TWI581497B - 寬頻天線及具有該寬頻天線的可攜式電子裝置 - Google Patents

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Description

寬頻天線及具有該寬頻天線的可攜式電子裝置
本發明涉及一種天線，尤其涉及一種寬頻天線及具有該寬頻天線的可攜式電子裝置。
在行動電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等無線通訊裝置中，天線作為用以通過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。
現行的無線通訊裝置中很多均採用金屬機殼的外觀設計，以保證機殼具有較好的機構強度及散熱效果。同時，為了滿足用戶的需求，目前大多數無線通訊裝置需要在較寬的頻段進行通信的功能。因此，需要採用寬頻天線。然而，現有的應用於無線通訊裝置的寬頻天線一般容易受到金屬機殼對天線造成遮罩效應的影響，而影響天線的工作品質。同時，需要在狹小的天線區域設計具有較寬頻帶的天線，且不影響金屬機殼外觀的完整性，無疑是業界的重大課題。
有鑒於此，有必要提供一種通信頻帶寬廣且體積較小的寬頻天線。
另，還有必要提供一種具有所述寬頻天線的可攜式電子裝置。
一種寬頻天線，包括輻射部、接地部及饋入部，寬頻天線裝設於一金屬件中。所述輻射部包括主體部及若干分別由主體部的多個方向延伸的輻射臂，若干輻射臂分別延伸至接觸金屬件的側邊，該主體部、若干輻射臂與金屬件圍成多個狹槽，接地部設置於輻射臂的端部，饋入部接觸金屬件並鄰近輻射部設置，該饋入部、金屬件及輻射部的主體部及若干輻射臂分別形成不同的電流路徑，以分別形成不同的共振模態，從而使寬頻天線工作於多個頻段。
一種可攜式電子裝置，包括金屬件、電路板及寬頻天線，寬頻天線裝設於電路板上，寬頻天線包括輻射部、接地部及饋入部，寬頻天線還裝設於金屬件中。所述輻射部包括主體部及若干分別由主體部的多個方向延伸的輻射臂，若干輻射臂分別延伸至接觸金屬件的側邊，該主體部、若干輻射臂與金屬件圍成多個狹槽，接地部設置於輻射臂的端部，饋入部接觸金屬件並鄰近輻射部設置，該饋入部、金屬件及輻射部的主體部及若干輻射臂分別形成不同的電流路徑，以分別形成不同的共振模態，從而使寬頻天線工作於多個頻段。
所述可攜式電子裝置通過將寬頻天線裝設於金屬件中，寬頻天線通過輻射部及饋入部延伸至接觸金屬件，輻射部的多個輻射臂與金屬件圍成相應的狹槽，使得寬頻天線達到多頻段的工作特性，並可有效的拓寬頻寬。所述寬頻天線的結構簡單且體積較小，通過裝設於金屬件形成的通孔內，不需要破環可攜式電子裝置的殼體來改善天線的特性，從而可保持產品外觀的完整性。
100‧‧‧可攜式電子裝置
10‧‧‧金屬件
12‧‧‧通孔
122‧‧‧第一側邊
124‧‧‧第二側邊
126‧‧‧第三側邊
30‧‧‧電路板
32‧‧‧第一表面
34‧‧‧第二表面
50‧‧‧寬頻天線
52‧‧‧輻射部
521‧‧‧主體部
522‧‧‧連接臂
523‧‧‧第一輻射臂
524‧‧‧第二輻射臂
525‧‧‧第三輻射臂
526‧‧‧第四輻射臂
54‧‧‧接地部
542‧‧‧第一接地點
544‧‧‧第二接地點
546‧‧‧第三接地點
56‧‧‧饋入部
S1‧‧‧第一狹槽
S2‧‧‧第二狹槽
S3‧‧‧第三狹槽
圖1為本發明較佳實施方式的具有寬頻天線的可攜式電子裝置的立體圖。
圖2為圖1所示可攜式電子裝置的另一視角下的立體圖。
圖3為圖1所示寬頻天線的平面圖。
圖4為圖1所示寬頻天線的回波損耗圖。
圖5為圖1所示寬頻天線的傳輸效率圖。
請參閱圖1，本發明較佳實施方式的寬頻天線應用於可攜式電子裝置100中，用於在多個頻段收發電磁波訊號。可攜式電子裝置100包括金屬件10、電路板30及寬頻天線50。電路板30裝設於金屬件10中。寬頻天線50設置於電路板30上，並電性連接至電路板30，以與電路板30進行訊號傳輸。
請一併參閱圖1及圖2，所述金屬件10呈環形體狀，其中部開設有矩形通孔12。在本實施方式中，金屬件10為可攜式電子裝置100的殼體，如，可攜式電子裝置100的內殼或外殼。金屬件10的通孔12包括相對的第一側邊122、第二側邊124以及連接第一側邊122與第二側邊124的第三側邊126。
所述電路板30裝設於金屬件10的通孔12內，可作為寬頻天線50的載體。電路板30包括相對的第一表面32及第二表面34。
所述寬頻天線50設置於電路板30的相對兩個表面上。寬頻天線50包括輻射部52、接地部54及饋入部56。輻射部52及接地部54設置於電路板30的第一表面32上。接地部54連接於輻射部52的端部。 饋入部56設置於電路板30的第二表面34上。
輻射部52包括主體部521、連接臂522、第一輻射臂523、第二輻射臂524、第三輻射臂525及第四輻射臂526。主體部521呈矩形片體狀。連接臂522及第一輻射臂523由主體部521相對的兩個側緣的端角分別垂直延伸形成，較佳地，連接臂522與第一輻射臂523由主體部521的兩個對頂角垂直延伸形成，且連接臂522的延伸方向與第一輻射臂523的延伸方向相互平行。連接臂522及第一輻射臂523均呈矩形片體狀。第一輻射臂523延伸至電路板30的第二側邊124，並接觸所述金屬件10。第二輻射臂524由連接臂522遠離主體部521的一側垂直延伸形成，且第二輻射臂524的延伸方向平行於主體部521的延伸方向，且主體部521與第二輻射臂524由連接臂522向同一方向延伸。第二輻射臂524呈矩形條狀，其寬度小於主體部521的寬度，長度大於主體部521的長度，第二輻射臂524間隔主體部521一預定距離設置。第三輻射臂525與第四輻射臂526由第二輻射臂524相對的兩端分別垂直延伸形成，第三輻射臂525的延伸方向與第四輻射臂526延伸方向相反且相互平行。第三輻射臂525與第四輻射臂526分別延伸至電路板30的第一側邊122與第二側邊124，並分別接觸所述金屬件10。第三輻射臂525呈矩形片體狀，其延伸方向與連接臂522的延伸方向相同。第四輻射臂526的延伸方向平行於第一輻射臂523的延伸方向，且間隔一預定距離設置。第四輻射臂526呈矩形條狀。由此，第二輻射臂524、第三輻射臂525與金屬件10的第一側邊122圍成第一狹槽S1；第一輻射臂523、主體部521、連接臂522、第二輻射臂524、第四輻射臂526與金屬件10的第二側邊124圍成第二狹槽S2；第一輻射臂523、主體部521、連接臂522、第三輻射臂525與金屬件10 的第二側邊124及第三側邊126圍成第三狹槽S3。
所述接地部54包括第一接地點542、第二接地點544及第三接地點546，分別設置於第一輻射臂523、第三輻射臂525與第四輻射臂526的末端。具體地，第一接地點542設置於第一輻射臂523遠離主體部521的一端。第二接地點544設置於第三輻射臂525遠離第二輻射臂524的一端。第三接地點546設置於第四輻射臂526遠離第二輻射臂524的一端。第一接地點542、第二接地點544及第三接地點546分別電性連接至所述電路板30的接地部分，用於實現寬頻天線50的接地。
所述饋入部56設置於電路板30的第二表面34上。饋入部56呈矩形條狀。饋入部的延伸方向平行於第四輻射臂526的延伸方向。饋入部56電性連接至電路板30，用於實現寬頻天線50與所述電路板30之間的訊號傳遞。
當寬頻天線50工作時，饋入部56、金屬件10及輻射部52的主體部521、連接臂522以及多個輻射臂處可獲得不同長度的電流傳播路徑，並產生不同的電流訊號，使得該寬頻天線50產生相應的諧振模態，從而可在工作頻段下具有較寬的頻寬。本實施例中，寬頻天線50在可工作於1530MHz~2320MHz的頻段，如可於GPS以及分集頻帶(Diversity Band)1/2/4頻段下工作，從而可滿足多個高頻通信系統。
請參閱圖3，設第一狹槽S1的長度為L1(即第二輻射臂524的外側邊長度)，第一狹槽S1的寬度為W1(即第三輻射臂的外側邊長度，也即第二輻射臂524間距金屬件的垂直間距)。第二狹槽S2的長度為L2(即第一輻射臂523的長度與主體部521內側邊的長度之 和，也即連接臂522與第四輻射臂526的垂直間距)，第二狹槽S2的寬度為W2(即連接臂522的長度，也即第二輻射臂524與主體部521的垂直間距)。第三狹槽S3的長度為L3(即主體部521的外側邊長度、連接臂的長度、第二輻射臂524的寬度與第三輻射臂525的長度之和)，第三狹槽S3的寬度為W3(即第一輻射臂523的長度，也即主體部外側邊與金屬件10的第二側邊124的垂直間距)。饋入部56的長度為Lf，寬度為Wf。饋入部56至金屬件10的第三側邊126的長度為Lm。第一接地點542至金屬件10的第三側邊126的長度為Lg1，第三接地點546至金屬件10的第三側邊126的長度為Lg2。通過調節上述各參數，可以相應調節寬頻天線50在不同頻段下的回波損耗及輻射效率，從而獲得最佳的頻寬及輻射效率，並可使寬頻天線50工作於不同的頻段。在本實施方式中，當L1=13.5mm，W1=3mm，L2=17mm，W2=1.5mm，L3=22mm，W3=1.5mm，Lf=10mm，Wf=0.6mm，Lm=14mm，Lg1=13mm及Lg2=16mm時，寬頻天線50可在1530MHz~2320MHz頻段範圍獲得較佳的輻射效率。此時，具體的回波損耗及總傳輸效率請參閱圖4及圖5。
請參閱圖4，所示為本實施方式寬頻天線50的回波損耗(return loss,RL)模擬結果示意圖。由圖中可以看出，該寬頻天線50於1530MHz~2320MHz的工作頻段下均可滿足天線工作設計要求。
請參閱圖5，所示為本實施方式寬頻天線50的總傳輸效率(efficiency)模擬結果示意圖。該寬頻天線50於1530MHz~2320MHz的工作頻段下具有較高傳輸效率。
所述可攜式電子裝置100通過將寬頻天線50裝設於金屬件10中，寬頻天線50通過輻射部52及饋入部56延伸至接觸金屬件10，輻射 部52的多個輻射臂與金屬件10圍成相應的狹槽，使得寬頻天線50達到多頻段的工作特性，並可有效的拓寬頻寬。所述寬頻天線50的結構簡單且體積較小，通過裝設於金屬件10形成的通孔12內，不需要破環可攜式電子裝置100的殼體來改善天線的特性，從而可保持產品外觀的完整性。
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，於爰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‧‧‧可攜式電子裝置
10‧‧‧金屬件
12‧‧‧通孔
122‧‧‧第一側邊
124‧‧‧第二側邊
126‧‧‧第三側邊
30‧‧‧電路板
32‧‧‧第一表面
34‧‧‧第二表面
50‧‧‧寬頻天線
52‧‧‧輻射部
521‧‧‧主體部
522‧‧‧連接臂
523‧‧‧第一輻射臂
524‧‧‧第二輻射臂
525‧‧‧第三輻射臂
526‧‧‧第四輻射臂
54‧‧‧接地部
542‧‧‧第一接地點
544‧‧‧第二接地點
546‧‧‧第三接地點
S1‧‧‧第一狹槽
S2‧‧‧第二狹槽
S3‧‧‧第三狹槽

Claims (10)

  1. 一種寬頻天線，包括輻射部、接地部及饋入部，寬頻天線裝設於一金屬件中，其改良在於：所述輻射部包括主體部及若干分別由主體部的多個方向延伸的輻射臂，若干輻射臂分別延伸至接觸金屬件的側邊，該主體部、若干輻射臂與金屬件圍成多個狹槽，接地部設置於輻射臂的端部，饋入部接觸金屬件並鄰近輻射部設置，該饋入部、金屬件及輻射部的主體部及若干輻射臂分別形成不同的電流路徑，以分別形成不同的共振模態，從而使寬頻天線工作於多個頻段，該輻射部包括由所述主體部相對兩側的端角垂直延伸形成的連接臂及第一輻射臂、分別由連接臂一側向不同方向延伸形成的第二輻射臂及第三輻射臂、及由第二輻射臂遠離連接臂的一端垂直延伸的第四輻射臂，該第三輻射臂與第四輻射臂由第二輻射臂相對的兩端分別垂直延伸形成，第三輻射臂的延伸方向與第四輻射臂延伸方向相反且相互平行。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中所述輻射部及接地部位於同一平面，饋入部位於另一個平面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中所述第二輻射臂的延伸方向與主體部的延伸方向相同並間隔平行設置，該第四輻射臂的延伸方向與第一輻射臂的延伸方向相同且間隔平行設置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之寬頻天線，其中所述第三輻射臂延伸至接觸所述金屬件的第一側邊，第一輻射臂及第四輻射臂分別延伸至接觸所述金屬件與第一側邊相對的第二側邊。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之寬頻天線，其中所述接地部包括第一接地點、第二接地點及第三接地點，分別設置於第一輻射臂、第三輻射臂及第 四輻射臂靠近金屬件的末端。
  6. 一種可攜式電子裝置，包括金屬件、電路板及寬頻天線，寬頻天線裝設於電路板上，寬頻天線包括輻射部、接地部及饋入部，寬頻天線還裝設於金屬件中，其改良在於：所述輻射部包括主體部及若干分別由主體部的多個方向延伸的輻射臂，若干輻射臂分別延伸至接觸金屬件的側邊，該主體部、若干輻射臂與金屬件圍成多個狹槽，接地部設置於輻射臂的端部，饋入部接觸金屬件並鄰近輻射部設置，該饋入部、金屬件及輻射部的主體部及若干輻射臂分別形成不同的電流路徑，以分別形成不同的共振模態，從而使寬頻天線工作於多個頻段，該輻射部包括由所述主體部相對兩側的端角垂直延伸形成的連接臂及第一輻射臂、分別由連接臂一側向不同方向延伸形成的第二輻射臂及第三輻射臂、及由第二輻射臂遠離連接臂的一端垂直延伸的第四輻射臂，該第三輻射臂與第四輻射臂由第二輻射臂相對的兩端分別垂直延伸形成，第三輻射臂的延伸方向與第四輻射臂延伸方向相反且相互平行，第三輻射臂的延伸方向與連接臂的延伸方向相同。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之可攜式電子裝置，其中所述輻射部及接地部位於電路板的第一表面上，饋入部位於電路板與第一表面相對的第二表面上，接地部電性連接至電路板的接地部分，饋入部電性連接至電路板，用於實現寬頻天線與電路板之間的訊號傳遞。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之可攜式電子裝置，其中所述第二輻射臂的延伸方向與主體部的延伸方向相同並間隔平行設置，該第四輻射臂的延伸方向與第一輻射臂的延伸方向相同且間隔平行設置。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之可攜式電子裝置，其中所述第三輻射臂延伸至接觸所述金屬件的第一側邊，第一輻射臂及第四輻射臂分別延伸至接觸所述金屬件與第一側邊相對的第二側邊。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之可攜式電子裝置，其中所述接地部包括第一接地點、第二接地點及第三接地點，分別設置於第一輻射臂、第三輻射臂及第四輻射臂靠近金屬件的末端。
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