TWI523330B - 通訊裝置 - Google Patents

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TWI523330B TW101110729A TW101110729A TWI523330B TW I523330 B TWI523330 B TW I523330B TW 101110729 A TW101110729 A TW 101110729A TW 101110729 A TW101110729 A TW 101110729A TW I523330 B TWI523330 B TW I523330B
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Description

通訊裝置
本發明係關於一種通訊裝置，特別是一種具有可重組天線元件之行動通訊裝置。
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，其中又以行動通訊裝置為最熱門之通訊產品。在行動通訊裝置訴求輕薄短小且多功能化的同時，可容納天線的空間相對越來越縮減。如何在行動通訊裝置之有限的天線設計空間中，發揮最有效的利用是一個很重要的課題。
因此，有必要提出一種可調式通訊裝置，其中天線元件可以在尺寸不變的情況下操作在不同的通訊頻帶，以解決行動通訊裝置空間日益不足的問題。
本發明的目的在於提供一種通訊裝置及其可重組天線元件，其中可重組天線元件包括一天線元件和一可重組電路元件組。藉由調整可重組電路元件組，可以在天線元件尺寸不變的情況下，改變天線元件之共振路徑，使天線元件之共振模態涵蓋不同的通訊頻帶。本發明之可重組天線元件可涵蓋WWAN/LTE頻帶之多頻操作。
在一實施例中，本發明提供一種通訊裝置，包括：一接地元件；一天線元件，該天線元件包括：一第一輻射部，該第一輻射部之一端為該天線元件之饋入端，而該第一輻射部之另一端為開口端；以及一第二輻射部，包括一第一部分和一第二部分，該第二輻射部之一端為短路端，耦接至該接地元件，而該第二輻射部之另一端為開口端，該第二輻射部之長度大於該第一輻射部之長度，且該第二輻射部係圍繞該第一輻射部之該開口端而延伸；以及一可重組電路元件組，耦接於該第一部分和該第二部分之間，該可重組電路元件組具有至少二支路，且該可重組電路元件組係選擇性地導通(Close)或不導通(Open)該等支路以使得該天線元件操作於多重頻帶。
於本發明中，天線元件中的可重組電路元件組位於第二輻射部上，且具有至少二個支路。在一實施例中，第一支路具有一電感元件，而第二支路具有一切換元件，可以導通(Close)或不導通(Open)第二支路。當第二支路導通時，第二輻射部之共振路徑主要經由第二支路；而當第二支路不導通時，第二輻射部之共振路徑主要經由第一支路。因為第一支路具有一電感元件，因此可以降低第二輻射部之最低共振模態的頻率。藉由切換第二支路操作於導通或開路狀態，可改變第二輻射部產生之共振模態之頻率，使天線元件操作於不同頻帶，達到多頻操作的目的。
在一實施例中，可重組天線元件之長度約為35mm，寬度約為7mm，而高度約為3mm(體積約0.74 cm3)。本發明之可重組天線元件可操作於WWAN/LTE之八頻操作(LTE700/GSM850/900三頻帶及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500五頻帶)。在較佳實施例中，第一輻射部產生至少一共振模態位於天線元件之高頻頻帶(約1710 MHz~2690 MHz)來至少涵蓋一行動通訊頻帶，第二輻射部則產生至少一共振模態位於天線元件之低頻頻帶(約700 MHz~960 MHz)來至少涵蓋一行動通訊頻帶。此外，可重組電路元件組係遠離第二輻射部之開口端及短路端，且大致位於第二輻射部之高階共振模態之電流零點處(或零表面電流處)，因此可在不影響高階共振模態下，來改變第二輻射部之最低共振模態的頻率。
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圖為本發明之通訊裝置100之第一實施例之示意圖。通訊裝置100包括：一接地元件10、一天線元件11，以及一可重組電路元件組14。天線元件11包括一第一輻射部12和一第二輻射部13。第一輻射部12之一端為天線元件11之饋入端121，其電性耦接至一信號源15，而第一輻射部12之另一端為開口端122。第二輻射部包括一第一部分1310和一第二部分1320。第二輻射部13之一端為短路端131，其電性耦接至接地元件10，而第二輻射部13之另一端為一開口端132。第二輻射部13之長度大於第一輻射部12之長度。第二輻射部13係圍繞第一輻射部12之開口端122而延伸。可重組電路元件組14係電性耦接於第二輻射部13之第一部分1310和第二部分1320之間。可重組電路元件組14具有至少二個支路，並可選擇性地導通或不導通該等支路以改變第二輻射部13產生之共振模態之頻率，使得天線元件11操作於多重頻帶。在一些實施例中，可重組電路元件組14係根據一使用者輸入或是根據一處理器(未圖示)所產生之控制信號來決定是否導通該等支路。值得注意的是，可重組電路元件組14係遠離第二輻射部13之開口端132及短路端131，且大致位於第二輻射部13之一高階共振模態之一電流零點處(或零表面電流處)。在本實施例中，可重組電路元件組14包括至少一第一支路141及一第二支路143，其中第一支路141具有一第一電感元件142(例如：晶片電感器)，而第二支路143具有一第一切換元件144，用以導通或不導通第二支路143。
第2A圖為本發明第一實施例中當第二支路143導通時通訊裝置100之返回損失圖。當第一切換元件144導通(Closed)第二支路143時，天線元件11係操作於一第一頻帶21及一第二頻帶22。第一頻帶21主要由第二輻射部13產生之一最低共振模態所形成，而第二頻帶22主要由第二輻射部13產生之一高階共振模態及第一輻射部12產生之一共振模態所形成。第一頻帶21及第二頻帶22至少涵蓋一行動通訊頻帶，或是涵蓋GSM850/900頻帶及GSM1800/1900/UMTS頻帶。
第2B圖為本發明第一實施例中當第二支路143導通時通訊裝置100之天線效率圖。天線效率曲線211為天線元件11操作於GSM850/900頻帶時之天線效率，而天線效率曲線221為天線元件11操作於GSM1800/1900/UMTS頻帶時之天線效率。本發明之通訊裝置100不論天線元件11操作於GSM850/900頻帶或是GSM1800/1900/UMTS頻帶皆有不錯的天線效率(已將S參數納入考量之輻射效率)。
第3A圖為本發明第一實施例中當第二支路143不導通時通訊裝置100之返回損失圖。當第一切換元件144不導通(Open)第二支路143時，天線元件11係操作於一第三頻帶31及一第四頻帶32。第三頻帶31主要由第二輻射部13產生之一最低共振模態所形成，而第四頻帶32主要由第二輻射部13產生之一高階共振模態及第一輻射部12產生之一共振模態所形成。第三頻帶31及第四頻帶32至少涵蓋一行動通訊頻帶，或是涵蓋LTE700頻帶及LTE2300/2500頻帶。
第3B圖為本發明第一實施例中當第二支路143不導通時通訊裝置100天線效率圖。天線效率曲線311為天線元件11操作於LTE700頻帶時之天線效率，而天線效率曲線321為天線元件11操作於LTE2300/2500頻帶時之天線效率。本發明之通訊裝置100不論天線元件11操作於LTE700頻帶或是LTE2300/2500頻帶皆有不錯的天線效率(已將S參數納入考量之輻射效率)。
第4圖為本發明之通訊裝置400之第二實施例之示意圖。在本實施例中，二個切換元件係分別配置在可重組電路元件組44之二條不同支路上，以導通或不導通該等支路，來切換不同操作頻帶。可重組電路元件組44之第一支路441具有串聯耦接之一第二切換元件445與一第一電感元件442，而可重組電路元件組44之第二支路443具有一第一切換元件444。在其他實施例中，第二切換元件445與第一電感元件442之位置可以對調。當第二切換元件445導通且第一切換元件444不導通時，第一電感元件442係電性耦接於第二輻射部13之第一部分1310和第二部分1320之間。反之，當第二切換元件445不導通且第一切換元件444導通時，第二支路443係將第一部分1310電性耦接至第二部分1320。值得注意的是，在本實施例中，第一切換元件444和第二切換元件445兩者至少其一為導通狀態。第二實施例之通訊裝置400之其餘部分與第一實施例之通訊裝置100相同。因此，第二實施例亦能得到與第一實施例相似之功效，可涵蓋WWAN/LTE之多頻帶操作。
第5圖為本發明之通訊裝置500之第三實施例之示意圖。在本實施例中，可重組電路元件組54之第二支路543更具有一第二電感元件546(例如：晶片電感器)。此設計可將天線元件11更縮小化。可重組電路元件組54之第一支路541具有串聯耦接之一第二切換元件545與一第一電感元件542，而可重組電路元件組54之第二支路543具有串聯耦接之一第二電感元件546與一第一切換元件544。在其他實施例中，第二切換元件545與第一電感元件542之位置可以對調，而第二電感元件546與一第一切換元件544之位置也可以對調。當第一切換元件544導通且第二切換元件545不導通時，第二支路543之第二電感元件546係電性耦接於第二輻射部13之第一部分1310和第二部分1320之間。反之，當第一切換元件544不導通且第二切換元件545導通時，第一支路541之第一電感元件542係電性耦接於第二輻射部13之第一部分1310和第二部分1320之間。在較佳實施例中，第一電感元件542和第二電感元件546具有不同之電感值。值得注意的是，在本實施例中，第一切換元件544和第二切換元件545兩者至少其一為導通狀態。第三實施例之通訊裝置500之其餘部分與第一實施例之通訊裝置100相同。因此，第三實施例亦能得到與第一實施例相似之功效，可涵蓋WWAN/LTE之多頻帶操作。和第一實施例相比，第一電感元件542和第二電感元件546兩者之一應具有比第一電感元件142更大之電感值，而另一者則應具有比第一電感元件142更小之電感值。
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．．．接地元件
11．．．天線元件
12．．．第一輻射部
121．．．饋入端
122．．．第一輻射部之開口端
13．．．第二輻射部
131．．．短路端
132．．．第二輻射部之開口端
1310．．．第二輻射部之第一部份
1320．．．第二輻射部之第二部分
14、44、54．．．可重組電路元件組
141、441、541．．．第一支路
142、442、542．．．第一電感元件
143、443、543．．．第二支路
144、444、544．．．第一切換元件
15．．．訊號源
21．．．第一頻帶
22．．．第二頻帶
211、221、311、322．．．天線效率曲線
31．．．第三頻帶
32．．．第一實施例之第四頻帶
445、545．．．第二切換元件
546．．．第二電感元件
第1圖為本發明之通訊裝置之第一實施例之示意圖；
第2A圖為本發明第一實施例中當第二支路導通時通訊裝置之返回損失圖；
第2B圖為本發明第一實施例中當第二支路導通時通訊裝置之天線效率圖；
第3A圖為本發明第一實施例中當第二支路不導通時通訊裝置之返回損失圖；
第3B圖為本發明第一實施例中當第二支路不導通時通訊裝置天線效率圖；
第4圖為本發明之通訊裝置之第二實施例之示意圖；
第5圖為本發明之通訊裝置之第三實施例之示意圖。
100．．．通訊裝置
10．．．接地元件
11．．．天線元件
12．．．第一輻射部
121．．．饋入端
122．．．第一輻射部之開口端
13．．．第二輻射部
131．．．短路端
132．．．第二輻射部之開口端
1310．．．第二輻射部之第一部份
1320．．．第二輻射部之第二部分
14．．．可重組電路元件組
141．．．第一支路
142．．．第一電感元件
143．．．第二支路
144．．．第一切換元件
15．．．訊號源

Claims (10)

  1. 一種通訊裝置，包括：一接地元件；一天線元件，該天線元件包括：一第一輻射部，該第一輻射部之一端為該天線元件之饋入端，而該第一輻射部之另一端為開口端；以及一第二輻射部，包括一第一部分和一第二部分，該第二輻射部之一端為短路端，耦接至該接地元件，而該第二輻射部之另一端為開口端，該第二輻射部之長度大於該第一輻射部之長度，且該第二輻射部係圍繞該第一輻射部之該開口端而延伸；以及一可重組電路元件組，耦接於該第一部分和該第二部分之間，該可重組電路元件組具有至少二支路，且該可重組電路元件組係選擇性地導通或不導通該等支路以使得該天線元件操作於多重頻帶；其中該可重組電路元件組係遠離該第二輻射部之該開口端及該短路端，且大致位於該第二輻射部之一高階共振模態之一電流零點處。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該可重組電路元件組包括一第一支路和一第二支路，該第一支路具有一第一電感元件，該第二支路具有一第一切換元件用以導通或不導通該第二支路。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之通訊裝置，其中當該第二支路導通時，該天線元件操作於一第一頻帶及一第二頻帶。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之通訊裝置，其中該第一頻帶及該第二頻帶至少涵蓋一行動通訊頻帶，或是涵蓋GSM850/900頻帶及GSM1800/1900/UMTS頻帶。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之通訊裝置，其中當該第二支路不導通時，該天線元件操作於一第三頻帶及一第四頻帶。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之通訊裝置，其中該第三頻帶及該第四頻帶至少涵蓋一行動通訊頻帶，或是涵蓋LTE700頻帶及LTE2300/2500頻帶。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之通訊裝置，其中該第一輻射部產生至少一共振模態位於該第二頻帶或該第四頻帶。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之通訊裝置，其中該第二輻射部產生至少一共振模態位於該第一頻帶或該第三頻帶。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之通訊裝置，其中該第一支路更具有一第二切換元件以導通或不導通該第一支路，而該第二切換元件係與該第一電感元件串聯耦接。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之通訊裝置，其中該第二支路更具有一第二電感元件，該第二電感元件係與該第一切換元件串聯耦接。
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