TWI594504B - 無線通訊裝置 - Google Patents

Description

無線通訊裝置

本發明涉及一種無線通訊裝置，尤其涉及一種能收發雙頻或多頻訊號的無線通訊裝置。

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，則使得天線的設計朝向涵蓋多個系統頻帶的天線結構發展。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，所述天線裝置必須能夠收發多種不同頻率之訊號。另一方面，天線結構一般結構較為複雜，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，有必要提供一種可工作於不同的系統頻帶且體積較小的無線通訊裝置。

一種無線通訊裝置，其包括基板、設置於基板上的金屬區及濾波器，所述金屬區上開設開槽，所述濾波器與開槽的側邊連接，使開槽形成第一 槽段及第二槽段，當所述濾波器處於開路狀態時，所述開槽激發出第一共振模態，以收發具有第一中心頻率的無線訊號；當所述濾波器處於短路狀態時，所述第一槽段激發出第二共振模態，以收發具有第二中心頻率的無線訊號。

一種無線通訊裝置，其包括基板、設置於基板上的金屬區及濾波器，所述金屬區上開設開槽，所述濾波器與開槽的側邊連接，使開槽形成第一槽段及第二槽段，當具有第一頻率的電流不經過濾波器而通過整個開槽時，所述開槽激發出第一共振模態，以收發具有第一中心頻率的無線訊號；當具有第二頻率的電流流過第一槽段及濾波器時，所述第一槽段激發出第二共振模態，以收發具有第二中心頻率的無線訊號。

上述的無線通訊裝置將濾波器連接於開槽上，當濾波器處於開路狀態時，開槽上具有電流通過，此時無線通訊裝置可收發具有第一中心頻率的無線訊號。當濾波器處於短路狀態時，開槽的第一槽段上具有電流通過，此時無線通訊裝置可收發具有第二中心頻率的無線訊號。通過設置濾波器，使得所述無線通訊裝置可工作於不同的系統頻帶，且無需增加額外的天線輻射體，有助於減少無線通訊裝置的體積。

100‧‧‧無線通訊裝置

10‧‧‧基板

12‧‧‧第一表面

122‧‧‧訊號饋入點

14‧‧‧第二表面

142‧‧‧系統接地面

20‧‧‧微帶線

30‧‧‧金屬區

32‧‧‧開槽

322‧‧‧第一側邊

324‧‧‧第二側邊

34‧‧‧第一槽段

36‧‧‧第二槽段

40‧‧‧濾波器

P1‧‧‧第一端子

L1‧‧‧第一電感

L2‧‧‧第二電感

C1‧‧‧第一電容

P2‧‧‧第二端子

圖1係本發明較佳實施例的無線通訊裝置的立體圖。

圖2係圖1所示的無線通訊裝置的開槽的平面示意圖。

圖3係圖1所示的無線通訊裝置的濾波器的電路圖。

圖4係圖3所示的無線通訊裝置的天線回波損耗圖。

圖1所示為本發明較佳實施例公開的無線通訊裝置100，其可為手機、個人數位助理等。

所述無線通訊裝置100包括基板10、微帶線20、金屬區30及濾波器40。所述微帶線20、金屬區30及濾波器40均設置於基板10上。

在本實施例中，所述基板10為無線通訊裝置200之電路板，其採用環氧樹脂玻璃纖維(FR4)製成。所述基板10包括第一表面12及與第一表面12相對設置的第二表面14。所述第一表面12上設置一訊號饋入點122，用於饋入電流。所述第二表面14上設置一系統接地面142，用於為無線通訊裝置100提供系統接地。

所述微帶線20設置於基板10的第一表面12上，並與訊號饋入點電性連接，以獲取電流。所述金屬區30設置於基板10的第二表面14上，所述微帶線20上的電流通過電磁耦合的方式耦合到金屬區30。

所述金屬區30上開設一開槽32。在本實施例中，所述開槽32呈矩形，其包括相對的第一側邊322及第二側邊324，所述第一側邊322及第二側邊324與微帶線20大致垂直設置。當微帶線20上的電流耦合到金屬區30時，所述開槽32的第一側邊322及第二側邊324匯集較強的電流，從而激發出至少一共振模態，以便所述金屬區30作為一開槽天線收發無線訊號。此外，所述金屬區30還與系統接地面142電性連接，以便金屬區30上的電流通過系統接地面142接地。

請結合參閱圖2，所述濾波器40橫跨設置於開槽32內，並同時與第一側邊322及第二側邊324連接，進而將開槽32分割為第一槽段34及第二槽段36。其中，所述第一槽段34設置於微帶線20上方，以便微帶線20上的電流耦合至第一槽段34上。在本實施例中，所述開槽32的長度為H，所述第一槽段34的長度為H1，所述第二槽段36的長度為H2，即H2+H1=H。當具有第一頻率的電流通過整個開槽32時，所述開槽32激發出第一共振模態，以收發具有第一中心頻率的無線訊號。當具有第二頻率的電流僅通過第一槽段34時，所述第一槽段34激發出第二共振模態，以收發具有第二中心頻率的無線訊號。由於開槽32的長度H 長於第一槽段34的長度H1，故上述無線訊號的第一中心頻率低於第二中心頻率，對應的上述的電流的第一頻率小於第二頻率。

進一步地，所述濾波器40可由單一電感、單一電容、串聯電感與電容、並聯電感與電容或其他類似的電路結構構成。請結合參閱圖3，在本實施例中，所述濾波器40為一帶通濾波器，其包括第一端子P1、第一電感L1、第二電感L2、第一電容C1及第二端子P2。所述第一端子P1與開槽32的第一側邊322連接，所述第二端子與開槽32的第二側邊324連接。所述第一電感L1與第一電容C1串聯，並共同與第二電感L2並聯於第一端子P1與第二端子P2之間。通過調整所述濾波器40的電路參數(如第一電感L1和第二電感L2的電感值、第一電容C1的電容值)，使得具有第一頻率的電流無法通過濾波器40，而具有第二頻率的電流可以通過濾波器40。

下面進一步說明所述無線通訊裝置100的工作原理，當無線通訊裝置100感應到具有第一中心頻率的無線訊號產生的交變磁場時，無線通訊裝置100感應出第一頻率的電流，所述第一頻率的電流經微帶線20耦合至第一槽段34。由於所述第一頻率的電流無法通過濾波器40，使得所述濾波器40呈開路狀態。故，所述第一頻率的電流繼續通過第二槽段36，使得整個開槽32激發出第一共振模態，以收發具有第一中心頻率的無線訊號。

當無線通訊裝置100感應到具有第二中心頻率的無線訊號產生的交變磁場時，無線通訊裝置100感應出第二頻率的電流，所述第二頻率的電流經微帶線20耦合至第一槽段34。由於所述第二頻率的電流可以通過濾波器40，使得所述濾波器40呈短路狀態。故，所述第二頻率的電流不會通過第二槽段36。此時，第一槽段34激發出第二共振模態，以收發具有第二中心頻率的無線訊號。

在設計及製造階段，通過調整開槽32的長度H，使得所述無線通訊裝置100在收發第一中心頻率為1575MHz的無線訊號(如GPS)時具有較佳的效 果。通過調整濾波器40相對開槽32的位置，以改變第一槽段34的長度H1，使得所述無線通訊裝置100在收發第二中心頻率為2400MHz的無線訊號(如WiFi)時具有較佳的效果。由圖4可知，所述無線通訊裝置200在收發頻率大致為2400MHz和1575MHz的無線訊號時均具有較佳的效果。

可以理解，本發明的濾波器40也可以設置在開槽32外，濾波器40的兩端分別與開槽32的第一側邊322及第二側邊324連接。也就是說，濾波器對開槽32上的“分割”，既可以理解為物理上的分割(濾波器40橫跨設置於開槽32內)，也可以理解為電氣上的分割(濾波器40橫跨設置於開槽32外)。

可以理解，本發明的開槽32的形狀不局限於實施例中所述的矩形，也可以為其他形狀，如“U”形或曲折形。

可以理解，本發明的濾波器40的數量不局限於一個，也可以為2個或多個。例如，當濾波器40的數量為2個時，可以將開槽32分為三個槽段，以收發三個頻段的無線訊號。

本發明的無線通訊裝置100將濾波器40連接於開槽32上，當濾波器40處於開路狀態時，開槽32上具有電流通過，此時無線通訊裝置100可收發具有第一中心頻率的無線訊號。當濾波器40處於短路狀態時，開槽32的第一槽段34上具有電流通過，此時無線通訊裝置100可收發具有第二中心頻率的無線訊號。通過設置濾波器40，使得所述無線通訊裝置100可工作於不同的系統頻帶，且無需增加額外的天線輻射體，有助於減少無線通訊裝置100的體積。

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‧‧‧基板

12‧‧‧第一表面

122‧‧‧訊號饋入點

14‧‧‧第二表面

142‧‧‧系統接地面

20‧‧‧微帶線

30‧‧‧金屬區

32‧‧‧開槽

322‧‧‧第一側邊

324‧‧‧第二側邊

34‧‧‧第一槽段

36‧‧‧第二槽段

40‧‧‧濾波器

Claims (7)

1. 一種無線通訊裝置，其包括基板，其改良在於：所述無線通訊裝置還包括設置於基板上的金屬區、濾波器及微帶線，所述金屬區上開設開槽，所述濾波器與開槽的側邊連接並橫跨設置於開槽內，使開槽形成第一槽段及第二槽段，第一槽段設置於微帶線上方，所述微帶線的電流耦合至第一槽段及第二槽段，當所述濾波器處於開路狀態時，所述開槽激發出第一共振模態，以收發具有第一中心頻率的無線訊號；當所述濾波器處於短路狀態時，所述第一槽段激發出第二共振模態，以收發具有第二中心頻率的無線訊號，所述微帶線設置於基板相對金屬區的另一表面，所述開槽的側邊包括相對的第一側邊及第二側邊，所述微帶線大致垂直設置於所述第一側邊及第二側邊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊裝置，所述濾波器為一帶通濾波器。
3. 如申請專利範圍第2項所述之無線通訊裝置，所述濾波器包括第一端子、第一電感、第二電感、第一電容及第二端子，所述第一端子與開槽的第一側邊連接，所述第二端子與開槽的第二側邊連接，所述第一電感與第一電容串聯，並共同與第二電感並聯於第一端子與第二端子之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之無線通訊裝置，所述微帶線上的電流通過電磁耦合的方式耦合到金屬區。
5. 一種無線通訊裝置，其包括基板，其改良在於：所述無線通訊裝置還包括設置於基板上的金屬區、濾波器及微帶線，所述金屬區上開設開槽，所述濾波器與開槽的側邊連接並橫跨設置於開槽內，使開槽形成第一槽段及第二槽段，第一槽段設置於微帶線上方，所述微帶線的電流耦合至第一槽段及第二槽段，當具有第一頻率的電流不經過濾波器而通過整個開槽時，所述開槽激發出第一共振模態，以收發具有第一中心頻率的無線訊號；當具有第二頻率的電流 流過第一槽段及濾波器時，所述第一槽段激發出第二共振模態，以收發具有第二中心頻率的無線訊號，所述微帶線設置於基板相對金屬區的另一表面，所述開槽的側邊包括相對的第一側邊及第二側邊，所述微帶線大致垂直設置於所述第一側邊及第二側邊。
6. 如申請專利範圍第5項所述之無線通訊裝置，所述濾波器為一帶通濾波器，其用於阻隔具有第一頻率的電流，而通過具有第二頻率的電流。
7. 如申請專利範圍第6項所述之無線通訊裝置，所述濾波器包括第一端子、第一電感、第二電感、第一電容及第二端子，所述第一端子與開槽的第一側邊連接，所述第二端子與開槽的第二側邊連接，所述第一電感與第一電容串聯，並共同與第二電感並聯於第一端子與第二端子之間。