TWI662746B - 三頻帶天線 - Google Patents
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Abstract
實例實現方式涉及一種三頻帶天線。在一實例中，本文所描述的一個三頻帶天線系統可以包括一接地系統，其包括一無線通訊裝置的一導電外殼以及一接地槽結構。該三頻帶天線系統還可包括耦合到該接地系統的一個三頻帶天線，其中該三頻帶天線包括耦合到該導電外殼的一環元件、一饋送元件、以及設置在該饋送元件之一臨界值距離內的一寄生元件。
Description
本發明係有關於三頻帶天線。
運算裝置可以包括天線以促進無線通訊。例如，在一運算裝置中的數個天線可被指定在該裝置感興趣之不同的頻帶中進行操作，同時仍然保持信號強度及最小化該裝置的大小需求。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種系統，其包含有：一接地系統其包括一無線通訊裝置的一導電外殼及一接地槽結構；以及耦合到該接地系統的一種三頻帶天線，其中該三頻帶天線包括：耦合到該導電外殼的一環元件；一饋送元件；以及設置在該饋送元件之一臨界值距離內的一寄生元件。
100‧‧‧系統
102-1、202-1‧‧‧導電外殼
102-2‧‧‧底盤接地
104、204‧‧‧三頻帶天線
106‧‧‧環元件
108、208‧‧‧饋送元件
110、210‧‧‧寄生元件
112、212‧‧‧開口
114‧‧‧信號饋送器
116‧‧‧接地槽結構
206-1‧‧‧主要環元件
206-2‧‧‧環形轉變元件
214‧‧‧RF信號源
330‧‧‧方法
332~336‧‧‧方塊
圖1根據本揭示圖示出一系統實例的一示意圖。
圖2根據本揭示圖示出一種三頻帶天線裝置實例的一示意圖。
圖3根據本揭示圖示出一種形成一個三頻帶天線之方法實例的一流程圖。
當運算裝置的規格改變時，在運算裝置內的空間分配可能會改
變。例如，行動及/或可攜式運算裝置(在這裡一般被稱為「運算裝置」)可能變得更小、更薄及/或更輕。運算裝置可以包括智慧型手機、手持式電腦、個人數位助理、車用電腦、可穿戴式電腦、膝上型電腦、平板電腦、膝上型/平板電腦混合型、等等。
運算裝置可以包括一天線來發送及/或接收信號。例如，一天線可被使用來便利於網頁存取、IP語音通訊、遊戲、高解晰度行動電視、視訊會議、等等。然而，隨著運算裝置變得更小、更薄、及/或更輕，一電子裝置之多個天線可能會相對於彼此更接近地被定位。當被定位成靠近另一天線及/或與其接觸時，一天線可能會遇到干擾及/或可能不如所欲的方式被執行。此外，無線通信裝置，諸如智慧型手機和平板裝置可能包括導電式的裝飾功能，諸如圍繞該裝置外殼之外圍四周的金屬帶。當提供一種具有吸引力的外觀時，諸如導電式的裝飾功能，可能會導致對該裝置之天線系統的干擾。
此外，設計一個三頻帶天線用於具有外圍裝飾金屬部件之一薄外形裝置會是具有挑戰性的。如本文所使用的，一個三頻帶天線係指能夠在至少在三個不同的頻帶或頻率中接收及發射無線電頻率(RF)信號的一種天線。例如，如本文所述的一個三頻帶天線可以接收和發送與全球定位服務(GPS)、2.4十億赫茲(GHz)的Wi-Fi信號、及/或5GHz Wi-Fi信號相關聯的RF信號。
相應地，本揭示係涉及使用一個三頻帶天線之方法、系統、和電子裝置。例如，如本文所述的一個三頻帶天線裝置可包括耦合到一無線通信裝置導電外殼之一個三頻帶天線的一環元件以產生在一第一頻率範圍中的一RF信號。該三頻帶天線裝置可以包括直接耦合到一RF信號源的饋送元件以產生在一第二頻率範圍中的一RF信號，以及被定位在該饋送元件一臨界值距離內之該三頻帶天線的一寄生元件以部分地產生在一第三頻率範圍中的一RF信號。如本文所使用的，一環元件係指由一或多個導電材料環所構成之一天線的元件。此外，如在本文中所使用的，一饋送元件係指一天線元件其可把RF波饋
送給該天線結構之其餘部分及/或收集入射無線電波並把它們轉換為電流用於傳輸到一接收器。最後，如本文中所使用的，一寄生元件係指一天線的元件，其不具有一獨立的電氣連接，但它借助於鄰近該饋送元件以被電磁耦合到該饋送元件。
圖1根據本揭示圖示出一系統100之實例的一示意圖。根據本揭示圖示出一系統100的一實例。如在圖1中所示，該系統100可以包括包含有一導電外殼102-1之一接地系統102，以及一底盤接地102-2。該系統100還可以包括一個三頻帶天線104，其包括有一環元件106、一饋送元件108、一寄生元件110、以及一信號饋送器114，等等組件。此外，該系統100可以包括一被稱為一接地槽結構116的區域，其包括導電的和非導電部分。該系統100可被實現在一無線通訊裝置中，諸如一智慧型手機、手持式電腦、個人數位助理、車用電腦、可穿戴式電腦、膝上型電腦、平板電腦、及/或膝上型/平板電腦混合型、等等。儘管在本文中所提供的係無線通訊裝置的實例，但實例並不侷限於所列舉的那些，且將被理解的是無線通訊裝置一詞可以指能夠在不由一電導體所連接之兩個或多個點之間傳送資訊的任何裝置。
如在本文中所使用的，一導電外殼係指一種金屬帶、外殼、或其他的裝置來包住一無線通訊裝置。在一些實例中，該導電外殼102-1可以指一裝飾外殼，諸如一裝飾金屬帶。另外，雖然金屬被提供作為導電材料的一實例，但是應被注意的是實例並不侷限於此且該導電外殼102-1可以由金屬以外的材料來構成。如在本文中所使用的，一接地槽結構是指該無線通訊裝置的一部分，其包括至少部分被設置在一接地材料之一專用槽中的一個三頻帶天線。換句話說，一接地槽結構116係指具有一槽的一接地材料，其中該槽包括一個三頻帶天線的至少一部分。
如在圖1中所示，該環元件106可被耦合至該導電外殼102-1。也就是說，該環元件106可被耦合至該導電外殼102-1使得該環元件106、該導電外殼102-1、以及該底盤接地102-2的一部分形成一環
形天線。此外，該寄生元件110可被定位於該饋送元件108的一臨界值距離內。例如，該寄生元件110可位於該饋送元件108的一臨界值距離內使得該寄生元件可被電磁式地充電。
該接地系統102可以包括一無線通訊裝置的一導電外殼及一接地槽結構116。該接地系統102可包括設置在該無線通訊裝置之一第一表面上的該底盤接地102-2，以及設置在該無線通訊裝置之一第二表面上的一導電外殼102-1，其中該第二表面垂直於該第一表面。該接地槽結構116可包括由一非導電材料諸如塑料或一種環氧樹脂複合物諸如FR-4所構成的一金屬淨空區域。正如在圖1中所示，該三頻帶天線104可被設置在該接地槽結構116的該金屬淨空區域之內。
在一些實例中，該導電外殼102-1包括在該三頻帶天線的一臨界值距離內的一開口112。例如，該開口112(或「金屬切口」)可被安置於一位置中使得該開口與該環元件106和底盤接地102-2接觸，但不與該三頻帶天線104之任何其他的組件接觸。
在該三頻帶天線104中該等元件的每一個可以以一種特定的方式被設置在該金屬淨空區域內。例如，該環元件106可被設置在該饋送元件108的一臨界值距離內，使得該環元件104及該饋送元件108可共同地產生一迴路電流在該三頻帶天線104之中。例如，該環元件106也可以是一寄生元件，在其中該環元件106由於其對該饋送元件108的鄰近性而被電磁性地充電。如在本文中所描述的，該環元件106可以被連接到該導電外殼102-1以創建一封閉的迴路。
另外，該環元件106可以被設置在該饋送元件108的一臨界值距離內，使得該環元件106及該饋送元件108共同地產生在與GPS資料傳輸相關聯之一臨界值範圍內的一RF信號。例如，由耦合到該饋送元件108之該環形元素106所創建的該封閉迴路可以產生一迴路電流，其產生一環形輻射模式用於一GPS頻帶，諸如約1.575-1.61GHz。
類似地，該饋送元件108可以被設置在該三頻帶天線104內以在第一頻率處產生一單極輻射電流。例如，該饋送元件108本
身可以產生用於一單極輻射模式的一電流，例如在用於2.4GHz Wi-Fi或藍牙傳輸的該2.4-2.48GHz範圍中。另外，該環元件106、該饋送元件108、以及該寄生元件110可以被設置在該三頻帶天線104內以在高於該第一頻率之一第二頻率處產生一經耦合的單極輻射電流。例如，該等三個元件可共同地產生與5GHz Wi-Fi資料傳輸相關聯之不同的電流。
圖2根據本揭示圖示出一種三頻帶天線裝置204之一實例的一示意圖。如以上所述，該三頻帶天線裝置204可以包括一智慧型手機、手持式電腦、個人數位助理、車用電腦、可穿戴式電腦、膝上型電腦、平板電腦、及/或膝上型/平板電腦混合型、等等。
該三頻帶天線裝置204可包括耦合到一無線通訊裝置的一導電外殼202-1之該三頻帶天線的一環元件206以在一第一頻率範圍中產生一RF信號。如在圖2中所示，該環元件206可以包含一環形轉變元件206-2及一主要環元件206-1。如在本文中所使用的，一環形轉變元件係指該環元件206的一部分其可被側向移動(例如，更接近或更遠離該開口212)以修改該環形天線的該周邊長度。換句話說，該環元件可以進一步包括一可配置的環形轉變元件以修改由該環元件所產生之一迴路電流的周邊長度。另外，該三頻帶天線裝置204可包括被直接耦合到一RF信號源214的一饋送元件208以在一第二頻率範圍中產生一RF信號。例如，如有關於圖1所討論的，該饋送元件208本身可發送和接收用於2.4GHz Wi-Fi或藍牙資料傳輸的信號。此外，該三頻帶天線裝置204可包括安置於在該饋送元件208之一臨界值距離內之該三頻帶天線的一寄生元件210，以在一第三頻率範圍中部分地產生一RF信號。例如，如有關於圖1所討論的，該環元件206及該饋送元件208可在一5GHz Wi-Fi或藍牙頻寬的一第一部分中傳輸資料，而該饋送元件208及該寄生元件210可以在一5GHz Wi-Fi或藍牙頻寬的一第二部分中傳輸資料。
在一些實例中，該第一頻率範圍可以與GPS資料傳輸
相關聯。類似地，該第二頻率範圍可以與2.4GHz的Wi-Fi或藍牙資料傳輸相關聯。此外，該第三頻率範圍可以與5GHz的Wi-Fi傳輸相關聯。然而，所有的這三個元件可參與產生該5GHz的Wi-Fi傳輸。例如，該環元件及該饋送元件共同地在一5GHz Wi-Fi頻率範圍的一第一部分內產生一RF信號，以及該饋送元件及該寄生元件共同地在一5GHz Wi-Fi頻率範圍的一第二部分之中產生一RF信號。換句話說，由該環路元件206及該饋送元件208所產生的該諧波環形輻射模式的電流可以是在5.1-5.5GHz的該範圍內，而由該饋送元件208及寄生元件210所產生該經耦合之單極輻射模式電流可以是在5.5-5.8GHz的該範圍內。一起地，該三頻帶天線可產生從5.1GHz到5.8GHz之一寬的頻寬用於Wi-Fi操作。
圖3根據本揭示圖示出一種形成一個三頻帶天線之方法330其實例的一流程圖。如在332所示，該方法330可包括定位一個三頻帶天線的環元件與一無線通訊裝置的一導電外殼接觸。如在本文中所使用的，定位可包括該環元件的製造及/或以其他方式來獲得。如所提及的，該環元件將在第一頻帶中進行接收和發射信號。
該方法330可以包括定位一饋送元件在該環元件的一臨界值距離內，如在334處所示。如在圖1和2中所示，該饋送元件可藉由一非導電材料諸如塑料或一環氧樹脂複合物諸如FR-4與該導電外殼分離。
如在336所示，該方法330可以包括定位一寄生元件在該饋送元件的一臨界值距離內。如在圖1和2中所示，該寄生元件可藉由該非導電材料與該導電外殼分離。
如有關於圖2的討論，該方法330可以還包括限定由該環路元件所產生之一迴路電流的一周長，並且限定該饋送元件的一長度使得該環元件及該饋送元件共同地在一5GHz Wi-Fi頻率範圍內的第一部分中產生一無線電頻率信號。即，該三頻帶天線的該環元件可以藉由調整該環形轉變元件的該位置來調諧，獨立於該饋送元件及該
寄生元件。同樣的，該饋送元件可藉由調整該饋送元件的該長度來調諧，獨立於該環元件及該寄生元件。此外，該寄生元件可藉由調整該寄生元件的該長度來調諧，獨立於該環元件及該饋送元件。換句話說，該三頻帶天線的每一個元件可以被獨立地調諧以在一特定的頻率及/或頻率範圍內傳輸和接收RF信號，藉由調整該元件的該長度及/或位置，而無需修改該等其餘的元件。為此，該方法330可以包括限定該饋送元件的一長度，以及限定該寄生元件的一長度使得該饋送元件及該環元件共同地在一5GHz Wi-Fi頻率範圍的一第二部分中產生一無線電頻率信號。
在本揭示的前述詳細描述中，提及到形成本文之一部分的該等附圖，並且其中係藉由說明本揭示的實例是如何可被實現的方式來被展示。這些實例被描述的足夠詳細使得本領域的普通技術人員可實現本揭示的該等實例，並且將被理解的是其他的實例可被採用以及程序、電氣、及/或結構的變化可以在不脫離本揭示之範圍的情況下進行。
在本文中的該等圖示依循一種編號慣例，其中該第一數字對應到該圖示的標號，而其餘的數字標識出在該圖示中的一元件或組件。例如，參考號碼110可以指在圖1中的元件「10」，且一類似的元件可由參考號碼210在圖2中被指出。展示在本文之各種圖示中的元件可被新增、交換、及/或消除從而提供了本揭示之許多的額外實例。此外，提供在該等圖示中之該等元件的該比例及該相對比例旨在說明本揭示的該等實例，並且不應該以限制性的意義來被理解。
如在本文中所使用的，「數個」元件及/或特徵可能指的是一或多個這樣子的元件及/或特徵。應被理解的是，當一元件被稱為是在另一元件之「上」、「連接到」其、「耦合至」其、或與其「耦合」時，它可能直接該另一元件之上、連接到其、或與其耦合，或可能兩者間存在有中間的元件。如在本文中所使用的，「實質」係指一種特性其足夠接近該絕對的特性以實現相同的功能(例如，具有三個對
應的天線(第一天線、第二天線、以及第三天線)各自被實質地定位在一電子裝置之各自角落以在該等三個天線的每一個之間創建實體分離(即，距離)來實現高度天線隔離)。
Claims (15)
- 一種無線通訊系統，其包含有：一接地系統其包括一無線通訊裝置的一導電外殼及一接地槽結構；以及耦合到該接地系統的一個三頻帶天線，其中該三頻帶天線包括：耦合到該導電外殼的一環元件；一饋送元件；以及設置在該饋送元件之一臨界值距離內的一寄生元件，其中該環元件被設置在該饋送元件的一臨界值距離內。
- 如請求項第1項之系統，其中：該接地槽結構包括由一非導電環氧樹脂複合材料所構成的一金屬淨空區域；以及該三頻帶天線被設置在該金屬淨空區域中。
- 如請求項第1項之系統，其中：該環元件及該饋送元件共同地在該三頻帶天線中產生一迴路電流。
- 如請求項第1項之系統，其中：該環元件及饋送元件共同地在與全球定位系統資料傳輸相關聯的一臨界值範圍內產生一無線電頻率信號。
- 如請求項第1項之系統，其中該饋送元件被設置在該三頻帶天線內以在一第一頻率處產生一單極輻射電流。
- 如請求項第5項之系統，其中該環元件、該饋送元件、以及該寄生元件被設置在該三頻帶天線內以在高於該第一頻率之一第二頻率處產生一經耦合的單極輻射電流。
- 一種三頻帶天線裝置，其包含有：耦合到一無線通訊裝置之一導電外殼之該三頻帶天線的一環元件以在一第一頻率範圍中產生一無線電頻率(RF)信號；直接耦合到一RF信號源之該三頻帶天線的一饋送元件以在一第二頻率範圍中產生一RF信號；以及設置於在該饋送元件之一臨界值距離內之該三頻帶天線的一寄生元件以在一第三頻率範圍中部分地產生一RF信號，其中該環元件被設置在該饋送元件的一臨界值距離內。
- 如請求項第7項之裝置，其中該環元件包括一可配置的環形轉變元件以修改由該環元件所產生之一迴路電流的一周邊長度。
- 如請求項第7項之裝置，其中該第一頻率範圍係與全球定位服務(GPS)資料傳輸相關聯。
- 如請求項第7項之裝置，其中該第二頻率範圍係與2.4十億赫茲(GHz)Wi-Fi或藍牙資料傳輸相關聯。
- 如請求項第7項之裝置，其中該第三頻率範圍係與5十億赫茲(GHz)Wi-Fi資料傳輸相關聯。
- 如請求項第7項之裝置，其中：該環元件及該饋送元件共同地在一個5十億赫茲(GHz)Wi-Fi頻率範圍的一第一部分中產生一RF信號；以及該饋送元件及該寄生元件共同地在該5GHz Wi-Fi頻率範圍的一第二部分中產生一RF信號。
- 一種製造三頻帶天線的方法，其包含有：定位一個三頻帶天線的環元件與一無線通訊裝置的一導電外殼接觸；定位一饋送元件在該環元件的一臨界值距離內，其中該饋送元件係藉由一非導電材料與該導電外殼隔絕；以及定位一寄生元件在該饋送元件的一臨界值距離內，其中該寄生元件係藉由該非導電材料與該導電外殼隔絕。
- 如請求項第13項之方法，更包含有：限定由該環路元件所產生之一迴路電流的一周長；以及限定該饋送元件的一長度使得該環元件及該饋送元件共同地在一個5十億(GHz)Wi-Fi頻率範圍內的第一部分中產生一無線電頻率信號。
- 如請求項第13項之方法，更包含有：限定該饋送元件的一長度；以及限定該寄生元件的一長度使得該饋送元件及該環元件共同地在一個5十億(GHz)Wi-Fi或藍牙頻率範圍的一第二部分中產生一無線電頻率信號。
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