TWI488360B - 通訊裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種通訊裝置，特別係關於一種包括多層電路板及其天線結構之超薄形通訊裝置。
隨著行動通訊技術的快速發展，行動通訊裝置也變得越來越輕薄。在人們對於多功能化的需求越來越高的同時，行動通訊裝置內可容納天線的空間也越來越小。如何有效地將天線設計在薄形行動通訊裝置之有限空間中，已成為設計者的一大挑戰。
傳統的印刷式天線可以直接印製於行動通訊裝置內之系統電路板上，使得天線在電路板上幾乎沒有高度，而特別適用於超薄形行動通訊裝置。然而，此種傳統的印刷式天線設計並未能充分運用一般系統電路板之多層板結構，來達成較寬頻的操作特性，並且涵蓋多頻帶之操作。
因此，有必要提出一種多層電路板及其印刷天線結構，藉由將天線之一部分結構印製於該多層電路板中，以節省天線所佔用的空間。此外，天線可以具有寬頻的操作特性，並涵蓋多頻帶之操作，特別適合應用於超薄形行動通訊裝置中。
本發明的目的在於提供一種包括多層電路板及其印刷天線結構之超薄形通訊裝置。在天線結構之末端形成一環圈結構，可以有效增加天線結構之末端上的表面電流，同時使表面電流分佈較均勻，以改善阻抗匹配並增加天線結構之頻寬。此外，環圈結構亦可有效降低天線結構之末端之近場電磁場強度，使天線結構更容易與鄰近之接地面緊密整合，以降低天線結構所需之淨空區間大小。藉由將環圈結構印製於多層電路板中，可節省天線結構所佔用的空間，使其特別適合應用於超薄形行動通訊裝置中。
在一實施例中，本發明提供一種通訊裝置，包括：一多層電路板，具有至少一第一平面、一第二平面，以及一第三平面，其中該第一平面、該第二平面，以及該第三平面之一者具有一接地面，該接地面鄰近該多層電路板之一淨空區間，該淨空區間用於配置一天線結構，而該天線結構包括：一第一金屬部，經由一饋入部耦接至一訊號源；一第二金屬部，包括至少一第一線段和一第二線段，其中該第一線段和該第二線段分別位於該第一平面、該第二平面，以及該第三平面之任二者上，且該第一線段係經由至少二個導電貫孔耦接至該第二線段以形成一環圈結構，該環圈結構大致位於該第二金屬部之一端，並大致垂直於該接地面。
在本發明之通訊裝置中，由於天線結構之末端具有較低之近場電磁場強度，故淨空區間之至少二邊緣可以由接地面所包圍。在一些實施例中，接地面可為一L字形或一U字形。在較佳實施例中，第一線段與第二線段之長度大致相同，且該長度係大於或等於天線結構之最低操作頻率之0.05倍波長，以提供天線結構之末端更均勻的表面電流分佈。第一金屬部係經由一短路部電性耦接至接地面。天線結構產生位於一第一(低頻)操作頻帶內之至少一共振模態，並產生位於一第二(高頻)操作頻帶之至少一高階共振模態，其中第一及第二操作頻帶分別涵蓋至少一行動通訊頻帶。
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。
第1圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置100之示意圖。於本實施例中，通訊裝置100包括一多層電路板10，以及印製於多層電路板10上之一天線結構。多層電路板10具有至少一第一平面12、一第二平面13以及一第三平面14，其中第一平面12、第二平面13以及第三平面14之一者具有一接地面11。請注意，於本實施例中，接地面11係設置於第一平面12上，但此並非本發明之限制條件，於其他的實施例中，接地面11亦可設置於第二平面13或者第三平面14上。
請繼續參考第1圖，接地面11鄰近多層電路板10之一淨空區間111，而淨空區間111用於配置一天線結構。該天線結構包括一第一金屬部15和一第二金屬部16。第一金屬部15係經由一饋入部17電性耦接至一訊號源19。第二金屬部16包括至少一第一線段161和一第二線段162。在一實施例中，第一線段161和第二線段162分別位於第一平面12和第三平面14上，且第一線段161係經由至少二導電貫孔163電性耦接至第二線段162以形成一環圈結構160。在其他實施例中，第一線段161和第二線段162可以分別位於第一平面12、第二平面13以及第三平面14之任二者上。環圈結構160大致位於第二金屬部16之末端，並大致垂直於接地面11。在一些實施例中，第一金屬部15更經由一短路部18電性耦接至接地面11。於本實施例中，接地面11大致為一U字形，且淨空區間111之三邊緣為接地面11所包圍。
第2圖係顯示根據本發明第一實施例所述之天線結構之返回損失(Return Loss)圖。在一些實施例中，多層電路板10之長度約為115 mm，寬度約為60 mm，厚度約為0.8 mm，而淨空區間之面積約為40 x 10 mm2
。接地面11係位於多層電路板10之第一平面12上。在6 dB返回損失的定義下(行動通訊裝置天線設計規範)，第一實施例中的天線結構可激發產生第一操作頻帶21和第二操作頻帶22。在較佳實施例中，第一操作頻帶21可涵蓋LTE700/GSM850/900之三頻操作(約介於704 MHz到960 MHz之間)，第二操作頻帶22可涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500之五頻操作(約介於1710 MHz到2690 MHz之間)。因此，本發明之天線結構可涵蓋WWAN/LTE八頻操作。
第3圖係顯示根據本發明第一實施例所述之天線結構之天線效率(Antenna Efficiency)圖。天線效率曲線31代表天線結構操作於LTE700/GSM850/900頻帶之天線效率，而天線效率曲線32為天線結構操作於GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500頻帶之天線效率。如第3圖所示，本發明之天線結構於WWAN/LTE頻帶內皆有不錯的天線效率(已將S參數納入考量之輻射效率)，可符合實際應用的需求。
第4圖係顯示根據本發明第二實施例所述之通訊裝置400之示意圖。第二實施例與第一實施例之主要差異在於，第二實施例之天線結構是配置在多層電路板40之一角落處之一淨空區間411。在第二實施例中，接地面41大致為一L字形，且淨空區間411之二邊緣為接地面41所圍繞。第二實施例其餘特徵皆與第一實施例相同，因此第二實施例可具有與第一實施例相似之操作特性。
第5圖係顯示根據本發明第三實施例所述之通訊裝置500之示意圖。第三實施例與第一實施例之主要差異在於，第三實施例之第二金屬部56之第一線段561之末端更電性耦接至一第三線段564，其可用以調整天線結構之共振長度，進而微調天線結構之共振模態。第三線段564可以大致垂直於第一線段561。第三實施例其餘特徵皆與第一實施例相同，因此第三實施例可具有與第一實施例相似之操作特性。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、400、500．．．通訊裝置
10、40．．．多層電路板
11、41．．．接地元件
111、411．．．淨空區間
12、42．．．第一平面
13、43．．．第二平面
14、44．．．第三平面
15、45、55．．．第一金屬部
16、46、56．．．第二金屬部
160、460、560．．．環圈結構
161、461、561．．．第一線段
162、462、562．．．第二線段
163、463、563．．．導電貫孔
564．．．第三線段
17、47、57．．．饋入部
18、48、58．．．短路部
19、49、59．．．訊號源
21．．．第一操作頻帶
22．．．第二操作頻帶
31．．．第一操作頻帶之天線效率曲線
32．．．第二操作頻帶之天線效率曲線
第1圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置之示意圖；
第2圖係顯示根據本發明第一實施例所述之天線結構之返回損失圖；
第3圖係顯示根據本發明第一實施例所述之天線結構之天線效率圖；
第4圖係顯示根據本發明第二實施例所述之通訊裝置之示意圖；
第5圖係顯示根據本發明第三實施例所述之通訊裝置之示意圖。
100．．．通訊裝置
10．．．多層電路板
11．．．接地元件
111．．．淨空區間
12．．．第一平面
13．．．第二平面
14．．．第三平面
15．．．第一金屬部
16．．．第二金屬部
160．．．環圈結構
161．．．第一線段
162．．．第二線段
163．．．導電貫孔
17．．．饋入部
18．．．短路部
19．．．訊號源
Claims (9)
- 一種通訊裝置，包括：一多層電路板，具有至少一第一平面、一第二平面以及一第三平面，其中該第一平面、該第二平面以及該第三平面之一者具有一接地面，該接地面鄰近該多層電路板之一淨空區間，該淨空區間用於配置一天線結構，而該天線結構包括：一第一金屬部，經由一饋入部耦接至一訊號源；以及一第二金屬部，包括至少一第一線段和一第二線段，其中該第一線段和該第二線段分別位於該第一平面、該第二平面以及該第三平面之任二者上，且該第一線段係經由至少二個導電貫孔耦接至該第二線段以形成一環圈結構，該環圈結構大致位於該第二金屬部之一末端，並大致垂直於該接地面；其中該第一線段與該第二線段之長度大致相同，且該長度大於或等於該天線結構之最低操作頻率之0.05倍波長。
- 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該淨空區間之至少二邊緣為該接地面所包圍。
- 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該接地面大致為一L字形或一U字形。
- 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線結構更包括一短路部，而該第一金屬部係經由該短路部耦接至該接地面。
- 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該淨 空區間係位於該多層電路板之一角落處。
- 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第二金屬部更包括一第三線段，而該第二金屬部之該第一線段之一末端更耦接至該第三線段。
- 如申請專利範圍第6項所述之通訊裝置，其中該第三線段係大致垂直於該第一線段。
- 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線結構係激發產生一第一操作頻帶和一第二操作頻帶。
- 如申請專利範圍第8項所述之通訊裝置，其中該第一操作頻帶約介於704MHz到960MHz之間，而該第二操作頻帶約介於1710MHz到2690MHz之間。
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