TWI464960B - 行動通訊裝置及其單極槽孔天線 - Google Patents

Description

行動通訊裝置及其單極槽孔天線

本發明係為一種行動通訊裝置，特別是一種具有單極槽孔天線之行動通訊裝置，其操作頻寬涵蓋約704~960 MHz及1710~2690 MHz。

隨著行動通訊傳輸技術的演進，除了發展更多的通訊頻帶以增加傳輸速度外，行動通訊裝置也在硬體上要求輕、薄、短、小以及其內建天線可以與系統接地面上的其它元件整合，在現今人們使用行動通訊裝置的便利性需求下，都是非常重點的設計要求。在行動通訊裝置之相關內建天線設計中，使用單極槽孔天線或開口槽孔天線為一種可行設計，例如台灣專利公告號I335104“一種雙饋入多頻單極槽孔天線”，所揭露之天線設計即是一例。然而，為產生足夠的操作頻寬來涵蓋無線廣域網路(WWAN,wireless wide area network)與長期演進技術(LTE,long term evolution)之寬頻操作，此種單極槽孔天線一般只能利用多個槽孔以結合共振模態達成寬頻操作，或者搭配切換開關或匹配電路的方式以改變共振模態至所需頻帶。上述方法不論是在天線佔用電路板的面積或產品製作成本上都有所增加，其系統電路板上相關電路及訊號線配置也會較複雜，因此限制其實用性。

為了解決上述先前技術之問題，本發明提供一種具有單極槽孔天線之行動通訊裝置，其包含系統接電路板、槽孔天線及微帶線。系統接電路板具有接地面。開口槽孔之開口端位於接地面之邊緣，其閉口端朝向接地面之內部延伸，開口槽孔並具有第一側邊及第二側邊，第一側邊及第二側邊分別位於開口端之二側。微帶線具有饋入點、第一支路及第二支路，第一支路及第二支路互相連接，再連接至饋入點，第一支路於第一位置穿過開口槽孔之第一側邊及第二側邊，使得第一支路之開口端與饋入點分別位於開口槽孔之二側，第二支路於第二位置穿過開口槽孔之第一側邊，使第二支路之一區間位於開口槽孔之內部，且區間朝向開口槽孔之閉口端延伸，第二位置位於第一位置與開口槽孔之閉口端之間，第二支路並具有至少一電感元件，電感元件可以為晶片電感。

本發明之行動通訊裝置具有第一(低頻)操作頻帶及第二(高頻)操作頻帶，第一操作頻帶涵蓋約704~960 MHz，第二操作頻帶涵蓋約1710~2690 MHz，該行動通訊裝置可以達成LTE/WWAN八頻之操作。其中該開口槽孔由於操作在1/4波長共振模態，且印製於介質基底上，使得該開口槽孔之長度小於第一操作頻帶之最低頻率之0.2倍波長，同時，該第一位置至該開口槽孔之開口端之距離至少為該開口槽孔之0.25倍長度，使得該槽孔天線之最低共振模態能夠被有效激發，並且該第二支路於該開口槽孔內部之該區間之長度至少為該開口槽孔之0.1倍長度，該饋入微帶線之該第二支路之開口端並可位於該開口槽孔之內部或不在該開口槽孔之內部。該第二支路之存在使得該開口槽孔內的電場場量或等效磁流能被激發得更均勻，進而使得該最低共振模態能達成寬頻操作，形成天線之第一操作頻帶，來涵蓋約704~960 MHz之操作。此外，第二支路並可以激發槽孔天線得到位於第二操作頻帶內之一低頻共振模態，同時大致不影響第二操作頻帶之其它高頻共振模態之阻抗匹配，使得第二操作頻帶能達成寬頻操作，來涵蓋約1710~2690 MHz之操作。

第1圖為本發明之第一實施例之結構圖，包括接地面11、系統電路板12、開口槽孔13及微帶線14。開口槽孔之開口端133位於接地面11之一邊緣，並且開口槽孔之閉口端134朝向接地面11之內部延伸。開口槽孔之第一側邊131與開口槽孔之第二側邊132位於開口槽孔13之兩側。微帶線14之第一支路15與第二支路16互相連接，再連接至饋入點141，且第一支路之開口端151與饋入點141分別位於開口槽孔13之兩側，微帶線14之第二支路16穿過開口槽孔13之第一側邊131之位置位於第一支路15穿過開口槽孔之第一側邊131之位置與開口槽孔之閉口端134之間，且第二支路之一區間161位於開口槽孔13之內部並朝向開口槽孔之閉口端134延伸，第二支路16並具有一電感元件17。

第2圖為一種具有傳統開口槽孔天線之行動通訊裝置之結構圖，包括接地面21、系統電路板22、開口槽孔23及微帶線24。開口槽孔之開口端233位於接地面21之一邊緣，並且開口槽孔之閉口端234朝向接地面21之內部延伸。開口槽孔之第一側邊231與開口槽孔之第二側邊232位於開口槽孔23之兩側。微帶線24之一端連接至饋入點241，其另一端穿過開口槽孔23。

第3圖為本發明之第一實施例之開口槽孔天線模擬返回損失圖與傳統開口槽孔天線模擬返回損失圖之比較。在第一實施例中選擇下列尺寸進行模擬：系統電路板長度12約為115 mm，寬度約為60 mm，厚度約為0.8 mm；接地面11係位於系統電路板12上；開口槽孔13長度約為50 mm，寬度約為4 mm，其長度約為第一操作頻帶之最低頻率(704 MHz)之0.12倍波長；第二支路於開口槽孔內部之區間之長度約為開口槽孔之0.3倍長度。由模擬結果，本發明之第一實施例在6 dB返回損失的定義之下(行動通訊裝置天線設計規範)，其第一操作頻帶33可涵蓋LTE700/GSM850/900之三頻操作，其第二操作頻帶之低頻共振模態341由第二支路產生，與第一支路所產生之第二操作頻帶之高頻共振模態342結合成為第二操作頻帶34，可涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500之五頻操作，因此該天線可滿足LTE/WWAN八頻之操作需求；相較之下，傳統開口槽孔天線之第一操作頻帶31僅能涵蓋LTE700的操作頻寬，其第二操作頻帶僅能涵蓋UMTS/LTE2300/LTE2500的操作頻寬，而無法達成LTE/WWAN八頻之操作需求。

第4圖為本發明之第二實施例之結構圖。第二實施例與第一實施例之主要差異在於第二支路46穿過開口槽孔之第二側邊132，使得第二支路之開口端462不在槽孔天線的內部。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，第二實施例亦可以具有與第一實施例相似之功效。

第5圖為本發明之第三實施例之結構圖。第三實施例與第一實施例之主要差異在於第二支路56穿過開口槽孔之閉口端134，且第二支路之開口端562不在槽孔天線的內部。第三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，第三實施例亦可以具有與第一實施例相似之功效。

以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

11,21．．．接地面

12,22．．．系統電路板

13,23．．．開口槽孔

131,231．．．第一側邊

132,232．．．第二側邊

133,233．．．開口端

134,234．．．閉口端

14,24,44,54．．．微帶線

141,241,441,541．．．饋入點

15,45,55．．．第一支路

151,451,551．．．第一支路之開口端

16,46,56．．．第二支路

161,461,561．．．第二支路之一區間

162,462,562．．．第二支路之開口端

17．．．電感元件

31．．．傳統開口槽孔天線之第一(低頻)操作頻帶

32．．．傳統開口槽孔天線之第二(高頻)操作頻帶

33．．．第一實施例之第一(低頻)操作頻帶

34．．．第一實施例之第二(高頻)操作頻帶

341．．．第一實施例之第二(高頻)操作頻帶之低頻共振模態

342．．．第一實施例之第二(高頻)操作頻帶之高頻共振模態

第1圖為本發明之第一實施例之結構圖。

第2圖為一種具有傳統開口槽孔天線之行動通訊裝置之結構圖。

第3圖為本發明之第一實施例之開口槽孔天線模擬返回損失圖與傳統開口槽孔天線模擬返回損失圖之比較。

第4圖為本發明之第二實施例之結構圖。

第5圖為本發明之第三實施例之結構圖。

11．．．接地面

12．．．系統電路板

13．．．開口槽孔

131．．．第一側邊

132．．．第二側邊

133．．．開口端

134．．．閉口端

14．．．微帶線

141．．．饋入點

15．．．第一支路

151．．．第一支路之開口端

16．．．第二支路

161．．．第二支路之一區間

162．．．第二支路之開口端

17．．．電感元件

Claims (8)

1. 一種行動通訊裝置，包含：一系統電路板，其具有一接地面；一開口槽孔，其開口端位於該接地面之一邊緣，其閉口端朝向該接地面之內部延伸，該開口槽孔並具有一第一側邊及一第二側邊，該第一側邊及該第二側邊分別位於該開口端之二側，且該第一側邊係位於該饋入點及該第二側邊之間；及一微帶線，具有一饋入點、一第一支路及一第二支路，該第一支路及該第二支路互相連接，再連接至該饋入點，該第一支路於一第一位置穿過該開口槽孔之該第一側邊及該第二側邊，使得該第一支路之開口端與該饋入點分別位於該開口槽孔之二側，該第二支路於一第二位置穿過該開口槽孔之該第一側邊，使該第二支路之一區間位於該開口槽孔之內部，且該區間朝向該開口槽孔之閉口端延伸，該第二位置位於該第一位置與該開口槽孔之閉口端之間，該第二支路並具有至少一電感元件。
2. 如第1項所述之行動通訊裝置，該電感元件為一晶片電感。
3. 如第1項所述之行動通訊裝置，該行動通訊裝置具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該第一操作頻帶涵蓋約704~960MHz，該第二操作頻帶涵蓋約1710~2690MHz。
4. 3項所述之行動通訊裝置，該開口槽孔之長度小於該第一操作頻帶之最低頻率之0.2倍波長。
5. 如第1項所述之行動通訊裝置，該第一位置至該開口槽孔之開口端之距離至少為該開口槽孔之0.25倍長度。
6. 如第1項所述之行動通訊裝置，該第二支路於該開口槽孔內部之該區間之長度至少為該開口槽孔之0.1倍長度。
7. 如第1項所述之行動通訊裝置，該第二支路之開口端位於該開口槽孔之內部。
8. 如第1項所述之行動通訊裝置，該第二支路之開口端不在該開口槽孔之內部。