TWI645612B - 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，包括饋入端、接地端、第一金屬片、第二金屬片、第一輻射體、第二輻射體及匹配電路，該饋入端一端電性連接於匹配電路，另一端電性連接於第一金屬片，該第一金屬片與接地端電性連接，該第二金屬片藉由第一輻射體和第二輻射體連接於第一金屬片；所述第一金屬片、第一輻射體、第二金屬片及第二輻射體構成一回圈結構天線。另外，本發明還提供一種具有該天線結構的無線通訊裝置。

Description

天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置
本發明涉及一種天線結構，特別涉及一種可接收多頻段訊號的天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置。
在移動電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等無線通訊裝置中，天線作為用以藉由無線電波收發無線電訊號的部件，無疑是無線通訊裝置中最重要的元件之一。
隨著無線通訊的發展，金屬殼體的無線通訊裝置越來越受到人們的親睞，因為金屬殼體在外觀、機械強度、散熱效果等方面都具有優勢。現今無線通訊裝置需工作於多個頻段，比如GSM/WCDMA/LTE頻段，如何在金屬殼體下設計出滿足天線需求的天線是一項重要的課題。
有鑑於此，有必要提供一種利用金屬殼體的天線結構。
另，有必要提供一種具有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、接地端、第一金屬片、第二金屬片、第一輻射體、第二輻射體及匹配電路，該饋入端一端電性連接於匹配電路，另一端電性連接於第一金屬片，該第一金 屬片與接地端電性連接，該第二金屬片藉由第一輻射體和第二輻射體連接於第一金屬片；所述第一金屬片、第一輻射體、第二金屬片及第二輻射體構成一回圈結構天線。
一種無線通訊裝置，包括基板及天線結構，該基板包括訊號饋入點和接地點，該天線結構設於基板上，該饋入端與訊號饋入點電連接，該接地端與接地點電連接，該天線結構包括饋入端、接地端、第一金屬片、第二金屬片、第一輻射體、第二輻射體及匹配電路，該饋入端一端電性連接於匹配電路，另一端電性連接於第一金屬片，該第一金屬片與接地端電性連接，該第二金屬片藉由第一輻射體和第二輻射體連接於第一金屬片；所述第一金屬片、第一輻射體、第二金屬片及第二輻射體構成一回圈結構天線。
所述天線結構將第一金屬片與第二金屬片藉由第一輻射體和第二輻射體連接，以使第一金屬片與第二金屬片作為天線結構的一部分；同時藉由在饋入端與訊號饋入點之間增加匹配電路，增加了天線結構工作頻段，使該天線結構工作於多個頻段。
20‧‧‧天線結構
100‧‧‧無線通訊裝置
10‧‧‧基板
12‧‧‧淨空區
14‧‧‧訊號饋入點
16‧‧‧接地點
21‧‧‧饋入端
22‧‧‧接地端
23‧‧‧第一金屬片
24‧‧‧第二金屬片
25‧‧‧第一輻射體
251‧‧‧第一輻射段
252‧‧‧第二輻射段
253‧‧‧第三輻射段
26‧‧‧第二輻射體
261‧‧‧第一連接段
262‧‧‧第二連接段
263‧‧‧第三連接段
200‧‧‧匹配電路
L1‧‧‧第一電感
L2‧‧‧第二電感
C‧‧‧電容
圖1為本發明較佳實施方式的天線結構的立體組裝圖；圖2為圖1所示的天線結構的另一視角的立體組裝圖；圖3為圖1所示的天線結構的匹配電路示意圖；圖4為圖1所示的天線結構在匹配電路的電容的電容值為2.3pF時的返回損失示意圖；圖5為圖1所示的天線結構在匹配電路的電容的電容值為2.3pF時的天線效率示意圖； 圖6為圖1所示的天線結構在匹配電路的電容的電容值為7pF時的返回損失示意圖；圖7為圖6所示的天線結構在匹配電路的電容的電容值為7pF時的天線效率示意圖。
請參閱圖1及圖2，本發明之較佳實施方式提供一種天線結構20，其應用於行動電話等無線通訊裝置100中。
該無線通訊裝置100包括基板10，該基板10可為一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，其上設置一淨空區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20產生干擾，造成其工作頻率偏移或輻射效率變低。該基板10上設置一位於該淨空區12內的訊號饋入點14和接地點16，該訊號饋入點14向天線結構20饋入電流並藉由接地點16接地形成電流回路。
該天線結構20包括饋入端21、接地端22、第一金屬片23、第二金屬片24、第一輻射體25以及第二輻射體26。
請結合參閱圖3，該饋入端21藉由一匹配電路200與訊號饋入點14連接，以為所述天線結構20饋入訊號。在本實施方式中，該饋入端21為條狀片體，其垂直於基板10並電性連接於訊號饋入點14。
該匹配電路200用於調整該天線結構20的阻抗匹配，該匹配電路200包括第一電感L1、第二電感L2以及電容C，該電容C與第一電感L1串連接於訊號饋入點14與天線結構20之間，該第二電感L2一端電性連接於第一電感L1與天線結構20之間的節點，另一端接地。該電容C的電容值可改變，可以為可變電 容或加入切換電路，藉由切換電路切換不同的電容，從而連接不同的電容值。在本實施方式中，該第一電感L1的電感值為2nH，該第二電感L2的電感值為68nH，該電容C的取值在2.3pF和7pF之間。
該接地端22藉由設置在基板10上的接地點16接地處理，以使所述天線結構20形成電流回路。
該第一金屬片23及第二金屬片24為所述無線通訊裝置100的殼體的一部分，用於作為所述天線結構20的一部分。該第一金屬片23及第二金屬片24設置在淨空區12的兩側，該第一金屬片23電性連接於饋入端21及接地端22，該第一金屬片23及第二金屬片24的兩端分別藉由第一輻射體25及第二輻射體26連接以形成一回圈結構天線。具體地，該第一金屬片23和第二金屬片24均呈矩形片狀，且平行於基板10。該第一金屬片23朝向基板10的表面電性連接於饋入端21及接地端22。
該第一輻射體25一端連接於第一金屬片23靠近饋入端21的一端，另一端連接於第二金屬片24的一端。該第一輻射體25包括依次連接的第一輻射段251、第二輻射段252及第三輻射段253。所述第一輻射段251、第二輻射段252及第三輻射段253均位於一垂直於基板10的平面。該第一輻射段251及第三輻射段253均為直條片狀，且延伸方向在同一直線上。該第一輻射段251垂直連接於第一金屬片23，該第三輻射段253垂直連接於第二金屬片24。該第二輻射段252大致呈U形結構。
該第二輻射體26連接於第一金屬片23靠近接地端22的一端。該第二輻射體26包括依次連接的第一連接段261、第二連接段262及第三連接段263。所述第一連接段261、第二連接段262及第三連接段263均位於第一輻射體25所在平面。該第一連接段261及第三連接段263均為直條片狀，且延伸方向在同一直線上。該第一連接段261連接於第一金屬片23，該第三連接段263連接於第二金 屬片24。該第二連接段262形狀為U形結構，且其開口的方向與第二輻射段252的開口方向相互背離。
下面將進一步說明該天線結構20的工作原理，電流從訊號饋入點14饋入，經過匹配電路200後再由饋入端21饋入到第一金屬片23、第一輻射體25、第二輻射體26及第二金屬片24，當該匹配電路200的電容C的電容值為2.3pF時，該天線結構20激發出一第一低頻模態，將電容C的電容值調整為7pF，該天線結構20激發出一第二低頻模態，同時，電流在天線結構20的諧波產生倍頻效應，使天線結構20整體激發出一第一高頻模態。該第二輻射體26激發出一第二高頻模態，該第一輻射體25激發出一第三高頻模態。可以理解，該電容C的電容值在實際情況下可以為了得到較佳的阻抗匹配而變化。
在本實施方式中，該第一低頻模態使該天線結構20工作於704~746MHz，該第二低頻模態使該天線結構20工作於824~960MHz，該第一高頻模態、第二高頻模態及第三高頻模態使該天線結構20工作於1710~2690MHz。
請參閱圖4，所示為本實施方式天線結構20在電容C的電容值為2.3pF時的返回損失示意圖。由圖4可以看出，該天線結構20於頻段低頻704~746MHz及高頻1710~2690MHz下均可滿足天線設計要求。圖5為圖4所示天線結構20的天線效率示意圖，由圖5可以看出，該天線結構20於頻段低頻704~960MHz的天線效率介於60%~68%，高頻1710~2170MHz的天線效率介於52%~76%，符合天線設計要求。
請參閱圖6，所示為本實施方式天線結構20在電容C的電容值為7pF時的返回損失示意圖。由圖6可以看出，該天線結構20於頻段低頻824~960MHz及高頻1710~2170MHz下均可滿足天線設計要求。圖7為圖6所示天線結構20的天線效率示意圖，由圖7可以看出，該天線結構20於頻段低頻 824~960MHz的天線效率介於70%~79%，高頻1710~2170MHz的天線效率介於47%~79%，符合天線設計要求。
藉由調節第一輻射體25及第二輻射體26的長度，可以相應調節第二、第三高頻諧振模態的工作頻率。具體為，當該第一輻射體25在平行於第一金屬片23方向上的長度減短時，天線結構20在第三高頻模態上的工作頻率將上升；當該第二輻射體26在平行於第一金屬片23方向上的長度減短時，該天線結構20在第二、第三高頻模態上的工作頻率將上升。
本發明的天線結構20將第一金屬片23與第二金屬片24藉由第一輻射體25和第二輻射體26連接，以使第一金屬片23與第二金屬片24作為天線結構20的一部分；同時藉由在饋入端21與訊號饋入點14之間增加匹配電路200，增加了天線結構20工作頻段，使該天線結構20工作於多個頻段。
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入士，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 (9)

  1. 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、接地端、第一金屬片、第二金屬片、第一輻射體、第二輻射體及匹配電路，其改良在於：該饋入端電性連接於匹配電路與第一金屬片之間，該第一金屬片與接地端電性連接，該第二金屬片藉由第一輻射體和第二輻射體連接於第一金屬片；所述第一金屬片、第一輻射體、第二金屬片及第二輻射體構成一回圈結構天線，該第一輻射體包括依次連接的第一輻射段、第二輻射段及第三輻射段，所述第一輻射段、第二輻射段及第三輻射段位於同一平面，該匹配電路包括第一電感、第二電感以及電容，該電容與該第一電感串連接於一印刷電路板的訊號饋入點與該饋入端之間，該第二電感一端電性連接於該第一電感與該饋入端之間的節點，另一端接地，該第二輻射體包括依次連接的第一連接段、第二連接段及第三連接段，所述第一連接段、第二連接段及第三連接段位於同一平面，且該平面與第一輻射體所在平面相同，該第一連接段及第三連接段的延伸方向在同一直線上，該第一連接段連接於第一金屬片，該第三連接段連接於第二金屬片。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述第一金屬片和第二金屬片為無線通訊裝置殼體的一部分，該第一金屬片和第二金屬片均為矩形片狀，且互相平行。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中該第一輻射體和第二輻射體位於同一平面，且該平面垂直於第一金屬片。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之天線結構，其中該第一輻射體一端連接於第一金屬片靠近饋入端的一端，該第二輻射體連接於第一金屬片靠近接地端的一端。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，其中該第一輻射 段及第三輻射段均為直條片狀，且延伸方向在同一直線上，該第一輻射段連接於第一金屬片，該第三輻射段連接於第二金屬片。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之天線結構，其中該第一連接段及第三連接段均為直條片狀。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中該第二連接段與第二輻射段的形狀都為U形結構，且其開口的方向相互背離。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該電容的電容值可改變，根據電容的不同取值，該天線結構相應激發出一第一低頻模態或者一第二低頻模態。
  9. 一種無線通訊裝置，包括基板，該基板包括訊號饋入點和接地點，其改良在於：該無線通訊裝置還包括申請專利範圍第1~8項中任一項所述天線結構，該天線結構設於基板上，該饋入端與訊號饋入點電連接，該接地端與接地點電連接。
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