TWI628848B - 天線結構及應用該天線結構之無線通訊裝置 - Google Patents

天線結構及應用該天線結構之無線通訊裝置 Download PDF

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Abstract

一種天線結構及應用該天線結構之無線通訊裝置，該天線結構包括金屬件、一組電子元件、第一天線、第二天線、第三天線及第四天線，所述金屬件上開設有溝槽，以將金屬件劃分為第一部分與第二部分，所述第一部分及第二部分共同形成一容置區域，所述電子元件、第一天線、第二天線、第三天線及第四天線均設置於所述容置區域內，且該第一天線與該金屬件之第一部分連接，該第三天線與第四天線均與該金屬件之第二部分連接。

Description

天線結構及應用該天線結構之無線通訊裝置
本發明涉及一種天線結構，尤其涉及一種利用金屬外觀件之天線結構及應用該天線結構之無線通訊裝置。
隨著無線通訊產品之發展，各產品設計朝向輕薄趨勢發展，消費者對於產品外觀之要求亦愈來愈高。由於金屬機殼於外觀、機構強度、散熱效果等具有優勢，使得具有金屬機殼之通訊產品得到較快發展。然而，金屬機殼佔用無線通訊產品較多之空間時，易影響無線通訊產品之天線之特性。因此，如何於金屬外觀結構下維持天線特性，係天線設計面臨之一項重要課題。
鑒於以上情況，有必要提供一種利用金屬外觀件共同收發訊號之天線結構。
另，還有必要提供一種應用所述天線結構之無線通訊裝置。
一種天線結構，包括金屬件；該天線結構還包括一組電子元件、第一天線、第二天線、第三天線及第四天線，所述金屬件上開設有溝槽，以將金屬件劃分為第一部分與第二部分，所述第一部分及第二部分共同形成一容置區域，所述電子元件、第一天線、第二天線、第三天線及第 四天線均設置於所述容置區域內，且該第一天線與該金屬件之第一部分連接，該第三天線與第四天線均與該金屬件之第二部分連接。
一種無線通訊裝置，包括上述項所述之天線結構。
上述之天線結構利用金屬件作為天線輻射體，並利用該組電子元件與該金屬件、第一天線、第二天線、第三天線及第四天線共同配合，以使得該天線結構可收發多個頻段之無線訊號，增加了該天線結構之帶寬。另一方面，上述天線結構充分利用無線通訊裝置之外觀件(金屬件)，並於金屬外觀件之結構下維持良好之天線特性，增強了無線通訊裝置之用戶體驗。
100‧‧‧無線通訊裝置
20‧‧‧電路板
21‧‧‧第一饋入點
23‧‧‧第二饋入點
25‧‧‧第三饋入點
27‧‧‧第四饋入點
29‧‧‧接地點
50‧‧‧天線結構
51‧‧‧金屬件
511‧‧‧第一邊框
5111‧‧‧第一結合部
5113‧‧‧第二結合部
513‧‧‧第二邊框
515‧‧‧第三邊框
517‧‧‧溝槽
519‧‧‧容置區域
52‧‧‧電子元件
521‧‧‧麥克風
523‧‧‧喇叭
525‧‧‧前置攝像頭
527‧‧‧後置攝像頭
53‧‧‧第一天線
531‧‧‧第一饋入部
533‧‧‧第一幅射段
535‧‧‧第二幅射段
537‧‧‧第三幅射段
539‧‧‧第四幅射段
55‧‧‧第二天線
551‧‧‧第二饋入部
553‧‧‧接地部
555‧‧‧過渡部
557‧‧‧連接部
559‧‧‧耦合部
57‧‧‧第三天線
59‧‧‧第四天線
591‧‧‧第三饋入部
593‧‧‧彎折部
595‧‧‧共振部
70‧‧‧匹配電路
71‧‧‧切換開關
73‧‧‧第一匹配電路
75‧‧‧第二匹配電路
圖1為本發明實施例之無線通訊裝置之立體圖。
圖2為圖1所示無線通訊裝置另一角度下之立體圖。
圖3為圖1所示無線通訊裝置中匹配電路之電路圖。
圖4為圖1所示無線通訊裝置中第一天線之回波損耗圖。
圖5為圖1所示無線通訊裝置中第二天線之回波損耗圖。
圖6為圖1所示無線通訊裝置中當切換開關選通第一匹配電路時第三天線之回波損耗圖。
圖7為圖1所示無線通訊裝置中當切換開關選通第二匹配電路時第三天線之回波損耗圖。
圖8為圖1所示無線通訊裝置中第四天線之回波損耗圖。
請一併參閱圖1及圖2，本發明較佳實施方式提供一種天線結構50，其可應用於手機、個人數位助理等無線通訊裝置100中，用於收發無線訊號。該無線通訊裝置100還包括電路板20。該電路板20上設置第一饋入點21、第二饋入點23、第三饋入點25、第四饋入點27及接地點29。該第一饋入點21、第二饋入點23、第三饋入點25及第四饋入點27用於為天線結構50饋入電流，該接地點29用於為天線結構50提供接地。
該天線結構50包括金屬件51、一組電子元件52、第一天線53、第二天線55、第三天線57及第四天線59。該第一天線53、第三天線57及第四天線59與金屬件51連接。該第一天線53、第二天線55、第三天線57及第四天線59與該電路板20電連接。
該金屬件51為無線通訊裝置100之外觀件，如金屬邊框。於本實施例中，該金屬件51為一框體結構，其包括第一邊框511及分別連接於第一邊框511兩端之第二邊框513及第三邊框515。該第一邊框511大致中部之位置開設有一溝槽517，進而將第一邊框511劃分為相互間隔之第一結合部5111及第二結合部5113。該第一結合部5111與第二邊框513連接形成所述金屬件51之第一部分。該第二結合部5113與第三邊框515連接形成所述金屬件51之第二部分。該第一部分及第二部分共同形成一容置區域519。
於本實施例中，該組電子元件52至少包括麥克風521、喇叭523、前置攝像頭525及後置攝像頭527。該麥克風521、喇叭523、前置攝像頭525及後置攝像頭527均設置於所述容置區域519內，且與電路板20上之功能電路電連接。
於本實施例中，該第一天線53包括第一饋入部531、第一幅射段533、第二幅射段535、第三幅射段537及第四幅射段539。於本實施例中，該第一饋入部531為L形，其位於該麥克風521與後置攝像頭527之間。該第一饋入部531之一端垂直於電路板20所在平面且與電路板20上之第一饋入點21電性連接，用於為該第一天線53饋入訊號。該第一饋入部531之另一端與電路板20所在平面平行設置並電性連接該第一幅射段533及第二幅射段535。該第一幅射段533為一長條片狀體。該第一幅射段533之一端垂直連接至第一饋入部531平行於電路板20之一端，且與該第一結合部5111相互平行設置。該第一幅射段533之另一端垂直連接至該第二邊框513。該第二幅射段535大致呈直條狀，其垂直連接至該第一饋入部531反向該第一幅射段533之另一端，且與該第一幅射段533位於同一直線上。於本實施例中，該第二幅射段535遠離該第一幅射段533之末端與該溝槽517之邊緣平齊。該第三幅射段537之一端垂直連接至該第二幅射段535遠離第一幅射段533之一端，且沿遠離該第一邊框511之方向延伸。該第四幅射段539與第二幅射段535位於該第三幅射段537之同一側，二者相互平行設置，且分別垂直連接至該第三幅射段537之兩端。
該第二天線55包括第二饋入部551、接地部553、過渡部555、連接部557及耦合部559。該第二饋入部551、接地部553及過渡部555構成一“U”型結構，其整體佈設於與該電路板20相垂直之平面內，且位於該喇叭523與前置攝像頭525之間。其中，第二饋入部551與接地部553相對且相互平行設置。該第二饋入部551電性連接至該電路板20之第二饋入點23，用於為該第二天線55饋入訊號。該接地部553電性連接至該電路 板20之接地點29，用於為該第二天線55提供接地。該過渡部555垂直連接該第二饋入部551及接地部553。該連接部557及耦合部559均設置於與該電路板20相互平行之平面內。該連接部557大致呈“L”型，其一端垂直連接至該過渡部555與第二饋入部551之端點，另一端沿平行該第二邊框513且朝向該第二結合部5113之方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行於第一邊框511且朝向該第三邊框515之方向延伸一段距離而成。該耦合部559大致呈“L”型，其一端垂直連接至該連接部557之末端，另一端沿平行該第二邊框513且朝向該第二結合部5113之方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行於第一邊框511且朝向該第二邊框513之方向延伸而成。
該第三天線57為一直條狀片體，其佈設於所述前置攝像頭525之上方。該第三天線57之一端垂直連接至該電路板20之第三饋入點25，用於為該第三天線57饋入訊號。該第三天線57之另一端沿平行於第三邊框515且朝向該第一邊框511之方向延伸，並最終與該第二結合部5113電性連接。
該第四天線59設置於該前置攝像頭525與第三邊框515之間。該第四天線59包括第三饋入部591、彎折部593及共振部595。該第三饋入部591大致呈L形，其一端位於電路板20所在平面且與電路板20上之第四饋入點27電性連接，用於為該第四天線59饋入訊號。該第三饋入部591之另一端垂直於電路板20所在平面並電性連接該彎折部593。該彎折部593大致呈“L”型，其所在平面與該電路板20所在平面相互平行。該彎折部593之一端垂直連接至該第三饋入部591垂直於電路板20之一端， 且沿平行於第三邊框515且朝向第二結合部5113之方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行於第二結合部5113且朝向第三邊框515之方向延伸，並最終與該第三邊框515電性連接。該共振部595為直條狀片體，其位於該第三邊框515與前置攝像頭525之間，且與該前置攝像頭525及第三邊框515垂直連接。
請一併參閱圖3，該無線通訊裝置100進一步包括匹配電路70，該匹配電路70連接於該第三饋入點25與第三天線57之間，用於調整該天線結構50之阻抗匹配，從而調節該天線結構50之高頻模態。於本實施例中，該匹配電路70包括切換開關71、第一匹配電路73及第二匹配電路75。該第一匹配電路73及第二匹配電路75均可由電容及電感構成，二者均藉由該切換開關71連接至該第三饋入點25及第三天線57。
下面將進一步說明該天線結構50之工作原理： 首先，當電路板20上之電流分別從第一饋入點21、第二饋入點23、第三饋入點25及第四饋入點27饋入該天線結構50時，電流將分別流過該第一天線53、第二天線55、第三天線57及第四天線59。如此，電流於第一天線53、第一結合部5111，第一天線53與第一結合部5111之連接處、該組電子元件52及溝槽517之間激發出低頻模態及第一高頻模態。電流於第二天線55、該組電子元件52及溝槽517之間激發出第二高頻模態。電流於第三天線57、第二結合部5113、第三天線57與第二結合部5113之連接處、該組電子元件52、共振部595及溝槽517之間激發出第三高頻模態。另外，電流於第四天線59、第二結合部5113、該第四天線59與第二結合部5113之連接處、該組電子元件52、共振部595及溝槽517之間激發 出第四高頻模態。於本實施例中，該低頻模態之頻寬約為880-960MHz。該第一高頻模態之頻寬約為1710-1880MHZ。該第二高頻模態之頻寬約為2400-2480MHz。該第三高頻模態之頻寬約1850-2690MHz。於本實施例中，該第四高頻模態之中心頻率約為1575MHz。
圖4為該天線結構50中第一天線53之回波損耗曲線。圖5為該天線結構50中第二天線55之回波損耗曲線。圖6為該天線結構50中當切換開關71選通該第一匹配電路73時該第三天線57之回波損耗曲線。圖7為該天線結構50中當切換開關71選通該第二匹配電路75時該第三天線57之回波損耗曲線。圖8為該天線結構50中第四天線59之回波損耗曲線。顯然，從圖4至圖8可看出，該天線結構50於880MHz-960MHz、1710MHz-1880MHz、2400MHz-2480MHz、1850MHz-2690MHz及1575MHz均可滿足天線設計要求。
本發明之天線結構50利用金屬件51作為天線輻射體，並利用該組電子元件52與該金屬件51、第一天線53、第二天線55、第三天線57及第四天線59共同配合，以使得該天線結構50可收發多個頻段之無線訊號，增加了該天線結構50之帶寬。另一方面，本發明之天線結構50充分利用無線通訊裝置100之外觀件(金屬件51)，並於金屬外觀件之結構下維持良好之天線特性，增強了無線通訊裝置100之用戶體驗。

Claims (8)

  1. 一種天線結構，包括金屬件；其改良在於：所述天線結構還包括一組電子元件、第一天線、第二天線、第三天線及第四天線，所述金屬件包括第一邊框及分別連接於所述第一邊框兩端之第二邊框及第三邊框，所述第一邊框上開設有溝槽，以將所述第一邊框劃分為相互間隔之第一結合部及第二結合部，所述第一結合部與所述第二邊框形成第一部分，所述第二結合部與所述第三邊框形成第二部分，所述第一部分及所述第二部分共同形成一容置區域，所述電子元件、所述第一天線、所述第二天線、所述第三天線及所述第四天線均設置於所述容置區域內，且所述第一天線與所述金屬件之第一部分連接，所述第三天線與所述四天線均與所述金屬件之第二部分連接，所述第一天線包括第一饋入部、第一幅射段、第二幅射段、第三幅射段及第四幅射段，所述第一饋入部用於為所述第一天線饋入訊號，所述第一幅射段之一端垂直連接至所述第一饋入部，且與所述第一邊框相互平行設置；所述第一幅射段之另一端垂直連接至所述第二邊框，所述第二幅射段垂直連接至所述第一饋入部反向所述第一幅射段之另一端，且與所述第一幅射段位置同一直線上，所述第三幅射段之一端垂直連接至所述第二幅射段遠離所述第一幅射段之一端，且沿遠離所述第一邊框之方向延伸，所述第四幅射段與所述第二幅射段位於所述第三幅射段之同一側，二者相互平行設置，且分別垂直連接至所述第三幅射段之兩端，所述第二天線包括第二饋入部，所述第二饋入部用於為所述第二天線饋入訊號，所述第三天線之一端為所述第三天線饋入訊號，所述第四天線包括第三饋入部，所述第三饋入部一端為所述第四天線饋入訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述第二幅射段遠離所述第一幅射段之末端與所述溝槽之邊緣平齊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述第二天線還包括接地部、過渡部、連接部及耦合部，所述第二饋入部、接地部及過渡部構成一“U”型結構，所述第二饋入部及所述接地部相對且相互平行設置，所述接地部用於為所述第二天線提供接地，所述過渡部垂直連接所述第二饋入部及所述接地部，所述連接部之一端垂直連接至所述過渡部與所述第二饋入部之端點，另一端沿平行所述第二邊框且朝向所述第一邊框之方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行於所述第一邊框且朝向所述第三邊框之方向延伸一段距離而成；所述耦合部一端垂直連接至所述連接部之末端，另一端沿平行所述第二邊框且朝向所述第一邊框之方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行於所述第一邊框且朝向所述第二邊框之方向延伸而成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述第三天線之另一端沿平行於所述第二邊框且朝向所述第一邊框之方向延伸，並最終與所述第一邊框電性連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述第四天線還包括第三饋入部及彎折部，所述第三饋入部之另一端電性連接所述彎折部，所述彎折部之一端垂直連接至所述第三饋入部之一端，且沿平行於所述第三邊框且朝向所述第一邊框之方向延伸一段距離後，彎折一直角，以沿平行於所述第一邊框且朝向所述第三邊框之方向延伸，並最終與所述第三邊框電性連接。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之天線結構，其中所述第四天線還包括共振部，所述共振部與其中一電子元件及所述第三邊框垂直連接。
  7. 一種無線通訊裝置，包括如申請專利範圍第1-6項中任一項所述之天線結構。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之無線通訊裝置，其中所述無線通訊裝置還包括匹配電路，所述匹配電路連接於所述第三饋入點與所述第三天線結構之間，用於調整所述第三天線之阻抗匹配。
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