TWI581502B - 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents

Description

天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置

本發明涉及一種天線，尤其涉及一種支援長期演進(Long Term Evolution,LTE)系統多輸入多輸出(Multi-input Multi-output,MIMO)技術的天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置。

MIMO技術是LTE通訊技術中的一個關鍵技術。MIMO技術是指在天線系統的發射端採用多根發射天線，接收端採用多根接收天線的技術。為了實現MIMO工作，需要使用兩個或多個工作在相同頻率的接收及發射天線。衡量MIMO天線好壞的幾個主要指標包括：輻射效率、隔離度以及包絡相關性係數(Envelope Correlation Coefficient,ECC)等。

由於行動電話等無線通訊終端一般體積都較小，天線之間的間隔也很小，即便分集天線與主天線分別設置於電子裝置的相對兩端，也很難實現良好的隔離和較低的ECC。

鑒於以上情況，有必要提供一種可實現主天線與分集天線之間良好的隔離及較低ECC的天線結構。

另，還有必要提供一種具有所述天線結構的無線通訊裝置。

一種天線結構，包括間隔設置的主天線及分集天線，所述分集天線包括整體延伸方向相互垂直的第一輻射部及第二輻射部，所述第一輻射部的整體延伸方向垂直於所述主天線的整體延伸方向。

一種無線通訊裝置，包括電路板及所述天線結構，所述天線結構設置於所述電路板上，所述電路板包括第一側邊、第二側邊以及垂直連接第一側邊及第二側邊的第三側邊，所述第一側邊及第二側邊相對設置且相互平行，所述主天線設置於所述第一側邊，所述第一輻射部設置於所述第三側邊，所述第二輻射部設置於所述第二側邊。

由於所述分集天線的第一輻射部的整體延伸方向垂直於所述主天線的整體延伸方向，使得所述分集天線的輻射方向不同於主天線的輻射方向，從而減小了所述分集天線與主天線之間的包絡相關係數。

100‧‧‧無線通訊裝置

10‧‧‧電路板

11‧‧‧第一側邊

12‧‧‧第二側邊

13‧‧‧第三側邊

30‧‧‧天線結構

31‧‧‧主天線

311‧‧‧第一饋電臂

312‧‧‧第一接地臂

313‧‧‧第一連接臂

314‧‧‧第一輻射分支

3141‧‧‧第一輻射臂

3142‧‧‧第二輻射臂

3143‧‧‧第三輻射臂

3144‧‧‧第一金屬片

315‧‧‧第二輻射分支

3151‧‧‧第四輻射臂

3152‧‧‧第五輻射臂

3153‧‧‧第二金屬片

316‧‧‧第三輻射分支

3161‧‧‧第六輻射臂

3162‧‧‧第七輻射臂

33‧‧‧分集天線

331‧‧‧第二饋電臂

332‧‧‧第二接地臂

333‧‧‧第二連接臂

334‧‧‧第一輻射部

335‧‧‧第二輻射部

3341‧‧‧第一諧振臂

3342‧‧‧第二諧振臂

3343‧‧‧第三金屬片

圖1為本發明較佳實施方式的無線通訊裝置的立體組裝圖。

圖2為圖1所示無線通訊裝置的另一視角的立體組裝圖。

請參閱圖1及圖2，本發明較佳實施方式的無線通訊裝置100包括電路板10以及設置於電路板10上的天線結構30。天線結構30包括主天線31及分集天線33。主天線31及分集天線33的工作頻率相同。在本實施方式中，主天線31與分集天線33均可工作於791-960MHz的LTE系統頻段。

電路板10包括第一側邊11、第二側邊12以及第三側邊13。第一側 邊11與第二側邊12為一組相互平行的對邊；第三側邊13垂直連接於第一側邊11及第二側邊12。在本實施方式中，電路板10呈矩形板體狀，第一側邊11與第二側邊12為電路板10的一組短邊，第三側邊13為電路板10的其中一個長邊。

主天線31設置於電路板10的第一側邊11。在本實施方式中，主天線31包括第一饋電臂311、第一接地臂312、第一連接臂313、第一輻射分支314、第二輻射分支315以及第三輻射分支316。第一饋電臂311及第一接地臂312均相對於電路板10垂直設置。第一饋電臂311的連接電路板10的一端為第一饋電端(圖未標)。所述第一饋電端電性連接至電路板10，用於饋入電流訊號。第一接地臂312的連接電路板10的一端為第一接地端(圖未示)。所述第一接地端藉由電路板10接地處理。第一接地臂312與第一饋電臂311位於同一平面，並相互平行設置。第一接地臂312的第一接地端與饋電臂311的第一饋電端之間的連線平行於電路板10的第一側邊11。第一連接臂313的一端垂直連接於第一饋電臂311相對於第一饋電端的另一端；第一連接臂313的另一端垂直連接於第一接地臂312相對於第一接地端的另一端；且第一連接臂313所在平面垂直於第一饋電臂311及第一接地臂312所在平面。藉由調節第一接地臂312與第一饋電臂311之間的距離，即，調節第一連接臂313的長度，可以調節主天線31的阻抗匹配。

第一輻射分支314、第二輻射分支315及第三輻射分支316均由第一饋電臂311延伸而成。總體上來說，第一輻射分支314的延伸方向與第二輻射分支315的延伸方向相反；但第一輻射分支314的延伸方向與第二輻射分支315的延伸方向總體上都平行於電路板10 第一側邊11；第三輻射分支316的延伸方向與第二輻射分支315的延伸方向相同。第一輻射分支314、第二輻射分支315及第三輻射分支316均為彎折金屬線。電流訊號由第一饋電臂311饋入後，第一輻射分支314形成一第一電流路徑，使主天線31諧振於791-960MHz的低頻頻段；第二輻射分支315形成一第二電流路徑，使主天線31諧振於2500-2692MHz的高頻頻段；第三輻射分支316形成一第三電流路徑，使主天線諧振於1710-2170MHz的高頻頻段。

具體地，在本實施方式中，第一輻射分支314包括依次連接的第一輻射臂3141、第二輻射臂3142、第三輻射臂3143以及第一金屬片3144。第一輻射臂3141、第二輻射臂3142以及第三輻射臂3143與第一連接臂313位於同一平面。第一輻射臂3141由第一連接臂313朝遠離第一饋電臂311的方向垂直延伸而成，且第一輻射臂3141鄰近第一連接臂313與第一饋電臂311的連接處。第二輻射臂3142大致呈“Z”字形，其由第一輻射臂3141的末端沿第一連接臂313的延伸方向垂直延伸一段距離，直至略超過第一連接臂313的末端後，再朝第一接地臂312的方向垂直延伸一段距離，最後朝背離第一輻射臂3141的方向垂直延伸一段距離而成。第三輻射臂3143呈“L”形。第三輻射臂3143由第二輻射臂3142的末端朝背離第一接地臂312的方向垂直延伸一段距離後，再沿朝向第一輻射臂3141的方向垂直延伸一段距離而成。第二輻射臂3142位於第一連接臂313與第三輻射臂3143之間。第一金屬片3144大致呈矩形片狀，其由第三輻射臂3143的末端的外緣垂直延伸而成，且第一金屬片3144所在平面垂直於第三輻射臂3143所在平面。第一金屬片3144的寬度大於第三輻射臂3143的寬度，例如，第一金屬 片3144的寬度大於或等於第三輻射臂3143的寬度的三倍。

第二輻射分支315包括依次連接的第四輻射臂3151、第五輻射臂3152以及第二金屬片3153。第四輻射臂3151及第五輻射臂3152與連接臂313位於同一平面。第四輻射臂3151由第一連接臂313與第一饋電臂311的連接處朝遠離第一連接臂313的方向延伸而成，即第四輻射臂3151與第一連接臂313位於同一直線。第五輻射臂3152大致呈“U”形，其由第四輻射臂3151朝遠離第一饋電臂311的方向垂直延伸一段距離後，再朝遠離第一輻射分支314的方向垂直延伸一段距離’最後沿朝向第一饋電臂311的方向延伸一段距離而成。在本實施方式中，第五輻射臂3152的末端與第四輻射臂3151的延長線不相交。第二金屬片3153由第五輻射臂3152背離第一饋電臂311的一側的側緣垂直延伸而成。第二金屬片3153呈矩形片狀，其所在平面垂直於第五輻射臂3152所在平面。第二金屬片3153的寬度大於第五輻射臂3152的寬度，例如，第二金屬片3153的寬度大於或等於第五輻射臂3152的寬度的三倍。

第三輻射分支316與第一輻射分支314共用所述第一輻射臂3141。第三輻射分支316除包括第一輻射臂3141外，還包括第六輻射臂3161及第七輻射臂3162。第六輻射臂3161由第一輻射臂3141的末端沿第一輻射臂3141的延伸方向直接延伸而成，且第六輻射臂3161的末端與第三輻射臂3143的末端平齊。第七輻射臂3162大致呈“L”形。第七輻射臂3162由第六輻射臂3161的沿朝向第五輻射臂3152的方向垂直延伸一段距離後，再沿朝第四輻射臂3151的方向垂直延伸一段距離延伸而成。第七輻射臂3162的末端與第四輻射臂3151及第五輻射臂3152之間均間隔一定距離，也就是說， 第三輻射分支316大致位於第二輻射分支315所圍成的彎折結構的內側。

分集天線33包括第二饋電臂331、第二接地臂332、第二連接臂333、第一輻射部334以及第二輻射部335。第二饋電臂331的連接電路板10的一端為第二饋電端(圖未標)。第二饋電臂331的第二饋電端電性連接至電路板10，用於饋入電流訊號。第二接地臂332的連接電路板10的一端為第二接地端(圖未標)。第二接地臂332的接地端電性連接至電路板10，以藉由電路板10接地處理。第二接地臂332與饋第二電臂331位於同一平面，並相互平行設置。第二連接臂333的一端垂直連接於第二饋電臂331相對於第二饋電端的另一端；第二連接臂333的另一端垂直連接於第二接地臂332相對於第二接地端的另一端。第二連接臂333、第二饋電臂331及第二接地臂332位於同一平面，且垂直於電路板10所在平面，即，第二連接臂333及第二饋電臂331均垂直於電路板10設置。藉由調節第二接地臂332與第二饋電臂331之間的距離，即，調節第二連接臂333的長度，可以調節分集天線33的阻抗匹配。

第一輻射部334及第二輻射部335均由第二饋電臂331延伸而成。總體上來說，第一輻射部334的整體延伸方向與第二輻射部335的整體延伸方向相互垂直；第一輻射部334的整體延伸方向平行於電路板10的第三側邊13，第二輻射部335的整體延伸方向平行於電路板10的第二側邊12。第一輻射部334及第二輻射部335均為彎折金屬線。電流訊號由第二饋電臂331饋入後，第一輻射部334形成一第四電流路徑，使分集天線33諧振於791-960MHz的低頻頻段；第二輻射部335形成一第五電流路徑，使分集天線33諧振於 1710-2690MHz的高頻頻段。

具體地，在本實施方式中，第一輻射部334包括依次連接的第一諧振臂3341、第二諧振臂3342以及第三金屬片3343。第一諧振臂3341呈“L”形，其由第二饋電臂331與第二連接臂333的連接處沿垂直於第二連接臂333的方向延伸一段距離後，再朝平行於第二連接臂333的方向垂直延伸，直至超出第二連接臂333的末端一段距離而成。第二諧振臂3342垂直於第一諧振臂3341的末端，並位於第二諧振臂3342所在平面與電路板10所在平面之間。第三金屬片3343呈矩形片狀，其由第二諧振臂3342的一側朝向第二饋電臂331的方向垂直延伸而成。第三金屬片3343與第二諧振臂3342位於同一平面，並平行於第二饋電臂331及第二接地臂332所在平面。第三金屬片3343的寬度大於第二諧振臂3342的寬度，例如，第三金屬片3343的寬度大致為第二諧振臂3342的寬度的三倍。

第二輻射部335與第一諧振臂3341位於同一平面。第二輻射部335由第二饋電臂331與第二連接臂333的連接處朝背離接地臂332的方向延伸一小段距離後，再朝遠離第一諧振臂3341的方向垂直延伸一大段距離，接著朝遠離第二饋電臂331的方向垂直延伸一小段距離，最後朝返回第二饋電臂331與第二連接臂333的連接處的方向垂直延伸一段距離而成。

所述的天線結構30由於主天線31設置於電路板10的第一側邊11，分集天線33的第一輻射部334設置於電路板10的第三側邊13，且分集天線33的第二輻射部335設置於電路板10的第二側邊12，也就是說，第一輻射部334的整體延伸方向垂直於主天線31的整體延伸方向；第二輻射部335的整體延伸方向平行於主天線31的整 體延伸方向。如此，第一輻射部334的輻射方向與主天線31的輻射方向不相同，可實現主天線31與分集天線33之間高的隔離度和低的包絡相關係數。並且，由於主天線31的第一饋電端與第一接地端之間的連線與分集天線33的第二饋電端與第二接地端之間的連線相互垂直，即，主天線31的連接臂313與分集天線33的連接臂333相互垂直，如此，主天線31與分集天線33的電流訊號饋入後的接地路徑的方向不同，進一步使得主天線31與分集天線33的輻射方向不同，從而進一步提高主天線31與分集天線33的隔離度及降低二者的包絡相關係數。

請參表1，表1所示為本發明較佳實施方式的天線結構30在類比元件下測得的多個頻率點的ECC值。在本實施方式中，天線結構30應用的LTE系統採用的頻段在791MHz-890MHz，並且，由於只有LTE系統的使用需要滿足ECC要求，因此，在表1中，僅給出了791MHz-890MHz頻段內的多個頻點對應的ECC值。由表1可以看出，在791MHz-890MHz頻段內，各個頻點的ECC值均遠小於0.5，滿足天線系統對ECC值的設計要求。

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較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

100‧‧‧無線通訊裝置

10‧‧‧電路板

11‧‧‧第一側邊

12‧‧‧第二側邊

13‧‧‧第三側邊

30‧‧‧天線結構

31‧‧‧主天線

311‧‧‧第一饋電臂

312‧‧‧第一接地臂

313‧‧‧第一連接臂

314‧‧‧第一輻射分支

3141‧‧‧第一輻射臂

3142‧‧‧第二輻射臂

3143‧‧‧第三輻射臂

3144‧‧‧第一金屬片

315‧‧‧第二輻射分支

3151‧‧‧第四輻射臂

3152‧‧‧第五輻射臂

3153‧‧‧第二金屬片

316‧‧‧第三輻射分支

3161‧‧‧第六輻射臂

3162‧‧‧第七輻射臂

33‧‧‧分集天線

331‧‧‧第二饋電臂

332‧‧‧第二接地臂

333‧‧‧第二連接臂

334‧‧‧第一輻射部

335‧‧‧第二輻射部

3341‧‧‧第一諧振臂

3342‧‧‧第二諧振臂

3343‧‧‧第三金屬片

Claims (13)

1. 一種天線結構，包括間隔設置的主天線及分集天線，其改良在於：所述分集天線包括整體延伸方向相互垂直的第一輻射部及第二輻射部，所述第一輻射部的整體延伸方向垂直於所述主天線的整體延伸方向，所述主天線包括第一接地臂、第一饋電臂及與所述的第一接地臂及第一饋電臂相連的第一連接臂，所述第一連接臂所在平面垂直於所述第一饋電臂及所述第一接地臂所在平面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述主天線包括第一接地端及第一饋電端；所述分集天線包括第二接地端及第二饋電端，所述第一接地端與第一饋電端的連線垂直於所述第二接地端與所述第二饋電端的連線。
3. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中，所述第一接地臂的末端為所述第一接地端，所述第一饋電臂的末端為所述第一饋電端；所述第一連接臂的一端連接於所述第一接地臂相對於所述第一接地端的另一端，所述第一連接臂的另一端連接於所述第一饋電臂相對於第一饋電端的另一端。
4. 如申請專利範圍第3項所述之天線結構，其中所述主天線還包括均由饋電臂延伸而成的第一輻射分支、第二輻射分支以及第三輻射分支，當電流訊號由所述第一饋電臂饋入後，所述第一輻射分支形成一第一電流路徑，使所述主天線諧振於一低頻頻段，所述第二輻射分支形成一第二電流路徑，使所述主天線諧振於一第一高頻頻段，所述第三輻射分支形成一第三電流路徑，使所述主天線諧振於一第二高頻頻段。
5. 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，其中所述第一輻射分支、第二輻 射分支及第三輻射分支均為彎折金屬線。
6. 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，其中所述第一輻射分支包括位於同一平面且依次連接的第一輻射臂、第二輻射臂以及第三輻射臂；所述第一輻射臂由所述第一連接臂朝遠離所述第一饋電臂的方向垂直延伸而成；所述第二輻射臂由第一輻射臂的末端沿第一連接臂的延伸方向垂直延伸一段距離，再朝所述第一接地臂的方向垂直延伸一段距離，最後朝背離第一輻射臂的方向垂直延伸一段距離而成；所述第三輻射臂由所述第二輻射臂的末端朝背離第一接地臂的方向垂直延伸一段距離後，再沿朝向第一輻射臂的方向垂直延伸一段距離而成；所述第二輻射臂位於第一連接臂與第三輻射臂之間。
7. 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，其中所述第二輻射分支包括相互連接的第四輻射臂以及第五輻射臂；所述第四輻射臂由所述第一連接臂與第一饋電臂的連接處朝遠離所述第一連接臂的方向延伸而成；所述第五輻射臂由所述第四輻射臂朝遠離第一饋電臂的方向垂直延伸一段距離後，再朝遠離所述第一輻射分支的方向垂直延伸一段距離，最後沿朝向第一饋電臂的方向延伸一段距離而成。
8. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中所述第三輻射分支與所述第一輻射分支共用所述第一輻射臂；所述第三輻射分支還包括第六輻射臂及第七輻射臂；所述第六輻射臂由所述第一輻射臂的末端沿第一輻射臂的延伸方向直接延伸而成，且所述第六輻射臂的末端與所述第三輻射臂的末端平齊；所述第七輻射臂呈“L”形，且由所述第六輻射臂沿朝向第二輻射分支的方向延伸而成。
9. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中所述分集天線包括第二接地臂、第二饋電臂以及第二連接臂，所述第二接地臂的末端為所述第二接地端，所述第二饋電臂的末端為所述第二饋電端；所述第二連接臂的一 端連接於所述第二接地臂相對於第二接地端的另一端，所述第二連接臂的另一端連接於所述第二饋電臂相對於所述第二饋電端的另一端。
10. 如申請專利範圍第9項所述之天線結構，其中所述第一輻射部與第二輻射部均為彎折金屬線，且均由第二饋電臂延伸而成；電流訊號由所述第二饋電臂饋入後，所述第一輻射部形成一第四電流路徑，使所述分集天線諧振於一低頻頻段，所述第二輻射部形成一第五電流路徑，使所述分集天線諧振於一高頻頻段。
11. 如申請專利範圍第10項所述之天線結構，其中所述第一輻射部包括依次連接的第一諧振臂及第二諧振臂，所述第一諧振臂由所述第二饋電臂與所述第二連接臂的連接處沿垂直於所述第二連接臂的方向延伸一段距離後，再朝平行於所述第二連接臂的方向垂直延伸，直至超出所述第二連接臂的末端一段距離而成；所述第二諧振臂垂直於第一諧振臂的末端。
12. 如申請專利範圍第11項所述之天線結構，其中所述第二輻射部由所述第二饋電臂與第二連接臂的連接處朝背離第二接地臂的方向延伸一段距離後，再朝遠離所述第一諧振臂的方向垂直延伸一段距離，接著朝遠離所述第二饋電臂的方向垂直延伸一段距離，最後朝返回所述第二饋電臂與第二連接臂的連接處的方向垂直延伸一段距離而成。
13. 一種無線通訊裝置，包括電路板，其改良在於：所述無線通訊還包括如申請專利範圍第1-12任一項所述的天線結構，所述天線結構設置於所述電路板上，所述電路板包括第一側邊、第二側邊以及垂直連接第一側邊及第二側邊的第三側邊，所述第一側邊及第二側邊相對設置且相互平行，所述主天線設置於所述第一側邊，所述第一輻射部設置於所述第三側邊，所述第二輻射部設置於所述第二側邊。