TWI632737B

TWI632737B - 多頻天線

Info

Publication number: TWI632737B
Application number: TW105133003A
Authority: TW
Inventors: 黃金鼎; 國豪謝; 鄭東庭; 陳怡穎
Original assignee: 和碩聯合科技股份有限公司
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2018-08-11
Also published as: TW201814963A; CN107946745A

Abstract

一種多頻天線，包括導電殼體、饋入元件與連接元件。導電殼體包括第一邊框部與殼體結構。第一邊框部具有第一至第三連接點。饋入元件基於饋入點劃分成第一饋入部與第二饋入部。第一饋入部電性連接第一連接點，且第二饋入部電性連接第二連接點。連接元件電性連接在第三連接點與殼體結構之間。第一饋入部、第一邊框部與連接元件形成第一天線結構，且第二饋入部、第一邊框部與連接元件形成第二天線結構與第三天線結構，以致使多頻天線操作在第一至第三頻段。

Description

多頻天線

本發明是有關於一種天線，且特別是有關於一種結合導電殼體的多頻天線。

近年來，行動通訊裝置(例如，智慧型手機與平板電腦)大多採用具有金屬材質的外觀設計(例如，金屬背蓋)來吸引消費者的目光。此外，現今的無線通訊裝置更是將其內部的天線與金屬背蓋結合，以有助於無線通訊裝置的微型化。一般而言，天線往往容易受到周遭金屬物體的影響，因此與金屬背蓋結合的天線往往具有較窄的頻寬。為了解決上述問題，現有技術大多是藉由開關元件的設置來增加天線的操作頻段，進而致使天線具有多頻操作的特性。然而，此種作法往往會增加天線的生產成本並降低天線的增益。

本發明提供一種多頻天線，可透過第一邊框部中的第一區段與第二區段、第一饋入部及連接元件形成第一天線結構，並可透過第一邊框部中的第三區段與第四區段、第二饋入部及連接元件形成第二天線結構，更可透過第一邊框部中的第三區段、第二饋入部及連接元件形成第三天線結構。藉此，多頻天線將可操作在第一至第三頻段，從而可降低多頻天線的生產成本，並可增加多頻天線的增益。

本發明的多頻天線包括導電殼體、饋入元件與連接元件。導電殼體包括分離的第一邊框部與殼體結構。第一邊框部基於第一連接點、第二連接點及第三連接點劃分成第一區段、第二區段、第三區段及第四區段，且第三連接點位在第一連接點與第二連接點之間。饋入元件包括接收饋入訊號的饋入點，並基於饋入點劃分成第一饋入部與第二饋入部。第一饋入部電性連接第一連接點，且第二饋入部電性連接第二連接點。連接元件的一端電性連接第三連接點，且連接元件的另一端電性連接殼體結構。第一饋入部、第一區段、第二區段與連接元件形成第一天線結構，以致使多頻天線操作在第一頻段。第二饋入部、第三區段、第四區段與連接元件形成第二天線結構，以致使多頻天線更操作在第二頻段。第二饋入部、第三區段與連接元件形成第三天線結構，以致使多頻天線更操作在第三頻段。

在本發明的一實施例中，上述的第一天線結構與第二天線結構分別為一倒F型天線結構，且第三天線結構為一環形天線結構。

基於上述，本發明之多頻天線可透過第一至第三天線結構操作第一至第三頻段。換言之，多頻天線無須設置開關元件即可具有多頻操作的特性，從而有助於降低多頻天線的生產成本並可增加多頻天線的增益。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明一實施例之多頻天線的示意圖。如圖1所示，多頻天線100包括導電殼體110、饋入元件120以及連接元件130。其中，導電殼體110可例如是行動通訊裝置(例如，智慧型手機、平板電腦與筆記型電腦)中由導電材質所構成的背蓋，且所述導電材質可例如是金屬元件或是碳纖維元件…等。換言之，在一實施例中，導電殼體110可例如是行動通訊裝置的金屬背蓋。

具體而言，導電殼體110包括導電蓋體140以及導電邊框150。其中，導電邊框150環繞在導電蓋體140的周圍，以形成導電殼體110的多個側壁。導電邊框150藉由間隙101分隔成相互分離的第一邊框部151與第二邊框部152，且第一邊框部151與導電蓋體140也藉由間隙101分隔成相互分離的兩元件。第二邊框部152與導電蓋體140相互連接，進而可形成一殼體結構。此外，間隙101設置在所述殼體結構與第一邊框部151之間，以致使所述殼體結構與第一邊框部151相互分離。

更進一步來看，第一邊框部151上設有第一至第三連接點P11~P13，且第三連接點P13位在第一連接點P11與第二連接點P12之間。此外，第一邊框部151上的第一連接點P11與第二連接點P12電性連接至饋入元件120的兩端，且第一邊框部151上的第三連接點P13透過連接元件130電性連接至殼體結構(例如，導電蓋體140)。亦即，連接元件130的一端電性連接至第三連接點P13，且連接元件130的另一端電性連接至殼體結構(例如，導電蓋體140)。藉此，饋入元件120、第一邊框部151以及連接元件130將可形成多個天線結構，進而致使多頻天線100可操作在多個頻段。

舉例來說，圖2是依照本發明另一實施例之多頻天線的示意圖。如圖2所示，饋入元件120包括一饋入點FP1，並可基於饋入點FP1劃分成第一饋入部211與第二饋入部212。其中，第一饋入部211電性連接第一邊框部151上的第一連接點P11，且第二饋入部212電性連接第一邊框部151上的第二連接點P12。此外，第一邊框部151具有兩開路端1511與1512，且第一邊框部151可基於第一至第三連接點P11~P13劃分成第一至第四區段221~224。

值得注意的是，第一饋入部211、第一邊框部151與連接元件130可形成第一天線結構，以致使多頻天線100可操作在第一頻段。舉例來說，第一區段221、第二區段222、第一饋入部211與連接元件130可形成一倒F型天線(Inverted F Antenna)結構(亦即，第一天線結構)。此外，第一區段221與第二區段222可形成倒F型天線結構中的共振路徑201，且共振路徑201是從連接元件130延伸至第一邊框部151的第一開路端1511。換言之，在一實施例中，第一天線結構可例如是倒F型天線結構，且第一區段221與第二區段222之長度的總和，亦即共振路徑201的長度，約為第一頻段之最低頻率的1/4波長。

另一方面，第二饋入部212、第一邊框部151與連接元件130可形成第二天線結構與第三天線結構，以致使多頻天線100更操作第二頻段與第三頻段。舉例來說，第三區段223、第四區段224、第二饋入部212與連接元件130可形成一倒F型天線結構(亦即，第二天線結構)。此外，第三區段223與第四區段224可形成倒F型天線結構中的共振路徑202，且共振路徑202是從連接元件130延伸至第一邊框部151的第二開路端1512。換言之，在一實施例中，第二天線結構也可例如是倒F型天線結構，且第三區段223與第四區段224之長度的總和，亦即共振路徑202的長度，約為第二頻段之最低頻率的1/4波長。

除此之外，第三區段223、第二饋入部212與連接元件130可形成一環形天線(loop antenna)結構(亦即，第三天線結構)。此外，第三區段223、第二饋入部212與連接元件130可形成環形天線結構中的共振路徑203，且共振路徑203是從饋入點FP1延伸至連接元件130。換言之，在一實施例中，第三天線結構可例如是環形天線結構，且第三區段223、第二饋入部212與連接元件130之長度的總和，亦即共振路徑203的長度，約為第三頻段之最低頻率的1/2波長。

換言之，與導電殼體110相結合的多頻天線100，可透過饋入元件120、連接元件130以及導電殼體110中的第一邊框部151形成多個天線結構，從而具有多頻操作的特性。藉此，與現有技術相較之下，多頻天線100無須設置開關元件即可具有多頻操作的特性，從而有助於降低多頻天線100的生產成本並可增加多頻天線100的增益。

更進一步來看，如圖1與圖2所示，多頻天線100更包括延伸元件160與基板170。在一實施例中，延伸元件160可為金屬片，但本發明不以此為限。其中，饋入元件120與延伸元件160設置在基板170上，且基板170面對導電蓋體140。換言之，饋入元件120在基板170上的正投影與導電蓋體140在基板170上的正投影相互重疊。延伸元件160電性連接第二饋入部212，且延伸元件160與第二饋入部212之間具有一夾角。換言之，延伸元件160與饋入元件120位在不同平面上，例如：延伸元件160可例如是平行X-Z平面，且饋入元件120可例如是平行於X-Y平面。亦即，延伸元件160可例如是豎立在饋入元件120的上方，或是延伸元件160垂直於饋入元件120。此外，延伸元件160可增加多頻天線100的輻射面積。藉此，延伸元件160將可增加多頻天線100在第二頻段與第三頻段下的輻射效率，從而可進一步提升多頻天線100的增益。

舉例來說，圖3是依照本發明一實施例之多頻天線的反射損失(return loss)圖，圖4是依照本發明一實施例之多頻天線在第一頻段下的增益，且圖5是依照本發明一實施例之多頻天線在第二頻段與第三頻段下的增益。在操作上，如圖1所示，多頻天線100的饋入點FP1可接收到來自訊號源180的饋入訊號。例如，多頻天線100的饋入點FP1可透過同軸纜線電性連接至訊號源180，且訊號源180可例如是行動通訊裝置中的收發器。藉此，多頻天線100將可透過同軸纜線接收到來自收發器的饋入訊號。

如圖3與圖4所示，在饋入訊號的激發下，多頻天線100可透過第一天線結構產生位在第一頻段的第一共振模態310，且多頻天線100在第一頻段下具有良好的增益。此外，如圖3與圖5所示，多頻天線100可透過第二天線結構產生位在第二頻段的第二共振模態320，並可透過第三天線結構產生位在第三頻段的第三共振模態330，且多頻天線100在第二頻段與第三頻段下具有良好的增益。再者，多頻天線100之第一天線結構的三倍頻模態340(亦即，三階諧波)更鄰近第三共振模態330，從而可更進一步地提升多頻天線100的頻寬。藉此，如圖3所示，在以-4dB的反射損失為標準下，亦即在以4.5：1的電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，簡稱VSWR)為標準下，多頻天線100將可涵蓋C2K/EGPRS/UMTS/LTE通訊標準下的操作頻段。

值得一提的是，如圖2所示，絕緣線230可設置在導電殼體110的間隙101中，以銜接或是支撐相互分離的第一邊框部151與殼體結構。此外，第一邊框部151的兩導電片241與242可設置在絕緣線230上，且饋入元件120的兩端可透過螺絲251與252電性連接至第一邊框部151的兩導電片241與242，從而增加多頻天線100在組裝上的穩定性。連接元件130可橫跨在絕緣線230的外側，例如：連接元件130可從絕緣線230的頂面延伸至絕緣線230的側壁。藉此，鄰近絕緣線230之頂面的第一邊框部151以及鄰近絕緣線230之側壁的導電蓋體140將可透過連接元件130而彼此電性相連。在另一實施例中，連接元件130更可埋設在部分的絕緣線230中，並電性連接第一邊框部151與導電蓋體140。

值得一提的是，在另一實施例中，導電殼體110中的間隙101也可直接設置在導電邊框150上。舉例來說，圖6是依照本發明另一實施例之導電殼體的示意圖。如圖6所示，導電殼體60包括導電蓋體610與導電邊框620。此外，間隙601將導電邊框620斷開成相互分離的第一邊框部621與第二邊框部622，且第二邊框部622與導電蓋體610相互連接。換言之，從另一角度來看，相互連接的第二邊框部622與導電蓋體610可形成一殼體結構。此外，與圖1-2實施例相似地，第一邊框部621上可設置第一至第三連接點P61~P63。此外，第一邊框部621上的第一連接點P61與第二連接點P62可電性連接至饋入元件120的兩端，且第一邊框部621上的第三連接點P63可透過連接元件130電性連接至殼體結構(例如，第二邊框部622)。藉此，饋入元件120、連接元件130與導電殼體60中的第一邊框部621將可形成多個天線結構。

綜上所述，本發明之多頻天線可透過饋入元件、連接元件與導電殼體中的第一邊框部形成第一天線結構、第二天線結構與第三天線結構，從而致使多頻天線具有多頻操作的特性。換言之，與現有技術相較之下，多頻天線無須設置開關元件即可具有多頻操作的特性，從而有助於降低多頻天線的生產成本並可增加多頻天線的增益。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧多頻天線

110、60‧‧‧導電殼體

120‧‧‧饋入元件

130‧‧‧連接元件

140、610‧‧‧導電蓋體

150、620‧‧‧導電邊框

151、621‧‧‧第一邊框部

152、622‧‧‧第二邊框部

160‧‧‧延伸元件

170‧‧‧基板

180‧‧‧訊號源

101、601‧‧‧間隙

P11、P61‧‧‧第一連接點

P12、P62‧‧‧第二連接點

P13、P63‧‧‧第三連接點

FP1‧‧‧饋入點

1511、1512‧‧‧第一邊框部的開路端

201、202、203‧‧‧共振路徑

211‧‧‧第一饋入部

212‧‧‧第二饋入部

221‧‧‧第一區段

222‧‧‧第二區段

223‧‧‧第三區段

224‧‧‧第四區段

230‧‧‧絕緣線

241、242‧‧‧導電片

251、252‧‧‧螺絲

310‧‧‧第一共振模態

320‧‧‧第二共振模態

330‧‧‧第三共振模態

340‧‧‧三倍頻模態

圖1是依照本發明一實施例之多頻天線的示意圖。圖2是依照本發明另一實施例之多頻天線的示意圖。圖3是依照本發明一實施例之多頻天線的反射損失圖。圖4是依照本發明一實施例之多頻天線在第一頻段下的增益。圖5是依照本發明一實施例之多頻天線在第二頻段與第三頻段下的增益。圖6是依照本發明另一實施例之導電殼體的示意圖。

Claims

一種多頻天線，包括：一導電殼體，包括分離的一第一邊框部與一殼體結構，該第一邊框部基於一第一連接點、一第二連接點及一第三連接點劃分成一第一區段、一第二區段、一第三區段及一第四區段，且該第三連接點位在該第一連接點與該第二連接點之間，其中一間隙設置在該第一邊框部與該殼體結構之間，以分離該第一邊框部與該殼體結構，且一絕緣線設置在該間隙內；一饋入元件，包括接收一饋入訊號的一饋入點，並基於該饋入點劃分成一第一饋入部與一第二饋入部，該第一饋入部電性連接該第一連接點，且該第二饋入部電性連接該第二連接點；以及一連接元件，其一端電性連接該第三連接點，且該連接元件的另一端電性連接該殼體結構，其中該殼體結構包括相互連接的一第二邊框部與一導電蓋體，該第二邊框部與該導電蓋體透過該間隙分別與該第一邊框部相互分離，且該連接元件電性連接在該導電蓋體與該第一邊框部的該第三連接點之間，其中，該第一饋入部、該第一區段、該第二區段與該連接元件形成一第一天線結構，以致使該多頻天線操作在一第一頻段，該第二饋入部、該第三區段、該第四區段與該連接元件形成一第二天線結構，以致使該多頻天線更操作在一第二頻段，且該第二饋入部、該第三區段與該連接元件形成一第三天線結構，以致使該多頻天線更操作在一第三頻段。
如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該殼體結構包括相互連接的一第二邊框部與一導電蓋體，該第二邊框部透過該間隙與該第一邊框部相互分離，且該連接元件電性連接在該第二邊框部與該第一邊框部的該第三連接點之間。
如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該第一天線結構與該第二天線結構分別為一倒F型天線結構，且該第三天線結構為一環形天線結構。
如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該第一區段與該第二區段之長度的總和為該第一頻段之最低頻率的1/4波長。
如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該第三區段與該第四區段之長度的總和為該第二頻段之最低頻率的1/4波長。
如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，其中該第三區段、該第二饋入部與該連接元件之長度的總和為該第三頻段之最低頻率的1/2波長。
如申請專利範圍第1項所述的多頻天線，更包括：一延伸元件，電性連接該第二饋入部，並與該第二饋入部形成一夾角，且該延伸元件增加該多頻天線在該第二頻段與該第三頻段下的輻射效率。
如申請專利範圍第7項所述的多頻天線，更包括一基板，且該饋入元件與該延伸元件設置在該基板上。