TWI675506B - 天線結構 - Google Patents

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TWI675506B
TWI675506B TW107131518A TW107131518A TWI675506B TW I675506 B TWI675506 B TW I675506B TW 107131518 A TW107131518 A TW 107131518A TW 107131518 A TW107131518 A TW 107131518A TW I675506 B TWI675506 B TW I675506B
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黃鈞麟
黃健庭
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啓碁科技股份有限公司
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Abstract

一種天線結構，包括一接地面、一介質基板、一第一輻射部、一第二輻射部、一第三輻射部，以及一第四輻射部。第一輻射部係耦接至一信號源。第三輻射部和第四輻射部皆耦接於第一輻射部和第二輻射部之間。第三輻射部具有一第一缺口和一第二缺口。第四輻射部具有一第三缺口和一第四缺口。第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部，以及第四輻射部形成一環圈結構。第一輻射部和第三輻射部之間形成一第五缺口。第一輻射部和第四輻射部之間形成一第六缺口。第二輻射部和第三輻射部之間形成一第七缺口，而第二輻射部和第四輻射部之間形成一第八缺口。

Description

天線結構
本發明係關於一種天線結構(Antenna Structure)，特別係關於一種高增益(High Gain)之天線結構(Antenna Structure)。
隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
天線(Antenna)為無線通訊領域中不可缺少之元件。倘若用於接收或發射信號之天線其增益(Gain)不足，則很容易造成裝置之通訊品質下降。因此，如何設計出高增益之天線元件，對天線設計者而言是一項重要課題。
在較佳實施例中，本發明提供一種天線結構，包 括：一接地面；一介質基板，具有一第一表面和一第二表面，其中該介質基板之該第二表面係鄰近於該接地面；一第一輻射部，耦接至一信號源；一第二輻射部；一第三輻射部，耦接於該第一輻射部和該第二輻射部之間，其中該第三輻射部具有一第一缺口和一第二缺口；以及一第四輻射部，耦接於該第一輻射部和該第二輻射部之間，其中該第四輻射部具有一第三缺口和一第四缺口；其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆設置於該介質基板之該第一表面上；其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部係共同形成一環圈結構；其中該第一輻射部和該第三輻射部之間形成一第五缺口，該第一輻射部和該第四輻射部之間形成一第六缺口，該第二輻射部和該第三輻射部之間形成一第七缺口，而該第二輻射部和該第四輻射部之間形成一第八缺口。
在一些實施例中，該第一輻射部和該第二輻射部係各自大致呈現一正方形。
在一些實施例中，該第三輻射部和該第四輻射部係各自大致呈現一矩形。
在一些實施例中，該第一缺口、該第二缺口、該第三缺口、該第四缺口、該第五缺口、該第六缺口、該第七缺口，以及該第八缺口係各自大致呈現一直條形。
在一些實施例中，該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部之每一者皆具有相對之一第一邊緣和一第三邊緣，以及相對之一第二邊緣和一第四邊緣。
在一些實施例中，該天線結構更包括：一第一匹配支路，其中該信號源係經由該第一匹配支路耦接至該第一輻射部之該第一邊緣上之一第一連接點；以及一第二匹配支路，耦接至該第一輻射部之該第一邊緣上之一第二連接點；其中該第二連接點係異於該第一連接點。
在一些實施例中，該第二輻射部之該第二邊緣係經由該第三輻射部耦接至該第一輻射部之該第二邊緣，而該第二輻射部之該第四邊緣係經由該第四輻射部耦接至該第一輻射部之該第四邊緣。
在一些實施例中，該第一缺口係位於該第三輻射部之該第二邊緣處，該第二缺口係位於該第三輻射部之該第四邊緣處，該第三缺口係位於該第四輻射部之該第二邊緣處，而該第四缺口係位於該第四輻射部之該第四邊緣處。
在一些實施例中，該第五缺口係位於該第一輻射部之該第二邊緣和該第三輻射部之該第四邊緣之間，該第六缺口係位於該第一輻射部之該第四邊緣和該第四輻射部之該第二邊緣之間，該第七缺口係位於該第二輻射部之該第二邊緣和該第三輻射部之該第四邊緣之間，而該第八缺口係位於該第二輻射部之該第四邊緣和該第四輻射部之該第二邊緣之間。
在一些實施例中，該天線結構涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶約介於2400MHz至2500MHz之間，而該第二頻帶約介於5150MHz至5850MHz之間。
在一些實施例中，該第一頻帶係由該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部所共同激發 產生，而該第二頻帶係由該第一輻射部和該第二輻射部所共同激發產生。
在一些實施例中，一第一距離係介於該第一輻射部之該第一邊緣和該第二輻射部之該第三邊緣之間，或介於該第三輻射部之該第二邊緣和該第四輻射部之該第四邊緣之間，而該第一距離係根據下列方程式作計算： 其中「D1」代表該第一距離，「c」代表光速，「f1」代表該第一頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，「k」代表約介於0.1至0.5之間之一第一補償常數，而「h」代表該第一表面和該接地面之間之一間距。
在一些實施例中，一第二距離係介於該第一輻射部之該第一邊緣和該第三邊緣之間，或介於該第二輻射部之該第一邊緣和該第三邊緣之間，而該第二距離係根據下列方程式作計算： 其中「D2」代表該第二距離，「c」代表光速，「f2」代表該第二頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，「k」代表約介於0.1至0.5之間之一第一補償常數，而「h」代表該第一表面和該接地面之間之一間距。
在一些實施例中，該第一匹配支路之長度係根據下列方程式作計算： 其中「M1」代表該第一匹配支路之該長度，「c」代表光速，「f1」代表該第一頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，而「m」代表約介於1至1.5之間之一第二補償常數。
在一些實施例中，該第二匹配支路之長度係根據下列方程式作計算： 其中「M2」代表該第二匹配支路之該長度，「c」代表光速，「f2」代表該第二頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，而「m」代表約介於1至1.5之間之一第二補償常數。
在一些實施例中，一第三距離係介於該第三輻射部之該第一邊緣和該第三邊緣之間，或介於該第四輻射部之該第一邊緣和該第三邊緣之間，而該第三距離係根據下列方程式作計算： 其中「D3」代表該第三距離，「c」代表光速，「f2」代表該第二頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，而「m」代表約介於1至1.5之間之一第二補償常數。
在一些實施例中，一第四距離係介於該第二槽孔和該第一輻射部之該第一邊緣之間，或介於該第三槽孔和該第 一輻射部之該第一邊緣之間，而該第四距離係根據下列方程式作計算： 其中「D4」代表該第四距離，「c」代表光速，「f1」代表該第一頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，「k」代表約介於0.1至0.5之間之一第一補償常數，而「h」代表該第一表面和該接地面之間之一間距。
在一些實施例中，一第五距離係介於該第一輻射部之該第一邊緣和該第二輻射部之該第一邊緣之間，而該第五距離係大致等於該第三距離。
在一些實施例中，該第一缺口、該第二缺口、該第三缺口、該第四缺口、該第五缺口、該第六缺口、該第七缺口，以及該第八缺口之每一者之一缺口長度皆根據下列方程式作計算： 其中「SL」代表該缺口長度，「c」代表光速，「f2」代表該第二頻帶之中心頻率，而「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數。
在一些實施例中，該第一缺口、該第二缺口、該第三缺口、該第四缺口、該第五缺口、該第六缺口、該第七缺口，以及該第八缺口之每一者之一缺口寬度皆小於或等於1mm。
100、300‧‧‧天線結構
105‧‧‧接地面
110‧‧‧介質基板
120‧‧‧第一輻射部
121‧‧‧第一輻射部之第一邊緣
122‧‧‧第一輻射部之第二邊緣
123‧‧‧第一輻射部之第三邊緣
124‧‧‧第一輻射部之第四邊緣
130‧‧‧第二輻射部
131‧‧‧第二輻射部之第一邊緣
132‧‧‧第二輻射部之第二邊緣
133‧‧‧第二輻射部之第三邊緣
134‧‧‧第二輻射部之第四邊緣
140‧‧‧第三輻射部
141‧‧‧第三輻射部之第一邊緣
142‧‧‧第三輻射部之第二邊緣
143‧‧‧第三輻射部之第三邊緣
144‧‧‧第三輻射部之第四邊緣
150‧‧‧第四輻射部
151‧‧‧第四輻射部之第一邊緣
152‧‧‧第四輻射部之第二邊緣
153‧‧‧第四輻射部之第三邊緣
154‧‧‧第四輻射部之第四邊緣
161‧‧‧第一缺口
162‧‧‧第二缺口
163‧‧‧第三缺口
164‧‧‧第四缺口
165‧‧‧第五缺口
166‧‧‧第六缺口
167‧‧‧第七缺口
168‧‧‧第八缺口
170‧‧‧第一匹配支路
171‧‧‧第一匹配支路之第一端
172‧‧‧第一匹配支路之第二端
180‧‧‧第二匹配支路
181‧‧‧第二匹配支路之第一端
182‧‧‧第二匹配支路之第二端
191‧‧‧第一角落缺口區域
192‧‧‧第二角落缺口區域
193‧‧‧第三角落缺口區域
194‧‧‧第四角落缺口區域
195‧‧‧環圈結構之中空部份
199‧‧‧信號源
CP1‧‧‧第一連接點
CP2‧‧‧第二連接點
D1‧‧‧第一距離
D2‧‧‧第二距離
D3‧‧‧第三距離
D4‧‧‧第四距離
D5‧‧‧第五距離
DG‧‧‧間隔距離
E1‧‧‧介質基板之第一表面
E2‧‧‧介質基板之第二表面
h‧‧‧間距
M1‧‧‧第一匹配支路之長度
M2‧‧‧第二匹配支路之長度
SL‧‧‧缺口長度
SW‧‧‧缺口寬度
X‧‧‧X軸
Y‧‧‧Y軸
Z‧‧‧Z軸
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之俯視圖。
第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之立體圖。
第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構於第一頻帶中之輻射場型圖。
第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構於第二頻帶中之輻射場型圖。
第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構之俯視圖。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本 說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構(Antenna Structure)100之俯視圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100之立體圖。請一併參考第1A、1B圖。天線結構100可應用於一通訊裝置(Communication Device)當中，例如：一無線基地台(Wireless Access Point)。如第1A、1B圖所示，天線結構100包括：一接地面(Ground Plane)105、一介質基板(Dielectric Substrate)110、一第一輻射部(Radiation Element)120、一第二輻射部130、一第三輻射部140、一第四輻射部150、一第一匹配支路(Matching Branch)170，以及一第二匹配支路180，其中接地面105、第一輻射部120、第二輻射部130、第三輻射部140、第四輻射部150、第一匹配支路170，以及第二匹配支路180皆可用金屬材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。
介質基板110可為一FR4(Flame Retardant 4)基板，、一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一軟性電路板(Flexible Circuit Board，FCB)。介質基板110具有相對之一第一表面E1和一第二表面E2，其中第一輻射部120、第二輻射部130、第三輻射部140、第四輻射部150、第一匹配支路170，以及第二匹配支路180皆設置於介質基板110之第一表面E1上，而介質基板110之第二表面E2係面向且鄰近於接地面105。必須 注意的是，本說明書中所謂「鄰近」或「相鄰」一詞可指對應之二元件間距小於一既定距離(例如：10mm或更短)，亦可包括對應之二元件彼此直接接觸之情況(亦即，前述間距縮短至0)。在一些實施例中，介質基板110係與接地面105完全分離且大致互相平行，其中介質基板110之第二表面E2和接地面105之間具有一間隔距離DG。
第一輻射部120係耦接至一信號源(Signal Source)199。例如，信號源199可為一射頻(Radio Frequency，RF)模組，能用於產生一發射信號或是處理一接收信號，以激發天線結構100。第一輻射部120可大致呈現一正方形。詳細而言，第一輻射部120具有一第一邊緣121、一第二邊緣122、一第三邊緣123，以及一第四邊緣124，其中第一邊緣121和第三邊緣123係彼此相對，而第二邊緣122和第四邊緣124係彼此相對。第一邊緣121、第二邊緣122、第三邊緣123，以及第四邊緣124可以大致具有相同長度。
第二輻射部130可大致呈現一正方形。詳細而言，第二輻射部130具有一第一邊緣131、一第二邊緣132、一第三邊緣133，以及一第四邊緣134，其中第一邊緣131和第三邊緣133係彼此相對，而第二邊緣132和第四邊緣134係彼此相對。第一邊緣131、第二邊緣132、第三邊緣133，以及第四邊緣134可以大致具有相同長度。
第三輻射部140係耦接於第一輻射部120和第二輻射部130之間。第三輻射部140可大致呈現一矩形。詳細而言，第三輻射部140具有一第一邊緣141、一第二邊緣142、一第三 邊緣143，以及一第四邊緣144，其中第一邊緣141和第三邊緣143係彼此相對，而第二邊緣142和第四邊緣144係彼此相對。第二邊緣142和第四邊緣144之長度可以大於第一邊緣141和第三邊緣143之長度。第三輻射部140之第四邊緣144更可為向第一輻射部120和第二輻射部130之方向作延伸，以連接第一輻射部120與第二輻射部130。第三輻射部140具有一第一缺口(Notch)161和一第二缺口162，其中第一缺口161係位於第三輻射部140之第二邊緣142，而第二缺口162係位於第三輻射部140之第四邊緣144。
第四輻射部150係耦接於第一輻射部120和第二輻射部130之間。第四輻射部150可大致呈現一矩形。詳細而言，第四輻射部150具有一第一邊緣151、一第二邊緣152、一第三邊緣153，以及一第四邊緣154，其中第一邊緣151和第三邊緣153係彼此相對，而第二邊緣152和第四邊緣154係彼此相對。第二邊緣152和第四邊緣154之長度可以大於第一邊緣151和第三邊緣153之長度。第四輻射部150之第二邊緣152更可為向第一輻射部120和第二輻射部130之方向作延伸，以連接第一輻射部120與第二輻射部130。第四輻射部150具有一第三缺口163和一第四缺口164，其中第三缺口163係位於第四輻射部150之第二邊緣152，而第四缺口164係位於第四輻射部150之第四邊緣154。
另外，第一輻射部120和第三輻射部140之間形成一第五缺口165，第一輻射部120和第四輻射部150之間形成一第六缺口166，第二輻射部130和第三輻射部140之間形成一第 七缺口167，而第二輻射部130和第四輻射部150之間形成一第八缺口168。詳細而言，第五缺口165係位於第一輻射部120之第二邊緣122和第三輻射部140之第四邊緣144之間，第六缺口166係位於第一輻射部120之第四邊緣124和第四輻射部150之第二邊緣152之間，第七缺口167係位於第二輻射部130之第二邊緣132和第三輻射部140之第四邊緣144之間，而第八缺口168係位於第二輻射部130之第四邊緣134和第四輻射部150之第二邊緣152之間。在一些實施例中，前述之第一缺口161、第二缺口162、第三缺口163、第四缺口164、第五缺口165、第六缺口166、第七缺口167，以及第八缺口168係各自大致呈現一直條形，其中每一缺口可視為一單極槽孔(Monopole Slot)，並具有一開口端和一閉口端。前述八個缺口之加入可以微調天線結構100上之電流分佈，從而提高天線結構100之指向性。
整體而言，第二輻射部130之第二邊緣132係經由第三輻射部140耦接至第一輻射部120之第二邊緣122，而第二輻射部130之第四邊緣134係經由第四輻射部150耦接至第一輻射部120之第四邊緣124，使得第一輻射部120、第二輻射部130、第三輻射部140，以及第四輻射部150共同形成一環圈結構(Loop Structure)，其中此環圈結構之一中空部份195可以大致呈現一矩形，並係由第一輻射部120之第三邊緣123、第二輻射部130之第一邊緣131、第三輻射部140之第四邊緣144，以及第四輻射部150之第二邊緣152所完全包圍。
在一些實施例中，一第一角落缺口區域191係形成並鄰近於第一輻射部120之第二邊緣122和第三輻射部140之第 一邊緣141，一第二角落缺口區域192係形成並鄰近於第一輻射部120之第四邊緣124和第四輻射部150之第一邊緣151，一第三角落缺口區域193係形成並鄰近於第二輻射部130之第四邊緣134和第四輻射部150之第三邊緣153，而一第四角落缺口區域194係形成並鄰近於第二輻射部130之第二邊緣132和第三輻射部140之第三邊緣143，其中第一角落缺口區域191、第二角落缺口區域192、第三角落缺口區域193，以及第四角落缺口區域194可各自大致呈現一矩形，而第一角落缺口區域191和第二角落缺口區域192之面積可大於第三角落缺口區域193和第四角落缺口區域194之面積。
第一匹配支路170可大致呈現一較長直條形。信號源199可係經由第一匹配支路170耦接至第一輻射部120之第一邊緣121上之一第一連接點(Connection Point)CP1。第一匹配支路170可具有一第一端171和一第二端172，其中第一匹配支路170之第一端171係耦接至第一連接點CP1，而第一匹配支路170之第二端172係耦接至信號源199。第二匹配支路180可大致呈現一較短直條形。第二匹配支路180可具有一第一端181和一第二端182，其中第二匹配支路180之第一端181係耦接至第一輻射部120之第一邊緣121上之一第二連接點CP2，而第二匹配支路180之第二端182為一開路端。必須注意的是，第一匹配支路170和第二匹配支路180係大致互相平行，而第二連接點CP2係不同於第一連接點CP1。
根據實際量測結果，天線結構100可涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，其中第一頻帶可約介於2400MHz至2500MHz 之間，而第二頻帶可約介於5150MHz至5850MHz之間。因此，天線結構100至少可支援Bluetooth和WLAN(Wireless Local Area Network)2.4GHz/5GHz之寬頻操作。必須注意的是，以上頻率範圍亦可根據不同需求進行調整。在另一些實施例中，天線結構100可涵蓋一GPS(Global Positioning System)頻帶或是一LTE(Long Term Evolution)頻帶，但亦不僅限於此。
在天線原理方面，前述之第一頻帶係由第一輻射部120、第二輻射部130、第三輻射部140，以及第四輻射部150所共同激發產生，而前述之第二頻帶係由第一輻射部120和第二輻射部130所共同激發產生。詳細而言，當天線結構100操作於前述之第一頻帶時，第一輻射部120、第二輻射部130、第三輻射部140，以及第四輻射部150上之表面電流(Surface Current)均可流往一第一方向(例如：+Y軸方向)；而當天線結構100操作於前述之第二頻帶時，第一輻射部120和第二輻射部130上之表面電流均可流往與第一方向相反之一第二方向(例如：-Y軸方向)。因此，天線結構100之設計有助於集中其上之表面電流，從而可提高其輻射場型(Radiation Pattern)之指向性。
第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100於前述第一頻帶中之輻射場型圖。第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100於前述第二頻帶中之輻射場型圖。根據第2A、2B圖之量測結果可知，無論是在第一頻帶或第二頻帶中，天線結構100之輻射場型之主波束(Main Beam)均朝同一方向(例如：+Z軸方向)並具有足夠之增益值(例如：至少為7dBi)，此已可滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。
在一些實施例中，天線結構100之元件尺寸係如下列所述，其單位採用MKS制系統(Meter-Kilogram-Second(MKS)System)。必須注意的是，以下之尺寸範圍皆根據多次實驗結果而計算得出，其有助於最佳化天線結構100之操作頻寬(Operation Bandwidth)和阻抗匹配(Impedance Matching)。
第一距離D1可介於第一輻射部120之第一邊緣121和第二輻射部130之第三邊緣133之間，或第一距離D1可介於第三輻射部140之第二邊緣142和第四輻射部150之第四邊緣154之間，其中第一距離D1可根據方程式(1)作計算： 其中「D1」代表第一距離D1，「c」代表光速，「f1」代表前述第一頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，「k」代表約介於0.1至0.5之間之一第一補償常數，而「h」代表第一表面E1和接地面105之間距。
第二距離D2可介於第一輻射部120之第一邊緣121和第三邊緣123之間，或第二距離D2可介於第二輻射部130之第一邊緣131和第三邊緣133之間。另外，第二距離D2可介於第一輻射部120之第二邊緣122和第四邊緣124之間，或第二距離D2可介於第二輻射部130之第二邊緣132和第四邊緣134之間，其中第二距離D2可根據方程式(2)作計算： 其中「D2」代表第二距離D2，而「f2」代表前述第二頻帶之中心頻率。例如，前述第一頻帶之中心頻率f1可等於2400MHz和 2500MHz之平均值(亦即，2450MHz)，而前述第二頻帶之中心頻率f2可等於5150MHz和5850MHz之平均值(亦即，5500MHz)。
第一匹配支路170之長度M1和第二匹配支路180之長度M2可根據方程式(3)、(4)作計算：
其中「M1」代表第一匹配支路170之長度M1，「M2」代表第二匹配支路180之長度M2，而「m」代表約介於1至1.5之間之一第二補償常數。
第三距離D3可介於第三輻射部140之第一邊緣141和第三邊緣143之間，或第三距離D3可介於第四輻射部150之第一邊緣151和第三邊緣153之間，其中第三距離D3可根據方程式(5)作計算： 其中「D3」代表第三距離D3。
第四距離D4可介於第二槽孔162和第一輻射部120之第一邊緣121之間，或第四距離D4可介於第三槽孔163和第一輻射部120之第一邊緣121之間，其中第四距離D4可根據方程式(6)作計算： 其中「D4」代表第四距離D4。
第五距離D5可介於第一輻射部120之第一邊緣121和第二輻射部130之第一邊緣131之間，其中第五距離D5可以大 致等於第三距離D3。
第一缺口161、第二缺口162、第三缺口163、第四缺口164、第五缺口165、第六缺口166、第七缺口167，以及第八缺口168之每一者之一缺口長度SL(亦即，每一缺口之開口端至閉口端之距離)皆可根據方程式(7)作計算： 其中「SL」代表缺口長度SL。
第一缺口161、第二缺口162、第三缺口163、第四缺口164、第五缺口165、第六缺口166、第七缺口167，以及第八缺口168之每一者之一缺口寬度SW皆可小於或等於1mm。介質基板110之第二表面E2和接地面105之間之間隔距離DG可以小於或等於6mm。
第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構300之俯視圖。第3圖和第1A圖相似。在第3圖之實施例中，天線結構300不包括第一匹配支路170和第二匹配支路180，其中信號源199係直接耦接至第一連接點CP1。在此設計下，天線結構300之整體尺寸可進一步微縮。第3圖之天線結構300之其餘特徵皆與第1A、1B圖之天線結構100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
本發明提出一種新穎之天線結構，無論是操作於高、低頻帶，此天線結構之輻射場型之最大增益方向均相同，從而能有效增強天線之指向性。相較於傳統設計，本發明之天線結構至少還具有高增益、低損耗、結構輕薄，以及低製造成本等優勢，故其很適合應用於各種各式之通訊裝置當中。
值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之天線結構並不僅限於第1-3圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-3圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之天線結構當中。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (20)

  1. 一種天線結構，包括：一接地面；一介質基板，具有一第一表面和一第二表面，其中該介質基板之該第二表面係鄰近於該接地面；一第一輻射部，耦接至一信號源；一第二輻射部；一第三輻射部，耦接於該第一輻射部和該第二輻射部之間，其中該第三輻射部具有一第一缺口和一第二缺口；以及一第四輻射部，耦接於該第一輻射部和該第二輻射部之間，其中該第四輻射部具有一第三缺口和一第四缺口；其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆設置於該介質基板之該第一表面上；其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部係共同形成一環圈結構；其中該第一輻射部和該第三輻射部之間形成一第五缺口，該第一輻射部和該第四輻射部之間形成一第六缺口，該第二輻射部和該第三輻射部之間形成一第七缺口，而該第二輻射部和該第四輻射部之間形成一第八缺口。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第一輻射部和該第二輻射部係各自大致呈現一正方形。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第三輻射部和該第四輻射部係各自大致呈現一矩形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第一缺口、該第二缺口、該第三缺口、該第四缺口、該第五缺口、該第六缺口、該第七缺口，以及該第八缺口係各自大致呈現一直條形。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部之每一者皆具有相對之一第一邊緣和一第三邊緣，以及相對之一第二邊緣和一第四邊緣。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之天線結構，更包括：一第一匹配支路，其中該信號源係經由該第一匹配支路耦接至該第一輻射部之該第一邊緣上之一第一連接點；以及一第二匹配支路，耦接至該第一輻射部之該第一邊緣上之一第二連接點；其中該第二連接點係異於該第一連接點。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之天線結構，其中該第二輻射部之該第二邊緣係經由該第三輻射部耦接至該第一輻射部之該第二邊緣，而該第二輻射部之該第四邊緣係經由該第四輻射部耦接至該第一輻射部之該第四邊緣。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之天線結構，其中該第一缺口係位於該第三輻射部之該第二邊緣處，該第二缺口係位於該第三輻射部之該第四邊緣處，該第三缺口係位於該第四輻射部之該第二邊緣處，而該第四缺口係位於該第四輻射部之該第四邊緣處。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之天線結構，其中該第五缺口係位於該第一輻射部之該第二邊緣和該第三輻射部之該第四邊緣之間，該第六缺口係位於該第一輻射部之該第四邊緣和該第四輻射部之該第二邊緣之間，該第七缺口係位於該第二輻射部之該第二邊緣和該第三輻射部之該第四邊緣之間，而該第八缺口係位於該第二輻射部之該第四邊緣和該第四輻射部之該第二邊緣之間。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中該天線結構涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶約介於2400MHz至2500MHz之間，而該第二頻帶約介於5150MHz至5850MHz之間。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之天線結構，其中該第一頻帶係由該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部所共同激發產生，而該第二頻帶係由該第一輻射部和該第二輻射部所共同激發產生。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之天線結構，其中一第一距離係介於該第一輻射部之該第一邊緣和該第二輻射部之該第三邊緣之間，或介於該第三輻射部之該第二邊緣和該第四輻射部之該第四邊緣之間，而該第一距離係根據下列方程式作計算：
    Figure TWI675506B_C0001
    其中「D1」代表該第一距離，「c」代表光速，「f1」代表該第一頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，「k」代表約介於0.1至0.5之間之一第一補償常數，而「h」代表該第一表面和該接地面之間之一間距。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之天線結構，其中一第二距離係介於該第一輻射部之該第一邊緣和該第三邊緣之間，或介於該第二輻射部之該第一邊緣和該第三邊緣之間，而該第二距離係根據下列方程式作計算：
    Figure TWI675506B_C0002
    其中「D2」代表該第二距離，「c」代表光速，「f2」代表該第二頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，「k」代表約介於0.1至0.5之間之一第一補償常數，而「h」代表該第一表面和該接地面之間之一間距。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之天線結構，其中該第一匹配支路之長度係根據下列方程式作計算：
    Figure TWI675506B_C0003
    其中「M1」代表該第一匹配支路之該長度，「c」代表光速，「f1」代表該第一頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，而「m」代表約介於1至1.5之間之一第二補償常數。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之天線結構，其中該第二匹配支路之長度係根據下列方程式作計算：
    Figure TWI675506B_C0004
    其中「M2」代表該第二匹配支路之該長度，「c」代表光速，「f2」代表該第二頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，而「m」代表約介於1至1.5之間之一第二補償常數。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之天線結構，其中一第三距離係介於該第三輻射部之該第一邊緣和該第三邊緣之間，或介於該第四輻射部之該第一邊緣和該第三邊緣之間，而該第三距離係根據下列方程式作計算：
    Figure TWI675506B_C0005
    其中「D3」代表該第三距離，「c」代表光速，「f2」代表該第二頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，而「m」代表約介於1至1.5之間之一第二補償常數。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之天線結構，其中一第四距離係介於該第二槽孔和該第一輻射部之該第一邊緣之間，或介於該第三槽孔和該第一輻射部之該第一邊緣之間，而該第四距離係根據下列方程式作計算：
    Figure TWI675506B_C0006
    其中「D4」代表該第四距離，「c」代表光速，「f1」代表該第一頻帶之中心頻率，「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數，「k」代表約介於0.1至0.5之間之一第一補償常數，而「h」代表該第一表面和該接地面之間之一間距。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之天線結構，其中一第五距離係介於該第一輻射部之該第一邊緣和該第二輻射部之該第一邊緣之間，而該第五距離係大致等於該第三距離。
  19. 如申請專利範圍第10項所述之天線結構，其中該第一缺口、該第二缺口、該第三缺口、該第四缺口、該第五缺口、該第六缺口、該第七缺口，以及該第八缺口之每一者之一缺口長度皆根據下列方程式作計算：
    Figure TWI675506B_C0007
    其中「SL」代表該缺口長度，「c」代表光速，「f2」代表該第二頻帶之中心頻率，而「εe」代表約介於1至1.3之間之一等效介電常數。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第一缺口、該第二缺口、該第三缺口、該第四缺口、該第五缺口、該第六缺口、該第七缺口，以及該第八缺口之每一者之一缺口寬度皆小於或等於1mm。
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