TWI622222B - 天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents

天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置 Download PDF

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Abstract

本發明關於一種天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置，該天線結構包括饋入端、第一輻射體、第二輻射體、第三輻射體、第一接地端、第二接地端和金屬片，該饋入端與該第一輻射體連接，該第二輻射體和第一輻射體間隔設置，該第三輻射體與該饋入端間隔設置，所述第一接地端和第二接地端相互間隔地設置在該第三輻射體上，所述第一輻射體、第二輻射體和第三輻射體均與該金屬片連接。

Description

天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置
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，無線通訊裝置不斷朝向輕薄趨勢發展，消費者對於產品外觀的要求也越來越高。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訊號，導致內置天線的輻射性能不佳。而且隨著長期演進(Long Term Evolution，LTE)技術的不斷發展，天線的頻寬不斷增加。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，有必要提供一種利用金屬邊框設計的具有較寬頻寬的天線結構。
另，有必要提供一種應用該天線結構的無線通訊裝置。
一種天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置，該天線結構包括饋入端、第一輻射體、第二輻射體、第三輻射體、第一接地端、第二接地端和金屬片，該饋入端與該第一輻射體連接，該第二輻射體和第一輻射體間隔設置，該第三輻射體與該饋入端間隔設置，所述第一接地端和 第二接地端相互間隔地設置在該第三輻射體上，所述第一輻射體、第二輻射體和第三輻射體均與該金屬片連接。
一種無線通訊裝置，包括天線結構，該天線結構包括饋入端、第一輻射體、第二輻射體、第三輻射體、第一接地端、第二接地端和金屬片，該饋入端與該第一輻射體連接，該第二輻射體和第一輻射體間隔設置，該第三輻射體與該饋入端間隔設置，所述第一接地端和第二接地端相互間隔地設置在該第三輻射體上，所述第一輻射體、第二輻射體和第三輻射體均與該金屬片連接。
該天線結構及無線通訊裝置通過第一輻射體、第二輻射體和第三輻射體連接金屬片以將該無線通訊裝置的殼體一部分做為天線結構的一部分，拓寬了該天線結構的頻寬，提高了該天線結構設計的靈活性和適應性。
100‧‧‧無線通訊裝置
10‧‧‧基板
12‧‧‧淨空區
14‧‧‧饋入點
30‧‧‧殼體
50‧‧‧天線結構
51‧‧‧金屬片
511‧‧‧側壁
513‧‧‧端壁
52‧‧‧饋入端
53‧‧‧第一輻射體
531‧‧‧第一輻射片
533‧‧‧第一連接片
55‧‧‧第二輻射體
551‧‧‧第二輻射片
553‧‧‧第二連接片
57‧‧‧第三輻射體
58‧‧‧第一接地端
59‧‧‧第二接地端
g1‧‧‧狹槽
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所示天線結構的立體圖。
圖3係圖2所示的天線結構接入第一接地點時的回波損耗示意圖。
圖4係圖1所示的天線結構接入第二接地點時的回波損耗示意圖。
請參閱圖1，本發明之較佳實施方式提供一種天線結構50，其應用於行動電話、個人數位助理等無線通訊裝置100中，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線訊號。
該無線通訊裝置100包括基板10及殼體30，該殼體30圍設 在該基板10周圍且與該天線結構50間隔設置。
該基板10可為一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，其上設置淨空區12。在本實施方式中，該淨空區12形成於基板10的一端。該淨空區12指基板10上無導體存在的區域，用以防止外在環境中電子元件如電池、振動器、喇叭、電荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)等對天線結構50產生干擾，造成其工作頻率偏移或輻射效率變低。在本實施例中，該淨空區12的尺寸為8.5×6.6mm。該淨空區12內設置饋入點14，該饋入點14用於向該天線結構50饋入電流。
該天線結構50包括金屬片51、饋入端52、第一輻射體53、第二輻射體55、第三輻射體57、第一接地端58和第二接地端59。該饋入端52、第一輻射體53、第二輻射體55設置在該基板10的一側，該第三輻射體57、第一接地端58和第二接地端59設置在該基板10的另一側。
該金屬片51圍設在該基板10的一側並與該殼體30間隔設置。請結合參照圖2，該金屬片51包括側壁511和二端壁513，所述二端壁513分別垂直連接在該側壁511的兩端。所述二端壁513分別與該殼體30的兩側間隔設置並形成二狹槽g1。在本實施例中，每一狹槽g1的寬度均為1.5mm。
該饋入端52為條狀片體，其設置在該基板10上且與該基板10上的饋入點14電性連接，以向所述天線結構50饋入電流。
該第一輻射體53位於與該基板10相平行的平面上，並與該饋入端52相連接。具體地，該饋入端52垂直連接在該第一輻射體53上以將該第一輻射體53劃分為第一輻射片531和第一連接片533。該第一輻射片531垂直連接在該饋入端52上並朝向一側平直延伸。該第一連接片533大致呈“L”型結構，其一端與該饋入端52垂直連接，另一端與該金屬片 51垂直連接。
該第二輻射體55連接在該金屬片51上並與該第一輻射體53間隔設置。具體地，該第二輻射體55大致呈一“L”型結構，其包括第二輻射片551和第二連接片553。該第二輻射片551與該第一輻射體53的第一輻射片531平行間隔設置並朝向背離該饋入端52的方向延伸。該第二連接片553垂直連接在該第二輻射片551和該金屬片51的側壁511之間。
該第三輻射體57為條狀片體，其包括大致位於同一直線上且相互連接的第三輻射段571和耦合段573。該第三輻射段571垂直連接在該金屬片51的一端壁513上，該耦合段573間隔設置在該饋入端52的下方，並與饋入端52垂直設置。
該第一接地端58和第二接地端59均垂直連接在該第三輻射體57上且相互平行間隔設置。具體地，該第一接地端58垂直連接在該第三輻射段571和該耦合段573之間，該第二接地端59垂直連接在該第三輻射段571的大致中部位置。所述第一接地端58和第二接地端59可通過切換開關或切換電路接地，從而使該天線結構50形成不同的接地路徑和電路回路，進而激發出不同的共振模態。
下面將進一步說明該天線結構50的工作原理：當該第一接地端58接地時，電流由饋入點14饋入，經由該第一輻射體53、第二輻射體55、側壁511、端壁513、第三輻射段571形成第一電流路徑，從而激發低頻第一共振模態。該第一低頻模態的中心頻率約為830MHz；電流由饋入點14饋入，經由該第一輻射片531，第二輻射體55形成第二電流路徑，從而激發出高頻第一共振模態。該第一高頻模態的中心頻率約為1760MHz；電流由饋入點14饋入，經由該第一連接片533、側壁511、端壁513和第三輻射段571形成第三電流路徑，從而激發 出高頻第二共振模態。該第二高頻模態的中心頻率的中心頻率約為2030MHz；電流由饋入點14饋入，經由該耦合段573、第一接地端58形成第四電流流經，從而激發高頻第三共振模態。該第三高頻模態的中心頻率約為2300MHz。
請參閱圖3，當第一接地端58接地時，該天線結構50的有效頻段可涵蓋704-960MHz及1710-2300MHz之頻段。
請參照圖4，當第二接地端59接地時，該第一電流路徑和第二電流路徑的長度不變，第三電流路徑的長度變短，第四電流路徑的長度變長。由實驗驗證得出，主要由於第三電流路徑的長度變短影響了整個天線結構50的頻段，第四電流路徑的變化對天線結構50的頻段影響較小，從而導致整個天線結構50等效電流路徑變短，使得該天線結構的有效頻段可涵蓋2300-2710MHz之頻段。
本發明的天線結構50通過第一輻射體53、第二輻射體55和第三輻射體57連接金屬片51以將該金屬片51作為天線結構50的一部分，並通過第一輻射體53將電流耦合至第二輻射體55和第三輻射體57，從而使得該天線結構50收發多個頻段的無線訊號；同時通過在基板10上設置二接地點，並在第三輻射體57上設置第一接地端58和第二接地端59，通過調整該第一接地端58或第二接地端59接地，從而調整該天線結構50的接地路徑和電流路徑，拓寬了天線結構50的頻段範圍，提高了天線設計的靈活性，增強了用戶體驗。
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。

Claims (10)

  1. 一種天線結構，應用於無線通訊裝置中，其改良在於：該天線結構包括饋入端、第一輻射體、第二輻射體、第三輻射體、第一接地端、第二接地端和金屬片，該饋入端與該第一輻射體連接，該第二輻射體和第一輻射體間隔設置，該第三輻射體與該饋入端間隔設置，所述第一接地端和第二接地端相互間隔地設置在該第三輻射體上，所述第一輻射體、第二輻射體和第三輻射體均與該金屬片連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中該金屬片包括側壁和二端壁，所述二端壁垂直連接在該側壁的兩端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的天線結構，其中該第一輻射體連接在該側壁和饋入端之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的天線結構，其中該第一輻射體包括第一輻射片和第一連接片，該第一輻射片垂直連接在該饋入端上並朝向一側平直延伸，該第一連接片一端與該饋入端垂直連接，另一端與該側壁垂直連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的天線結構，其中該第二輻射體包括相互垂直連接第二輻射片和第二連接片，該第二輻射片與該第一輻射片平行間隔設置，該第二連接片垂直連接在該側壁上。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的天線結構，其中該第三輻射體包括相互連接的第三輻射段和耦合段，該第三輻射段垂直連接在一所述端壁上，該耦合段間隔設置在該饋入端的下方。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的天線結構，其中該第一接地端垂直連接在該第三輻射段和該耦合段之間，該第二接地端垂直連接在該第三輻射段上。
  8. 一種無線通訊裝置，包括如申請專利範圍第1-7項任意一項所述的天線結構。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的無線通訊裝置，其中該無線通訊裝置進一步包括殼體，所述金屬片與所述殼體間隔設置，所述金屬片包括側壁和垂直連接在該側壁兩側的二端壁，所述二端壁分別與所述殼體的兩側形成二狹槽。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的無線通訊裝置，其中該無線通訊裝置進一步包括基板，所述饋入端、第一輻射體和第二輻射體設置在該基板的一側，所述第三輻射體、第一接地端及第二接地端設置在該基板的另一側。
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