TWI672861B - 天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置 - Google Patents

天線結構及具有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，包括殼體以及第一饋入源，所述殼體包括中框及邊框，所述中框及邊框均由金屬材料製成，所述邊框上開設有開槽、斷點以及斷槽，所述開槽、斷點以及斷槽共同自所述邊框上劃分出一第一輻射部，所述第一輻射部藉由所述開槽與所述中框間隔絕緣設置，並設置有多個接地點，以藉由所述多個接地點接地，所述第一饋入源電連接至所述第一輻射部，用以為所述第一輻射部饋入電流，所述邊框之厚度大於等於兩倍所述斷點或所述斷槽之寬度，且所述開槽之寬度小於等於二分之一倍所述斷點或所述斷槽之寬度。

Description

天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置
本發明涉及一種天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置。
隨著無線通訊技術之進步，行動電話、個人數位助理等電子裝置不斷朝向功能多樣化、輕薄化、以及資料傳輸更快、更有效率等趨勢發展。然而其相對可容納天線之空間亦就越來越小，且隨著無線通訊技術之不斷發展，天線之頻寬需求不斷增加。因此，如何於有限之空間內設計出具有較寬頻寬之天線，是天線設計面臨之一項重要課題。
有鑑於此，有必要提供一種天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置。
一種天線結構，包括殼體以及第一饋入源，所述殼體包括中框及邊框，所述中框及邊框均由金屬材料製成，所述邊框設置於所述中框之周緣，所述邊框上開設有開槽、斷點以及斷槽，所述開槽開設於所述邊框之內側，所述斷點及所述斷槽開設於所述邊框，且隔斷所述邊框，所述開槽、斷點以及斷槽共同自所述邊框上劃分出一第一輻射部，所述第一輻射部藉由所述開槽與所述中框間隔絕緣設置，並設置有多個接地點，以藉由所述多個接地點接地，所述第一饋入源電連接至所述第一輻射部，用以為所述第一輻射部饋入電流，所述邊框之厚度大於等於兩倍所述斷點或所述斷槽之寬度，且所述開槽之寬度小於等於二分之一倍所述斷點或所述斷槽之寬度。
一種無線通訊裝置，包括上述所述之天線結構。
上述天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置藉由設置所述殼體，且利用所述殼體上之開槽、斷點以及斷槽自所述殼體劃分出天線結構，如此可有效實現寬頻設計。
下面將結合本發明實施例中之附圖，對本發明實施例中之技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述之實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部之實施例。基於本發明中之實施例，所屬領域具有通常知識者於沒有做出創造性勞動前提下所獲得之所有其他實施例，均屬於本發明保護之範圍。
需要說明的是，當一個元件被稱為“電連接”另一個元件，它可直接於另一個元件上或者亦可存在居中之元件。當一個元件被認為是“電連接”另一個元件，它可是接觸連接，例如，可是導線連接之方式，亦可是非接觸式連接，例如，可是非接觸式耦合之方式。
除非另有定義，本文所使用之所有之技術與科學術語與屬於所屬領域具有通常知識者通常理解之含義相同。本文中於本發明之說明書中所使用之術語僅是為描述具體之實施例之目不是旨在於限制本發明。
下面結合附圖，對本發明之一些實施方式作詳細說明。於不衝突之情況下，下述之實施例及實施例中之特徵可相互組合。
實施例1
請參閱圖1及圖2，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3，所述天線結構100包括殼體11、第一饋入源F1、第一匹配電路12、金屬部13、第二饋入源F2、第二匹配電路14、短路部15、耦合部16及切換電路17。
所述殼體11至少包括中框111、邊框112及背板113。所述中框111大致呈矩形片狀，其由金屬材料製成。所述邊框112大致呈環狀結構，其由金屬材料製成。於本實施例中，所述邊框112設置於所述中框111之周緣，且與所述中框111一體成型設置。所述邊框112遠離所述中框111之一側設置有一開口（圖未標），用於容置所述無線通訊裝置200之顯示單元201。可理解，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。所述中框111是位於所述顯示單元201與所述背板113之間之金屬片。所述中框111用於支撐所述顯示單元201、提供電磁屏蔽、及提高所述無線通訊裝置200之機構強度。
所述背板113由絕緣材料製成，例如玻璃。所述背板113設置於所述邊框112之邊緣，且與所述顯示單元201之顯示平面及所述中框111大致間隔平行設置。可理解，於本實施例中，所述背板113還與所述邊框112以及中框111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之基板與處理單元等電子元件或電路模組於其內。
所述邊框112至少包括末端部115、第一側部116以及第二側部117。於本實施例中，所述末端部115為所述無線通訊裝置200之底端。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末端部115之兩端，優選垂直設置。
可理解，於本實施例中，所述邊框112上開設有開槽120、斷點121以及斷槽122。所述開槽120大致呈U形，其開設於所述末端部115之內側，且分別朝所述第一側部116及第二側部117所在方向延伸，進而使得所述末端部115與所述中框111間隔絕緣設置。
於本實施例中，所述斷點121與所述斷槽122間隔設置。所述斷點121開設於所述第一側部116，且鄰近所述開槽120位於所述第一側部116之第一端點E1設置。所述斷槽122開設於所述第二側部117，且鄰近所述開槽120位於所述第二側部117之第二端點E2設置。所述斷點121與所述斷槽122大致對稱設置，兩者均貫通且隔斷所述邊框112。所述斷點121及所述斷槽122還與所述開槽120貫通，進而所述開槽120、斷點121以及所述斷槽122共同自所述殼體11劃分出三部分，即第一輻射部A1、第二輻射部A2以及第三輻射部A3。其中，於本實施例中，所述斷點121與所述斷槽122之間之所述邊框112形成所述第一輻射部A1。所述斷點121與所述第一端點E1之間之所述邊框112形成所述第二輻射部A2。所述斷槽122與所述第二端點E2之間之所述邊框112形成所述第三輻射部A3。
於本實施例中，所述第一輻射部A1與所述中框111間隔且絕緣設置。所述第二輻射部A2靠近所述第一端點E1之一側及所述第三輻射部A3靠近所述第二端點E2之一側均連接至所述中框111。所述第二輻射部A2及所述第三輻射部A3與所述中框111共同形成一體成型之金屬框體。
可理解，於本實施例中，所述邊框112之厚度為D1。所述開槽120之寬度為D2。所述斷點121與所述斷槽122之寬度均為D3。其中，D1≥2*D3，D2≤1/2*D3。即所述邊框112之厚度D1大於等於兩倍所述斷點121或所述斷槽122之寬度D3。所述開槽120之寬度D2小於等於二分之一倍所述斷點121或所述斷槽122之寬度D3。於本實施例中，所述邊框112之厚度D1為2-6mm。所述開槽120之寬度D2為0.5-1.5mm。所述斷點121與所述斷槽122之寬度D3為1-3mm。
可理解，於本實施例中，所述開槽120、斷點121以及所述斷槽122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）。
可理解，所述無線通訊裝置200還包括至少一電子元件。於本實施例中，所述無線通訊裝置200至少包括三個電子元件，即第一電子元件21、第二電子元件23及第三電子元件25。所述第一電子元件21為一通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）介面模組，其設置於所述容置空間114內。所述第一電子元件21與所述第一輻射部A1藉由所述開槽120間隔絕緣設置。
所述第二電子元件23為揚聲器，其設置於所述第一電子元件21一側，且鄰近所述第二側部117設置。所述第二電子元件23與所述開槽120之距離大致為4-10mm。所述第三電子元件25為麥克風，其設置於所述容置空間114內。所述第三電子元件25設置於所述第二電子元件23與所述開槽120之間，且鄰近所述斷槽122設置。於本實施例中，所述第三電子元件25亦與所述第一輻射部A1藉由所述開槽120間隔絕緣設置。
可理解，於其他實施例中，所述第二電子元件23與所述第三電子元件25之位置可根據具體需求進行調整，例如兩者可設置於所述第一電子元件21遠離所述斷槽122之一側。
可理解，於本實施例中，所述邊框112上還開設有開孔123。所述開孔123開設於所述末端部115之中部位置，且貫通所述末端部115。所述開孔123與所述第一電子元件21相對應，以使得所述第一電子元件21從所述開孔123部分露出。如此使用者可將一USB設備藉由所述開孔123插入，進而與所述第一電子元件21建立電性連接。
於本實施例中，所述第一饋入源F1設置於所述容置空間114內。所述第一饋入源F1之一端藉由所述第一匹配電路12電連接至所述第一輻射部A1靠近所述斷點121之一側，用以饋入電流訊號至所述第一輻射部A1。所述第一匹配電路12用以提供所述第一饋入源F1與所述第一輻射部A1之間之阻抗匹配。
可理解，於本實施例中，所述第一饋入源F1還用以將所述第一輻射部A1進一步劃分為兩部分，即第一輻射段A11及第二輻射段A12。其中，所述第一饋入源F1與所述斷槽122之間之所述邊框112形成所述第一輻射段A11。所述第一饋入源F1與所述斷點121之間之所述邊框112形成所述第二輻射段A12。於本實施例中，所述第一饋入源F1之位置並非對應到所述第一輻射部A1之中間，因此所述第一輻射段A11之長度大於所述第二輻射段A12之長度。
所述金屬部13由金屬材料製成。所述金屬部13設置於所述容置空間114內。所述金屬部13之一端電連接至所述第二輻射部A2，另一端跨過所述開槽120。
所述第二饋入源F2及所述第二匹配電路14均設置於所述容置空間114內。所述第二饋入源F2之一端藉由所述第二匹配電路14電連接至所述金屬部13，用以饋入電流訊號至所述金屬部13。所述第二匹配電路14用以提供所述第二饋入源F2與所述金屬部13之間之阻抗匹配。
所述短路部15由金屬材料製成。所述短路部15設置於所述容置空間114內。所述短路部15之一端電連接至所述第二輻射段A12靠近所述第一饋入源F1之一側，另一端接地。
所述耦合部16可為電感、電容、或者電感與電容之組合。於本實施例中，所述耦合部16為一電感。所述耦合部16之一端電連接至所述第一輻射段A11靠近所述第一電子元件21之一側，另一端接地。
可理解，請一併參閱圖4，於本實施例中，所述切換電路17設置於所述容置空間114內，且位於所述耦合部16與所述第三電子元件25之間。所述切換電路17之一端跨過所述開槽120，並電連接至所述第一輻射段A11。所述切換電路17之另一端接地。所述切換電路17包括切換單元171及至少一切換元件173。所述切換單元171電連接至所述第一輻射段A11。每一個所述切換元件173可為電感、電容、或者電感與電容之組合。所述切換元件173之間相互並聯，且其一端電連接至所述切換單元171，另一端接地。亦就是說，於本實施例中，所述第一輻射部A1設置有多個接地點，例如藉由所述短路部15接地，藉由所述耦合部16接地，或者藉由所述切換電路17接地。
可理解，請一併參閱圖5，當電流自所述第一饋入源F1饋入後，所述電流將流經所述第一匹配電路12以及所述第一輻射段A11，流向所述斷槽122，並藉由所述切換電路17接地（參路徑P1）。如此，所述第一輻射段A11構成一平面倒F型天線（Planar Inverted F-shaped Antenna，PIFA），進而激發一第一工作模態以產生第一輻射頻段之輻射訊號。當電流自所述第一饋入源F1饋入後，所述電流還將流經所述第一匹配電路12以及所述第二輻射段A12，並流向所述斷點121（參路徑P2）。如此，所述第二輻射段A12構成一倒F型天線（Inverted F-shaped Antenna，IFA），進而激發一第二工作模態以產生第二輻射頻段之輻射訊號。另外，當電流自所述第二饋入源F2饋入後，所述電流將流經所述第二匹配電路14以及所述金屬部13（參路徑P3）。如此，所述短路部15構成一PIFA天線，進而激發一第三工作模態以產生第三輻射頻段之輻射訊號。
於本實施例中，所述第一工作模態為長期演進技術升級版（Long Term Evolution Advanced，LTE-A）低頻模態，所述第二工作模態包括LTE-A中頻模態及LTE-A band40模態。所述第三工作模態為LTE-A band41模態。所述第一輻射頻段之頻率為700-960MHz。所述第二輻射頻段之頻率為1710-2170MHz及2300-2400MHz。所述第三輻射頻段之頻率為2500-2690MHz。
可理解，請再次參閱圖3，於本實施例中，所述開槽120對應所述第二輻射部A2之部分之長度為L1。所述開槽120對應所述第三輻射部A3之部分之長度為L2。所述開槽120之部分長度L1、L2具有調整模態匹配及增加輻射效率之功用。於本實施例中，所述開槽120之部分長度L1、L2之可調整範圍均為1-10mm。
可理解，所述耦合部16具有增加天線阻抗匹配性及增加天線頻寬之功用。於本實施例中，所述耦合部16之設置可增加中、高頻頻寬，以達到載波聚合應用（Carrier Aggregation，CA）要求。
可理解，於本實施例中，藉由控制所述切換單元171之切換，可使得所述第一輻射段A11切換至不同之切換元件173。由於每一個切換元件173具有不同之阻抗，因此藉由所述切換單元171之切換，可有效調整所述第一頻段，即LTE-A低頻頻段之頻率。例如，於本實施例中，所述切換電路17可包括四個具有不同阻抗之切換元件173。藉由將所述第一輻射段A11切換至四個不同之切換元件173，可使得所述天線結構100中第一工作模態之低頻分別涵蓋至LTE-A Band17頻段（704-746MHz）、LTE-A Band13頻段（746-787MHz）、LTE-A Band20頻段（791-862MHz）以及LTE-A Band8頻段（880-960MHz）。
圖6為所述天線結構100工作於LTE-A低頻模態時之S參數（散射參數）曲線圖。其中，曲線S61為所述天線結構100工作於LTE-A Band17頻段（704-746MHz）時之S11值。曲線S62為所述天線結構100工作於LTE-A Band13頻段（746-787MHz）時之S11值。曲線S63為所述天線結構100工作於LTE-A Band20頻段（791-862MHz）時之S11值。曲線S64為所述天線結構100工作於LTE-A Band8頻段（880-960MHz）時之S11值。
圖7為所述天線結構100工作於LTE-A低頻模態時之總輻射效率曲線圖。其中，曲線S71為所述天線結構100工作於LTE-A Band17頻段（704-746MHz）時之總輻射效率。曲線S72為所述天線結構100工作於LTE-A Band13頻段（746-787MHz）時之總輻射效率。曲線S73為所述天線結構100工作於LTE-A Band20頻段（791-862MHz）時之總輻射效率。曲線S74為所述天線結構100工作於LTE-A Band8頻段（880-960MHz）時之總輻射效率。
圖8為所述天線結構100工作於LTE-A中頻模態及LTE-A band40模態時之S參數（散射參數）曲線圖。
圖9為所述天線結構100工作於LTE-A中頻模態及LTE-A band40模態時之總輻射效率曲線圖。
圖10為所述天線結構100工作於LTE-A band41模態時之S參數（散射參數）曲線圖。
圖11為所述天線結構100工作於LTE-A band41模態時之總輻射效率曲線圖。
顯然，由圖6及圖7可看出，所述天線結構100之低頻模態主要由所述第一輻射段A11激發，且藉由所述切換電路17之切換，使得所述天線結構100之低頻至少涵蓋LTE-A Band17頻段（704-746MHz）、LTE-A Band13頻段（746-787MHz）、LTE-A Band20頻段（791-862MHz）以及LTE-A Band8頻段（880-960MHz）。由圖8至圖11可看出，所述第二輻射段A12可激發出一部分之中、高頻模態，其頻率涵蓋範圍為1710-2170MHz及2300-2400MHz。另外一部分高頻模態可經由所述金屬部13激發，其頻率涵蓋範圍為2500-2690MHz。
再者，當所述天線結構100分別工作於LTE-A Band17頻段（704-746MHz）、LTE-A Band13頻段（746-787MHz）、LTE-A Band20頻段（791-862MHz）以及LTE-A Band8頻段（880-960MHz）時，所述天線結構100之LTE-A中、高頻頻段範圍皆為1710-2690MHz。即當所述切換電路17切換時，所述切換電路17僅用於改變所述天線結構100之低頻模態而不影響其中、高頻模態，該特性有利於LTE-A之載波聚合應用（Carrier Aggregation，CA）。
實施例2
請參閱圖12，為本發明第二較佳實施例所提供之天線結構100a，其可應用於行動電話、個人數位助理等無線通訊裝置200a中，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線訊號。
所述天線結構100a包括中框111、邊框112、第一饋入源F1a、第一匹配電路12a、第二饋入源F2、第二匹配電路14、短路部15a以及切換電路17a。所述無線通訊裝置200a包括第一電子元件21、第二電子元件23a以及第三電子元件25a。
所述邊框112上設置有開槽120、斷點121、斷槽122。於本實施例中，所述斷點121與所述斷槽122間隔設置。所述斷點121開設於所述第一側部116，且鄰近所述開槽120位於所述第一側部116之第一端點E1設置。所述斷槽122開設於所述第二側部117，且鄰近所述開槽120位於所述第二側部117之第二端點E2設置。所述斷點121與所述斷槽122大致對稱設置，兩者均貫通且隔斷所述邊框112。所述斷點121及所述斷槽122還與所述開槽120貫通，進而所述開槽120、斷點121以及所述斷槽122共同自所述殼體11劃分出三部分，即第一輻射部A1、第二輻射部A2以及第三輻射部A3。其中，於本實施例中，所述斷點121與所述斷槽122之間之所述邊框112形成所述第一輻射部A1。所述斷點121與所述第一端點E1之間之所述邊框112形成所述第二輻射部A2。所述斷槽122與所述第二端點E2之間之所述邊框112形成所述第三輻射部A3。
可理解，於本實施例中，所述天線結構100a與天線結構100之區別在於所述第二電子元件23a之位置與天線結構100中第二電子元件23之位置不同，所述第三電子元件25a之位置與天線結構100中第三電子元件25之位置不同。具體地，所述第二電子元件23a設置於所述第一電子元件21與所述斷點121之間，且與所述開槽120間隔絕緣設置。所述第二電子元件23a與所述開槽120之距離大致為4-10mm。所述第三電子元件25a與所述第二電子元件23a設置於所述第一電子元件21之同一側，且位於所述第二電子元件23a與所述開槽120之間。於本實施例中，所述第三電子元件25a鄰近所述斷點121設置，且亦與所述第一輻射部A1藉由所述開槽120間隔絕緣設置。
可理解，於本實施例中，所述天線結構100a與天線結構100之區別還在於所述天線結構100a中所述第一饋入源F1a之位置與天線結構100中第一饋入源F1之位置不同。所述第一饋入源F1a設置於所述第一電子元件21與所述斷槽122之間，且鄰近所述第一電子元件21設置。所述第一饋入源F1a之一端藉由所述第一匹配電路12a電連接至所述第一輻射部A1靠近所述斷槽122之一側，用以饋入電流訊號至所述第一輻射部A1。所述第一匹配電路12a用以提供所述第一饋入源F1a與所述第一輻射部A1之間之阻抗匹配。
可理解，於本實施例中，所述天線結構100a與天線結構100之區別在於所述天線結構100a並未包括金屬部13及耦合部16，即省略所述金屬部13及耦合部16。如此，於本實施例中，所述第二饋入源F2之一端藉由所述第二匹配電路14電連接至所述第二輻射部A2靠近所述第一端點E1之一側，用以饋入電流訊號至所述第二輻射部A2。所述第二匹配電路14用以提供所述第二饋入源F2與所述第二輻射部A2之間之阻抗匹配。
可理解，於本實施例中，所述天線結構100a與天線結構100之區別還在於所述天線結構100a還包括諧振電路18。所述諧振電路18之一端電連接至所述第二饋入源F2及所述第一輻射部A1鄰近所述斷點121之位置，另一端接地。具體所述諧振電路18包括第一諧振元件181及第二諧振元件183。所述第一諧振元件181之一端電連接至所述第一輻射部A1鄰近所述斷點121之一端。所述第一諧振元件181之另一端與所述第二諧振元件183串聯後接地。
於本實施例中，所述第一諧振元件181為電感，所述第二諧振元件183為電容。當然，於其他實施例中，所述第一諧振元件181及第二諧振元件183不局限於上述項所述之電感及電容，其還可為其他之諧振元件。所述諧振電路18具有增加所述第二輻射部A2之高頻模態頻寬及調整阻抗匹配之功用，增加使用天線設計之彈性。
可理解，於本實施例中，所述天線結構100a與天線結構100之區別還在於所述天線結構100a還包括第三饋入源F3及第三匹配電路19。所述第三饋入源F3設置於所述第一饋入源F1a與所述斷槽122之間。所述第三饋入源F3之一端藉由所述第三匹配電路19電連接至所述第一輻射部A1，用以饋入電流訊號至所述第一輻射部A1。所述第三匹配電路19用以提供所述第三饋入源F3與所述第一輻射部A1之間之阻抗匹配。
可理解，於本實施例中，由於所述天線結構100a包括第一饋入源F1a及第三饋入源F3，因此所述第一饋入源F1a及第三饋入源F3還用以共同將所述第一輻射部A1進一步劃分為兩部分，即第一輻射段A11a及第二輻射段A12a。其中，所述第一饋入源F1a與所述斷點121之間之所述邊框112形成所述第一輻射段A11a。所述第三饋入源F3與所述斷槽122之間之所述邊框112形成所述第二輻射段A12a。於本實施例中，所述第一輻射段A11a之長度大於所述第二輻射段A12之長度。
可理解，於本實施例中，所述天線結構100a與天線結構100之區別還在於所述天線結構100a中所述切換電路17a之位置與天線結構100中切換電路17之位置不同。於本實施例中，所述切換電路17a並非設置於所述第一電子元件21與所述斷槽122之間，而是設置於所述第一電子元件21與所述斷點121之間。具體所述切換電路17a設置於所述第一電子元件21與所述第三電子元件25a之間。所述切換電路17a之一端電連接至所述第一輻射段A11a，另一端接地。所述切換電路17a用於調整所述天線結構100a於LTE-A低頻頻段之頻率。
可理解，於本實施例中，所述天線結構100a與天線結構100之區別還在於所述天線結構100a中所述短路部15a之位置與天線結構100中短路部15之位置不同。於本實施例中，所述短路部15a並非設置於所述第一電子元件21與所述斷點121之間，而是設置於所述第一電子元件21與所述斷槽122之間。具體所述短路部15a設置於所述第一饋入源F1a與所述第三饋入源F3之間。所述短路部15a之一端電連接至所述第一輻射部A1，另一端接地。
可理解，於本實施例中，所述天線結構100a與天線結構100之區別還在於所述天線結構100a還包括切換模組19a。所述切換模組19a設置於所述第三饋入源F3與所述斷槽122之間，且鄰近所述斷槽122設置。所述切換模組19a之一端電連接至所述第二輻射段A12a，另一端接地，用以調整所述天線結構100a於LTE-A中頻頻段之頻率。所述切換模組19a之電路結構及工作原理與所述切換電路17a類似，於此不再贅述。
可理解，於本實施例中，位於所述第三饋入源F3與所述斷槽122之間之開槽120之寬度大於所述開槽120於其他位置之寬度。如此，所述第二輻射段A12a之寬度小於所述第一輻射部A1其他部分，例如所述第一輻射段A11a之寬度。
可理解，請一併參閱圖13，當電流自所述第一饋入源F1a饋入後，所述電流將流經所述第一匹配電路12a以及所述第一輻射段A11a，流向所述斷點121，並藉由所述切換電路17a接地（參路徑P4）。如此，所述第一輻射段A11a構成一PIFA天線，進而激發一第一模態以產生第一頻段之輻射訊號。當電流自所述第二饋入源F2饋入後，所述電流將流經所述第二匹配電路14以及所述第二輻射部A2（參路徑P5）。如此，所述第二輻射部A2構成一回路（loop）天線，進而激發一第二模態以產生第二頻段之輻射訊號。當電流自所述第三饋入源F3饋入後，所述電流將流經所述第三匹配電路19以及所述第二輻射段A12a，流向所述斷槽122，並藉由所述切換模組19a接地（參路徑P6）。如此，所述第二輻射段A12a構成一PIFA天線，進而激發一第三模態以產生第三頻段之輻射訊號。
於本實施例中，所述第一模態為LTE-A低頻模態。所述第二模態為LTE-A高頻模態。所述第三模態為LTE-A中頻模態。所述第一頻段之頻率為700-960MHz。所述第二頻段之頻率為2300-2690MHz。所述第三頻段之頻率為1710-2170MHz。
圖14為所述天線結構100a工作於LTE-A低頻模態時之S參數（散射參數）曲線圖。其中，曲線S141為所述天線結構100a工作於LTE-A Band17頻段（704-746MHz）時之S11值。曲線S142為所述天線結構100a工作於LTE-A Band13頻段（746-787MHz）時之S11值。曲線S143為所述天線結構100a工作於LTE-A Band20頻段（791-862MHz）時之S11值。曲線S144為所述天線結構100a工作於LTE-A Band8頻段（880-960MHz）時之S11值。
圖15為所述天線結構100a工作於LTE-A低頻模態時之總輻射效率曲線圖。其中，曲線S151為所述天線結構100a工作於LTE-A Band17頻段（704-746MHz）時之總輻射效率。曲線S152為所述天線結構100a工作於LTE-A Band13頻段（746-787MHz）時之總輻射效率。曲線S153為所述天線結構100a工作於LTE-A Band20頻段（791-862MHz）時之總輻射效率。曲線S154為所述天線結構100a工作於LTE-A Band8頻段（880-960MHz）時之總輻射效率。
圖16為所述天線結構100a工作於LTE-A中頻模態時之S參數（散射參數）曲線圖。其中，曲線S161為當所述切換模組19a切換至一電容值為0.06pF之切換元件時，即所述切換模組19a切換至B2、B3頻段（涵蓋頻率範圍1710-1880MHz）時，所述天線結構100a之S11值。曲線S162為當所述切換模組19a切換至一電感值為140nH之切換元件時，即所述切換模組19a切換至B1、B2頻段(涵蓋頻率範圍1850-2170MHz）時，所述天線結構100a之S11值。
圖17為所述天線結構100a工作於LTE-A中頻模態時之總輻射效率曲線圖。其中，曲線S171為當所述切換模組19a切換至一電容值為0.06pF之切換元件時，即所述切換模組19a切換至B2、B3頻段（涵蓋頻率範圍1710-1880MHz）時，所述天線結構100a之總輻射效率。曲線S172為當所述切換模組19a切換至一電感值為140nH之切換元件時，即所述切換模組19a切換至B1、B2頻段（涵蓋頻率範圍1850-2170MHz）時，所述天線結構100a之總輻射效率。
由圖14至圖17可知，所述天線結構100a之低頻主要藉由所述切換電路17a切換，所述天線結構100a之中頻主要藉由所述切換模組19a切換。再者，藉由所述切換模組19a之切換，所述天線結構100a之中頻可切換至LTE-A band2頻段及LTE-A band3頻段（其頻率範圍為1710-1880MHz）、LTE-A band1頻段及LTE-A band2頻段（其頻率範圍為1850-2170MHz），即工作於1710-2170MHz頻段。
圖18為所述天線結構100a工作於LTE-A高頻模態時之S參數（散射參數）曲線圖。
圖19為所述天線結構100a工作於LTE-A高頻模態時之總輻射效率曲線圖。
顯然，由圖14及圖15可看出，所述天線結構100a之低頻模態主要由所述第一輻射段A11a激發，且藉由所述切換電路17a之切換，使得所述天線結構100a之低頻至少涵蓋LTE-A Band17頻段（704-746MHz）、LTE-A Band13頻段（746-787MHz）、LTE-A Band20頻段（791-862MHz）以及LTE-A Band8頻段（880-960MHz）。由圖16及圖17可看出，所述第二輻射段A12a可激發出相應之中頻模態，其頻率涵蓋範圍為LTE-A 1710-2170MHz。由圖18及圖19可看出，所述第二輻射部A2可激發出相應之高頻模態，其頻率涵蓋範圍為LTE-A 2300-2690MHz。
再者，當所述天線結構100a分別工作於LTE-A Band17頻段（704-746MHz）、LTE-A Band13頻段（746-787MHz）、LTE-A Band20頻段（791-862MHz）以及LTE-A Band8頻段（880-960MHz）時，所述天線結構100a之中、高頻頻率範圍皆為LTE-A 1710-2690MHz。即當所述切換電路17a切換時，所述切換電路17a僅用於改變所述天線結構100a之低頻模態而不影響其中、高頻模態。同時，當所述切換模組19a切換時，所述切換模組19a僅用於改變所述天線結構100a之中頻模態而不影響其低、高頻模態，該特性有利於LTE-A之載波聚合應用。
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。
天線結構 100、100a
殼體 11
中框 111
邊框 112
背板 113
容置空間 114
末端部 115
第一側部 116
第二側部 117
開槽 120
斷點 121
斷槽 122
開孔 123
第一輻射部 A1
第一輻射段 A11、A11a
第二輻射段 A12、A12a
第二輻射部 A2
第三輻射部 A3
第一端點 E1
第二端點 E2
第一饋入源 F1、F1a
第一匹配電路 12、12a
第二饋入源 F2
第二匹配電路 14
第三饋入源 F3
第三匹配電路 19
金屬部 13
短路部 15、15a
耦合部 16
切換電路 17、17a
切換單元 171
切換元件 173
諧振電路 18
第一諧振元件 181
第二諧振元件 183
切換模組 19a
無線通訊裝置 200、200a
顯示單元 201
第一電子元件 21
第二電子元件 23、23a
第三電子元件 25、25a
圖1為本發明第一較佳實施例之天線結構應用至無線通訊裝置之示意圖。 圖2為圖1所示無線通訊裝置之組裝示意圖。 圖3為圖1所示天線結構之電路圖。 圖4為圖3所示天線結構中切換電路之電路圖。 圖5為圖3所示天線結構工作時之電流走向示意圖。 圖6為圖1所示天線結構工作於LTE-A低頻模態時之S參數（散射參數）曲線圖。 圖7為圖1所示天線結構工作於LTE-A低頻模態時之總輻射效率圖。 圖8為圖1所示天線結構工作於LTE-A中頻模態及LTE-A band40模態時之S參數（散射參數）曲線圖。 圖9為圖1所示天線結構工作於LTE-A中頻模態及LTE-A band40模態時之總輻射效率圖。 圖10為圖1所示天線結構工作於LTE-A band41模態時之S參數（散射參數）曲線圖。 圖11為圖1所示天線結構工作於LTE-A band41模態時之總輻射效率圖。 圖12為本發明第二較佳實施例之天線結構應用至無線通訊裝置之示意圖。 圖13為圖12所示天線結構工作時之電流走向示意圖。 圖14為圖12所示天線結構工作於LTE-A低頻模態時之S參數（散射參數）曲線圖。 圖15為圖12所示天線結構工作於LTE-A低頻模態時之總輻射效率圖。 圖16為圖12所示天線結構工作於LTE-A中頻模態時之S參數（散射參數）曲線圖。 圖17為圖12所示天線結構工作於LTE-A中頻模態時之總輻射效率圖。 圖18為圖12所示天線結構工作於LTE-A高頻模態時之S參數（散射參數）曲線圖。 圖19為圖12所示天線結構工作於LTE-A高頻模態時之總輻射效率圖。
無

Claims (12)

  1. 一種天線結構，其改良在於，所述天線結構包括殼體以及第一饋入源，所述殼體包括中框及邊框，所述中框及邊框均由金屬材料製成，所述邊框設置於所述中框之周緣，所述邊框上開設有開槽、斷點以及斷槽，所述開槽開設於所述邊框之內側，所述斷點及所述斷槽開設於所述邊框，且隔斷所述邊框，所述開槽、斷點以及斷槽共同自所述邊框上劃分出一第一輻射部，所述第一輻射部藉由所述開槽與所述中框間隔絕緣設置，並設置有多個接地點，以藉由所述多個接地點接地，所述第一饋入源電連接至所述第一輻射部，用以為所述第一輻射部饋入電流，所述邊框之厚度大於等於兩倍所述斷點或所述斷槽之寬度，且所述開槽之寬度小於等於二分之一倍所述斷點或所述斷槽之寬度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述邊框至少包括末端部、第一側部及第二側部，所述第一側部與所述第二側部分別連接所述末端部之兩端，所述開槽開設於所述末端部之內側，且分別朝所述第一側部及第二側部所在方向延伸，所述斷點開設於所述第一側部，且鄰近所述開槽位於所述第一側部之第一端點設置，所述斷槽開設於所述第二側部，且鄰近所述開槽位於所述第二側部之第二端點設置，所述斷點與所述斷槽之間之所述邊框構成所述第一輻射部，所述斷點與所述第一端點之間之所述邊框形成一第二輻射部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括金屬部及第二饋入源，所述金屬部之一端電連接至所述第二輻射部，另一端跨過所述開槽，所述第二饋入源之一端電連接至所述金屬部，用以饋入電流訊號至所述金屬部，所述第一饋入源與所述斷槽之間之所述邊框構成第一輻射段，所述第一饋入源與所述斷點之間之所述邊框構成第二輻射段，當電流自所述第一饋入源饋入後，所述電流流經所述第一輻射段，並流向所述斷槽，以激發一第一工作模態以產生第一輻射頻段之輻射訊號；當電流自所述第一饋入源饋入後，所述電流流經所述第二輻射段，並流向所述斷點，以激發一第二工作模態以產生第二輻射頻段之輻射訊號；當電流自所述第二饋入源饋入後，所述電流流經所述金屬部，進而激發一第三工作模態以產生第三輻射頻段之輻射訊號，所述第一工作模態為LTE-A低頻模態，所述第二工作模態包括LTE-A中頻模態及LTE-A band40模態，所述第三工作模態為LTE-A band41模態。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括短路部，所述短路部由金屬材料製成，所述短路部之一端電連接至所述第二輻射段，另一端接地。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括耦合部，用以增加天線阻抗匹配性及增加天線頻寬，所述耦合部之一端電連接至所述第一輻射段，另一端接地，所述耦合部為電感、電容、或者電感與電容之組合。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括第二饋入源及第三饋入源，所述第二饋入源之一端電連接至所述第二輻射部靠近所述第一端點之一側，用以饋入電流訊號至所述第二輻射部，所述第三饋入源設置於所述第一饋入源與所述斷槽之間，所述第三饋入源之一端電連接至所述第一輻射部，用以饋入電流訊號至所述第一輻射部；所述第一饋入源與所述斷點之間之所述邊框形成第一輻射段，所述第三饋入源與所述斷槽之間之所述邊框形成第二輻射段；當電流自所述第一饋入源饋入後，所述電流流經所述第一輻射段，以激發一第一模態以產生第一頻段之輻射訊號；當電流自所述第二饋入源饋入後，所述電流流經所述第二輻射部，進而激發一第二模態以產生第二頻段之輻射訊號，當電流自所述第三饋入源饋入後，所述電流流經所述第二輻射段，以激發一第三模態以產生第三頻段之輻射訊號；所述第一模態為LTE-A低頻模態，所述第二模態為LTE-A高頻模態，所述第三工作模態為LTE-A中頻模態。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括諧振電路，用以增加所述第二輻射部之高頻模態頻寬及調整阻抗匹配，所述諧振電路包括第一諧振元件及第二諧振元件，所述第一諧振元件之一端電連接至所述第一輻射部鄰近所述斷點之一端，所述第一諧振元件之另一端與所述第二諧振元件串聯後接地。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括短路部，所述短路部由金屬材料製成，所述短路部設置於所述第一饋入源及第三饋入源之間，所述短路部之一端電連接至所述第一輻射部，另一端接地。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括切換模組，所述切換模組設置於所述第三饋入源與所述斷槽之間，且鄰近所述斷槽設置，所述切換模組之一端電連接至所述第二輻射段，另一端接地，用以調整所述天線結構於LTE-A中頻頻段之頻率。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中位於所述第三饋入源與所述斷槽之間之所述開槽之寬度大於所述開槽於其他位置之寬度。
  11. 如申請專利範圍第3或6項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括切換電路，所述切換電路包括切換單元及多個切換元件，所述切換單元電連接至所述第一輻射段，多個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，另一端接地，藉由控制所述切換單元之切換，使得所述第一輻射段切換至不同之切換元件，進而調整所述天線結構於LTE-A低頻頻段之頻率。
  12. 一種無線通訊裝置，包括如申請專利範圍第1-10項中任一項所述之天線結構。
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