TWI511371B - 通訊裝置 - Google Patents

通訊裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI511371B
TWI511371B TW102108180A TW102108180A TWI511371B TW I511371 B TWI511371 B TW I511371B TW 102108180 A TW102108180 A TW 102108180A TW 102108180 A TW102108180 A TW 102108180A TW I511371 B TWI511371 B TW I511371B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
antenna element
communication device
switch
antenna
frequency band
Prior art date
Application number
TW102108180A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201436358A (zh
Inventor
Kin Lu Wong
Meng Ting Chen
Original Assignee
Acer Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Acer Inc filed Critical Acer Inc
Priority to TW102108180A priority Critical patent/TWI511371B/zh
Priority to EP13168114.0A priority patent/EP2775562B1/en
Publication of TW201436358A publication Critical patent/TW201436358A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI511371B publication Critical patent/TWI511371B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/06—Details
    • H01Q9/14—Length of element or elements adjustable
    • H01Q9/145—Length of element or elements adjustable by varying the electrical length
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Transceivers (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Description

通訊裝置
本發明係關於一種通訊裝置，特別是一種包括可重組式雙饋入接地面天線元件(Reconfigurable Dual-feed Ground Plane Antenna Element)之通訊裝置。
近年來隨著無線通訊產業之蓬勃發展，為了滿足使用者多元化之需求，行動通訊裝置的功能也日趨進步。一般而言，行動通訊裝置必須在符合薄形化的趨勢下，同時加入相關之零組件。因此，如何在行動通訊裝置之有限空間內設計出具備更多功能之天線元件，並使得此天線元件能夠達到實際使用之效能，是天線設計者之一項重要挑戰。
有鑑於此，須要設計一種包括小尺寸天線之行動通訊裝置，以解決天線元件之可設計空間日漸縮減之難題。
本發明的目的在於提供一種通訊裝置及其可重組式雙饋入接地面天線元件(Reconfigurable Dual-feed Ground Plane Antenna Element)。該接地面天線元件主要包括一天線元件及該通訊裝置內之一接地元件。該天線元件包括一第一部分及一第二部分。該第一部分與該第二部分之間設置有一切換開關，以使該天線元件可取得不同電流共振路徑之組合。該切換 開關更可用於控制該天線元件之複數個不同共振模態之激發，進而達成該天線元件之多頻操作。該第一部分與該第二部分之總長度可以小於該天線元件之最低操作頻率之0.15倍波長。換言之，本發明之該天線元件之總長度將遠小於一般天線元件所需之最低操作頻率之0.25倍波長，因此具有小尺寸的優點。
在較佳實施例中，本發明提供一種通訊裝置，包括：一接地元件；以及一天線元件，鄰近於該接地元件，並與該接地元件不互相重疊，其中該天線元件包括：一第一部分，具有一第一端及一第二端，其中該第一端為該天線元件之一第一饋入點；以及一第二部分，具有一第三端及一第四端，其中該第三端為該天線元件之一第二饋入點，而該第四端為一開口端；其中，一第一切換開關係耦接於該第一部分之該第二端與該第二部分之該第三端之間，該第一切換開關更經由該第一部分和一第一電抗電路耦接至一通訊模組，一第二切換開關係耦接至該第二部分之該第三端，而該第二切換開關更經由一第二電抗電路耦接至該通訊模組。
在一些實施例中，該天線元件大致沿著該接地元件之一第一邊緣延伸，或是大致沿著該接地元件之二相鄰邊緣延伸。在一些實施例中，該天線元件係鄰近於該接地元件之一角落處。該第二部分大致沿著該接地元件之一第一邊緣延伸，該第一部分大致沿著該接地元件之一第二邊緣延伸，而該第一邊緣係鄰近且垂直於該第二邊緣。
在一些實施例中，當該第一切換開關閉路 (closed，導通)且該第二切換開關開路(open，不導通)時，該天線元件係經由該第一饋入點接收饋入能量，並操作於一第一頻帶。在一些實施例中，當該第二切換開關閉路且該第一切換開關開路時，該天線元件係經由該第二饋入點接收饋入能量，並操作於一第二頻帶。在一些實施例中，該第一頻帶約介於704MHz至960MHz之間，而該第二頻帶約介於1710MHz至2690MHz之間。
在一些實施例中，該天線元件之該第一部分大致為一L字形或一直條形。在一些實施例中，該天線元件之該第二部分大致為一L字形或一直條形。
在本發明中，該天線元件與該接地元件形成不對稱之一偶極天線(Dipole Antenna)結構，而藉由控制該等切換開關可以選擇性地耦接該天線元件之不同饋入點至一訊號源。該天線元件可以使用該第一部分加上該第二部分之組合，或是僅使用該第二部分，以得到不同之電流共振路徑。該天線元件更可控制其複數個不同共振模態之激發。更詳細地說，該天線元件可用下列方式操作於多重頻帶。當該第一切換開關閉路且該第二切換開關開路時，該天線元件係使用該第一部分加上該第二部分之組合來產生共振。另外，藉由該第一電抗電路提供一第一阻抗值，該天線元件可以共振於該第一頻帶。該第一部分與該第二部分之總長度係小於該第一頻帶之最低頻率之0.15倍波長。此時，該天線元件可產生一共振模態，以涵蓋該天線元件之低頻操作。當該第二切換開關閉路且該第一切換開關開路時，該天線元件僅使用該第二部分來產生共振。另外，藉由 該第二電抗電路提供一第二阻抗值，該天線元件可以共振於該第二頻帶。該第二部分之長度係小於該第二頻帶之最低頻率之0.15倍波長。此時，該天線元件可產生另一共振模態，以該涵蓋天線元件之高頻操作。
在一些實施例中，該天線元件大致為一平面結構，其總面積僅約為10×30 mm2 。在一些實施例中，該天線元件可切換操作於LTE700/GSM850/900之一低頻頻帶以及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500之一高頻頻帶。換言之，該天線元件可以涵蓋約介於704MHz至960 MHz之間之該第一頻帶，並涵蓋約介於1710MHz至2690 MHz之間之該第二頻帶，以達成LTE/WWAN之多重頻帶操作。
100、600、700‧‧‧通訊裝置
10‧‧‧接地元件
101‧‧‧接地元件之第一邊緣
102‧‧‧接地元件之第二邊緣
11、61、71‧‧‧天線元件
12、62、72‧‧‧天線元件之第一部分
13、63、73‧‧‧天線元件之第二部分
121、621、721‧‧‧第一部分之第一端(第一饋入點)
122、622、722‧‧‧第一部分之第二端
131、631、731‧‧‧第二部分之第三端(第二饋入點)
132、632、732‧‧‧第二部分之第四端
14、64、74‧‧‧第一切換開關
15、65、75‧‧‧第二切換開關
16、66、76‧‧‧第一電抗電路
17、67、77‧‧‧第二電抗電路
18‧‧‧通訊模組
21‧‧‧第一頻帶
31‧‧‧第二頻帶
41、51‧‧‧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元件由第一饋入點饋入能量時之返回損失圖；第3圖係顯示根據本發明第一實施例所述之天線元件由第二饋入點饋入能量時之返回損失圖；第4圖係顯示根據本發明第一實施例所述之天線元件由第一饋入點饋入能量時之天線效率圖；第5圖係顯示根據本發明第一實施例所述之天線元件由第二饋入點饋入能量時之天線效率圖；第6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7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。
為讓本發明之上述目的、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。通訊裝置100可以是一智慧型手機(Smart phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1圖所示，通訊裝置100至少包括一接地元件10及一天線元件11。天線元件11大致沿著接地元件10之一第一邊緣101延伸。接地元件10可以是一金屬平面，並鋪設於一介質基板上(未顯示)，例如：一FR4基板或是一系統電路板。天線元件11係鄰近於接地元件10，並與接地元件10不互相重疊。天線元件11包括一第一部分12及一第二部分13。在本實施例中，第一部分12大致為一L字形，而第二部分13大致為一直條形。本發明並不限於此，在其他實施例中，第一部分12和第二部分13之任一者可以大致為一直條形、一L字形、一J字形、一U字形、一W字形，或是一S字形等等。第一部分12具有一第一端121及一第二端122，其中第一端121為天線元件11之一第一饋入點。第二部分13具有一第三端131及一第四端132，其中第三端131為天線元件11之一第二饋入點，而第四端132為一開口端。第一切換開關14係耦接於第一部分12之第二 端122與第二部分13之第三端131之間。第一切換開關14更經由第一部分12和一第一電抗電路16耦接至一通訊模組18。一第二切換開關15亦耦接至第二部分13之第三端131。第二切換開關15更經由一第二電抗電路17耦接至通訊模組18。第一電抗電路16提供一第一阻抗值，而第二電抗電路17提供一第二阻抗值，其中該第一阻抗值可異於該第二阻抗值。在一些實施例中，第一電抗電路16和第二電抗電路17各自包括一或複數個電感器和電容器，例如：晶片電感器和晶片電容器。通訊模組18可視為天線元件11之一訊號源。藉由控制第一切換開關14和第二切換開關15，天線元件11係選擇性地使用該第一饋入點或是該第二饋入點接收來自該訊號源之饋入能量，以操作於不同頻帶。第一切換開關14和第二切換開關15之種類在本發明中並不作限制。例如：第一切換開關14和第二切換開關15可各自用一PIN型二極體(PIN diode)實施之。在一些實施例中，通訊裝置100更包括一控制單元(未顯示)，該控制單元可根據一使用者輸入信號或是一偵測信號，選擇性地導通或不導通第一切換開關14和第二切換開關15之任一者。在一些實施例中，通訊裝置100更包括一感測器(未顯示)，該感測器可以偵測附近之一電磁信號之頻率，並據以產生該偵測信號。必須注意的是，通訊裝置100更可包括其他元件，例如：一觸控面板、一處理器、一揚聲器、一電池，以及一外殼(未顯示)。
第2圖係顯示根據本發明第一實施例所述之天線元件11由該第一饋入點(第一部分12之第一端121)饋入能量時之返回損失(Return Loss)圖。在本實施例中，接地元件10之總 面積約為100×150 mm2 ，為一典型平板電腦之接地元件尺寸，而天線元件11之總面積僅約為10×30 mm2 。當第一切換開關14閉路且第二切換開關15開路時，天線元件11係使用第一部分12加上第二部分13之組合來產生共振，以形成一第一頻帶21。在較佳實施例中，第一頻帶21可涵蓋LTE700/GSM850/900頻帶(約介於704MHz至960 MHz之間)。在本實施例中，第一部分12與第二部分13之總長度係小於第一頻帶21之最低頻率之0.15倍波長。
第3圖係顯示根據本發明第一實施例所述之天線元件11由該第二饋入點(第二部分13之第三端131)饋入能量時之返回損失圖。當第二切換開關15閉路且第一切換開關14開路時，天線元件11僅使用第二部分13來產生共振，以形成一第二頻帶31，其中第二頻帶31可涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500頻帶(約介於1710MHz至2690 MHz之間)。在本實施例中，第二部分13之長度係小於第二頻帶31之最低頻率之0.15倍波長。
第4圖係顯示根據本發明第一實施例所述之天線元件11由該第一饋入點饋入能量時之天線效率(Antenna Efficiency)圖。在本實施例中，第一切換開關14閉路，而第二切換開關15開路。如第4圖所示，天線效率曲線41代表天線元件11操作於LTE700/GSM850/900頻帶時之天線效率。由此結果可知，天線元件11操作於LTE700/GSM850/900各頻帶時皆有不錯的天線效率(已將S參數納入考量之輻射效率)，符合實際應用的需求。
第5圖係顯示根據本發明第一實施例所述之天線元件11由該第二饋入點饋入能量時之天線效率圖。在本實施例中，第二切換開關15閉路，而第一切換開關14開路。如第5圖所示，天線效率曲線51代表天線元件11操作於GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500頻帶時之天線效率。由此結果可知，天線元件11操作於GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500各頻帶時皆有不錯的天線效率(已將S參數納入考量之輻射效率)，符合實際應用的需求。
第6圖係顯示根據本發明第二實施例所述之通訊裝置600之示意圖。在第二實施例中，一天線元件61可以鄰近於接地元件10之一角落處，並大致沿著接地元件10之二相鄰邊緣延伸，以節省通訊裝置600之內部設計空間。在第二實施例中，天線元件61之一第一部分62大致為一L字形，而天線元件61之一第二部分63亦大致為一L字形。第二實施例之其餘特徵皆與第一實施例相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第7圖係顯示根據本發明第三實施例所述之通訊裝置700之示意圖。在第三實施例中，一天線元件71係鄰近於接地元件10之一角落處。天線元件71之一第二部分73大致沿著接地元件10之一第一邊緣101延伸，而天線元件71之一第一部分72大致沿著接地元件10之一第二邊緣102延伸，以節省通訊裝置700之內部設計空間，其中第一邊緣101係鄰近且垂直於第二邊緣102。在第三實施例中，天線元件71之第一部分72大致為一直條形，而天線元件71之第二部分73亦大致為一直條形。 第三實施例之其餘特徵皆與第一實施例相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
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‧‧‧通訊裝置
10‧‧‧接地元件
101‧‧‧接地元件之第一邊緣
11‧‧‧天線元件
12‧‧‧天線元件之第一部分
13‧‧‧天線元件之第二部分
121‧‧‧第一部分之第一端(第一饋入點)
122‧‧‧第一部分之第二端
131‧‧‧第二部分之第三端(第二饋入點)
132‧‧‧第二部分之第四端
14‧‧‧第一切換開關
15‧‧‧第二切換開關
16‧‧‧第一電抗電路
17‧‧‧第二電抗電路
18‧‧‧通訊模組

Claims (10)

  1. 一種通訊裝置，包括：一接地元件；以及一天線元件，鄰近於該接地元件，並與該接地元件不互相重疊，其中該天線元件包括：一第一部分，具有一第一端及一第二端，其中該第一端為該天線元件之一第一饋入點；以及一第二部分，具有一第三端及一第四端，其中該第三端為該天線元件之一第二饋入點，而該第四端為一開口端；其中，一第一切換開關係耦接於該第一部分之該第二端與該第二部分之該第三端之間，該第一切換開關更經由該第一部分和一第一電抗電路耦接至一通訊模組，一第二切換開關係耦接至該第二部分之該第三端，而該第二切換開關更經由一第二電抗電路耦接至該通訊模組。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線元件大致沿著該接地元件之一第一邊緣延伸，或是大致沿著該接地元件之二相鄰邊緣延伸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線元件係鄰近於該接地元件之一角落處，該第二部分大致沿著該接地元件之一第一邊緣延伸，該第一部分大致沿著該接地元件之一第二邊緣延伸，而該第一邊緣係鄰近且垂直於該第二邊緣。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中當該第一切換開關閉路(closed)且該第二切換開關開路(open)時，該天線 元件係經由該第一饋入點接收饋入能量，並操作於一第一頻帶。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之通訊裝置，其中當該第二切換開關閉路且該第一切換開關開路時，該天線元件係經由該第二饋入點接收饋入能量，並操作於一第二頻帶。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之通訊裝置，其中該第一頻帶約介於704MHz至960MHz之間，而該第二頻帶約介於1710MHz至2690MHz之間。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之通訊裝置，其中該第一電抗電路提供一第一阻抗值，使得該天線元件共振於該第一頻帶，而該第一部分與該第二部分之總長度係小於該第一頻帶之最低頻率之0.15倍波長。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之通訊裝置，其中該第二電抗電路提供一第二阻抗值，使得該第二部分共振於該第二頻帶，而該第二部分之長度係小於該第二頻帶之最低頻率之0.15倍波長。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一部分大致為一L字形或一直條形。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第二部分大致為一L字形或一直條形。
TW102108180A 2013-03-08 2013-03-08 通訊裝置 TWI511371B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102108180A TWI511371B (zh) 2013-03-08 2013-03-08 通訊裝置
EP13168114.0A EP2775562B1 (en) 2013-03-08 2013-05-16 Communication device and antenna element therein

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102108180A TWI511371B (zh) 2013-03-08 2013-03-08 通訊裝置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201436358A TW201436358A (zh) 2014-09-16
TWI511371B true TWI511371B (zh) 2015-12-01

Family

ID=48430565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102108180A TWI511371B (zh) 2013-03-08 2013-03-08 通訊裝置

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2775562B1 (zh)
TW (1) TWI511371B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108321495B (zh) * 2018-01-22 2020-05-19 Oppo广东移动通信有限公司 天线组件、天线装置及电子设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1390372A (zh) * 1999-10-29 2003-01-08 奥根流动电话通讯公司 用于发射和接收无线电波的天线设备及方法
CN1661857A (zh) * 2004-02-23 2005-08-31 启碁科技股份有限公司 可调整的无线通讯装置与天线模组及其控制方法
TW200952264A (en) * 2008-06-10 2009-12-16 Univ Nat Sun Yat Sen A multiband mobile communication device antenna
TW201004030A (en) * 2008-07-08 2010-01-16 Mitac Int Corp Antenna system capable of adjusting radiation pattern
TW201136028A (en) * 2009-08-17 2011-10-16 Antenova Ltd Antennas with multiple feed circuits
CN102280689A (zh) * 2010-05-10 2011-12-14 三星电子株式会社 便携式终端的可重配置内置天线
JP2012256999A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Panasonic Corp アンテナ装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010120218A1 (en) * 2009-04-15 2010-10-21 Laird Technologies Ab Multiband antenna device and portable radio communication device comprising such an antenna device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1390372A (zh) * 1999-10-29 2003-01-08 奥根流动电话通讯公司 用于发射和接收无线电波的天线设备及方法
CN1661857A (zh) * 2004-02-23 2005-08-31 启碁科技股份有限公司 可调整的无线通讯装置与天线模组及其控制方法
TW200952264A (en) * 2008-06-10 2009-12-16 Univ Nat Sun Yat Sen A multiband mobile communication device antenna
TW201004030A (en) * 2008-07-08 2010-01-16 Mitac Int Corp Antenna system capable of adjusting radiation pattern
TW201136028A (en) * 2009-08-17 2011-10-16 Antenova Ltd Antennas with multiple feed circuits
CN102280689A (zh) * 2010-05-10 2011-12-14 三星电子株式会社 便携式终端的可重配置内置天线
JP2012256999A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Panasonic Corp アンテナ装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2775562A1 (en) 2014-09-10
TW201436358A (zh) 2014-09-16
EP2775562B1 (en) 2017-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10355341B2 (en) Mobile device and antenna structure
TWI637561B (zh) 行動裝置
TWI530024B (zh) 多頻可調天線結構
TWI539671B (zh) 行動裝置
TWI602346B (zh) 行動裝置
TWI502817B (zh) 通訊裝置
TWI531122B (zh) 通訊裝置
TWI638486B (zh) 行動裝置
TWI523314B (zh) 通訊裝置
TWI646730B (zh) 行動裝置
TWI539676B (zh) 通訊裝置
TWI475747B (zh) 通訊裝置
TWI531115B (zh) 通訊裝置
TWI539678B (zh) 通訊裝置
US20140266968A1 (en) Communication device and antenna element therein
TWI549369B (zh) 通訊裝置
TW201507265A (zh) 行動裝置
US9865929B2 (en) Communication device and antenna element therein
TWI511371B (zh) 通訊裝置
TWI558001B (zh) 天線結構
TWI590522B (zh) 行動裝置