TWI449261B - 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，特別是一種具有可以產生兩個寬頻操作頻帶天線之行動通訊裝置。

近年來由於行動通訊技術的快速演進，使得行動通訊裝置的輕、薄、短、小已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，如美國專利第7,768,466 B2號“Multiband folded loop antenna(多頻折疊迴圈天線)”即揭示一種佔據三維立體空間之手機天線，其操作頻帶未能涵蓋目前長期演進(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，其具有兩個寬頻操作頻帶，至少涵蓋約704~960 MHz及1710~2690 MHz頻帶，以滿足LTE/WWAN之八頻操作，來解決先前技術所產生的問題。

本發明的目的在於提供一種雙寬頻行動通訊裝置，其具有一個可以產生二個寬頻操作頻帶的天線。

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，該天線及該接地面位於一電路板上，且該天線位於該電路板之一角落處，為該接地面所圍繞，該接地面與該天線之外圍之最短距離小於3 mm，該天線包括：第一金屬部及第二金屬部，其中該第一金屬部之一端為該天線之饋入端，其另一端為開路；第二金屬部，其一端短路至該接地面，其另一端為開路，該第二金屬部之長度係為該第一金屬部之長度之1.25倍至1.75倍之間，且該第二金屬部大致為該天線之外圍，並包圍該第一金屬部，使得該第二金屬部與該第一金屬部之間具有耦合間距，該第二金屬部藉由該耦合間距電容性耦合由該第一金屬部激發。藉由上述結構，該第一金屬部及該第二金屬部產生之最低共振模態合成為該天線之該第一操作頻帶，該第一金屬部及該第二金屬部產生之高階共振模態合成為該第二操作頻帶。該第一操作頻帶涵蓋約704~960 MHz，可涵蓋LTE700/GSM850/900三頻操作，該第二操作頻帶涵蓋1710~2690 MHz，可涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500五頻操作，天線因此可以涵蓋LTE/WWAN之八頻操作。

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為本發明雙寬頻行動通訊裝置第一實施例之結構圖。雙寬頻行動通訊裝置1具有接地面10及天線12，天線12及接地面10位於一電路板11上，電路板12可以為一行動通訊手機之系統電路板，接地面10可以為一行動通訊手機之系統接地面，且天線12位於電路板11之一角落處，為接地面10所圍繞，接地面10與天線12之外圍121之最短距離小於3 mm，使得天線12在電路板11上與接地面緊密結合。天線12包含第一金屬部13與第二金屬部14。其中第一金屬部13大致為一螺旋狀金屬線，且其一端為天線12之饋入端131，其另一端為開路，該開路端朝向天線12之內部延伸；第二金屬部14之一端141短路至接地面10，其另一端為開路，第二金屬部14之長度係為第一金屬部13之長度之1.25倍至1.75倍之間，且第二金屬部14大致為該天線12之外圍121，並且天線12之外圍121與接地面10之距離15小於3 mm，而第二金屬部14並包圍第一金屬部13，使得第二金屬部14與第一金屬部13之間具有耦合間距16，第二金屬部14藉由耦合間距16電容性耦合由第一金屬部13激發。

於本實施例中，耦合間距16並具有可調整第一金屬部13與第二金屬部14之間的耦合量的功能，以調整天線的阻抗匹配。

由於第二金屬部14之長度係為第一金屬部13之長度之1.25倍至1.75倍之間，因此第一金屬部13與第二金屬部14可以在低頻頻帶各共振出一個四分之一波長的共振模態(例如700 MHz附近及900 MHz附近)，來合成寬頻之第一操作頻帶至少涵蓋約704~960 MHz，並在高頻頻帶分別產生其高階的倍頻模態(例如1800 MHz附近、2100 MHz附近及2600 MHz附近)，來合成寬頻之第二操作頻帶至少涵蓋1710~2690 MHz。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，同時其結構簡單、容易製作，非常符合實際應用需求。

圖2為雙寬頻行動通訊裝置第一實施例的返回損失量測結果圖。第一實施例選擇電路板11為一寬度約為60 mm、長度約為115 mm及厚度約為0.8 mm之玻纖介質基板；接地面10長度約為115 mm、寬度約為60 mm，其中天線12位於電路板11之一角落處，為接地面10所圍繞；第一輻射金屬部13與第二輻射金屬部14係以印刷或蝕刻技術形成於電路板11上，其中第一輻射金屬部13長度約為81 mm，第二輻射金屬部14長度約為129 mm。由實驗結果，在6 dB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(約704~960 MHz)之三頻操作，而第二操作頻帶22亦由第一金屬部13與第二金屬部14之高階倍頻模態合成，其足以涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500(1710~2690 MHz)之五頻操作。

接著請參考圖3，為本發明雙寬頻行動通訊裝置第二實施例之結構圖。雙寬頻行動通訊裝置3具有接地面10及天線32，且位於電路板11上。天線32包含第一金屬部33與第二金屬部34。其中第一金屬部33大致為蜿蜒金屬線，且其一端為天線之饋入點37，另一端為開路，第二金屬部34之一端短路341至接地面10，另一端為開路。第二金屬部34大致為天線32之外圍321，並且天線32之外圍321與接地面10之距離35小於3 mm，使得天線32在電路板11上與接地面10緊密結合，而第二金屬部34並包圍第一金屬部33，使得第二金屬部34與第一金屬部33之間具有一耦合間距36，第二金屬部34藉由耦合間距36電容性耦合由第一金屬部33激發。

第二實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/WWAN之八頻操作。

接著請參考圖4，為本發明雙寬頻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40及天線42，天線42位於介質基板41上，並鄰近接地面40之一邊緣，其中接地面40為一行動通訊裝置之系統接地面。天線42包含第一金屬部43及第二金屬部44。其中第一金屬部43大致為一螺旋狀金屬線，且其一端為天線之饋入點431，另一端為開路，該開路端朝向天線42之內部延伸，第二金屬部44之一端441短路至接地面40，另一端為開路。第二金屬部44包圍該第一金屬部43，使得該第二金屬部44與該第一金屬部43之間具有耦合間距46，第二金屬部44藉由耦合間距46電容性耦合由第一金屬部43激發。

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40及天線52，天線52位於介質基板51上。天線包含第一金屬部53與第二金屬部54。其中第一金屬部53大致為蜿蜒金屬線，第二金屬部54之一端541短路至接地面40，另一端為開路端。天線52具有彎折，使得天線52之部分區間大致垂直於接地面40，降低天線52在接地面40方向所佔之面積。該第二金屬部54藉由該耦合間距56電容性耦合由該第一金屬部53激發。

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。

綜合上述，本發明之雙寬頻行動通訊裝置，其具有一個可以產生二個寬頻操作頻帶的天線，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15×30 mm² )，同時天線的二個操作頻帶可以分別涵蓋LTE700/GSM850/900之三頻操作(約704~960 MHz)及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500之五頻操作(1710~2690MHz)，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、40．．．接地面

11．．．電路板

12、32、42、52．．．天線

121、321．．．天線之外圍

13、33、43、53．．．第一金屬部

131、331、431、531．．．天線饋入點

14、34、44、54．．．第二金屬部

141、341、441、541．．．第二金屬部之短路點

15、35．．．天線之外圍與接地面之距離

16、36、46、56．．．耦合間距

17、37、47．．．訊號源

21．．．第一操作頻帶

22．．．第二操作頻帶

41、51．．．介質基板

第1圖為本發明雙寬頻行動通訊裝置第一實施例之結構圖。

第2圖為本發明雙寬頻行動通訊裝置第一實施例之返回損失量測結果圖。

第3圖為本發明雙寬頻行動通訊裝置第二實施例之結構圖。

第4圖為本發明雙寬頻行動通訊裝置第三實施例之結構圖。

第5圖為本發明雙寬頻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

11．．．電路板

12．．．天線

121．．．天線之外圍

13．．．第一金屬部

131．．．天線饋入點

14．．．第二金屬部

141．．．第二金屬部之短路點

15．．．天線與接地面之距離

16．．．耦合間距

17．．．訊號源

Claims (7)

1. 一種雙寬頻行動通訊裝置，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，該天線及該接地面位於一電路板上，且該天線位於該電路板之一角落處，為該接地面所圍繞，該接地面與該天線之外圍之最短距離小於3mm，該天線包括：一第一金屬部，該第一金屬部之一端為該天線之饋入端，其另一端為開路；以及一第二金屬部，其一端短路至該接地面，其另一端為開路，該第二金屬部之長度係為該第一金屬部之長度之1.25倍至1.75倍之間，且該第二金屬部大致為該天線之外圍，並包圍該第一金屬部，使得該第二金屬部與該第一金屬部之間具有耦合間距，該第二金屬部藉由該耦合間距電容性耦合由該第一金屬部激發；其中該第一金屬部大致為一螺旋狀金屬線，該螺旋狀金屬線具有一開路端，該開路端朝向該螺旋狀金屬線之內部延伸，使得該開路端與該第二金屬部之間不直接相鄰，而存在至少該第一金屬部之一區間。
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704~960MHz，該第二操作頻帶涵蓋1710~2690MHz。
3. 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。
4. 一種雙寬頻行動通訊裝置，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 位於一介質基板上並鄰近該接地面，該天線包括：一第一金屬部，該第一金屬部之一端為該天線之饋入端，其另一端為開路；以及一第二金屬部，其一端短路至該接地面，其另一端為開路，該第二金屬部之長度係為該第一金屬部之長度之1.25倍至1.75倍之間，且該第二金屬部大致為該天線之外圍，並包圍該第一金屬部，使得該第二金屬部與該第一金屬部之間具有耦合間距，該第二金屬部藉由該耦合間距電容性耦合由該第一金屬部激發；其中該第一金屬部大致為一螺旋狀金屬線，該螺旋狀金屬線具有一開路端，該開路端朝向該螺旋狀金屬線之內部延伸，使得該開路端與該第二金屬部之間不直接相鄰，而存在至少該第一金屬部之一區間。
5. 如申請專利範圍第6項之雙寬頻行動通訊裝置，其中該第一操作頻帶涵蓋約704~960MHz，該第二操作頻帶涵蓋1710~2690MHz。
6. 如申請專利範圍第6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。
7. 如申請專利範圍第6項之雙寬頻行動通訊裝置，其中該天線具有彎折，使得該天線之部分區間大致垂直於該接地面。