TWI566473B - 寬頻天線及具有該寬頻天線的可攜帶型電子裝置 - Google Patents

Description

寬頻天線及具有該寬頻天線的可攜帶型電子裝置

本發明涉及一種天線，尤其涉及一種應用於可攜帶型電子裝置的寬頻天線及具有該寬頻天線的可攜帶型電子裝置。

在行動電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等無線通訊裝置中，天線作為用以藉由無線電波收發無線電訊號的部件，無疑是無線通訊裝置中最重要的元件之一。

目前大多數無線通訊裝置均已具備在兩個或以上頻段進行通訊的功能。在設計低頻段天線時，為了達到相應的工作頻段要求，低頻段天線往往需要較大的天線空間。並且，為了符合多頻通訊系統的工作頻段要求，現有的低頻段天線結構往往較複雜，並且還難以達到寬頻寬的要求。

有鑒於此，有必要提供一種通訊頻帶寬廣且結構簡單的寬頻天線。

另，還有必要提供一種具有所述寬頻天線的可攜帶型電子裝置。

一種寬頻天線，包括主輻射單元、短路耦合單元、饋入部及接地處理的接地部，所述主輻射單元包括主體部、由主體部延伸的第 一輻射臂及由主體部延伸的第二輻射臂，所述第一輻射臂及第二輻射臂用於分別形成不同的電流路徑以分別激發出兩個不同的高頻共振模態；所述饋入部由主體部延伸而成；所述短路耦合單元連接至所述接地部，所述短路耦合單元圍繞所述第二輻射臂並與第二輻射臂間隔設置，所述饋入部饋入不同相位的的激發電流，以使所述短路耦合單元與所述主輻射單元之間耦合共振形成兩個不同的低頻共振模態。

一種可攜帶型電子裝置，包括電路板、天線載體及上述的寬頻天線，所述寬頻天線設置於所述天線載體上，所述饋入部電性連接至所述電路板以與所述電路板之間進行訊號傳遞，所述接地部藉由所述電路板接地。

所述寬頻天線藉由主輻射單元產生兩個高頻共振模態，短路耦合單元與主輻射單元之間形成耦合共振並產生兩個低頻共振模態，從而使得寬頻天線在低頻及高頻均具有較寬的頻寬，不僅滿足了多個通訊系統共存的需求，還具有簡單的結構。

100‧‧‧可攜帶型電子裝置

10‧‧‧寬頻天線

30‧‧‧天線載體

50‧‧‧電路基板

31‧‧‧表面

33‧‧‧第一側面

35‧‧‧第二側面

11‧‧‧主輻射單元

111‧‧‧主體部

113‧‧‧第一輻射臂

115‧‧‧連接臂

117‧‧‧第二輻射臂

1171‧‧‧側緣

13‧‧‧饋入部

131‧‧‧饋電點

15‧‧‧接地部

151‧‧‧接地點

17‧‧‧短路耦合單元

171‧‧‧第一耦合臂

173‧‧‧第二耦合臂

175‧‧‧第三耦合臂

1751‧‧‧第一端

1753‧‧‧第二端

177‧‧‧第四耦合臂

179‧‧‧延伸臂

圖1為具有本發明寬頻天線的可攜帶型電子裝置的立體圖。

圖2為圖1所述可攜帶型電子裝置另一視角的立體圖。

圖3為本發明較佳實施方式的寬頻天線的散射參數(S參數)中輸入反射係數S11之測量結果示意圖。

請參閱圖1及圖2，本發明較佳實施方式的寬頻天線應用於可攜帶型電子裝置100中，用於在多個頻段收發電磁波。可攜帶型電子 裝置100包括寬頻天線10、天線載體30以及電路基板50。寬頻天線10設置於天線載體30上，並電性連接至電路基板50，以與電路基板50進行訊號傳輸。天線載體30固定於電路基板50上。天線載體30包括背離電路基板50的表面31及分別設置於表面31相對兩端的第一側面33及第二側面35。

寬頻天線10包括主輻射單元11、饋入部13、接地部15及短路耦合單元17。

主輻射單元11設置於天線載體30的表面31上。主輻射單元11包括均位於天線載體30的表面31上的主體部111、第一輻射臂113、連接臂115以及第二輻射臂117。主體部111大致呈矩形片體狀。第一輻射臂113及連接臂115由主體部111一側緣的兩個端角分別垂直延伸而成，且第一輻射臂113的延伸方向與連接臂115的延伸方向相垂直。在本實施方式中，第一輻射臂113呈矩形片狀。第二輻射臂117由連接臂115遠離主體部111的一端朝背離第一輻射臂113的方向垂直延伸而成。第二輻射臂117呈長條狀，其延伸方向平行於第一輻射臂113的延伸方向。第二輻射臂117的寬度小於第一輻射臂113的寬度。

體入部13呈矩形片體狀，其由主體部111鄰近連接臂115的端角垂直延伸而成，且饋入部13所在平面垂直於主體部111所在平面，即，饋入部13設置於天線載體30的第一側面33上。饋入部13的末端設置有饋電點131。饋電點131電性連接至電路基板50，用於實現寬頻天線10與電路基板50之間的訊號傳遞。

接地部15呈矩形片體狀，其與饋入部13位於同一平面，且平行於饋入部13設置。接地部15與饋入部13間隔設置。接地部15的一端 設置有電性連接至電路基板50的接地點151，用於實現寬頻天線10的接地。

短路耦合單元17一端電性連接至接地部15。短路耦合單元17圍繞第二輻射臂117，並與第二輻射臂117間隔設置。藉由饋入部13饋入不同相位的激發電流，可使短路耦合單元17與主輻射單元11之間耦合共振形成兩個不同的低頻共振模態，從而使得寬頻天線10工作於低頻時具有較寬的頻寬。

具體地，短路耦合單元17包括依次連接的第一耦合臂171、第二耦合臂173、第三耦合臂175、第四耦合臂177以及延伸臂179。第一耦合臂171、第二耦合臂173、第三耦合臂175、第四耦合臂177以及延伸臂179均呈片狀。其中，第一耦合臂171、第三耦合臂175以及延伸臂179的寬度大致相等，而第二耦合臂173的寬度小於第一耦合臂171的寬度。第一耦合臂171與第二耦合臂173均設置於天線載體30的表面31上，並與主輻射單元11位於同一平面。第一耦合臂171由接地部15垂直延伸而成，並間隔平行於主輻射單元11的主體部111。第二耦合臂173由第一耦合臂171遠離接地部15的一端垂直延伸而成，並間隔平行於第二輻射臂117。第三耦合臂175大致彎折成“L”形，其包括相互垂直並位於不同平面的第一端1751及第二端1753。第一端1751由第二耦合臂173的末端垂直延伸而成，並與第二耦合臂173位於同一平面，且第一端1751設置於第二輻射臂117末端的外側，並與第二輻射臂117的末端間隔一定距離。第一端1751設置於天線載體30的表面31上；第二端1753設置於天線載體30的第二側面35上。第四耦合臂177設置於天線載體30的第二側面35上。第四耦合臂177由第二端1753 的末端朝向主輻射單元11的方向垂直延伸而成，使得第二輻射臂117被第二耦合臂173、第三耦合臂175以及第四耦合臂177所包圍，從而使得第二輻射臂117可分別與第二耦合臂173以及第四耦合臂177之間產生電磁耦合。第二輻射臂117的其中一側緣1171延伸至表面31的邊緣，第四耦合臂177間隔平行於該側緣1171，且第四耦合臂177的末端延伸至與第一輻射臂113的末端平齊。延伸臂179由第四耦合臂177彎折延伸而成，從而可在延長電流路徑的同時縮小天線尺寸。具體地，延伸臂179由第四耦合臂177的末端垂直延伸至主輻射單元11所在平面後，再彎折一直角，以於主輻射單元11所在平面朝向第二輻射臂117的方向延伸一段距離。

所述寬頻天線10工作時，主輻射單元11的第一輻射臂113及第二輻射臂117上分別產生兩個不同的電流路徑，以分別激發兩個不同的高頻共振模態，從而使得寬頻天線10在高頻工作頻段具有較寬的頻寬。在本實施方式中，寬頻天線10在高頻頻段可工作於1710MHz~2600MHz，從而可滿足多個高頻通訊系統，如GSM(1800/1900MHz)，WCDMA(2100MHz)，LTE Band 1(2100MHz)以及LTE Band 7(2600MHz)等通訊系統的需求。此外，藉由調節第一輻射臂113的形狀及尺寸，如，將第一輻射臂113的形狀設置為三角形，可進一步調節寬頻天線10在高頻頻段的工作頻寬。

同時，合理設置接地部15與饋入部13之間的垂直距離、第二耦合臂173與第二輻射臂117之間的垂直距離、以及第四耦合臂177與第二輻射臂117的側緣1171之間的垂直距離，可以使得當饋入部13饋入第一相位的激發電流時，短路耦合單元17上的電流相位與該激發電流相位相同，而當饋入部13饋入第二相位的激發電流時 ，短路耦合單元17上的電流相位與該激發電流相位相反，使得短路耦合單元17與主輻射單元11之間產生耦合共振形成兩個不同的低頻共振模態，從而使得寬頻天線10工作於低頻時具有較寬的頻寬。在本實施方式中，寬頻天線10在低頻頻段可工作於704MHz~960MHz，從而可滿足多個低頻通訊系統，如GSM(850/900MHz)，以及LTE Band 13/17(700MHz)等通訊系統的需求。

請參閱圖3，所示為本較佳實施方式的寬頻天線10的S11測試模擬結果示意圖。由圖中可以看出，該寬頻天線10於750MHz及1000MHz附近分別產生兩個低頻共振模態，並於1750MHz及2250MHz附近分別產生兩個高頻共振模態，從而可看出寬頻天線10在低頻及高頻均具有較寬的工作頻寬。

所述寬頻天線10藉由主輻射單元11產生兩個高頻共振模態，短路耦合單元17與主輻射單元11之間形成耦合共振並產生兩個低頻共振模態，從而使得寬頻天線10在低頻及高頻均具有較寬的頻寬，不僅滿足了多個通訊系統共存的需求，還具有簡單的結構。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士，於援依本案發明精神所作之等效修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍內。

100‧‧‧可攜帶型電子裝置

10‧‧‧寬頻天線

30‧‧‧天線載體

50‧‧‧電路基板

31‧‧‧表面

33‧‧‧第一側面

35‧‧‧第二側面

11‧‧‧主輻射單元

111‧‧‧主體部

113‧‧‧第一輻射臂

115‧‧‧連接臂

117‧‧‧第二輻射臂

1171‧‧‧側緣

17‧‧‧短路耦合單元

171‧‧‧第一耦合臂

173‧‧‧第二耦合臂

175‧‧‧第三耦合臂

1751‧‧‧第一端

1753‧‧‧第二端

177‧‧‧第四耦合臂

179‧‧‧延伸臂

Claims (11)

1. 一種寬頻天線，包括主輻射單元、饋入部及接地處理的接地部，其改良在於：所述寬頻天線還包括短路耦合單元，所述主輻射單元包括主體部、由主體部延伸的第一輻射臂及由主體部延伸的第二輻射臂，所述第一輻射臂及第二輻射臂用於分別形成不同的電流路徑以分別激發出兩個不同的高頻共振模態；所述饋入部由主體部延伸而成；所述短路耦合單元連接至所述接地部，所述短路耦合單元圍繞所述第二輻射臂並與第二輻射臂間隔設置，所述饋入部饋入不同相位的的激發電流，以使所述短路耦合單元與所述主輻射單元之間耦合共振形成兩個不同的低頻共振模態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中所述主輻射單元還包括連接臂，所述第一輻射臂及連接臂由所述主體部一側緣的兩個端角分別垂直延伸而成，所述第二輻射臂由所述連接臂遠離所述主體部的一端朝背離所述第一輻射臂的方向垂直延伸而成。
3. 如申請專利範圍第2項所述之寬頻天線，其中所述主輻射單元的主體部、第一輻射臂、連接臂以及第二輻射臂均位於同一平面。
4. 如申請專利範圍第2項所述之寬頻天線，其中所述饋入部由所述主體部鄰近連接臂的端角垂直延伸而成。
5. 如申請專利範圍第4項所述之寬頻天線，其中所述饋入部所在平面與所述主體部所在平面相垂直。
6. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中所述接地部平行於所述饋入部並與所述饋入部位於同一平面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中所述短路耦合單元包括第一 耦合臂、第二耦合臂以及第四耦合臂，所述第一耦合臂垂直連接至所述接地部並平行於所述主體部；所述第二耦合臂由第一耦合臂的末端垂直延伸並平行於所述第二輻射臂；所述第一耦合臂及第二耦合臂均與所述主輻射單元位於同一平面；所述第四耦合臂所在平面垂直於所述主輻射單元所在平面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之寬頻天線，其中所述第二輻射臂包括一側緣，所述第四耦合臂間隔平行於所述側緣。
9. 如申請專利範圍第7項所述之寬頻天線，其中所述短路耦合單元還包括連接於第二耦合臂與第四耦合臂之間的第三耦合臂，所述第三耦合臂包括相互垂直並位於不同平面的第一端即第二端，所述第一端由第二耦合臂的末端垂直延伸額而成，並與第二耦合臂位於同一平面；所述第二端與第四耦合臂位於同一平面，所述第四耦合臂由所述第二端的末端朝向所述主輻射單元的方向垂直延伸而成。
10. 如申請專利範圍第7項所述之寬頻天線，其中所述短路耦合單元還包括延伸臂，所述延伸臂由所述第四耦合臂的末端垂直延伸至所述主輻射單元所在平面後，再彎折一直角，以於主輻射單元所在平面朝向第二輻射臂的方向延伸一端距離而形成。
11. 一種可攜帶型電子裝置，包括電路板及天線載體，其特改良在於：所述可攜帶型電子裝置還包括如申請專利範圍1-10任一項所述的寬頻天線，所述寬頻天線設置於所述天線載體上，所述饋入部電性連接至所述電路板以與所述電路板之間進行訊號傳遞，所述接地部藉由所述電路板接地。