TWI531116B - 通訊裝置 - Google Patents

通訊裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI531116B
TWI531116B TW102145503A TW102145503A TWI531116B TW I531116 B TWI531116 B TW I531116B TW 102145503 A TW102145503 A TW 102145503A TW 102145503 A TW102145503 A TW 102145503A TW I531116 B TWI531116 B TW I531116B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
communication device
metal portion
segment
length
ring
Prior art date
Application number
TW102145503A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201524000A (zh
Inventor
翁金輅
許宏任
Original Assignee
宏碁股份有限公司
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 宏碁股份有限公司 filed Critical 宏碁股份有限公司
Priority to TW102145503A priority Critical patent/TWI531116B/zh
Priority to US14/205,763 priority patent/US9437925B2/en
Publication of TW201524000A publication Critical patent/TW201524000A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI531116B publication Critical patent/TWI531116B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
    • H01Q5/364—Creating multiple current paths
    • H01Q5/371—Branching current paths
    • 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
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/321—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors within a radiating element or between connected radiating elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Description

通訊裝置
本發明係關於一種通訊裝置，特別係關於一種具有小型化多頻天線元件(Small-Size Multi-band Antenna Element Therein)之通訊裝置。
隨著行動通訊科技蓬勃發展以及無線通訊技術日漸進步，相關之各種產品均不斷地推陳出新。如今，行動通訊裝置需要更快之傳輸速度，以提供消費者在使用上之便利性和即時性。由於行動通訊裝置之設計越來越趨向輕薄化，其螢幕與邊框(Frame)之間距將變得更小，在此情況下，可用於容納天線元件之設計空間亦會相對地縮減。因此，如何在薄形化行動通訊裝置中設計出一種小型化、多頻帶操作之天線元件，實為天線設計者之一大挑戰。
為了解決先前技術所面臨之問題，本發明提供一種通訊裝置及其天線元件。此天線元件具有小尺寸之全平面結構，其不需外加任何匹配電路，即可至少涵蓋LTE/WWAN(Long Term Evolution/Wireless Wide Area Network)之多重頻帶(例如：其約介於1710MHz至2690MHz之間，以及約介於824MHz至960MHz之間)。舉例來說，此天線元件可形成於厚度為0.4mm 之一FR4(Flame Retardant 4)基板上，而天線元件之面積可僅約為10×35mm2。本發明之天線元件之高頻頻帶可具有至少1500MHz之頻寬，故其非常適合用於涵蓋各種行動通訊之高頻範圍。
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，鄰近於該接地元件之一邊緣，其中該天線元件包括：一環圈金屬部，具有一第一端和一第二端，其中該第一端係耦接至一訊號源，該第二端係耦接至該接地元件，該環圈金屬部包括一第一區段及一第二區段，該第一區段與該第二區段係由一間隙所分隔開，該第一區段包括該第一端，而該第二區段包括該第二端；以及一支路金屬部，具有一第三端和一第四端，其中該第三端係經由一電感元件耦接至該環圈金屬部上之一連接點，該第四端為一開口端，而該支路金屬部之長度係大於該第一區段之長度。
該天線元件可以提供至少二個寬頻頻帶來涵蓋行動通訊之多頻操作。該天線元件可以大致為形成於一介質基板之一表面上之一平面結構，其結構相對簡單且容易製作，故特別適合應用於薄形平板通訊裝置。前述之二寬頻頻帶可以分別由該環圈金屬部及該支路金屬部所激發產生，因此設計者很容易分別對這些頻帶作頻率調整。該環圈金屬部可由該間隙分隔為該第一區段和該第二區段。在一些實施例中，該第一區段之長度至少為該第二區段之長度之0.5倍。在另一些實施例中，該第二區段之長度至少為該第一區段之長度之0.5倍。前述之長度比例可以使得該第一區段所激發產生之一第一共振模態 以及該第二區段所激發產生之一第二共振模態兩者共同合成寬頻之一第一頻帶，以涵蓋行動通訊之多頻操作。例如，該第一頻帶可以涵蓋LTE/WWAN之高頻範圍，其約介於1700MHz至2700MHz之間。
在一些實施例中，該環圈金屬部之該間隙大致為一步階之形狀。在另一些實施例中，該環圈金屬部之該間隙大致為一直線線段之形狀，其中該直線線段之一延伸直線與該接地元件之該邊緣之間形成一夾角，而該夾角不為90度。在此設計下，該第一區段之一第一開口端具有一第一斜邊(該第一開口端係鄰近於該間隙)，而該第一斜邊可使得該環圈金屬部之該第一端至該第一區段之該第一開口端之間形成連續之一第一共振長度，從而增加其對應之該第一共振模態之阻抗頻寬。相似地，該第二區段之一第二開口端亦具有一第二斜邊(該第二開口端係鄰近於該間隙)，該第二斜邊亦可使得該環圈金屬部之該第二端至該第二區段之該第二開口端之間形成連續之一第二共振長度，從而增加其對應之該第二共振模態之阻抗頻寬。因此，藉由結合該第一共振模態與該第二共振模態，該第一頻帶之頻寬將會明顯地增加。
在一些實施例中，該環圈金屬部之該第一端和該第二端係彼此互相鄰近，使得該環圈金屬部包圍住一倒L字形區域。前述之設計方式可以使得該環圈金屬部之尺寸縮小，進而可微縮該天線元件之整體尺寸。
在該天線元件中，該支路金屬部係經由該電感元件耦接至該環圈金屬部。該電感元件可以是一集總式電感器 (例如：一晶片電感器)或是一分布式電感器。由於該電感元件在高頻頻帶中會具有一高感抗值並近似於一開路(Open Circuit)，在此設計下，該支路金屬部大致不會影響該環圈金屬部於寬頻之該第一頻帶中之操作。另外，該支路金屬部之長度至少大於該第一區段之長度，因此由該環圈金屬部之該第一端經過該電感元件至該支路金屬部所形成之一共振路徑更可激發產生一第三共振模態。該第三共振模態可形成該天線元件之一第二頻帶，其中該第二頻帶之頻率係低於該第一頻帶之頻率。例如，該第二頻帶可以涵蓋LTE/WWAN之低頻範圍，其約介於824MHz至960MHz之間。
在一些實施例中，具有平面結構之該天線元件可以使用全印刷方式來進行製作(例如：該電感元件係以一分布式電感器實施之)。在一些實施例中，該環圈金屬部之該間隙係介於該支路金屬部與該接地元件之該邊緣之間。該天線元件在低姿勢(Low-profile)及約10×35mm2之小型化尺寸下，可以提供寬頻之該第一頻帶及該第二頻帶，其可涵蓋約介於824MHz至960MHz之間及約介於1710MHz至2690MHz之間之多重頻帶範圍。
100、400、500‧‧‧通訊裝置
11‧‧‧接地元件
111‧‧‧接地元件之邊緣
12、42、52‧‧‧天線元件
13、43、53‧‧‧環圈金屬部
131、431、531‧‧‧環圈金屬部之第一端
132、432、532‧‧‧環圈金屬部之第二端
133、433、533‧‧‧間隙
134、434、534‧‧‧連接點
135、435、535‧‧‧環圈金屬部之第一區段
136、436、536‧‧‧環圈金屬部之第二區段
14、44‧‧‧支路金屬部
143、443‧‧‧支路金屬部之第三端
144、444‧‧‧支路金屬部之第四端
15、45‧‧‧電感元件
16‧‧‧訊號源
17‧‧‧倒L字形區域
21‧‧‧第一頻帶
22‧‧‧第二頻帶
31‧‧‧第一頻帶之天線效率
32‧‧‧第二頻帶之天線效率
48‧‧‧間隙之延伸直線
θ‧‧‧間隙之延伸直線與接地元件之邊緣之間之夾角
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通訊裝置之天線元件之返回損失圖； 第3圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置之天線元件之天線效率圖；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；以及第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。
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11以及一天線元件12。天線元件12係鄰近於接地元件11之一邊緣111。天線元件12包括一環圈金屬部13及一支路金屬部14。環圈金屬部13具有一第一端131和一第二端132。環圈金屬部13之第一端131係耦接至一訊號源16。訊號源16可以是一射頻(Radio Frequency)模組，其可用於激發天線元件12。環圈金屬部13之第二端132係耦接至接地元件11。環圈金屬部13可以大致包圍住一倒L字形區域17。環圈金屬部13包括一第一區段135及一第二區段136，其中第一區段135與第二區段136係由一間隙133所完全分隔開。環圈金屬部13之間隙133可以介於支路金屬部14與接地元件11之邊緣111之間。第一區段135可以 大致為一倒L字形，而第二區段136可以大致為一倒J字形。第一區段135包括環圈金屬部13之第一端131，而第二區段136包括環圈金屬部13之第二端132。第一區段135之長度可以至少為第二區段136之長度之0.5倍，或是第二區段136之長度至少為第一區段135之長度之0.5倍。支路金屬部14可以大致為一直條形或一倒L字形。支路金屬部14具有一第三端143和一第四端144。支路金屬部14之第三端143係經由一電感元件15耦接至環圈金屬部13之第一區段135上之一連接點134。支路金屬部14之第四端144為一開口端。支路金屬部14之長度係大於第一區段135之長度。電感元件15可以是一分布式電感器，其可與環圈金屬部13及支路金屬部14一起藉由全印刷方式形成於一介質基板上(例如：一FR4(Flame Retardant 4)基板)，以降低整體製造成本。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通訊裝置100之天線元件12之返回損失(Return Loss)圖。在一些實施例中，通訊裝置100之元件尺寸和元件參數可如下列所述。接地元件11之長度約為200mm，寬度約為150mm。接地元件11之尺寸大致為一9.7吋平板電腦之接地面尺寸。天線元件12之長度約為35mm，寬度約為10mm。天線元件12可具有低姿勢且小型化之結構，並可形成於厚度約為0.4mm之一FR4基板上。如第2圖所示，通訊裝置100之天線元件12可涵蓋一第一頻帶21和一第二頻帶22。高頻之第一頻帶21可具有至少1500MHz之頻寬 (該頻寬約為1700MHz至3200MHz)，並可涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500之行動通訊頻帶(約介於1710MHz至2690MHz之間)。另一方面，低頻之第二頻帶22可涵蓋GSM850/900之行動通訊頻帶(約介於824MHz至960MHz之間)。
第3圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置100之天線元件12之天線效率(Antenna Efficiency)圖。前述之天線效率為已包含返回損失之輻射效率。如第3圖所示，天線元件12於第一頻帶21內(約介於1710MHz至2690MHz之間)之天線效率31約介於52%至77%之間，而天線元件12於1710MHz至3600MHz之頻帶內之天線效率31皆高於50%。另一方面，天線元件12於第二頻帶22內(約介於824MHz至960MHz之間)之天線效率32約介於45%至62%之間。前述之天線效率已可滿足行動通訊裝置之實際應用需求。
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。在第二實施例之一天線元件42中，一支路金屬部44之一第三端443係經由一電感元件45耦接至一環圈金屬部43之一第一區段435上之一連接點434，其中電感元件45為一集總式電感器(例如：一晶片電感器)。另外，環圈金屬部43之一間隙433大致為一直線線段之形狀，而該直線線段之一延伸直線48與接地元件11之邊緣111之間形成一夾角θ，其中夾角θ不為90度。舉例來說，夾角θ可以約介於0度至45度之間。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。在第三實施例之一天線元件52中，一環圈金屬部53之一間隙533大致為一步階(Step)之形狀。更詳細地說，該步階可以大致為一N字形。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。本發明之通訊裝置及天線結構並不僅限於第1-5圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-5圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之通訊裝置及天線結構當中。
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
11‧‧‧接地元件
111‧‧‧接地元件之邊緣
12‧‧‧天線元件
13‧‧‧環圈金屬部
131‧‧‧環圈金屬部之第一端
132‧‧‧環圈金屬部之第二端
133‧‧‧間隙
134‧‧‧連接點
135‧‧‧環圈金屬部之第一區段
136‧‧‧環圈金屬部之第二區段
14‧‧‧支路金屬部
143‧‧‧支路金屬部之第三端
144‧‧‧支路金屬部之第四端
15‧‧‧電感元件
16‧‧‧訊號源
17‧‧‧倒L字形之一區域

Claims (9)

  1. 一種通訊裝置，包括：一接地元件；以及一天線元件，鄰近於該接地元件之一邊緣，其中該天線元件包括：一環圈金屬部，具有一第一端和一第二端，其中該第一端係耦接至一訊號源，該第二端係耦接至該接地元件，該環圈金屬部包括一第一區段及一第二區段，該第一區段與該第二區段係由一間隙所分隔開，該第一區段包括該第一端，而該第二區段包括該第二端；以及一支路金屬部，具有一第三端和一第四端，其中該第三端係經由一電感元件耦接至該環圈金屬部上之一連接點，該第四端為一開口端，而該支路金屬部之長度係大於該第一區段之長度；其中該環圈金屬部大致包圍住一倒L字形區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該間隙大致為一直線線段之形狀。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之通訊裝置，其中該直線線段之一延伸直線與該接地元件之該邊緣之間形成一夾角，而該夾角不為直角。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該間隙大致為一步階之形狀。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該電感元件為一集總式電感器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該電感元件為一分布式電感器。
  7. 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為一平面結構，而該環圈金屬部之該間隙係介於該支路金屬部與該接地元件之該邊緣之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一區段之長度至少為該第二區段之長度之0.5倍。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第二區段之長度至少為該第一區段之長度之0.5倍。
TW102145503A 2013-12-11 2013-12-11 通訊裝置 TWI531116B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102145503A TWI531116B (zh) 2013-12-11 2013-12-11 通訊裝置
US14/205,763 US9437925B2 (en) 2013-12-11 2014-03-12 Communication device and antenna element therein

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102145503A TWI531116B (zh) 2013-12-11 2013-12-11 通訊裝置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201524000A TW201524000A (zh) 2015-06-16
TWI531116B true TWI531116B (zh) 2016-04-21

Family

ID=53272108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102145503A TWI531116B (zh) 2013-12-11 2013-12-11 通訊裝置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9437925B2 (zh)
TW (1) TWI531116B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3238303B1 (en) * 2014-12-26 2019-08-14 BYD Company Limited Mobile terminal and antenna of mobile terminal
US9722325B2 (en) * 2015-03-27 2017-08-01 Intel IP Corporation Antenna configuration with coupler(s) for wireless communication
TWI577086B (zh) * 2015-12-07 2017-04-01 智易科技股份有限公司 連續彎折形式的天線裝置與其應用系統
US20190131722A1 (en) * 2016-04-22 2019-05-02 Lg Electronics Inc. Mobile terminal
TWI628857B (zh) * 2016-10-06 2018-07-01 和碩聯合科技股份有限公司 天線系統
TWI717847B (zh) * 2019-09-25 2021-02-01 廣達電腦股份有限公司 通訊裝置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI451631B (zh) 2010-07-02 2014-09-01 Ind Tech Res Inst 一種多頻天線以及使天線可多頻操作之方法
TWI462391B (zh) * 2011-07-20 2014-11-21 Wistron Neweb Corp 寬頻帶天線

Also Published As

Publication number Publication date
US9437925B2 (en) 2016-09-06
US20150162659A1 (en) 2015-06-11
TW201524000A (zh) 2015-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI630759B (zh) 天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置
TWI568076B (zh) 天線結構
TWI531116B (zh) 通訊裝置
TWI646730B (zh) 行動裝置
TWI475747B (zh) 通訊裝置
TWI539676B (zh) 通訊裝置
TW201601381A (zh) 行動裝置及其製造方法
TWI531115B (zh) 通訊裝置
TWI648906B (zh) 行動裝置和天線結構
TW201644095A (zh) 天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置
US10916847B2 (en) Multi-band antenna
TWI531124B (zh) 通訊裝置
TWI539669B (zh) 通訊裝置
TWI523332B (zh) 通訊裝置
TWI488365B (zh) 通訊裝置
TW201507265A (zh) 行動裝置
TWI558001B (zh) 天線結構
TWI590522B (zh) 行動裝置
TWI549369B (zh) 通訊裝置
CN111384588B (zh) 多频天线
TWI557988B (zh) 通訊裝置
TWI539667B (zh) 天線結構
US20190123445A1 (en) Electronic device
CN104733839A (zh) 通信装置