TWI628846B - 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種天線結構，該天線結構包括饋入端、至少一接地端、第一輻射段、第一延伸段、第二延伸段、耦合延伸段、第二輻射段和設置於以上部件週邊的第一邊框；該第一延伸段和該第二延伸段間隔設置，且其各自的一端均與饋入端大致垂直連接，各自的另一端均與第一邊框大致垂直連接；該第一輻射段大致垂直連接於該饋入端的一端；該耦合延伸段大致垂直連接至該第一邊框，且其部分與第一輻射段平行間隔設置；該第二輻射段大致垂直連接於該接地端與該第一邊框之間。本發明還提供一種具有該天線結構的無線通訊裝置。
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，尤其涉及一種多頻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不斷進步，無線通訊裝置呈現輕薄化的發展趨勢。金屬材質的裝置機殼於外觀、強度及散熱效果等方面均具有較為明顯的優勢，因此造就了當前金屬機殼無線通訊裝置的蓬勃發展。然而金屬機殼容易對天線造成遮罩效應，影響天線的輻射效率。同時，隨著長期演進(Long Term Evolution，LTE)技術的引入，使得天線的頻寬需求增加。因此，如何滿足多樣化的金屬外觀結構與天線頻寬的設計需求，成為目前無線通訊裝置天線設計面臨的一項重要課題。
鑒於以上情況，有必要提供一種整合金屬殼體的天線結構。
另，還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，應用於無線通訊裝置中，該天線結構包括饋入端、至少一接地端、第一輻射段、第一延伸段、第二延伸段、耦合延伸段、第二輻射段和設置於以上部件週邊的第一邊框；該第一延伸段和該第二延伸段間隔設置，且其各自的一端均與饋入端大致垂直連接，各自的另
一端均與第一邊框大致垂直連接；該第一輻射段大致垂直連接於該饋入端的一端；該耦合延伸段大致垂直連接至該第一邊框，且其部分與第一輻射段平行間隔設置；該第二輻射段大致垂直連接於該接地端與該第一邊框之間。
一種無線通訊裝置，包括設置於其週邊的金屬邊框，該無線通訊裝置還包括天線結構，該天線結構包括饋入端、至少一接地端、第一輻射段、第一延伸段、第二延伸段、耦合延伸段、第二輻射段和設置於以上部件週邊的第一邊框；該第一延伸段和該第二延伸段間隔設置，且其各自的一端均與饋入端大致垂直連接，各自的另一端均與第一邊框大致垂直連接；該第一輻射段大致垂直連接於該饋入端的一端；該耦合延伸段大致垂直連接至該第一邊框，且其部分與第一輻射段平行間隔設置；該第二輻射段大致垂直連接於該接地端與該第一邊框之間。
所述天線結構及無線通訊裝置利用無線通訊裝置的金屬邊框作為天線結構的一部分，使其具有更好的輻射效率特性。
100、100’‧‧‧天線結構
200‧‧‧無線通訊裝置
210‧‧‧基板
211‧‧‧淨空區
12‧‧‧饋入端
13‧‧‧第一接地端
14‧‧‧第二接地端
15‧‧‧第一輻射段
151‧‧‧第一延伸段
152‧‧‧第二延伸段
153‧‧‧耦合延伸段
S1‧‧‧溝槽
16‧‧‧第二輻射段
171‧‧‧第一切換電路
172‧‧‧第二切換電路
C‧‧‧可變電容
220‧‧‧金屬邊框
221‧‧‧第一邊框
222‧‧‧第二邊框
223‧‧‧隔離縫隙
31‧‧‧回波損耗曲線
41‧‧‧輻射效率曲線
42‧‧‧總效率曲線
圖1為本發明第一實施例的無線通訊裝置的立體圖。
圖2為本發明第一實施例的無線通訊裝置的平面示意圖。
圖3為圖2所示天線結構的回波損耗示意圖。
圖4為圖2所示天線結構的輻射效率示意圖。
圖5為本發明第二實施例的無線通訊裝置的平面示意圖。
圖6為本發明第三實施例的無線通訊裝置的平面示意圖。
請一併參閱圖1和圖2，本發明提供一種天線結構100，其應用於行動電話、個人數位助理等無線通訊裝置200中，用以發送和接收無線通訊訊號。
該無線通訊裝置200包括基板210和設置於基板210週邊的金屬邊框220。於本實施例中，該無線通訊裝置200為智慧手機，其整體結構尺寸約為68×130×7mm。該基板210為印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，其上設置淨空區211。該淨空區211指基板210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)等對所述天線結構100產生干擾，造成其工作頻率偏移或輻射效率變低。於本實施例中，該淨空區211尺寸為66×8.5mm，其設置於該基板210的一端。該金屬邊框220上開設二隔離縫隙223，以將金屬邊框220分割為第一邊框221和第二邊框222，其中，該第一邊框221作為所述天線結構100的一部分，與該天線結構100的其他輻射段共同形成電流迴路。該第一邊框221形成於基板210的淨空區211的週邊，包括長邊與大致垂直連接於長邊相對兩端的二個側邊。在本實施例中，該隔離縫隙223的寬度約為1.5mm。
該天線結構100還包括以下設置於基板210的淨空區211上的饋入端12、第一接地端13、第一輻射段15、第一延伸段151、第二延伸段152、耦合延伸段153和第二輻射段16。
該饋入端12與該第一接地端13均為條狀片體，且相互平行間隔設置。該饋入端12與該第一接地端13均與所述第一邊框221的長邊
垂直。該饋入端12遠離天線第一邊框221的長邊的一端與該基板210的饋電點(圖未示)電性連接，以饋入電流訊號。該第一接地端13遠離天線第一邊框221的長邊的一端與該基板210的接地點電性連接。電流訊號從該饋入端12饋入，流經該天線結構100，並藉由該第一接地端13形成電流迴路。
該第一輻射段15為一條狀片體，其一端垂直地連接至所述饋入端12靠近所述第一邊框221的長邊的一端。該第一延伸段151大致呈L形結構，其一端垂直電性連接於所述饋入端12靠近所述第一邊框221的長邊的一端，且其延伸方向與該第一輻射段15相反，另一端延伸到所述第一邊框221的長邊並與其電性連接。該第二延伸段152大致呈L形結構，間隔設置於該第一延伸段151的週邊。具體的，第二延伸段152的尺寸大於第一延伸段151，一端垂直電性連接於該饋入端12上，另一端延伸到該第一邊框221的長邊並與其電性連接。
該耦合延伸段153大致呈L形結構，其一端垂直電性連接於所述第一邊框221上的長邊，另一端平行間隔設置於所述第一輻射段15遠離第一邊框221上的長邊的一側。該第一輻射段15與該耦合延伸段153上與之平行的一端形成相互耦合的溝槽S1。於本實施例中，該溝槽S1的寬度為0.6mm。
該第二輻射段16為一條狀片體，其垂直電性連接於該第一接地端13靠近第一邊框221上的長邊的一端與該第一邊框221的一側邊之間。
下面將進一步說明該天線結構50的工作原理。
電流從該饋入端12饋入，經由該第一輻射段15、第一延伸段151、第二延伸段152、耦合延伸段153以及該第一邊框221和該第二輻射段16形成第一電流路徑，從而激發低頻第一共振模態；經由該第一輻射段15和該耦合延伸段153形成第二電流路徑，從而激發高頻第一共振模態；經由該第一延伸段151、第一邊框221以及該第二輻射段16形成第三電流路徑，從而激發高頻第二共振模態。於本實施例中，該低頻第一共振模態的中心頻率約為850MHz，該高頻第一共振模態的中心約為1750MHz，該高頻第二共振模態的中心頻率約為2000MHz。
於本實施例中，該第一輻射段15的長度為10mm，該第一延伸段151的長度為10mm，該第二延伸段152的長度為25mm，該耦合延伸段153的長度為14mm，該第二輻射段16和該第一接地端13的總長度為14mm。請參閱圖3，圖示為本發明第一實施例所述天線結構100的回波損耗示意圖。從圖3中的回波損耗曲線31可以看出，本實施例所述天線結構100的有效頻寬可涵蓋720~960MHz以及1710~2170MHz，且於有效頻寬範圍內，其回波損耗小於-6dB。
請參閱圖4，圖示為第一實施例所述天線結構100的輻射效率示意圖。從圖中輻射效率曲線41和總效率曲線42可以看出，本實施例所述天線結構100於其有效頻寬720~960MHz以及1710~2170MHz範圍內，其輻射效率和總效率基本保持於-4dB以上，說明該天線結構具有良好的輻射效率特性。
請參閱圖5，如圖所示為第二實施例的無線通訊裝置的平面示意圖。與第一實施例相比，其不同之處在於：該第二實施例所述的天線結
構100’還包括第二接地端14和第一切換電路171，該第二接地端14與該第一接地端13相互平行間隔設置並連接至該第一切換電路171，該第一切換電路171為一連接至地的切換開關，藉由該第一切換電路171切換連接該第一接地端13或該第二接地端14，從而使該天線結構100’形成不同的接地路徑和電流迴路長度，激發不同的共振模態。於本實施例中，當該第一切換電路171連接至該第二接地端14時，其天線等效迴路路徑較短，可以激發較高頻的模態，使該天線結構100的工作頻段涵蓋2200~2700MHz。
請參閱圖6，如圖所示為本發明第三實施例的無線通訊裝置的平面示意圖。與第一實施例相比，其不同之處在於：於本實施例中，所述第一接地端13連接至第二切換電路172，該第二切換電路172為一可切換連接至地或藉由一可變電容接至地的切換開關，該第一接地端13藉由該第二切換電路172可以切換至接地或連接至一可變電容C，該可變電容C連接至地，藉由調整該可變電容C的容值來改變該天線結構100的對地電容的大小，從而實現天線工作頻段的調節。模擬結果表明：接地電容值愈小，該天線結構高頻第二模態的共振中心頻率越高。因此，可以藉由調節該接地電容的容值大小，讓該天線結構100的高頻第二模態工作頻段涵蓋到2200~2700MHz。
可以理解，於另一實施例中，第二切換電路172亦可應用於天線結構100’中，此時，第一接地端13與第二接地端14均藉由一第二切換電路172接地。使用時，第一接地端13與第二接地端14其中之一可以藉由第二切換電路172直接接地或者藉由可變電容C接地。
所述天線結構100、100’將所述無線通訊裝置200的第一邊框221作為該天線結構100、100’的一部分，使得該天線結構100、100’具有更好的輻射效率特性；同時，藉由於該天線結構100、100’的第一接地端13和第二接地端14串接第一切換電路171或第二切換電路172，以切換不同的接地路徑或藉由可變電容接地，進一步拓寬了該天線結構100、100’的頻帶範圍。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例，並非是對本發明作任何形式上的限定。另外，本領域技術人員還可於本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含於本發明所要求保護的範圍之內。
Claims (9)
- 一種天線結構，應用於無線通訊裝置中，該天線結構包括饋入端，其改良在於：該天線結構還包括至少一接地端、第一輻射段、第一延伸段、第二延伸段、耦合延伸段、第二輻射段和設置於以上部件週邊的第一邊框；該第一延伸段和該第二延伸段間隔設置，該第一延伸段的一端直接垂直連接至該饋入端，該第一延伸段的另一端與該第一邊框垂直連接，該第二延伸段連接至該饋入端與該第一邊框之間；該第一輻射段大致垂直連接於該饋入端的一端；該耦合延伸段大致垂直連接至該第一邊框，且其部分與該第一輻射段平行間隔設置；該第二輻射段一端直接垂直連接至該接地端，該第二輻射段的另一端連接至該第一邊框。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第一延伸段和該第二延伸段均呈L形結構，二者均連接於該饋入端的同一側，該第二延伸段設置於該第一延伸段的週邊。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該耦合延伸段呈L形結構，其與該第一輻射段平行間隔設置的部分與該第一輻射段之間形成一耦合溝槽。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該天線結構還包括切換電路，該至少一接地端包括平行間隔設置的第一接地端和第二接地端，該第一接地端和該第二接地端其中之一藉由該切換電路接地，以調節該天線結構接地路徑的長度。
- 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，其中該切換電路為一連接至地的切換開關。
- 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，其中該切換電路為可切換連接至地或藉由一可變電容接地的切換開關。
- 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第一邊框為該無線通訊裝置金屬邊框的一部分。
- 一種無線通訊裝置，包括設置於其週邊的金屬邊框，其改良在於：該無線通訊裝置還包括如申請專利範圍1-7任一項所述的天線結構，該天線結構的第一邊框為該金屬邊框的一部分。
- 如申請專利範圍第8項所述之無線通訊裝置，其中該金屬邊框還包括第二邊框，該第二邊框與該第一邊框之間間隔形成隔離縫隙。
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