件。
2. 如申請專利範圍第1項之雙寬頻行動通訊裝置，其中該第一操作頻帶涵蓋約704~960 MHz，該第二操作頻帶涵蓋1710~2690 MHz。
3. 如申請專利範圍第1項之雙寬頻行動通訊裝置，其中該第一輻射部之形狀大致為一T字形或橢圓形。
4. 如申請專利範圍第1項之雙寬頻行動通訊裝置，其中該接地面為一行動通訊手機之系統接地面。
5. 如申請專利範圍第1項之雙寬頻行動通訊裝置，其中該耦合間距少於2 mm。
6. 如申請專利範圍第1項之雙寬頻行動通訊裝置，其中該介質基板為一行動通訊手機之系統電路板。
7. 如申請專利範圍第1項之雙寬頻行動通訊裝置，其中該電感元件為一晶片電感。
8. 如申請專利範圍第1項之雙寬頻行動通訊裝置，其中該電感元件為一分佈式電感元件，以印刷或蝕刻技術形成於該介質基板上。
9. 如申請專利範圍第1項之雙寬頻行動通訊裝置，其中該天線具有至少一折彎。