TWI449262B - 一種雙寬頻行動通訊裝置 - Google Patents

Description

一種雙寬頻行動通訊裝置

本發明係一種行動通訊裝置，特別是一種可應用於雙寬頻頻帶操作之行動通訊裝置。

隨著無線通訊的蓬勃發展，各式各樣的無線通訊技術與產品不斷的推陳出新，通訊系統目前已由2G(Second Generation)進展到3G(Third Generation)，接下來將更進一步邁向4G(Fourth Generation)。而LTE(Long Term Evolution)在4G通訊系統中扮演著舉足輕重的角色，因此為了因應4G通訊系統的需求，行動通訊裝置中的天線將需於有限的空間中涵蓋雙寬頻頻帶(約704~960 MHz及1710~2690 MHz)。在先前技術中，雖然已揭露使用耦合饋入來達成天線較寬頻操作的技術，台灣專利公開號第200947802號“一種共面耦合式饋入多頻行動通訊裝置天線”即為一例。然而先前技術之耦合饋入主要是利用電容性補償以及造成更均勻之電流分佈來增加天線操作頻寬，但是饋入結構本身並無法產生共振模態，因此仍然不足以在非常有限的空間中達到涵蓋4G通訊系統的雙寬頻操作需求。

為了解決上述問題，本發明提出一種雙寬頻行動通訊裝置，其中的天線不但能有效利用耦合饋入的特點，並更進一步利用饋入結構本身來增加共振模態，配合短路輻射部以及輻射支路之共振模態，達成於縮小化的天線尺寸下之雙寬頻操作。

本發明為一種雙寬頻行動通訊裝置，具有一接地面及一天線，該天線鄰近該接地面，且該天線具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該天線並至少包含：一介質基板，該介質基板鄰近該接地面；一饋入部，該饋入部位於該介質基板上，且該饋入部之一端連接至一信號源，其另一端為一開口端，該饋入部並於一第一特定頻率產生一共振模態，且該第一特定頻率位於該第二操作頻帶內；一短路輻射部，該短路輻射部至少部分區間位於該介質基板上，且該短路輻射部經由一短路點連接至該接地面，相對於該短路點之另一端為一開口端，該短路輻射部鄰近該開口端之部分區間並與該饋入部具有一耦合間距，該短路輻射部經由該耦合間距，由該饋入部電容耦合激發，使該短路輻射部於一第二特定頻率及一第三特定頻率分別產生一共振模態，該第二特定頻率位於該第一操作頻帶內，且該第三特定頻率位於該第二操作頻帶內；及一輻射支路，該輻射支路至少部分區間位於該介質基板上，且該輻射支路之一端連接至該饋入部，其另一端為一開口端，該輻射支路於一第四特定頻率產生一共振模態，增加天線操作頻寬。

為能更瞭解本發明之技術內容，特舉較佳具體實施例說明如下。

請一併參考第1圖及第2圖。

第1圖為本發明第一實施例1之結構圖。第一實施例1具有一接地面10及一天線17，該接地面10可為一筆記型電腦液晶螢幕之金屬背板或一行動通訊裝置之系統接地面。該天線17鄰近該接地面10，且該天線17具有一第一操作頻帶21及一第二操作頻帶22，該天線17並至少包含：一介質基板11，該介質基板11鄰近該接地面10；一饋入部12，該饋入部12位於該介質基板11上，且該饋入部12之一端連接至一信號源16，其另一端為一開口端122，該饋入部12之該開口端122寬度可大於2 mm，該饋入部12並於一第一特定頻率產生一共振模態234，且該第一特定頻率位於該第二操作頻帶22內，該饋入部12之長度可約為該第一特定頻率之四分之一波長；一短路輻射部13，該短路輻射部13至少部分區間位於該介質基板11上，且該短路輻射部13經由一短路點131連接至該接地面10，相對於該短路點131之另一端為一開口端132，該短路輻射部13鄰近該開口端132之部分區間並與該饋入部12具有一耦合間距14，該耦合間距14可小於3 mm，該短路輻射部13經由該耦合間距14，由該饋入部12電容耦合激發，使該短路輻射部13於一第二特定頻率及一第三特定頻率分別產生一共振模態231、233，且該第二特定頻率位於該第一操作頻帶21內，而該第三特定頻率位於該第二操作頻帶22內，該短路輻射部13之長度可約為該第二特定頻率之四分之一波長，亦可至少為該饋入部12之長度的兩倍；及一輻射支路15，該輻射支路15至少部分區間位於該介質基板11上，且該輻射支路15之一端連接至該饋入部12，其另一端為一開口端152，該輻射支路15之該開口端152寬度可大於2 mm，該輻射支路15可於一第四特定頻率產生一共振模態，而該第四特定頻率可位於該第一操作頻帶21內亦可位於該第二操作頻帶22內，亦或該輻射支路15可於第四特定頻率及第五特定頻率分別產生一共振模態232、235，且該第四特定頻率及第五特定頻率分別位於該第一操作頻帶21及該第二操作頻帶內22，以增加天線操作頻寬。

第2圖為本發明第一實施例1之量測返回損失圖。於第一實施例1中選擇下列尺寸來進行實驗：接地面10長度約為260 mm，寬度約為200 mm；介質基板11選用長度約為70 mm，寬度約為14 mm，厚度約為0.4 mm之玻璃纖維基板；饋入部12長度約為27 mm，其開口端122之寬度約為4 mm，另一端之寬度約為1 mm；短路輻射部13之長度約為95 mm，寬度約為1 mm；輻射支路15之長度約為70 mm，其開口端152寬度約為4 mm，另一端之寬度約為1 mm。由所得之實驗結果，在6 dB返回損失的定義之下，第一操作頻帶21足以涵蓋LTE700/GSM850/900(約704~960 MHz)，第二操作頻帶22足以涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500(1710~2690 MHz)。因此，本發明雙寬頻行動通訊裝置藉由天線17之饋入部12、短路輻射部13以及輻射支路15產生之共振模態231、232、233、234、235合成二個寬頻的第一操作頻帶21及第二操作頻帶22，可達成4G通訊系統所需的雙寬頻操作需求。

第3圖為本發明第二實施例3之結構圖。與第一實施例1之最大差別在於該短路輻射部33及該輻射支路35之部分區間係以沖壓或切割技術由金屬片製作而成。

第4圖為本發明第三實施例4之結構圖。與第一實施例1及第二實施例3之最大差別在於該短路輻射部43及該輻射支路45之部分區間除了係以沖壓或切割技術由金屬片製作而成之外，更藉由彎折該短路輻射部43及該輻射支路45，以降低天線47整體高度。使用第2圖中第一實施例1之相似尺寸，第三實施例4在天線整體尺寸為70×10×4 mm³ 之下，可以達成4G通訊系統所需之雙寬頻操作需求。

由於第二實施例3及第三實施例4之操作原理與第一實施例1相同，藉由適度調整即可達到與第一實施例1相似之結果，因此不再贅述。

綜上所述，本發明雙寬頻行動裝置之天線，其一方面可以藉由饋入部電容耦合，有效激發短路輻射部之兩個共振模態(分別位於第一操作頻帶及第二操作頻帶)，另一方面饋入部本身亦可產生一共振模態(位於第二操作頻帶)，同時輻射支路可根據實際需求產生單一共振模態(於第一操作頻帶或是第二操作頻帶)，亦可同時產生兩個共振模態(分別於第一操作頻帶及第二操作頻帶)。藉由上述多個共振模態，本發明在縮小化的天線尺寸下，可達成4G通訊系統中行動通訊裝置之雙寬頻操作需求(LTE700/GSM850/900及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500)。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功能，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵。惟需注意，上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明之範圍。任何熟於此項技藝之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神下，對實施例作修改或變化。本發明權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所述。

1,3,4．．．雙寬頻行動通訊裝置

10．．．接地面

11．．．介質基板

12．．．饋入部

122,132,152,332,352,432,452．．．開口端

13,33,43．．．短路輻射部

131,331,431．．．短路點

14,34,44．．．耦合間距

15,35,45．．．輻射支路

16．．．信號源

17,37,47．．．天線

21．．．第一操作頻帶

22．．．第二操作頻帶

231,232,233,234,235．．．共振模態

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。

1．．．雙寬頻行動通訊裝置

10．．．接地面

11．．．介質基板

12．．．饋入部

122,132,152．．．開口端

13．．．短路輻射部

131．．．短路點

14．．．耦合間距

15．．．輻射支路

16．．．信號源

17．．．天線

Claims (15)

1. 一種雙寬頻行動通訊裝置，具有一接地面及一天線，該天線鄰近該接地面，且該天線具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該天線並至少包含：一介質基板，該介質基板鄰近該接地面；一饋入部，該饋入部位於該介質基板上，且該饋入部之一端連接至一信號源，其另一端為一開口端，該饋入部並於一第一特定頻率產生一共振模態，且該第一特定頻率位於該第二操作頻帶內；一短路輻射部，該短路輻射部至少部分區間位於該介質基板上，且該短路輻射部經由一短路點連接至該接地面，相對於該短路點之另一端為一開口端，該短路輻射部鄰近該開口端之部分區間並與該饋入部具有一耦合間距，該短路輻射部經由該耦合間距，由該饋入部電容耦合激發，使該短路輻射部於一第二特定頻率及一第三特定頻率分別產生一共振模態，該第二特定頻率位於該第一操作頻帶內，且該第三特定頻率位於該第二操作頻帶內；及一輻射支路，該輻射支路至少部分區間位於該介質基板上，且該輻射支路之一端連接至該饋入部，其另一端為一開口端，該輻射支路於一第四特定頻率產生一共振模態，增加天線操作頻寬；其中，該饋入部之該開口端、該短路輻射部之該開口端與該輻射支路之該開口端均大致朝向一相同方向延伸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置， 其中該接地面係一筆記型電腦液晶螢幕之金屬背板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該接地面係一行動通訊裝置之系統接地面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該耦合間距小於3mm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該饋入部之該開口端寬度大於2mm。
6. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該輻射支路之該開口端寬度大於2mm。
7. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該饋入部之長度約為該第一特定頻率之四分之一波長。
8. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該短路輻射部之長度約為該第二特定頻率之四分之一波長。
9. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該短路輻射部之長度至少為該饋入部之長度的兩倍。
10. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該第四特定頻率位於該第一操作頻帶內。
11. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該第四特定頻率位於該第二操作頻帶內。
12. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該輻射支路更於一第五特定頻率產生一共振模態，該第四特定頻率位於該第一操作頻帶內，且該第五特定頻率位於該第二操作頻帶內。
13. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該第一操作頻帶涵蓋約704~960MHz，且該第二操作頻帶涵蓋1710~2690MHz。
14. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該短路輻射部及該輻射支路之部分區間係以沖壓或切割技術由金屬片製作而成。
15. 如申請專利範圍第1項所述之雙寬頻行動通訊裝置，其中該短路輻射部及該輻射支路具有至少一彎折，降低天線整體高度。