TWI466381B - 行動通訊裝置及其天線 - Google Patents

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Description

行動通訊裝置及其天線
本發明係關於一種行動通訊裝置及其天線，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。
基於行動通訊使用者對於快速及便利的需求，具有超高傳輸速度與超大傳輸範圍之行動通訊技術『長期演進』(Long Term Evolution，簡稱LTE)也隨之誕生。因此，為了發展具有LTE技術，並相容已知GSM/UMTS技術之小型化行動通訊裝置，操作頻寬能同時涵蓋LTE/GSM/UMTS所需頻寬之小型化寬頻天線已成為一重要的展發方向。綜觀傳統行動通訊裝置天線之操作頻寬，大多無法同時滿足LTE/GSM/UMTS之所需，例如台灣專利公告號第I308,408號“一種行動電話天線裝置”，揭示一種適用於行動通訊裝置之天線設計，其天線機制為利用雙共振路徑來實現雙頻操作，不過使用此種雙共振路徑或多共振路徑方式，限制了天線的尺寸縮小幅度且改善阻抗頻寬之效果有限，不易滿足現有行動通訊裝置之多頻天線尺寸縮小之要求，且其操作頻帶僅能涵蓋雙頻操作，無法滿足所需之LTE/GSM/UMTS之八頻操作，因此，如何在有限的天線設計空間下，滿足現行行動通訊裝置需求之八頻天線設計，實為一大挑戰。
為了解決上述之空間與頻寬不足的問題，本發明的目的在於提供一種行動通訊裝置，其內建天線之饋入部具有一電容元件，且其短路單元具有二個不同之短路路徑以調整阻抗匹配來改善天線之操作頻寬，並同時有利於縮小天線的尺寸，其頻寬可分別涵蓋LTE700/GSM850/900(704~960MHz)三頻及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500(1710~2690MHz)五頻操作，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。
本發明係關於一種行動通訊裝置，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做頻帶，該天線位於一介質基板上，且該介質基板鄰近該接地面，該天線包含：一輻射部、一饋入部及一短路單元。其中該接地面可以為一行動通訊手機之系統接地面；該輻射部可以利用印刷或蝕刻技術形成於該介質基板上；該饋入部之一端為該天線之訊號源，其另一端電氣連接至該輻射部，該饋入部並具有一電容元件或一開口區間，該電容元件可為一晶片電容；該短路單元提供二個不同之短路路徑電氣連接該輻射部至該接地面，該短路單元之二個不同之短路路徑之其中一短路路徑亦可具有一電感元件，該電感元件可為一晶片電感，該二個不同短路路徑之長度均至少為該第一操作頻帶最低頻率之0.05倍波長。
本發明天線的機制是利用饋入部之電容元件與二個不同短路路徑來改善第一操作頻帶與第二操作頻帶之阻抗頻寬。該電容元件可有效降低該天線直接饋入時之高感抗性，改善該天線之第一操作頻帶之阻抗匹配。該二個不同短路路徑可進一步改善阻抗匹配來增加天線的操作頻寬，但其長度均至少需為該第一操作頻帶最低頻率之0.05倍波長才可有效改善該天線在第一操作頻帶之阻抗匹配，並在該第二操作頻帶另外產生一新的共振模態增加頻寬，使該天線產生更寬頻之第一操作頻帶及第二操作頻帶，其第一操作頻帶可涵蓋LTE700/GSM850/900之三頻操作，而其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。
第1圖為本發明行動通訊裝置第一實施例1之結構圖，其具有一接地面10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11上，並鄰近於該接地面10。其中該天線包含：一輻射部12、一饋入部13及一短路單元15，該饋入部13之一端為該天線之訊號源14，其另一端電氣連接至該輻射部12，該饋入部13並具有一電容單元(電容元件)131，該短路單元15提供二個不同之短路路徑，分別為第一短路路徑(第一短路元件)16與第二短路路徑(第二短路元件)17電氣連接該輻射部12至該接地面10。該第一短路元件16大致上呈L形，該第二短路元件17大致上呈L形。該第一短路元件16與該第二短路元件17圍繞定義一矩形開口。該短路單元15的位置係完全的位於該輻射部12與該接地面10之間。
第2圖為第一實施例1的返回損失模擬結果圖。第一實施例選擇介質基板11為一寬度約為35mm、長度約為15mm及厚度約為0.8mm之玻纖介質基板；接地面長度約為100mm、寬度約為60mm；輻射部12係以印刷或蝕刻技術形成於介質基板11上，其中輻射部12之長度約為80mm；饋入部13之長度約為25mm；電容元件131為一晶片電容，其電容值約為1pF；該短路單元15之二不同短路元件長度分別約為35mm及37mm，均至少為第一操作頻帶最低頻率(約704MHz)之0.05倍波長。由模擬結 果，在6dB返回損失的定義下，其第一操作頻帶21可涵蓋LTE700/GSM850/900(704~960MHz)之三頻操作，而第二操作頻帶22則可涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500(1710~2690MHz)之五頻操作，因此該天線可滿足LTE/GSM/UMTS之八頻操作需求。在上述實施例中，電容單元131以及短路單元15均提供了增加頻寬的功能。
第3圖為行動通訊裝置第二實施例3之結構圖。第二實施例3與第一實施例1之主要差異在於以電容單元131’取代電容元件131。電容單元131’包括一第一電容感應部1311以及一第二電容感應部1312，該第一電容感應部1311及該第二電容感應部1312均平行於該輻射部12，該第一電容感應部1311與該第二電容感應部1312之間形成有一開口區間332。第二實施例3因具有與第一實施例1相似之結構，因此也可以得到與第一實施例1相似的功能。
第4圖為行動通訊裝置第三實施例4之結構圖。第三實施例4與第一實施例1之主要差異在於短路單元45，其第一短路路徑(第一短路元件)46及第二短路路徑(第二短路元件)47之一端分別並聯電氣連接至輻射部12，另一端再串聯電氣連接至接地點451。該第一短路元件46於一第一位置連接該輻射部42，該第二短路元件47於一第二位置連接該輻射部42。該第一短路元件46、該第二短路元件47與該輻射部42圍繞定義一梯形開口。第三實施例4因具有與第一實施例1相似之結構，因此也可以得到與第一實施例1 相似的功能。
第5圖為行動通訊裝置第四實施例5之結構圖。第四實施例5與第一實施例1之主要差異在於短路單元55，其第一短路路徑(第一短路元件)56及第二短路路徑57(第二短路元件)之一端分別並聯電氣連接至輻射部12並分別並聯電氣連接至接地面10。在此實施例中，該第一短路元件56更於一第三位置連接該接地面，該第二短路元件57更於一第四位置連接該接地面。第四實施例5因具有與第一實施例1相似之結構，因此也可以得到與第一實施例1相似的功能。
第6圖為行動通訊裝置第五實施例6之結構圖。第五實施例6與第一實施例1之主要差異在於短路單元65，其第一短路路徑66及第二短路路徑67之一端先相互連接之後再電氣連接至輻射部12，其另一端則分別並聯電氣連接至接地面10。第五實施例6因具有與第一實施例1相似之結構，因此也可以得到與第一實施例1相似的功能。
第7圖為行動通訊裝置第六實施例7之結構圖。第六實施例7與第一實施例1之主要差異在於短路單元75，其第二短路路徑77上具有一電感元件752，該電感元件752可為一晶片電感，該電感元件可提供額外之電感量，改善天線的阻抗匹配，有助於增加天線的操作頻寬。第六實施例5因具有與第一實施例1相似之結構，因此也可以得到與第一實施例1相似的功能。
以上說明中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。因此，習於此技術之人士可在不違背本發明之精神對上述實施例進行修改及變化。本發明之權利範圍如後述之申請專利範圍所列。
1‧‧‧本發明行動通訊裝置第一實施例
3‧‧‧本發明行動通訊裝置第二實施例
4‧‧‧本發明行動通訊裝置第三實施例
5‧‧‧本發明行動通訊裝置第四實施例
6‧‧‧本發明行動通訊裝置第五實施例
7‧‧‧本發明行動通訊裝置第六實施例
10‧‧‧接地面
11‧‧‧介質基板
12‧‧‧輻射部
13,33‧‧‧饋入部
131,131’‧‧‧電容元件(電容單元)
1311‧‧‧第一電容感應部
1312‧‧‧第二電容感應部
14‧‧‧訊號源
15,45,55,65,75‧‧‧短路單元
151,451,551,651,751‧‧‧短路點
16,46,56,66,76‧‧‧第一短路路徑
17,47,57,67,77‧‧‧第二短路路徑
21‧‧‧第一操作頻帶
22‧‧‧第二操作頻帶
332‧‧‧開口區間
752‧‧‧電感元件
第1圖為本發明行動通訊裝置第一實施例之結構圖。
第2圖為本發明行動通訊裝置第一實施例之天線返回損失結果圖。
第3圖為本發明行動通訊裝置第二實施例之結構圖。
第4圖為本發明行動通訊裝置第三實施例之結構圖。
第5圖為本發明行動通訊裝置第四實施例之結構圖。
第6圖為本發明行動通訊裝置第五實施例之結構圖。
第7圖為本發明行動通訊裝置第六實施例之結構圖。
1‧‧‧本發明行動通訊裝置第一實施例
10‧‧‧接地面
11‧‧‧介質基板
12‧‧‧輻射部
13‧‧‧饋入部
131‧‧‧電容元件
14‧‧‧訊號源
15‧‧‧短路單元
151‧‧‧短路點
16‧‧‧第一短路路徑
17‧‧‧第二短路路徑

Claims (14)

  1. 一種行動通訊裝置，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，該介質基板鄰近該接地面，該天線包含：一輻射部；一饋入部，該饋入部之一端連接至一訊號源，其另一端電氣連接至該輻射部，該饋入部並具有一電容單元；以及一短路單元，該短路單元提供一第一短路元件以及一第二短路元件，該第一短路元件以及該第二短路元件各自連接該輻射部至該接地面，該第一短路元件具有一第一元件長度，該第二短路元件具有一第二元件長度，該第一元件長度以及該第二元件長度均至少為該第一操作頻帶最低頻率之0.05倍波長，其中，該第一元件長度不同於該第二元件長度。
  2. 如申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該第一操作頻帶涵蓋704~960MHz，該第二操作頻帶涵蓋1710~2690MHz。
  3. 如該申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該介質基板為一行動通訊手機之系統電路板。
  4. 如該申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該電容單元包括一晶片電容。
  5. 如該申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中該電容單元為一開口區間。
  6. 如該申請專利範圍第1項之行動通訊裝置，其中，該第一短路元件以及該第二短路元件之其中一短路元件並具有一電感元件。
  7. 如該申請專利範圍第6項之行動通訊裝置，其中該電感元件為一晶片電感。
  8. 一種天線，具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，包含：一接地面；一輻射部；一饋入部，該饋入部之一端連接至一訊號源，其另一端電氣連接至該輻射部；以及一短路單元，該短路單元包括一第一短路元件以及一第二短路元件，該第一短路元件連接該輻射部至該接地面，該第二短路元件連接該輻射部至該接地面，該第一短路元件具有一第一元件長度，該第二短路元件具有一第二元件長度，該第一元件長度以及該第二元件長度均至少為該第一操作頻帶最低頻率之0.05倍波長，其中，該第一元件長度不同於該第二元件長度。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之天線，其中，該第一短路元件大致上呈L形，該第二短路元件大致上呈L形。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之天線，其中，該第一短路元件與該第二短路元件圍繞定義一矩形開口。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之天線，其中，該第一短路元件於一第一位置連接該輻射部，該第二短路元件於一第二位置連接該輻射部。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之天線，其中，該第一短路元件、該第二短路元件與該輻射部圍繞定義一梯形開口。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之天線，其中，該第一短路元件於一第三位置連接該接地面，該第二短路元件於一第四位置連接該接地面。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之天線，其中，該短路單元更包括一電感元件，設於該第一短路元件之上。
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