TWI599106B - 天線組件及應用該天線組件的無線通訊裝置 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置。
隨著無線通訊技術的進步,智慧手機、平板電腦等無線通訊裝置變得更為普及。由於金屬殼體在外觀、機構強度、散熱效果等方面具有優勢,因此越來越多的廠商設計出具有金屬殼體的無線通訊裝置來滿足消費者的需求。但是,金屬殼體容易干擾遮蔽設置在其內的天線所輻射的信號,不容易達到寬頻設計,導致內置天線的輻射性能不佳。因此,如何利用金屬殼體設計出具有較寬頻寬的天線,是天線設計面臨的一項重要課題。
有鑑於此,有必要提供一種結合金屬殼體設計的天線組件。
另,有必要提供一種應用該天線組件的無線通訊裝置。
一種天線組件,其應用於無線通訊裝置,該天線組件包括金屬框體、第一天線及第二天線,該金屬框體包括第一側板及與第一側板連接的第二側板,該第一側板上設置第一開口,該第二側板上設置第二開口,該第一天線容置在第一開口內並固定在第一側板上,該第二天線容置在第二開口內並固定在第二側板上,該第一天線通過第一側板接地,該第二天線通過第二側板接地。
一種無線通訊裝置,其天線組件,該天線組件包括金屬框體、第一天線及第二天線,該金屬框體包括第一側板及與第一側板連接的第二側板,該第一側板上設置第一開口,該第二側板上設置第二開口,該第一天線容置在
第一開口內並固定在第一側板上,該第二天線容置在第二開口內並固定在第二側板上,該第一天線通過第一側板接地,該第二天線通過第二側板接地。
本發明的天線組件在金屬框體上設置第一開口和第二開口以分別容納第一天線和第二天線,從而使得金屬框體構成天線組件的一部分,避免了金屬框體對天線造成的遮罩效應,減小天線尺寸與佔用空間,達到降低成本的效果。
200‧‧‧無線通訊裝置
100‧‧‧天線組件
210‧‧‧基板
110‧‧‧金屬框體
112‧‧‧第一側板
1122‧‧‧第一開口
114‧‧‧第二側板
1142‧‧‧第二開口
130‧‧‧第一天線
131‧‧‧第一饋入段
133‧‧‧第一延伸段
1331‧‧‧第一延伸片
1333‧‧‧第二延伸片
135‧‧‧第一連接段
1351‧‧‧第一連接片
1353‧‧‧第二連接片
137‧‧‧第一耦合段
S‧‧‧間隙
138‧‧‧第一孔
139‧‧‧第一接地段
172‧‧‧第一同軸電纜
150‧‧‧第二天線
151‧‧‧第二饋入段
1511‧‧‧第一饋入片
1513‧‧‧第二饋入片
153‧‧‧第二延伸段
155‧‧‧第二連接段
157‧‧‧第二接地段
158‧‧‧第二孔
1571‧‧‧主片體
1573‧‧‧延伸片體
174‧‧‧第二同軸電纜
230‧‧‧MIMO信號偵測模組
240‧‧‧中央處理器
圖1為本發明的具有天線組件的無線通訊裝置的部分立體圖。
圖2為圖1所示的天線組件的第一天線的示意圖。
圖3為圖1所示的天線組件的第二天線的示意圖。
圖4為圖1所示的無線通訊裝置的功能模組圖。
圖5是圖1所示的天線組件的第一天線的回波損耗示意圖。
圖6是圖1所示的天線組件的第一天線的天線效率示意圖。
圖7是圖1所示的天線組件的第二天線的回波損耗示意圖。
圖8是圖1所示的天線組件的第二天線的天線效率示意圖。
圖9是圖1所示的天線組件的第一天線第二天線的天線隔離度示意圖。
請參閱圖1,本發明提供一種天線組件100,其應用於行動電話、平板電腦或智慧型相機等具有WIFI功能的無線通訊裝置200中,用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線信號。
該無線通訊裝置200還包括基板210。該基板210可為一印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB),其具有一饋入點(圖未示),用於為天線組件100饋入電流。
該天線組件100包括金屬框體110、第一天線130和第二天線150。
該金屬框體110為無線通訊裝置200的部分殼體。在本實施例中,該金屬框體110大致呈“C”形,其圍繞基板210設置。具體地,該金屬框體110包括第一側板112和與該第一側板112垂直連接的第二側板114。該第一側板112上設置第一開口1122,用於收容第一天線130。該第二側板114上設置第二開口1142,用於收容第二天線150。在本實施例中,該第一開口1122和第二開口1142均大致呈矩形。
請參閱圖2,該第一天線130為雙頻環形天線,其包括位於同一平面內的第一饋入段131、第一延伸段133、第一連接段135、第一耦合段137及第一接地段139。
請結合參閱圖1及圖2,該第一饋入段131為一倒“L”形的片體,其通過第一同軸電纜172與基板210上的饋入點電性連接。該第一延伸段133為一“L”形的片體,其包括第一延伸片1331及第二延伸片1333。該第一延伸片1331與第一饋入段131垂直連接,該第二延伸片1333與第一延伸片1331垂直連接並與第一饋入段131相對設置。該第一連接段135為一“T”形的片體,其包括第一連接片1351及與該第一連接片1351垂直連接的第二連接片1353。該第一連接片1351垂直連接於第二延伸片1333與第一耦合段137之間。該第二連接片1353與第二延伸片1333平行設置並垂直連接於第一延伸片1331。該第一耦合段137大致呈矩形,其與第一饋入段131間隔設置,二者之間形成一間隙S以便電流從第一饋入段131耦合至該第一耦合段137。該第一接地段139電性連接於第二延伸片1333的一側,並且用於固定在第一側板112以便該第一天線130接地。在本實施例中,該第一接地段139通過一第一金屬螺母(圖未示)穿過設置在第一接地段139上的第一孔138電性連接於第一側板112上。在其它實施例中,該第一接地段139還可以通過焊接等其他方式固定於第一側板112上。當該第一天線130收容在第一開口1122時,該第一天線130可被一塑膠薄片(圖未示)遮擋或覆蓋,從而避免該第一天線130露出。優選地,上述的塑膠薄片可通過嵌入成型(insert molding)的方式與第一側板112結合。
請參閱圖3,該第二天線150為雙頻環形天線,其包括位於同一平面內的第二饋入段151、第二延伸段153、第二連接段155及第二接地段157。
請結合參閱圖1及圖3,該第二饋入段151為一“L”形的片體,其通過第二同軸電纜174與基板210上的饋入點電性連接。該第二饋入段151進一步包括第一饋入片1511及與該第一饋入片1511垂直連接的第二饋入片1513。該第二延伸段153為一“L”形的片體,其連接於第一饋入片1511和第二饋入片1513的結合處。該第二連接段155為一“L”形的片體,其一端垂直連接於第二饋入片1513的大致中部,另一端朝與第二饋入片1513平行的方向延伸。該第二接地段157為一“T”形的片體,其包括主片體1571及延伸片體1573。該主片體1571與第二連接段155的另一端垂直連接,並且用於固定在第二側板114以便該第二天線150接地。在本實施例中,該主片體1571通過一第二金屬螺母(圖未示)穿過設置在主片體1571上的第二孔158電性連接於第二側板114上。在其它實施例中,該主片體1571還可以通過焊接等其他方式固定於第二側板114上。該延伸片體1573與主片體1571垂直連接,並朝第一饋入片1511的方向延伸。當該第二天線150收容在第二開口1142時,該第二天線150可被一塑膠薄片(圖未示)遮擋或覆蓋,從而避免該第二天線150露出。優選地,上述的塑膠薄片可通過嵌入成型的方式與第二側板114結合。
請進一步參閱圖4,該第一天線130和第二天線150共同構成一多輸入多輸出(multiple input multiple output,MIMO)天線系統,以同時收發無線信號。該無線通訊裝置200還包括MIMO信號偵測模組230及與該MIMO信號偵測模組230電性連接的中央處理器240。該MIMO信號偵測模組230與第一天線130及第二天線150電性連接,用於偵測該第一天線130收發的第一無線信號的信號強度及偵測該第二天線150收發的第二無線信號的信號強度。並且,該MIMO信號偵測模組230還用於比較上述的第一無線信號的信號強度及第二無線信號的信號強度,從而輸出一比較結果。具體地,當上述的比較結果代表第一無線信號的信號強度高於或等於第二無線信號的信號強度時,該MIMO信號偵測模組230將第一命令(如邏輯1)作為比較結果輸出至中央處理器240。當上述的比較結果代表第一無線信號的信號強度低於第二無線信號的信號強度時,該MIMO信號偵測模組230將第二命令(如邏輯0)作為比較結果輸出至中央處理器240。
該中央處理器240用於依據MIMO信號偵測模組230輸出的比較結果確定第一天線130和第二天線150中的一個作為主天線且另一個作為副天線。當中央處理器240接收到MIMO信號偵測模組230輸出的第一命令時,該中央處理器240確定第一天線130作為主天線而第二天線150作為副天線。此時,第一天線130和基站(圖未示)之間的上行/下行鏈路通信的資料總量將高於第二天線150和基站(圖未示)之間的上行/下行鏈路通信的資料總量。當中央處理器240接收到MIMO信號偵測模組230輸出的第二命令時,該中央處理器240確定第二天線150作為主天線而第一天線130作為副天線。此時,第二天線150和基站(圖未示)之間的上行/下行鏈路通信的資料總量將高於第一天線130和基站(圖未示)之間的上行/下行鏈路通信的資料總量。
請再參閱圖2,當電流流入第一饋入段131後,電流將依次流過第一延伸段133、第一連接段135及第一耦合段137,並通過第一接地段139和第一側板112接地從而共振出第一頻率。也就是說,該第一饋入段131、第一延伸段133、第一連接段135、第一耦合段137及第一接地段139可共振出第一頻率。此外,該電流從第一饋入段131耦合至第一耦合段137以便該第一耦合段137共振出第二頻率。在本實施例中,該第一天線130工作於頻率範圍約為2.4GHz-2.5GHz的第一頻率下及頻率範圍約為5GHz-6GHz的第二頻率下。圖5為第一天線130的回波損耗示意圖,在2.4GHz-2.5GHz及5GHz-6GHz時該第一天線130可收發該頻率範圍內的WIFI信號。圖6為第一天線130的天線效率示意圖,從圖6可知該第一天線130在收發頻率約為2.4GHz及5GHz的無線信號時具有良好的效率。
請再參閱圖3,當電流流入第二饋入段151後,電流將依次流過第二延伸段153、第二連接段155及第二接地段157,並通過第二接地段157和第二側板114接地從而共振出第三頻率。也就是說,該第二饋入段151、第二延伸段153、第二連接段155及第二接地段157可共振出第三頻率。此外,該電流將流入第二延伸段153以便該第二延伸段153共振出第四頻率。在本實施例中,該第二天線150工作於頻率範圍約為2.4GHz-2.5GHz的第三頻率下及頻率範圍約為5GHz-6GHz的第四頻率下。圖7為第二天線150的回波損耗示意圖,在2.4GHz-2.5GHz及5GHz-6GHz時該第二天線150可收發該頻率範圍內的WIFI
信號。圖8為第二天線150的天線效率示意圖,從圖8可知該第二天線150在收發頻率約為2.4GHz及5GHz的無線信號時具有良好的效率。
圖9為本發明的天線組件100的天線隔離度示意圖。由於第一天線130和第二天線150分別固定於第一側板112和第二側板114上,因此二者不會相互干擾。如此,第一天線130和第二天線150之間的包絡相關係數(envelope correlation coefficient,ECC)明顯降低。本實施例中,該第一天線130和第二天線150之間的天線隔離度約為-25dB。
本發明的天線組件100在金屬框體110上設置第一開口1122和第二開口1142以分別容納第一天線130和第二天線150,從而使得金屬框體110構成天線組件100的一部分,避免了金屬框體110對天線造成的遮罩效應,減小天線尺寸與佔用空間,達到降低成本的效果。另外,由於第一天線130和第二天線150間隔設置使得天線組件100的輻射能力得到有效的增進。
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例,本發明之範圍並不以上述實施例為限,舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化,皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
200‧‧‧無線通訊裝置
100‧‧‧天線結構
210‧‧‧基板
211‧‧‧淨空區
220‧‧‧金屬殼體
212‧‧‧側板
2121‧‧‧邊緣部
2123‧‧‧延伸部
2125‧‧‧開口
223‧‧‧缺口
10‧‧‧饋入端
30‧‧‧輻射體
Claims (14)
- 一種天線組件,其應用於無線通訊裝置,其改良在於:該天線組件包括金屬框體、第一天線及第二天線,該金屬框體包括第一側板及與第一側板連接的第二側板,該第一側板上設置第一開口,該第二側板上設置第二開口,該第一天線容置在第一開口內並固定在第一側板上,該第二天線容置在第二開口內並固定在第二側板上,該第一天線通過第一側板接地,該第二天線通過第二側板接地,所述第一天線包括第一饋入段、與第一饋入段垂直連接的第一延伸段、與第一延伸段連接的第一連接段、與第一連接段連接的第一耦合段及與第一延伸段連接的第一接地段,該第一耦合段與第一饋入段之間形成一間隙,所述第一延伸段包括第一延伸片及第二延伸片,所述第一延伸片與第一饋入段垂直連接,所述第二延伸片與第一延伸片垂直連接並與第一饋入段相對設置。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線組件,其中所述第一天線為雙頻環形天線。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線組件,其中所述第一饋入段用於接收電流,所述第一饋入段、第一延伸段、第一連接段、第一耦合段及第一接地段用於共振第一頻率,所述第一耦合段用於共振第二頻率。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線組件,其中所述第一連接段包括第一連接片及與該第一連接片垂直連接的第二連接片,所述第一連接片連接於第二延伸片與第一耦合段之間,所述第二連接片與第二延伸片平行設置並垂直連接於第一延伸片,所述第一耦合段呈矩形,其與第一饋入段間隔設置以便電流從第一饋入段耦合至該第一耦合段。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線組件,其中所述第一接地段連接於第二延伸片的一側。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線組件,其中所述第二天線為雙頻環形天線。
- 如申請專利範圍第6項所述之天線組件,其中所述第二天線包括第二饋入段、與第二饋入段連接的第二延伸段、與第二饋入段連接的第二連接段及與第二連接段連接的第二接地段。
- 如申請專利範圍第7項所述之天線組件,其中所述第二饋入段用於接收電流,所述第二饋入段、第二延伸段、第二連接段及第二接地段用於共振第三頻率,所述第二延伸段用於共振第四頻率。
- 如申請專利範圍第8項所述之天線組件,其中所述第二饋入段包括第一饋入片及與該第一饋入片垂直連接的第二饋入片,所述第二延伸段連接於第一饋入片和第二饋入片的結合處,所述第二連接段為一“L”形的片體,其一端垂直連接於第二饋入片的中部,另一端朝與第二饋入片平行的方向延伸。
- 如申請專利範圍第9項所述之天線組件,其中所述第二接地段包括主片體及延伸片體,所述主片體與第二連接段的另一端垂直連接,並且用於固定在第二側板,所述延伸片體與主片體垂直連接,並朝第一饋入片的方向延伸。
- 一種無線通訊裝置,其包括如權利要求1-10任意一項所述的天線組件。
- 如申請專利範圍第11項所述之天線組件,其中所述所述第一天線和第二天線共同構成一多輸入多輸出(multiple input multiple output,MIMO)天線系統,以同時收發無線信號。
- 如申請專利範圍第12項所述之無線通訊裝置,其中所述無線通訊裝置還包括MIMO信號偵測模組及與該MIMO信號偵測模組電性連接的中央處理器,所述MIMO信號偵測模組與第一天線及第二天線電性連接,用於偵測該第一天線收發的第一無線信號的信號強度及偵測該第二天線收發的第二無線信號的 信號強度,所述MIMO信號偵測模組還用於比較第一無線信號的信號強度及第二無線信號的信號強度,從而輸出一比較結果,所述中央處理器用於依據MIMO信號偵測模組輸出的比較結果確定第一天線和第二天線中的一個作為主天線且另一個作為副天線。
- 如申請專利範圍第13項所述之無線通訊裝置,其中當所述的比較結果代表第一無線信號的信號強度高於或等於第二無線信號的信號強度時,所述中央處理器確定第一天線作為主天線而第二天線作為副天線;當所述的比較結果代表第一無線信號的信號強度低於第二無線信號的信號強度時,所述中央處理器確定第二天線作為主天線而第一天線作為副天線。
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