TWI578618B - 開槽天線及具有該開槽天線的無線通訊裝置 - Google Patents

Description

開槽天線及具有該開槽天線的無線通訊裝置

本發明涉及一種天線，尤其涉及一種開槽天線及具有該開槽天線的無線通訊裝置。

在無線通訊裝置中，用來發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電資料訊號的天線裝置，無疑是無線通訊裝置中最重要的元件之一。近年來各種使用不同工作頻帶的通訊系統及應用的不斷出現，使得天線的設計朝向涵蓋多個系統頻帶的寬頻天線發展。為了確保無線通訊裝置於使用不同工作頻帶的多種無線通訊系統中均可進行訊號傳輸，該天線裝置必須能夠收發多種不同頻率之訊號。另一方面，寬頻天線一般結構較為複雜，但由於天線模組的外觀亦趨向於輕薄與微型化，使得天線設計除了寬頻之外，亦需同時具備有小型化的特徵。如何在不增加無線通訊裝置體積的前提下使天線具有寬頻的特性，已成為各家天線廠商最大的挑戰。

鑒於以上情況，有必要提供一種頻寬較寬且體積較小的寬頻開槽天線。

另，還有必要提供一種應用該開槽天線的無線通訊裝置。

一種開槽天線，包括絕緣基板、饋入部、導體層及開槽；所述絕 緣基板包括相對設置的第一表面及第二表面，所述導體層及饋入部分別設置於該第一表面及第二表面上；所述導體層用於為開槽天線提供接地；所述開槽鏤空開設於所述導體層上並貫通至導體層的一邊緣；所述饋入部與所述開槽交叉設置，用於饋入電流訊號，並與所述導體層耦合以收發無線訊號。

一種無線通訊裝置，包括開槽天線，所述開槽天線包括絕緣基板、饋入部、導體層及開槽；所述絕緣基板包括相對設置的第一表面及第二表面，所述導體層及饋入部分別設置於該第一表面及第二表面上；所述導體層用於為開槽天線提供接地；所述開槽鏤空開設於所述導體層上並貫通至導體層的一邊緣；所述饋入部與所述開槽交叉設置，用於饋入電流訊號，並與所述導體層耦合以收發無線訊號；所述絕緣基板與貼附於其上的導體層共同作為所述無線通訊裝置的蓋體。

所述開槽天線藉由饋入部與開設有開槽的導體層耦合，使得該開槽天線可在低頻及高頻分別產生諧振模態，從而於多個頻段下工作，並且藉由用於接地的整個導體層直接參與耦合，無需額外設置輻射體，有效提升天線頻寬並縮小天線的尺寸，達到降低天線製造成本，便於無線通訊裝置的小型化。

100、200、300、400、500‧‧‧開槽天線

10‧‧‧基板

20‧‧‧導體層

30‧‧‧開槽

40、240、340‧‧‧饋入部

102‧‧‧第一表面

104‧‧‧第二表面

31‧‧‧第一鏤空段

33‧‧‧第二鏤空段

241、341‧‧‧第一饋電臂

242、342‧‧‧第二饋電臂

34、36‧‧‧第三鏤空段

35、37‧‧‧第四鏤空段

圖1為本發明第一實施方式的開槽天線的立體示意圖。

圖2為圖1所示開槽天線的平面示意圖。

圖3為圖2所示開槽天線的返回損失模擬測試圖，示出了當開槽天線的饋入部在不同位置時，開槽天線的返回損失曲線。

圖4為圖2所示開槽天線的返回損失模擬測試圖，示出了當開槽天線的第二鏤空段在不同位置時，開槽天線的返回損失曲線。

圖5為圖2所示開槽天線的輻射效率模擬測試圖。

圖6至圖9分別為本發明第二至第五實施方式的開槽天線的平面示意圖。

請參閱圖1，本發明第一實施方式的開槽天線100可應用於行動電話、平板電腦等無線通訊裝置中，用於收發無線訊號。開槽天線100包括絕緣基板10、導體層20、開槽30及饋入部40。

絕緣基板10包括相對設置的第一表面102及第二表面104。在本實施方式中，第一表面102及第二表面104相互平行。絕緣基板10可採用環氧樹脂玻璃纖維(FR4)等介電材質製成。

導體層20設置於絕緣基板10的第一表面102上，用於為開槽天線100提供接地。換句話說，導體層20為接地層。在本實施方式中，導體層20為一金屬層，其貼附於整個第一表面102上。絕緣基板10與貼附於其上的導體層20共同作為無線通訊裝置的蓋體，例如，作為無線通訊裝置的後蓋。當絕緣基板10與貼附於其上的導體層20共同作為無線通訊裝置的蓋體時，導體層20為該蓋體的外表面。

開槽30鏤空形成於導體層20一端，並貫通至導體層20的一邊緣。在本實施方式中，開槽30大致呈“T”形，其包括第一鏤空段31及由第一鏤空段31垂直或大致垂直延伸第二鏤空段33。開槽30包括兩個封閉端及一個開口端，即，第一鏤空段31的兩端未延伸至 導體層20的邊緣；第二鏤空段33遠離第一鏤空段31的一端貫通導體層20的一端邊緣。第二鏤空段33與第一鏤空段31之間的結合處與第一鏤空段31的中部間隔一定距離。在本實施方式中，第二鏤空段33延伸於第一鏤空段31的大致三分之一位置處。第一鏤空段31及第二鏤空段33均呈矩形槽狀。可以理解，開槽30的尺寸、形狀及第一鏤空段31與第二鏤空段33的之間的結合位置可根據相應的匹配及諧振頻段的需要而進行相應調節。

饋入部40設置於絕緣基板20的第二表面104上，並與無線通訊裝置的射頻電路(圖未示)電性連接，用於饋入電流訊號，從而饋入部40與導體層20耦合共同收發無線訊號。饋入部40為一微帶線，且與開槽30交叉設置，即，饋入部40在導體層20的投影與開槽30相交。在本實施例中，該饋入部40為一具有均勻寬度的直條帶狀體。饋入部40垂直於開槽30的第一鏤空段31，且饋入部40的一端延伸至第二表面104的邊緣。饋入部40的寬度、長度及形狀可根據阻抗匹配需要進行調整，進而使得所述開槽天線100具有最大可用的阻抗頻寬。例如，饋入部40的位置可根據需要設置在第二鏤空段33至第一鏤空段31的末端之間的任一位置，只要保證饋入部40與第一鏤空段31相交即可。

請參閱圖3，曲線L1-L6分別表示饋入部40設置在圖2所示的虛線Y1-Y2範圍內不同位置下的返回損失模擬測試曲線。由圖3可看出，饋入部40在不同位置下，開槽天線100均可在低頻(例如824-960MHz左右)及高頻(例如1710-2690MHz左右)產生諧振模態。同時，隨著饋入部40位置的改變，可相應改變低頻諧振模態及高頻諧振模態的中心頻率，從而進一步增加開槽天線100的低頻 頻寬及高頻頻寬。

請參閱圖4，曲線M1-M4分別表示第二鏤空段33位於虛線X1-X2範圍內不同位置下，開槽天線100的返回損失模擬測試曲線。由圖4可看出，開槽30開設於導體層20的不同位置，開槽天線100均可在低頻(例如824-960MHz左右)及高頻(例如1710-2690MHz左右)產生諧振模態。同時，隨著開槽30開設位置的改變，可相應改變低頻諧振模態及高頻諧振模態的中心頻率，從而進一步增加開槽天線100的低頻頻寬及高頻頻寬。

請參閱圖5，所示為本實施方式開槽天線100的輻射效率的模擬測試圖。由圖5可看出，開槽天線100在高頻(1710-2690MHz)及低頻(824-960MHz)均大於-6dB，甚至大於-4dB，具有較佳的輻射效率。

所述開槽天線100藉由饋入部40與開設有開槽30的導體層20耦合，使得該開槽天線100可在低頻及高頻分別產生諧振模態，從而於多個頻段下工作，並且藉由用於接地的整個導體層20直接參與耦合，無需額外設置輻射體，有效提升天線頻寬並縮小天線的尺寸，達到降低天線製造成本，便於無線通訊裝置的小型化。

請參閱圖6，本發明第二實施方式的開槽天線200具有與開槽天100大致相同的結構，不同之處在於：開槽天線200的饋入部240大致呈“L”形帶狀體。饋入部240包括相互垂直的第一饋電臂241及第二饋電臂242。第一饋電臂241及第二饋電臂242均呈條狀。第一饋電臂241大致垂直於第一鏤空段31。第一饋電臂241的末端延伸至第二表面104的邊緣，第二饋電臂242的末端電性連接至所述射頻電路。本實施方式的開槽天線200同樣可在低頻及高頻 分別產生諧振模態，從而於多個頻段下工作，並且藉由用於接地的整個導體層20直接參與耦合，無需額外設置輻射體，有效提升天線頻寬並縮小天線的尺寸，達到降低天線製造成本，便於無線通訊裝置的小型化。

請參閱圖7，本發明第三實施方式的開槽天線300具有與開槽天線100大致相同的結構，不同之處在於：開槽天線300的饋入部340包括第一饋電臂341及由第一饋電臂341一端延伸的第二饋電臂342。第一饋電臂341大致垂直於第一鏤空段31，且第一饋電臂341的末端延伸至第二表面104的邊緣。第二饋電臂342的末端電性連接至所述射頻電路。在本實施方式中，第二饋電臂342呈曲折帶狀，其由第一饋電臂341一端垂直延伸一段距離後，在沿平行於第一饋電臂341的方向垂直延伸一段距離，最後朝垂直第一饋電臂341的方向垂直延伸一段距離，且第二饋電臂342的末端與第一饋電臂342不相交。本實施方式的開槽天線300同樣可在低頻及高頻分別產生諧振模態，從而於多個頻段下工作，並且藉由用於接地的整個導體層20直接參與耦合，無需額外設置輻射體，有效提升天線頻寬並縮小天線的尺寸，達到降低天線製造成本，便於無線通訊裝置的小型化。

請參閱圖8，本發明第四實施方式的開槽天線400具有與開槽天線100大致相同的結構，不同之處在於：開槽天線400的開槽30進一步包括第三鏤空段34及第四鏤空段35。第三鏤空段34及第四鏤空段35分別連接於第一鏤空段31的相對兩端，並與第二鏤空段32位於第一鏤空段31的同一側。第三鏤空段34及第四鏤空段35均為曲折帶狀槽。例如，在本實施方式中，第三鏤空段34及第四鏤空段 35均呈大致“L”形槽，二者對稱設於第一鏤空段31的兩端，且第三鏤空段34及第四鏤空段35的末端相對準。本實施方式的開槽天線400同樣可在低頻及高頻分別產生諧振模態，從而於多個頻段下工作，並且藉由用於接地的整個導體層20直接參與耦合，無需額外設置輻射體，有效提升天線頻寬並縮小天線的尺寸，達到降低天線製造成本，便於無線通訊裝置的小型化。

請參閱圖9，本發明第五實施方式的開槽天線400具有與開槽天線100大致相同的結構，不同之處在於：開槽天線400的開槽30進一步包括第三鏤空段36及第四鏤空段37。第三鏤空段36及第四鏤空段37分別連接於第一鏤空段31的相對兩端；第二鏤空段32位於第一鏤空段31的其中一側，第三鏤空段36及第四鏤空段37位於第一鏤空段31的另一側。第三鏤空段36及第四鏤空段37均為曲折帶狀槽。例如，在本實施方式中，第三鏤空段36及第四鏤空段37均呈大致“L”形槽，且二者的末端相對設置。本實施方式的開槽天線500同樣可在低頻及高頻分別產生諧振模態，從而於多個頻段下工作，並且藉由用於接地的整個導體層20直接參與耦合，無需額外設置輻射體，有效提升天線頻寬並縮小天線的尺寸，達到降低天線製造成本，便於無線通訊裝置的小型化。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例，並非是對本發明作任何形式上的限定。另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

100‧‧‧開槽天線

10‧‧‧基板

20‧‧‧導體層

30‧‧‧開槽

40‧‧‧饋入部

102‧‧‧第一表面

104‧‧‧第二表面

31‧‧‧第一鏤空段

33‧‧‧第二鏤空段

Claims (9)

1. 一種開槽天線，包括絕緣基板及饋入部，其改良在於：所述開槽天線還包括導體層及開槽；所述絕緣基板包括相對設置的第一表面及第二表面，所述導體層及饋入部分別設置於該第一表面及第二表面上；所述導體層用於為開槽天線提供接地；所述開槽鏤空開設於所述導體層上並貫通至導體層的一邊緣，該開槽包括第一鏤空段及由第一鏤空段垂直或大致垂直延伸第二鏤空段，該第二鏤空段遠離第一鏤空段的一端為貫通至導體層邊緣的開口端；所述饋入部與所述開槽交叉設置，用於饋入電流訊號，並與所述導體層耦合以收發無線訊號，所述饋入部垂直於該第一鏤空段，且所述饋入部的末端沿著朝向該第二鏤空段的方向延伸至第二表面的邊緣。
2. 如申請專利範圍第1項所述的開槽天線，其中所述導體層為金屬層，其貼附於整個所述第一表面上。
3. 如申請專利範圍第1項所述的開槽天線，其中所述開槽還包括分別連接於第一鏤空段的相對兩端的第三鏤空段及第四鏤空段，所述第三鏤空段和/或第四鏤空段為曲折帶狀槽。
4. 如申請專利範圍第3項所述的開槽天線，其中所述第三鏤空段及第四鏤空段均呈大致“L”形槽，二者對稱設於第一鏤空段的兩端，且第三鏤空段及第四鏤空段的末端相對準。
5. 如申請專利範圍第3項所述的開槽天線，其中所述第二鏤空段、第三鏤空段及第四鏤空段位於所述第一鏤空段的同一側。
6. 如申請專利範圍第3項所述的開槽天線，其中所述第二鏤空段位於第一鏤空段的其中一側，所述第三鏤空段及第四鏤空段位於第一鏤空段的另一 側。
7. 如申請專利範圍第1項所述的開槽天線，其中所述饋入部為一微帶線。
8. 如申請專利範圍第7項所述的開槽天線，其中所述饋入部為具有均勻寬度的直條帶狀體或者為大致“L”形的帶狀體。
9. 一種無線通訊裝置，包括開槽天線，其改良在於：所述開槽天線為申請專利範圍第1-7項中任意一項所述的開槽天線。