TWI656686B - 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents

Abstract

一種天線結構包括金屬件、第一饋入部及接地部，金屬件包括金屬前框、金屬背板及金屬邊框，金屬邊框上開設有開槽，金屬前框上開設第一斷點及第二斷點，其與開槽連通並延伸至隔斷金屬前框，第一斷點與第二斷點之間的金屬前框形成第一輻射段，第一斷點與開槽的一個末端之間對應的金屬前框形成第三輻射段，第一饋入部饋入電流至第一輻射段並沿第一輻射段分別流向第一斷點及第二斷點以分別激發第一頻段與第二頻段的輻射訊號，電流還耦合至第三輻射段以激發第四頻段的輻射訊號。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及具有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，例如金屬背板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，不容易達到寬頻設計，導致內置天線的輻射性能不佳。再者，所述金屬背板上通常還設置有開槽及斷點，如此將影響金屬背板的完整性和美觀性。

有鑑於此，有必要提供一種天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置。

一種天線結構，包括金屬件、第一饋入部及接地部，所述金屬件包括金屬前框、金屬背板以及金屬邊框，所述金屬邊框夾設於所述金屬前框與所述金屬背板之間，所述金屬邊框上開設有開槽，所述金屬前框上開設第一斷點及第二斷點，所述第一斷點及第二斷點位於所述開槽的兩個末端之間，所述第一斷點及第二斷點與所述開槽連通並延伸至隔斷所述金屬前框，位於第一斷點與第二斷點之間的金屬前框形成第一輻射段，位 於第一斷點與所述開槽的一個末端之間對應的金屬前框形成第三輻射段，所述第一斷點分隔所述第一輻射段與第三輻射段，所述第一饋入部及接地部間隔電連接至所述第一輻射段，所述第一饋入部饋入電流至所述第一輻射段並沿第一輻射段分別流向第一斷點及第二斷點以分別激發第一頻段與第二頻段的輻射訊號，電流還耦合至所述第三輻射段以激發第四頻段的輻射訊號，所述第一頻段的頻率高於第二頻段的頻率，第四頻段的頻率高於第一頻段的頻率。

一種無線通訊裝置，包括上述所述的天線結構。

所述天線結構通過設置所述金屬件，且所述金屬件上的開槽及斷點均設置於所述金屬前框及金屬邊框上，並未設置於所述金屬背板上，使得所述金屬背板構成全金屬結構，即所述金屬背板上並沒有絕緣的開槽、斷線或斷點，使得所述金屬背板可避免由於開槽、斷線或斷點的設置而影響金屬背板的完整性和美觀性。

100‧‧‧天線結構

11‧‧‧金屬件

111‧‧‧金屬前框

112‧‧‧金屬背板

113‧‧‧金屬邊框

114‧‧‧容置空間

115‧‧‧頂部

116‧‧‧第一側部

117‧‧‧第二側部

118‧‧‧開槽

1112‧‧‧第一斷點

1114‧‧‧第二斷點

1116‧‧‧第三斷點

22‧‧‧第一輻射段

24‧‧‧第二輻射段

26‧‧‧第三輻射段

A1‧‧‧金屬短臂

A2‧‧‧金屬長臂

13‧‧‧第一饋入部

14‧‧‧接地部

15‧‧‧輻射體

16‧‧‧第二饋入部

17‧‧‧第一匹配電路

L1‧‧‧第一電感

C1‧‧‧第一電容

L2‧‧‧第二電感

C2‧‧‧第二電容

18‧‧‧切換電路

182‧‧‧切換單元

184‧‧‧切換元件

19‧‧‧第二匹配電路

27、29‧‧‧饋入源

L3‧‧‧第三電感

200‧‧‧無線通訊裝置

201‧‧‧顯示單元

202‧‧‧後置雙鏡頭

203‧‧‧受話器

204、205‧‧‧開孔

207‧‧‧前置鏡頭

210‧‧‧電路板

實施例2

500‧‧‧天線結構

51‧‧‧金屬件

511‧‧‧金屬前框

512‧‧‧金屬背板

513‧‧‧金屬邊框

514‧‧‧容置空間

515‧‧‧底部

516‧‧‧第一側部

517‧‧‧第二側部

518‧‧‧開槽

5112‧‧‧第一斷點

5114‧‧‧第二斷點

52‧‧‧輻射段

B1‧‧‧金屬長臂

B2‧‧‧金屬短臂

53‧‧‧第一饋入部

54‧‧‧第一接地部

55‧‧‧第一輻射體

56‧‧‧第二輻射體

57‧‧‧第三輻射體

572‧‧‧第一臂

574‧‧‧第二臂

576‧‧‧第三臂

58‧‧‧第二饋入部

59‧‧‧第二接地部

62‧‧‧匹配電路

68‧‧‧饋入源

L1‧‧‧第一電感

C1‧‧‧第一電容

L2‧‧‧第二電感

64‧‧‧第一切換電路

642‧‧‧第一切換單元

644‧‧‧第一切換元件

66‧‧‧第二切換電路

642‧‧‧第二切換單元

644‧‧‧第二切換元件

600‧‧‧無線通訊裝置

601‧‧‧顯示單元

602‧‧‧耳機插座

603‧‧‧USB連接器

607‧‧‧揚聲器

610‧‧‧電路板

圖1為本發明第一實施例的天線結構應用至無線通訊裝置的示意圖。

圖2為圖1所示天線結構的組裝示意圖。

圖3為圖1所示無線通訊裝置另一角度下的示意圖。

圖4為圖2所示的天線結構工作時的電流走向圖。

圖5為本發明第一實施例的天線結構的第一匹配電路的電路圖。

圖6為本發明第一實施例的天線結構的切換電路的電路圖。

圖7為本發明第一實施例的天線結構的第二匹配電路的電路圖。

圖8為本發明第一實施例的天線結構的第一輻射段及第三輻射段工作時的回波損耗曲線圖。

圖9為本發明第一實施例的天線結構的第二輻射段24工作時的回波損耗曲線圖。

圖10為本發明第二實施例的天線結構第一輻射段22及第三輻射段26工作時的效率曲線圖。

圖11為本發明第二實施例的天線結構第二輻射段24工作時的效率曲線圖。

圖12為本發明第二實施例的天線結構應用至無線通訊裝置的示意圖。

圖13為圖12所示天線結構的組裝示意圖。

圖14為圖12所示無線通訊裝置另一角度下的示意圖。

圖15為圖13所示的天線結構工作時的電流走向圖。

圖16為本發明第二實施例的天線結構的匹配電路的電路圖。

圖17為本發明第二實施例的天線結構的第一切換電路的電路圖。

圖18為本發明第二實施例的天線結構的第二切換電路的電路圖。

圖19為本發明第二實施例的天線結構工作於低頻、中頻及高頻頻段時的回波損耗曲線圖。

圖20為本發明第二實施例的天線結構工作於WiFi 2.4G頻段及WiFi 5G頻段時的回波損耗曲線圖。

圖21為本發明第二實施例的天線結構在低頻、中頻及高頻頻段工作時效率曲線圖。

圖22為本發明第二實施例的在WiFi 2.4G頻段及WiFi 5G頻段工作時的效率曲線圖。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部 分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，當一個元件被稱為“電連接”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“電連接”另一個元件，它可以是接觸連接，例如，可以是導線連接的方式，也可以是非接觸式連接，例如，可以是非接觸式耦合的方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

下面結合附圖，對本發明的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下，下述的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

實施例1

請參閱圖1，本發明第一較佳實施方式提供一種天線結構100，其可應用於行動電話、個人數位助理等無線通訊裝置200中，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線訊號。

請一併參閱圖2及圖3，所述天線結構100包括金屬件11、第一饋入部13、接地部14、輻射體15、第二饋入部16、第一匹配電路17(參圖5)、切換電路18(參圖6)及第二匹配電路19(參圖7)。

所述金屬件11可以為所述無線通訊裝置200的外殼。所述金屬件11包括金屬前框111、金屬背板112及金屬邊框113。所述金屬前框111、金屬背板112及金屬邊框113可以是一體成型的。所述金屬前框111、金屬背 板112以及金屬邊框113構成所述無線通訊裝置200的外殼。所述金屬前框111上設置有一開口(圖未標)，用於容置所述無線通訊裝置200的顯示單元201。可以理解，所述顯示單元201具有一顯示平面，該顯示平面裸露於該開口，且該顯示平面與所述金屬背板112大致平行設置。

所述金屬背板112與所述金屬前框111相對設置。所述金屬背板112與金屬邊框113直接連接。所述金屬背板112與金屬邊框113之間沒有空隙。所述金屬背板112為一體成型的單一金屬片，所述金屬背板112為顯露後置雙鏡頭202與受話器203等元件而設置開孔204、205，所述金屬背板112上並沒有設置任何用於分割所述金屬背板112的絕緣的開槽、斷線或斷點(請參圖2)。所述金屬背板112可作為所述天線結構100的地。

所述金屬邊框113夾設於所述金屬前框111與所述金屬背板112之間，且分別環繞所述金屬前框111及所述金屬背板112的周緣設置，以與所述顯示單元201、所述金屬前框111以及金屬背板112共同圍成一容置空間114。所述容置空間114用以容置所述無線通訊裝置200的電路板210、處理單元等電子元件或電路模組於其內。本實施例中，所述電子元件至少包括所述後置雙鏡頭202、所述受話器203及前置鏡頭207，所述後置雙鏡頭202、所述受話器203及前置鏡頭207並排且間隔設置於所述無線通訊裝置200的電路板210。

所述金屬邊框113至少包括頂部115、第一側部116以及第二側部117。所述頂部115連接所述金屬前框111與所述金屬背板112。所述第一側部116與所述第二側部117相對設置，兩者分別設置於所述頂部115的兩端，優選垂直設置於所述頂部115的兩端。所述第一側部116與所述第二側部117亦連接所述金屬前框111與所述金屬背板112。所述金屬邊框113上還開設有開槽118。在本實施例中，所述開槽118佈設於所述頂部115上，且分別延伸 至所述第一側部116及第二側部117。可以理解，在其他實施例中，所述開槽118也可僅設置於所述頂部115，而未延伸至所述第一側部116及第二側部117中的任何一個，或者所述開槽118設置於所述頂部115，且僅沿延伸至所述第一側部116及第二側部117中的其中之一。

所述金屬前框111的頂邊間隔開設有第一斷點1112及第二斷點1114，所述第一斷點1112及第二斷點1114位於所述開槽118的兩個末端之間。所述金屬前框111對應第一側邊116且靠近該頂邊的部分開設有一第三斷點1116。所述第三斷點1116位於所述開槽118的一個末端。具體地，所述第三斷點1116位於所述開槽118在所述第一側部116上的末端。所述斷點1112、1114、1116與所述開槽118連通，並延伸至隔斷所述金屬前框111。所述三個斷點自金屬前框111劃分出三部分，這三部分至少包括第一輻射段22、第二輻射段24及第三輻射段26。在本實施例中，所述第一斷點1112及第二斷點1114分別設置於金屬前框111的頂邊的相對兩端靠近拐角處，第一輻射段22位於第一斷點1112與第二斷點1114之間；所述第二輻射段24位於第二斷點1114與第三斷點1116之間，第二輻射段24由金屬前框111的頂邊延伸至側邊，且延伸經過該金屬前框111的一圓弧形拐角；所述第三輻射段26位於第一斷點1112與所述開槽118在所述第二側部117上的末端之間，第三輻射段26由金屬前框111的頂邊延伸至另一側邊，且延伸經過該金屬前框111的另一圓弧形拐角。另外，所述開槽118及所述斷點1112、1114、1116內均填充有絕緣材料(例如塑膠、橡膠、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此為限)，進而區隔所述第一輻射段22、第二輻射段24、第三輻射段26與所述金屬件11的其餘部分。

可以理解，所述金屬前框111上半部除了所述斷點以外沒有再設置其他絕緣的開槽、斷線或斷點，因此所述金屬前框111的上半部就只 有三個斷點1112、1114、1116，沒有其他斷點。

所述第一饋入部13一端可通過第一匹配電路17(請參圖5)電連接至饋入源27，另一端電性連接至所述第一輻射段22，從而第一饋入部13為所述第一輻射段22饋入電流。本實施例中，從第一饋入部13饋入電流後，所述電流在第一輻射段22分別向該第一斷點1112和第二斷點1114傳送，從而使得第一輻射段22以該第一饋入部13為分隔點分為相向該第一斷點1112的金屬短臂A1及相向該第二斷點1114的金屬長臂A2。在本實施例中，所述第一饋入部13接入的位置並非對應到第一輻射段22的中間，因此所述金屬長臂A2的長度大於金屬短臂A1的長度。所述接地部14一端連接至所述金屬短臂A1，另一端通過所述切換電路18連接至接地面。所述第一饋入部13與接地部14均大致呈L形金屬臂，兩者大致間隔平行設置。

請參閱圖5，所述第一匹配電路17設置於所述電路板210上。所述第一匹配電路17包括第一電感L1、第一電容C1、第二電感L2及第二電容C2。所述第一電感L1一端電性連接至所述第一饋入部13，另一端通過所述第一電容C1電性連接至所述饋入源27。所述第二電感L2一端電性連接至所述第一饋入部13與第一電感L1之間，另一端連接至接地面。所述第二電容C2一端電性連接至所述第一電感L1與第二電感L2之間，另一端連接至接地面。本實施例中，所述第一電感L1的電感值為1.5納亨，所述第一電容C1的電容值為1.2皮法，所述第二電感L2的電感值為10納亨，所述第二電容C2的電容值為0.8皮法。

請參閱圖6，所述切換電路18設置於所述電路板210上。所述切換電路18一端電性連接至所述接地部14，另一端連接至接地面。所述切換電路18包括切換單元182及至少一切換元件184。所述切換元件184可以為電感、電容、或者電感與電容的組合。所述切換元件184之間相互並聯， 且其一端電連接至所述切換單元182，另一端電連接至所述接地面。所述切換單元182的另一端電性連接至所述接地部14。如此，通過控制所述切換單元182的切換，可使得所述金屬短臂A1切換至不同的切換元件184。

所述第一饋入部13通過所述第一匹配電路17從饋入源27饋入電流，電流饋入所述第一輻射段22後，分別向兩個方向流動，一個方向為沿所述金屬短臂A1流向所述第一斷點1112，以激發一第一模態以產生第一頻段的輻射訊號。電流饋入所述第一輻射段22後，電流的另一個方向為沿所述金屬長臂A2流向所述第二斷點1114，以激發一第二模態以產生第二頻段的輻射訊號。本實施例中，所述第一模態為LTE-A中頻模態，所述第一頻段為1710-2170MHz頻段；所述第二模態為LTE-A低頻模態，所述第二頻段為700-960MHz頻段。

由於所述切換電路18中每一個切換元件184具有不同的阻抗，因此通過所述切換單元182的切換，可調整所述第一輻射段22的第二模態的頻段及第三輻射段26的第四模態的頻段。所述的調整頻段就是使該頻段往低頻偏移或往高頻偏移。本實施例中，當所述切換單元182切換至一電感值為25納亨的切換元件184時，天線結構100可工作於低頻頻段704-746MHz及高頻頻段1710-2690MHz。當所述切換單元182切換至一電感值為18納亨的切換元件184時，天線結構100可工作於低頻頻段746-787MHz。當所述切換單元182切換至一電感值為7.5納亨的切換元件184時，天線結構100可工作於低頻頻段850MHz。當所述切換單元182切換至一電感值為3.6納亨的切換元件184時，天線結構100可工作於低頻頻段900MHz。

所述輻射體15大致呈L形金屬臂，其一端大致垂直連接至所述第二輻射段24靠近所述第二斷點1114的一端，另一端大致垂直連接至所述第二饋入部16的一端。所述第二饋入部16的另一端通過所述第二匹配電路 19電性連接至饋入源29。

請參圖7，所述第二匹配電路19設置於所述電路板210上。所述第二匹配電路19包括第三電感L3。所述第三電感L3一端電性連接至所述第二饋入部16，另一端電性連接至接地面。所述饋入源29電性連接至所述第二饋入部16與第三電感L3之間。本實施例中，所述第三電感L3的電感值為1.8納亨。所述輻射體15通過所述第二饋入部16與第二匹配電路19從饋入源29饋入電流，電流沿所述輻射體15及第二輻射段24流動並流向所述第三斷點1116，以激發一第三模態以產生第三頻段的輻射訊號。本實施例中，所述第三模態為GPS模態，所述第三頻段為1575MHz頻段。

所述第三輻射段26從所述金屬短臂A1耦合獲得電流，電流沿所述第三輻射段26流動，以激發一第四模態以產生第四頻段的輻射訊號。本實施例中，所述第四模態為LTE-A高頻模態，所述第四頻段為2300-2690MHz頻段。

所述第一饋入部13設置於所述受話器203與所述前置鏡頭207之間。所述接地部14設置於所述金屬短臂A1與所述前置鏡頭207之間。所述輻射體15及第二饋入部16設置於所述後置雙鏡頭202與所述第二輻射段24之間。

所述接地面可以是所述金屬背板112。或者，在所述顯示單元201朝向金屬背板112那一邊可設置一個用於遮罩電磁干擾的遮罩(shielding mask)或支撐所述顯示單元201的中框。所述遮罩或中框以金屬材料製作。所述接地面也可以是所述遮罩或中框。或者，可以將所述金屬背板112連接所述遮罩或中框以組成更大的接地面。所述接地面是所述天線結構100的地。也就是說，所述的每一個接地部或接地點均直接連接或間接連接所述接地面。

本實施例中，為得到較佳的天線特性，所述開槽118的寬度可設置為3-4.5毫米。本實施例中，所述開槽118的寬度可設置為3.83毫米，也即所述第一輻射段22、第二輻射段24及第三輻射段26距離金屬背板112設置為3.83毫米，以使得第一輻射段22、第二輻射段24及第三輻射段26遠離所述金屬背板112，以提升所述輻射段的天線效率。所述斷點1112、1114、1116的寬度可設置為1.5-2.5毫米。本實施例中，所述斷點1112、1114、1116的寬度設置為2毫米，以在不影響所述天線結構100的整體外觀的情況下進一步提升所述輻射段的天線效率。

圖4為所述天線結構100工作時的電流走向示意圖。當電流自所述第一饋入部13進入所述第一輻射段22後，分別向兩側方向流動，其中一個方向為流經所述金屬短臂A1，並流向所述第一斷點1112(參路徑P1)，電流路徑P1激發出所述LTE-A中頻模態；電流的另一個方向為流經所述金屬長臂A2，並流向所述第二斷點1114，其電流方向與所述P1方向相反(參路徑P2)，電路路徑P2激發出所述LTE-A低頻模態。當電流自所述第二饋入部16進入所述輻射體15後，依次流經所述輻射體15及第二輻射段24，並流向所述第三斷點1116(參路徑P3)，進而激發出所述GPS模態。當電流從金屬短臂A1耦合至所述第三輻射段26並流經所述第三輻射段26(參路徑P4)，進而激發出所述LET-A高頻模態。

圖8為所述天線結構100的第一輻射段22及第三輻射段26工作時的回波損耗(Return Loss)曲線圖。其中，曲線S81為第一輻射段22工作於低頻頻段704-746MHz時的回波損耗值；曲線S82為第一輻射段22工作於低頻頻段746-787MHz時的回波損耗值；曲線S83為第一輻射段22工作於低頻頻段850MHz時的回波損耗值；曲線S84為第一輻射段22工作於低頻頻段900MHz時的回波損耗值，所述切換電路18對頻段調整以呈現不同的頻率 曲線形態。曲線S85為第一輻射段22及第三輻射段26工作於LTE-A中頻頻段(1710-2170MHz)時的回波損耗值。曲線S86為第一輻射段22及第三輻射段26工作於LTE-A高頻頻段(1850-2690MHz)時的回波損耗值。

圖9為所述天線結構100的第二輻射段24工作時的回波損耗(Return Loss)曲線圖。其中，曲線S91為第二輻射段24工作於GPS頻段(1575MHz)時的回波損耗值。

圖10為所述天線結構100的第一輻射段22及第三輻射段26工作時的效率曲線圖。其中，曲線S101為第一輻射段22工作於低頻頻段704-746MHz時的效率曲線；曲線S102為第一輻射段22工作於低頻頻段746-787MHz時的效率曲線；曲線S103為第一輻射段22工作於低頻頻段850MHz時的效率曲線；曲線S104為第一輻射段22工作於低頻頻段900MHz時的效率曲線，所述切換電路18對頻段調整以呈現不同的頻率曲線形態。曲線S105為第一輻射段22及第三輻射段26工作於LTE-A中頻頻段及LTE-A高頻頻段(1850-2690MHz)時的效率曲線。

圖11為所述天線結構100的第二輻射段24工作時的效率曲線圖。其中，曲線S111為第二輻射段24工作於GPS頻段(1575MHz)時的輻射效率。

顯然，從圖8至圖11可知，所述天線結構100可工作於相應的LTE-A低頻頻段(700-960MHz)、LTE-A中頻頻段(1710-2170MHz)、LTE-A高頻頻段(2300-2690MHz)。另外，所述天線結構100還可工作於GPS頻段(1575MHz)，即涵蓋至低、中、高頻，頻率範圍較廣，且當所述天線結構100工作於上述頻段時，其工作頻率均可滿足天線工作設計要求，並具有較佳的輻射效率。

所述天線結構100通過設置所述金屬件11，且所述金屬件11上 的開槽及斷點均設置於所述金屬前框111及金屬邊框113上，並未設置於所述金屬背板112上，使得所述金屬背板112構成全金屬結構，即所述金屬背板112上並沒有絕緣的開槽、斷線或斷點，使得所述金屬背板112可避免由於開槽、斷線或斷點的設置而影響金屬背板112的完整性和美觀性。

實施例2

請參閱圖12，本發明第二較佳實施方式提供一種天線結構500，其可應用於行動電話、個人數位助理等無線通訊裝置600中，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線訊號。

請一併參閱圖12及圖13，所述天線結構500包括金屬件51、第一饋入部53、第一接地部54、第一輻射體55、第二輻射體56、第三輻射體57、第二饋入部58、第二接地部59、匹配電路62(參圖16)、第一切換電路64(參圖17)及第二切換電路66(參圖18)。

所述金屬件51可以為所述無線通訊裝置600的外殼。所述金屬件51包括金屬前框511、金屬背板512及金屬邊框513。所述金屬前框511、金屬背板512及金屬邊框513可以是一體成型的。所述金屬前框511、金屬背板512以及金屬邊框513構成所述無線通訊裝置600的外殼。所述金屬前框511上設置有一開口(圖未標)，用於容置所述無線通訊裝置600的顯示單元601。可以理解，所述顯示單元601具有一顯示平面，該顯示平面裸露於該開口，且該顯示平面與所述金屬背板512大致平行設置。

請一併參閱圖14，所述金屬背板512與所述金屬前框511相對設置。所述金屬背板512與金屬邊框513直接連接。所述金屬背板512與金屬邊框513之間沒有空隙。所述金屬背板512為一體成型的單一金屬片，所述金屬背板512為顯露後置雙鏡頭與受話器等元件而設置開孔604、605，所述金屬背板512上並沒有設置任何用於分割所述金屬背板512的絕緣的開 槽、斷線或斷點。所述金屬背板512可作為所述天線結構500的地。

所述金屬邊框513夾設於所述金屬前框511與所述金屬背板512之間，且分別環繞所述金屬前框511及所述金屬背板512的周緣設置，以與所述顯示單元601、所述金屬前框511以及金屬背板512共同圍成一容置空間514。所述容置空間514用以容置所述無線通訊裝置600的電路板610、處理單元等電子元件或電路模組於其內。本實施例中，所述電子元件至少包括所述耳機插座602、USB連接器603及揚聲器607。所述耳機插座602、USB連接器603及揚聲器607並排且間隔設置於所述無線通訊裝置600的電路板610。

所述金屬邊框513至少包括底部515、第一側部516以及第二側部517。所述底部515連接所述金屬前框511與所述金屬背板512。所述第一側部516與所述第二側部517相對設置，兩者分別設置於所述底部515的兩端，優選垂直設置於所述底部515的兩端。所述第一側部516與所述第二側部517亦連接所述金屬前框511與所述金屬背板512。所述金屬邊框513上還開設有開槽518。在本實施例中，所述開槽518佈設於所述底部515上，且分別延伸至所述第一側部516及第二側部517。可以理解，在其他實施例中，所述開槽518也可僅設置於所述底部515，而未延伸至所述第一側部516及第二側部517中的任何一個，或者所述開槽518設置於所述底部515，且僅沿延伸至所述第一側部516及第二側部517中的其中之一。

所述金屬前框511的兩側邊靠近該底邊分別對稱開設有一第一斷點5112及一第二斷點5114。所述第一斷點5112及第二斷點5114分別位於所述開槽518的相對兩個末端。所述斷點5112、5114與所述開槽518連通，並延伸至隔斷所述金屬前框511。所述金屬前框511位於第一斷點5112及第二斷點5114之間的部分形成輻射段52。在本實施例中，所述輻射段52由金 屬前框511的底邊呈直線型延伸。另外，所述開槽518及所述斷點5112、5114內均填充有絕緣材料(例如塑膠、橡膠、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此為限)，進而區隔所述輻射段52與所述金屬件51的其餘部分。

可以理解，所述金屬前框511下半部除了所述斷點5112、5114以外沒有再設置其他絕緣的開槽、斷線或斷點，因此所述金屬前框511的下半部就只有兩個斷點5112、5114，沒有其他斷點。

所述第一饋入部53一端連接至所述輻射段52，另一端通過所述匹配電路62連接至饋入源68，從而第一饋入部53為所述輻射段52饋入電流。本實施例中，從第一饋入部53饋入電流後，所述電流在輻射段52分別向該第一斷點5112和第二斷點5114傳送，從而使得輻射段52以該第一饋入部53為分隔點分為相向該第一斷點5112的金屬長臂B1及相向該第二斷點5114的金屬短臂B2。在本實施例中，所述第一饋入部53接入的位置並非對應到輻射段52的中間，因此所述金屬長臂B1的長度大於金屬短臂B2的長度。

請參閱圖16，所述匹配電路62設置於所述電路板610上。所述匹配電路62包括第一電容C1、第一電感L1及第二電感L2。所述第一電感L1一端電性連接至所述第一饋入部53，另一端電性連接至饋入源68。所述第一電容C1一端電性連接至所述第一電感L1與饋入源68之間，另一端連接至接地面。所述第二電感L2一端電性連接至所述第一電感L1與第一饋入部53之間，另一端連接至接地面。本實施例中，所述第一電容C1的電容值為1皮法，所述第一電感L1的電感值為0.5納亨，第二電感L2的電感值為8.2納亨。

請參閱圖17，所述第一接地部54間隔所述第一饋入部53設置。所述第一接地部54的一端連接至所述金屬長臂B1，另一端通過所述第一切 換電路64連接至接地面。所述第一切換電路64包括第一切換單元642及至少一第一切換元件644。所述第一切換元件644可以為電感、電容、或者電感與電容的組合。所述第一切換元件644之間相互並聯，且其一端電連接至所述第一切換單元642，另一端電連接至接地面。所述第一切換單元642的另一端電性連接至所述第一接地部54。如此，通過控制所述第一切換單元642的切換，可使得所述輻射段52通過第一接地部54切換至不同的第一切換元件644。每一個第一切換元件644具有不同的阻抗。

所述第一輻射體55連接於所述金屬長臂B1靠近所述第一斷點5112的一端。本實施例中，所述第一輻射體55大致呈直線型金屬臂，其連接於所述金屬前框511設置有所述第一斷點5112的側邊，並大致平行於所述金屬前框511的底邊。

所述第二輻射體56一端連接於所述金屬短臂B2靠近所述第二斷點5114的一端，另一端通過所述第二切換電路66連接至接地面。本實施例中，所述第二輻射體56大致呈L形金屬臂，其連接於所述金屬前框511設置有第二斷點5114的側邊。所述第二輻射體56其中一段大致平行於所述金屬前框511的底邊。所述第一輻射體55、第一接地部54、第一饋入部53與第二輻射體56依此順序間隔設置於所述第一斷點5112與第二斷點5114之間。

請參閱圖18，所述第二切換電路66與所述第一切換電路64的結構大致相同。所述第一切換電路64及第二切換電路66均設置於所述電路板610上。所述第二切換電路66包括第二切換單元662及至少一第二切換元件664。所述第二切換元件664可以為電感、電容、或者電感與電容的組合。所述第二切換元件664之間相互並聯，且其一端電連接至所述第二切換單元662，另一端電連接至接地面。所述第二切換單元662的另一端電性連接 至所述第二輻射體56。如此，通過控制所述第二切換單元662的切換，可使得所述金屬短臂B2通過第二輻射體56切換至不同的第二切換元件664。每一個第二切換元件664具有不同的阻抗。

所述第一饋入部53通過所述匹配電路62從饋入源68饋入電流，電流饋入所述輻射段52後分別向兩側方向流動，其中一個方向為流經所述金屬長臂B1，流向所述第一斷點5112，並流向第一輻射體55，從而激發一第一模態以產生第一頻段的輻射訊號。本實施例中，所述第一模態為LTE-A低頻模態，所述第一頻段為700-960MHz頻段。此外，電流饋入所述輻射段52後沿金屬長臂B1流動，流向所述第一接地部54及第一切換電路64，從而激發一第二模態以產生第二頻段的輻射訊號。本實施例中，所述第二模態為LTE-A中頻模態，所述第二頻段為1710-2170MHz頻段。電流饋入所述輻射段52後流動的另一個方向為流經所述金屬短臂B2，流向所述第二斷點5114，並流向所述第二輻射體56及第二切換電路66，從而激發一第三模態以產生第三頻段的輻射訊號。本實施例中，所述第三模態為LTE-A高頻模態，所述第三頻段為2300-2690MHz頻段。

通過控制所述第一切換單元642的切換，可使得所述金屬長臂B1切換至不同的第一切換元件644；通過控制所述第二切換單元662的切換，可使得所述金屬短臂B2切換至不同的第二切換元件664。由於每一個第一切換元件644與第二切換元件664具有不同的阻抗，因此分別通過所述第一切換單元642、第二切換元件662的切換，可調整所述金屬長臂B1的第一模態的第一頻段及金屬短臂B2的第三模態的第三頻段，並保持所述第二模態具有穩定及較寬的頻寬。所述的調整頻段就是使該頻段往低頻偏移或往高頻偏移。

本實施例中，當第一切換單元642切換至開路(open circuit)， 第二切換單元662切換至電感值為2納亨的第二切換元件664時，所述天線結構500工作於低頻頻段700MHz及高頻頻段1710-1880MHz。當第一切換單元642切換至電感值為39納亨的第一切換元件644，第二切換單元662切換至電感值為2納亨的第二切換元件664時，所述天線結構500工作於低頻頻段850MHz。當第一切換單元642切換至電感值為18納亨的第一切換元件644，第二切換單元662切換至電感值為2納亨的第二切換元件664時，所述天線結構500工作於低頻頻段900MHz。當第一切換單元642切換至電感值為4.3納亨的第一切換元件644，第二切換單元662切換至電容值為33皮法的第二切換元件664時，所述天線結構500工作於高頻頻段1850-1990MHz。當第一切換單元642切換至電感值為4.3納亨的第一切換元件644，第二切換單元662切換至電容值為2.8皮法的第二切換元件664時，所述天線結構500工作於高頻頻段1920-2170MHz。當第一切換單元642切換至電感值為4.3納亨的第一切換元件644，第二切換單元662切換至電容值為0.6皮法的第二切換元件664時，所述天線結構500工作於高頻頻段2300-2400MHz。當第一切換單元642切換至電感值為4.3納亨的第一切換元件644，第二切換單元662切換至電容值為0.3皮法的第二切換元件664時，所述天線結構500工作於高頻頻段2500-2700MHz。

所述第三輻射體57包括依次連接的第一臂572、第二臂574及第三臂576。所述第一臂572、第二臂574及第三臂576位於同一平面上。所述第一臂572及第三臂576大致呈L形金屬臂，分別對稱連接於所述第二臂574的相對兩端。所述第二臂574大致呈直線型金屬臂，其間隔平行所述第一輻射體55設置。所述第二饋入部58及第二接地部59均大致呈直線型金屬臂，兩者間隔平行設置。所述第二饋入部58一端大致垂直連接至所述第一臂572與第二臂574的連接處，另一端電性連接至饋入源68。所述第二接地 部59一端大致垂直連接至所述第二臂574靠近所述第一臂572的一端，另一端連接至接地面。所述第三輻射體57通過所述第二饋入部58從饋入源饋入電流，電流饋入第三輻射體57後分別向兩個方向流動，一個方向為流經所述第二臂574及第三臂576，從而激發一第四模態以產生第四頻段的輻射訊號。本實施例中，所述第四模態為WiFi 2.4G模態，所述第四頻段為2400-2485MHz頻段。電流饋入第三輻射體57後，流動的另一個方向為流經所述第一臂572，從而激發一第五模態以產生第五頻段的輻射訊號。本實施例中，所述第五模態為WiFi 5G模態，所述第五頻段為5150-5850MHz頻段。

本實施例中，所述接地面可以是所述金屬背板512。或者，在所述顯示單元601朝向金屬背板512那一邊可設置一個用於遮罩電磁干擾的遮罩(shielding mask)或支撐所述顯示單元601的中框。所述遮罩或中框以金屬材料製作。所述接地面也可以是所述遮罩或中框。或者，可將所述金屬背板512連接所述遮罩或中框以組成更大的接地面。所述接地面是所述天線結構500的地。也就是說，所述的每一個接地部或接地點均直接連接或間接連接所述接地面。

本實施例中，為得到較佳的天線特性，所述無線通訊裝置600的厚度設置為7.43毫米。所述開槽518的寬度可設置為3-4.5毫米，較佳地，可設置為4.43毫米，也即所述輻射段52距離金屬背板512設置為4.43毫米，以使得輻射段52遠離所述金屬背板512，以提升所述輻射段的天線效率。所述斷點5112、5114的寬度設置為1.5-2.5毫米，較佳地，可設置為2毫米，以在不影響所述天線結構500的整體外觀的情況下進一步提升所述輻射段的天線效率。所述金屬前框511的厚度可設置為2毫米，也即所述斷點5112、5114的厚度可設置為2毫米。

圖15為所述天線結構500工作時的電流走向示意圖。當電流自所述第一饋入部53進入所述輻射段52後，分別向兩側方向流動，其中一個方向為流經所述金屬長臂B1，並流向所述第一斷點5112及第一輻射體55(參路徑P1)，進而激發出所述LTE-A低頻模態。電流自所述第一饋入部53進入所述輻射段52後，流經所述金屬長臂B1，並流向所述接地部54(參路徑P2)，進而激發出所述LTE-A中頻模態。電流自所述第一饋入部53進入所述輻射段52後，向另一個方向為流經所述金屬短臂B2，並流向所述第二斷點5114及第二輻射體56(參路徑P3)，進而激發出所述LTE-A高頻模態。所述第三輻射體57從第二饋入部58饋入電流，分別向兩側方向流動，其中一個方向為流經所述第二臂574及第三臂576(參路徑P4)，進而激發出所述WiFi 2.4G模態。所述第三輻射體57從第二饋入部58饋入電流後，流動的另一個方向為流經所述第一臂572(參路徑P5)，進而激發出所述WiFi 5G模態。

所述第一饋入部53及第一接地部54分別設置於所述USB連接器603的相對兩側。所述第一輻射體55及第三輻射體57間隔設置於所述耳機插座602的上方，所述上方是指朝向所述顯示單元601的方向。所述第二輻射體56設置於所述揚聲器607和所述金屬前框511的底邊之間。

圖19為所述天線結構500工作於LTE-A低頻、中頻及高頻頻段時的回波損耗(Return Loss)曲線圖。其中，曲線S191為天線結構500工作於700MHz頻段時的回波損耗值；曲線S192為天線結構500工作於850MHz頻段時的回波損耗值；曲線S193為天線結構500工作於900MHz頻段時的回波損耗值；曲線S194為天線結構500工作於1710-1880MHz頻段時的回波損耗值；曲線S195為天線結構500工作於1850-1990MHz頻段時的回波損耗值；曲線S196為天線結構500工作於1920-2170MHz頻段時的回波損耗值；曲線 S197為天線結構500工作於2300-2400MHz頻段時的回波損耗值；曲線S198為天線結構500工作於2500-2700MHz頻段時的回波損耗值。

圖20為所述天線結構500工作於WiFi 2.4G頻段及WiFi 5G頻段時的回波損耗(Return Loss)曲線圖。其中，曲線S201為天線結構500工作於2400-2485MHz頻段時的回波損耗值，曲線S202為天線結構500工作於5150-5850MHz頻段時的回波損耗值。

圖21為所述天線結構500在LTE-A低頻、中頻及高頻頻段工作時的效率曲線圖。其中，曲線S211為天線結構500工作於700MHz頻段時的效率；曲線S212為天線結構500工作於850MHz頻段時的效率；曲線S213為天線結構500工作於900MHz頻段時的效率；曲線S214為天線結構500工作於1710-1880MHz頻段時的效率；曲線S215為天線結構500工作於1850-1990MHz頻段時的效率；曲線S216為天線結構500工作於1920-2170MHz頻段時的效率；曲線S217為天線結構500工作於2300-2400MHz頻段時的效率；曲線S218為天線結構500工作於2500-2700MHz頻段時的效率。

圖22為所述天線結構100在WiFi 2.4G頻段及WiFi 5G頻段工作時的效率曲線圖。其中，曲線S221為天線結構500工作於2400-2485MHz頻段時的效率，曲線S202為天線結構500工作於5150-5850MHz頻段時的效率。

顯然，所述天線結構500適用的工作頻率範圍涵蓋LTE-A低頻頻段(700-960MHz)、LTE-A中頻頻段(1710-2170MHz)、LTE-A高頻頻段(2300-2690MHz)、WiFi 2.4G頻段(2400-2485MHz)及WiFi 5G頻段(5150-5850MHz)，頻率範圍較廣，可應用於多種頻段的操作，且當所述天線結構500工作於上述頻段時，其工作頻率均可滿足天線工作設計要求， 並具有較佳的輻射效率。

所述天線結構500通過設置所述金屬件51，且所述金屬件51上的開槽及斷點均設置於所述金屬前框511及金屬邊框513上，並未設置於所述金屬背板512上，使得所述金屬背板512構成全金屬結構，即所述金屬背板512上並沒有絕緣的開槽、斷線或斷點，使得所述金屬背板512可避免由於開槽、斷線或斷點的設置而影響金屬背板512的完整性和美觀性。

可以理解，本發明的實施例1的天線結構100為無線通訊裝置的上天線，實施例2的天線結構500為無線通訊裝置的下天線，實施例1的上天線可與實施例2的下天線組合，以組合形成無線通訊裝置的天線。例如所述無線通訊裝置可使用所述下天線發送無線訊號，並使用所述上天線和下天線一起接收無線訊號。

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在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，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

Claims (16)

1. 一種天線結構，包括金屬件、第一饋入部及接地部，所述金屬件包括金屬前框、金屬背板以及金屬邊框，所述金屬邊框夾設於所述金屬前框與所述金屬背板之間，其改良在於：所述金屬邊框上開設有開槽，所述金屬前框上開設第一斷點及第二斷點，所述第一斷點及第二斷點位於所述開槽的兩個末端之間，所述第一斷點及第二斷點與所述開槽連通並延伸至隔斷所述金屬前框，位於第一斷點與第二斷點之間的金屬前框形成第一輻射段，位於第一斷點與所述開槽的一個末端之間對應的金屬前框形成第三輻射段，所述第一斷點分隔所述第一輻射段與第三輻射段，所述第一饋入部及接地部間隔電連接至所述第一輻射段，所述第一饋入部饋入電流至所述第一輻射段並沿第一輻射段分別流向第一斷點及第二斷點以分別激發第一頻段與第二頻段的輻射訊號，電流還耦合至所述第三輻射段以激發第四頻段的輻射訊號，所述第一頻段的頻率高於第二頻段的頻率，第四頻段的頻率高於第一頻段的頻率，所述第一饋入部電連接至所述第一輻射段，所述第一輻射段以該第一饋入部為分隔點分為相向該第一斷點的金屬短臂及相向該第二斷點的金屬長臂，金屬長臂的長度大於金屬短臂的長度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述開槽及所述斷點內均填充有絕緣材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述金屬邊框包括頂部、第一側部以及第二側部，所述第一側部與所述第二側部分別連接所述頂部的兩端，所述開槽由金屬邊框的頂部分別延伸至第一側部和第二側部，所述第三輻射段由金屬前框的頂邊延伸至所述第二側邊。
4. 如申請專利範圍第3項所述的天線結構，其中天線結構還包括第一匹配電路及切換電路，所述接地部電連接於所述金屬短臂與切換電路之間，所述第一饋入部電連接於第一匹配電路與所述第一輻射段之間；所述第一饋入部與接地部間隔平行設置。
5. 如申請專利範圍第4項所述的天線結構，其中所述第一匹配電路包括第一電感、第一電容、第二電感及第二電容；所述第一電感一端電性連接至所述第一饋入部，另一端通過所述第一電容電性連接至第一饋入源；所述第二電感一端電性連接至所述第一饋入部與第一電感之間，另一端連接至接地面；所述第二電容一端電性連接至所述第一電感與第二電感之間，另一端連接至接地面。
6. 如申請專利範圍第5項所述的天線結構，其中所述切換電路包括切換單元及至少一切換元件，所述切換元件為電感、電容、或者電感與電容的組合，每一個切換元件具有不同的阻抗，所述切換元件之間相互並聯，且其一端電連接至所述切換單元，另一端電連接至所述接地面，所述切換單元的另一端電性連接至所述接地部，通過控制所述切換單元的切換，可使得所述金屬短臂切換至不同的切換元件以調整所述第二頻段。
7. 如申請專利範圍第6項所述的天線結構，其中所述第一饋入部通過所述第一匹配電路從第一饋入源饋入電流，電流饋入所述第一輻射段後，分別向兩個方向流動，一個方向為沿所述金屬短臂流向所述第一斷點，以激發第一模態以產生所述第一頻段的輻射訊號；電流饋入所述第一輻射段後，電流的另一個方向為沿所述金屬長臂流向所述第二斷點，以激發第二模態以產生所述第二頻段的輻射訊號，所述第一模態為LTE-A中頻模態，所述第一頻段為1710-2170MHz頻段；所述第二模態為LTE-A低頻模態，所述第二頻段為700-960MHz頻段。
8. 如申請專利範圍第7項所述的天線結構，其中所述金屬前框上還開設有第三斷點，所述第三斷點位於所述開槽遠離所述第三輻射段的一個末端，位於第二斷點與第三斷點之間的金屬前框形成第二輻射段。
9. 如申請專利範圍第8項所述的天線結構，其中所述天線結構還包括輻射體及第二饋入部，所述輻射體大致呈L形金屬臂，其一端大致垂直連接至所述第二輻射段靠近所述第二斷點的一端，另一端大致垂直連接至所述第二饋入部的一端，所述第二饋入部另一端通過第二匹配電路電性連接至第二饋入源。
10. 如申請專利範圍第9項所述的天線結構，其中所述第二匹配電路包括第三電感，所述第三電感一端電性連接至所述第二饋入部，另一端電性連接至接地面，所述第二饋入源電性連接至所述第二饋入部與第三電感之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述的天線結構，其中所述輻射體通過所述第二匹配電路從第二饋入源饋入電流，電流沿所述輻射體及第二輻射段流動並流向所述第三斷點，以激發一第三模態以產生第三頻段的輻射訊號，所述第三模態為GPS模態，所述第三頻段為1575MHz頻段。
12. 如申請專利範圍第11項所述的天線結構，其中所述第三輻射段從所述金屬短臂耦合獲得電流，電流沿所述第三輻射段流動，以激發一第四模態以產生所述第四頻段的輻射訊號，所述第四模態為LTE-A高頻模態，所述第四頻段為2300-2690MHz頻段。
13. 如申請專利範圍第8項所述的天線結構，其中所述開槽的寬度設置為3-4.5毫米，也即所述第一輻射段、第二輻射段及第三輻射段距離金屬背板設置為3-4.5毫米；所述斷點的寬度設置為1.5-2.5毫米。
14. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中所述金屬背板為一體成型的單一金屬片，所述金屬背板上並沒有設置任何用於分割所述金屬背板的絕緣的開槽、斷線或斷點。
15. 一種無線通訊裝置，包括如申請專利範圍第1-14項中任一項所述的天線結構。
16. 如申請專利範圍第15項所述的無線通訊裝置，其中所述無線通訊裝置還包括受話器、前置鏡頭與後置雙鏡頭，所述第一饋入部設置於所述受話器與所述前置鏡頭之間，所述接地部設置於所述金屬短臂與所述前置鏡頭之間，所述輻射體及第二饋入部設置於所述後置雙鏡頭與所述第二輻射段之間。