TWI694640B - 天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置 - Google Patents

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Abstract

一種天線結構，包括殼體、第一饋入源及第二饋入源，所述殼體包括中框及邊框，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第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部，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，所述第二饋入源電連接至所述第二輻射部或第三輻射部，未電連接至所述第二饋入源之所述第二輻射部或第三輻射部自所述第一輻射部耦合電流，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、第一饋入源及第二饋入源，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第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部，所述第一輻射部藉由所述開槽與所述中框間隔絕 緣設置，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，所述第二饋入源電連接至所述第二輻射部或第三輻射部，未電連接至所述第二饋入源之所述第二輻射部或第三輻射部自所述第一輻射部耦合電流，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。
100、100a、100b:天線結構
11:殼體
111:中框
112:邊框
113:背板
114:容置空間
115:末端部
116:第一側部
117:第二側部
120:開槽
121:斷點
122:斷槽
123:開孔
A1:第一輻射部
A11:第一輻射段
A12:第二輻射段
A2:第二輻射部
A3:第三輻射部
E1、E2:端點
12:第一饋入源
13:第一匹配電路
14、14a、14b:第二饋入源
15、15a、15b:第二匹配電路
17:切換電路
171:切換單元
173:切換元件
18、18a:延伸部
200、200a、200b:無線通訊裝置
201:顯示單元
21:第一電子元件
23:第二電子元件
25:第三電子元件
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所示天線結構工作時之電流走向示意圖。
圖5為圖3所示天線結構中切換電路之電路圖。
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中頻模態時之總輻射效率圖。
圖10為圖1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11為圖1所示天線結構工作於LTE-A高頻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。
圖20為本發明第三較佳實施例之天線結構應用至無線通訊裝置之示意圖。
圖21為圖20所示天線結構工作時之電流走向示意圖。
圖22為圖20所示天線結構之S參數(散射參數)曲線圖。
圖23為圖20所示天線結構工作於LTE-A中、高頻模態時之總輻射效率圖。
圖24為圖20所示天線結構中第一天線工作於LTE-A低頻模態時之總輻射效率圖。
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12、第一匹配電路13、第二饋入源14及第二匹配電路15。
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，且與該顯示單元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及所述斷槽122均開設於所述末端部115。所述斷點121及所述斷槽122間隔設置，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與所述開槽120位於所述第一側部116之端點E1之間之所述邊框112形成所述第二輻射部A2。所述斷槽122與所述開槽120位於所述第二側部117之端點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靠近所述端點E1之一側及所述第三輻射部A3靠近所述端點E2之一側均連接至所述中框111。
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。其中所述D1
Figure 107134182-A0305-02-0009-1
2*D3，D2
Figure 107134182-A0305-02-0009-2
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，其對應所述斷點121設置，且與所述開槽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，例如兩者互換位置。
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12及所述第一匹配電路13均設置於所述容置空間114內。所述第一饋入源12之一端藉由所述第一匹配電路13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13用以提供所述第一饋入源12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12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12與所述斷點121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12與所述斷槽122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12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。
於本實施例中，所述第二饋入源14及所述第二匹配電路15均設置於所述容置空間114內。所述第二饋入源14之一端藉由所述第二匹配電路15電連接至所述第二輻射部A2靠近所述斷點121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15用以提供所述第二饋入源14與所述第二輻射部A2之間之阻抗匹配。
可理解，請一併參閱圖4，當電流自所述第一饋入源12饋入後，所述電流將依次流經所述第一匹配電路13以及所述第一輻射段A11，並流向所述斷點121(參路徑P1)。如此，所述第一輻射段A11構成單極(Monopole)天線，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12饋入後，所述電流還將依次流經所述第一匹配電路13以及所述第二輻射段A12，並藉由所述斷槽122耦合至所述第三輻射部A3(參路徑P2)。如此，所述第一饋入源12、所述第二輻射段A12以及所述第三輻射部A3構成一耦合饋入天線，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。
當電流自所述第二饋入源14饋入後，所述電流將依次流經所述第二匹配電路15以及所述第二輻射部A2(參路徑P3)。如此，所述第二輻射部A2構成一回路(Loop)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，所述第二工作模態為LTE-A中頻模態。所述第三工作模態為LTE-A高頻模態。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。所述第三輻射頻段之頻率為2300-2690MHz。
可理解，於本實施例中，所述第一饋入源12藉由所述第一輻射部A1中之第一輻射段A11激發出相應之LTE-A低頻模態。所述第一饋入源12再藉由所述第一輻射部A1中之第二輻射段A12將電流耦合至所述第三輻射部A3，以激發出相應之LTE-A中頻模態。亦就是說，所述第一輻射部A1及第三輻射部A3可藉由所述第一饋入源12共同激發LTE-A低、中頻模態，以達到雙頻頻段之需求，其涵蓋頻率範圍為700-960MHz及1710-2170MHz。
可理解，於本實施例中，所述開槽120自所述端點E1開始之 與所述第一側部116平行之部分之長度L1為1-10mm。所述開槽120自所述端點E2開始之與所述第二側部117平行之部分之長度L2亦為1-10mm。所述開槽120之部分長度L1、L2具有調整LTE-A中、高頻模態之功用，即所述開槽120之部分長度L1、L2可調整模態頻段，使得所述第二輻射部A2與所述第三輻射部A3改變激發模態之頻率。
可理解，請再次參閱圖3，於本實施例中，所述天線結構100還包括切換電路17。所述切換電路17設置於所述容置空間114內，且位於所述第一電子元件21與所述第三電子元件25之間，並鄰近所述第三電子元件25設置。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鄰近所述斷點121之一側。所述切換電路17之另一端接地。
請一併參閱圖5，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。如此，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輻射頻段，即LTE-A低頻段之頻率。
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)。
可理解，所述天線結構100還包括至少一延伸部18。於本實施例中，所述天線結構100包括兩個延伸部18。兩個所述延伸部18均由金屬材料製成。其中一個延伸部18設置於所述第二輻射段A12靠近所述斷槽122之端部。另外一個延伸部18則連接至所述第三輻射部A3靠近所述斷槽122之端部，且兩者彼此對稱設置。
可理解，於本實施例中，所述延伸部18之長度與寬度可根據具體需求進行調整，進而有效調整所述第一輻射部A1、第二輻射部A2與第三輻射部A3之阻抗值，進而增加各工作模態之匹配性。另外，所述延伸部18可用於取代習知之下地電容等結構，以有效增加天線設計之彈性。
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高頻模態時之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高頻模態時之總輻射效率曲線圖。
顯然，由圖8至圖11可看出，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12、第一匹配電路13、第二饋入源14a、第二匹配電路15a、切換電路17以及 至少一延伸部18a。所述無線通訊裝置200a包括第一電子元件21、第二電子元件23以及第三電子元件25。所述邊框112上設置有開槽120、斷點121、斷槽122。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。
所述第一電子元件21為一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，其對應所述斷點121設置，且與所述開槽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，例如兩者互換位置。
所述第一饋入源12之一端藉由所述第一匹配電路13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13用以提供所述第一饋入源12與所述第一輻射部A1之間之阻抗匹配。
所述切換電路17之一端電連接至所述第一輻射部A1靠近所述斷點121之一側，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之區別在於所述天線結構100a中所述第二饋入源14a及所述第二匹配電路 15a之位置不同於天線結構100中第二饋入源14及第二匹配電路15之位置。具體所述第二饋入源14a並非鄰近所述斷點121設置，且並非電連接至所述第二輻射部A2。於本實施例中，所述第二饋入源14a之一端藉由所述第二匹配電路15a電連接至所述第三輻射部A3靠近所述斷槽122之一側，用以饋入電流訊號至所述第三輻射部A3。所述第二匹配電路15a用以提供所述第二饋入源14a與所述第三輻射部A3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之電流路徑與所述天線結構100之電流路徑不同。具體請一併參閱圖13，當電流自所述第一饋入源12饋入後，所述電流將依次流經所述第一匹配電路13以及所述第一輻射部A1，並流向所述斷點121，再藉由所述切換電路17接地(參路徑P1a)。如此，所述第一輻射部A1構成單極天線，進而激發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12饋入後，所述電流還將依次流經所述第一匹配電路13以及所述第一輻射部A1，並藉由所述斷點121耦合至所述第二輻射部A2(參路徑P2a)。如此，所述第一饋入源12、所述第一輻射部A1以及所述第二輻射部A2構成一耦合饋入天線，進而激發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14a饋入後，所述電流將依次流經所述第二匹配電路15a以及所述第三輻射部A3(參路徑P3a)。如此，所述第三輻射部A3構成一回路(Loop)天線，進而激發第三工作模態以產生第三輻射頻段之輻射訊號。
可理解，於本實施例中，所述第一工作模態為LTE-A低頻模態，所述第二工作模態為LTE-A中頻模態。所述第三工作模態為LTE-A高頻模態。其中，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。所述第三輻射頻段之頻率為2300-2690MHz。
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中所述延伸部18a之位置與天線結構100中延伸部18之位置不同。於本實施例中，所述天線結構100a包括兩個延伸部18a。兩個所述延伸部18a均由金屬材料製成。其中一個延伸部18a設置於所述第一輻射部A1靠近所述斷點121之端部。另外一個延伸部18a則連接至所述第二輻射部A2靠近所述斷點121之端部，且兩者彼此對稱設置。
可理解，於本實施例中，所述延伸部18a之長度與寬度可根據具體需求進行調整，進而有效調整所述第一輻射部A1、第二輻射部A2與第三輻射部A3之阻抗值，進而增加各工作模態之匹配性。另外，所述延伸部18a可用於取代習知之下地電容等結構，以有效增加天線設計之彈性。
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。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。
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部A1激發，且藉由所述切換電路17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，所述天線結構100a之中頻模態主要由所述第二輻射部A2耦合激發，其頻率涵蓋範圍為LTE-A 1710-2170MHz。由圖18及圖19可看出，所述天線結構100a之高頻模態經由所述第三輻射部A3激發，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17切換時，所述切換電路17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，該特性有利於所述天線結構100a之載波聚合應用。
實施例3
請參閱圖20，為本發明第三較佳實施例所提供之天線結構100b，其可應用於行動電話、個人數位助理等無線通訊裝置200b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100b包括中框111、邊框112、第一饋入源12、第一匹配電路13、第二饋入源14b、第二匹配電路15b以及切換電路17。所述無線通訊裝置200b包括第一電子元件21、第二電子元件23以及第三電子元件25。
所述邊框112上設置有開槽120、斷點121、斷槽122。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。
所述第一電子元件21為一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，其對應所述斷點121設置，且與所述開槽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，例如兩者互換位置。
所述第一饋入源12之一端藉由所述第一匹配電路13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13用以提供所述第一饋入源12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12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12與所述斷點121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12與所述斷槽122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12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。
所述切換電路17之一端電連接至所述第一輻射段A11靠近所述斷點121之一側，另一端接地。
可理解，於本實施例中，所述天線結構100b與天線結構100之區別在於所述天線結構100b中所述第二饋入源14b及所述第二匹配電路15b之位置不同於天線結構100中第二饋入源14及第二匹配電路15之位置。具體所述第二饋入源14b並非鄰近所述斷點121設置，且並非電連接至所 述第二輻射部A2。於本實施例中，所述第二饋入源14b之一端藉由所述第二匹配電路15b電連接至所述第三輻射部A3靠近所述斷槽122之一側，用以饋入電流訊號至所述第三輻射部A3。所述第二匹配電路15b用以提供所述第二饋入源14b與所述第三輻射部A3之間之阻抗匹配。
可理解，於本實施例中，所述天線結構100b與天線結構100之區別還在於所述天線結構100b並未設置所述天線結構100中之延伸部18，即省略所述延伸部18。
可理解，於本實施例中，所述天線結構100b與天線結構100之區別還在於所述天線結構100b之電流路徑與所述天線結構100之電流路徑不同。具體請一併參閱圖21，當電流自所述第一饋入源12饋入後，所述電流將依次流經所述第一匹配電路13以及所述第一輻射段A11，並流向所述斷點121，再藉由所述切換電路17接地(參路徑P1b)。如此，所述第一輻射段A11構成單極(Monopole)天線，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12饋入後，所述電流還將依次流經所述第一匹配電路13以及所述第二輻射段A12，並流向所述斷槽122(參路徑P2b)，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，當電流自所述第一饋入源12饋入後，所述電流將依次流經所述第一匹配電路13以及所述第一輻射段A11，並藉由所述斷點121耦合至所述第二輻射部A2(參路徑P3b)，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。
當電流自所述第二饋入源14b饋入後，所述電流將依次流經 所述第二匹配電路15b以及所述第三輻射部A3(參路徑P4b)。如此，所述第三輻射部A3構成一回路(Loop)天線，進而激發第四工作模態以產生第四輻射頻段之輻射訊號。
於本實施例中，所述第一工作模態為LTE-A低頻模態。所述第二工作模態為LTE-A中頻模態。所述第三工作模態為LTE-A高頻模態。所述第四工作模態包括LTE-A中、高頻模態。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。所述第三輻射頻段之頻率為2300-2690MHz。所述第四輻射頻段之頻率包括1710-2170MHz及2300-2690MHz。
亦就是說，於本實施例中，所述天線結構100b構成一多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Out-put，MIMO)之天線結構，且會激發出兩組LTE-A中、高頻模態。其中所述天線結構100b藉由所述第一饋入源12饋入電流至所述第一輻射部A1及耦合電流至所述第二輻射部A2而激發一組LTE-A低、中、高頻模態。另外，所述天線結構100b藉由所述第二饋入源14b饋入電流至所述第三輻射部A3而激發出另一組LTE-A中、高頻模態。如此，所述第一饋入源12、所述第一輻射部A1及所述第二輻射部A2共同構成第一天線，以激發出所述LTE-A低、中、高頻模態。所述第二饋入源14b與所述第三輻射部A3構成第二天線，以激發出另一組LTE-A中、高頻模態。
圖22為所述天線結構100b之S參數(散射參數)曲線圖。其中，曲線S221為所述天線結構100b中所述第一天線之S11值。曲線S222為所述天線結構100b中第二天線之S11值。
圖23為所述天線結構100b工作於LTE-A中、高頻模態時之總輻射效率曲線圖。其中，曲線S231為所述天線結構100b中所述第一天線工作於LTE-A中、高頻模態時之總輻射效率。曲線S232為所述天線結構100b中第二天線之總輻射效率。
圖24為所述天線結構100b中所述第一天線工作於LTE-A低頻模態時之總輻射效率曲線圖。
顯然，由圖22至圖24可看出，所述天線結構100b之低頻模態主要是由所述第一天線激發，且藉由所述切換電路17之切換，所述天線結構100b之低頻可涵蓋至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)。再者，所述天線結構100b之第一天線及第二天線均會激發出相應之中、高頻模態，其頻率涵蓋範圍為LTE-A 1710-2690MHz。
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。
100:天線結構
11:殼體
111:中框
112:邊框
113:背板
114:容置空間
115:末端部
116:第一側部
117:第二側部
120:開槽
121:斷點
122:斷槽
123:開孔
A1:第一輻射部
A2:第二輻射部
A3:第三輻射部
E1、E2:端點
12:第一饋入源
13:第一匹配電路
14:第二饋入源
15:第二匹配電路
17:切換電路
18:延伸部
200:無線通訊裝置
201:顯示單元
21:第一電子元件
23:第二電子元件
25:第三電子元件

Claims (10)

  1. 一種天線結構，其改良在於，所述天線結構包括殼體、第一饋入源及第二饋入源，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第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部，所述第一輻射部藉由所述開槽與所述中框間隔絕緣設置，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，所述第二饋入源電連接至所述第二輻射部或第三輻射部，未電連接至所述第二饋入源之所述第二輻射部或第三輻射部自所述第一輻射部耦合電流，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，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，所述斷點開設於所述末端部靠近所述第一側部之位置，所述斷槽開設於所述末端部靠近所述第二側部之位置，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，所述斷點與所述斷槽之間之邊框構成所述第一輻射部，所述斷點與所述開槽位於所述第一側部之端點之間之所述邊框形成所述第二輻射部，所述斷槽與所述開槽位於所述第二側部之端點之間之所述邊框形成所述第三輻射部。
  2. 如請求項1所述之天線結構，其中所述第一饋入源與所述斷點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槽之間之所述邊框構成第二輻射段，所述第二饋入源電連接至所述第二輻射部，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，並藉由所述斷槽耦合至所述第三輻射部，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，所述電流流經所述第二輻射部，以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，所述第二工作模態為LTE-A中頻模態，所述第三工作模態為LTE-A高頻模態。
  3. 如請求項2所述之天線結構，其中所述天線結構還包括兩個延伸部，其中一個延伸部電連接至所述第二輻射段靠近所述斷槽之端部，另外一個延伸部電連接至所述第三輻射部靠近所述斷槽之端部，且兩者彼此對稱設置。
  4. 如請求項1所述之天線結構，其中所述第二饋入源電連接至所述第三輻射部，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部，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一輻射部，並藉由所述斷點耦合至所述第二輻射部，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，所述電流流經所述第三輻射部，以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，所述第二工作模態為LTE-A中頻模態，所述第三工作模態為LTE-A高頻模態。
  5. 如請求項4所述之天線結構，其中所述天線結構還包括兩個延伸部，其中一個延伸部電連接至所述第一輻射部靠近所述斷點之端部，另外一個延伸部電連接至所述第二輻射部靠近所述斷點之端部，且兩者彼此對稱設置。
  6. 如請求項1所述之天線結構，其中所述第一饋入源與所述斷點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槽之間之所述邊框構成第二輻射段，所述第二饋入源電連接至所述第三輻射部，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，並流向所述斷點，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，並流向所述斷槽，以激發一第二工作模態以產生第二輻射頻段之輻射訊號；當電流自所述第一饋入源饋入後，所述電流流經所述第一輻射段，並藉由所述斷點耦合至所述第二輻射部，以激發一第三工作模態以產生第三輻射頻段之輻射訊號；當電流自所述第二饋入源饋入後，所述電流流經所述第三輻射部，以激發一第四工作模態以產生第四輻射頻段之輻射訊號，所述第一工作模態為LTE-A低頻模態，所述第二工作模態為LTE-A中頻模態，所述第三工作模態為LTE-A高頻模態，所述第四工作模態包括LTE-A中、高頻模態。
  7. 如請求項6所述之天線結構，其中所述第一饋入源、所述第一輻射部及所述第二輻射部共同構成第一天線，以激發出所述LTE-A低、中、高頻模態，所述第二饋入源與所述第三輻射部構成第二天線，以激發出另一組LTE-A中、高頻模態，所述第一天線及所述第二天線構成一多輸入多輸出之天線結構。
  8. 如請求項1所述之天線結構，其中所述中框與所述邊框一體成型。
  9. 如請求項2、4或6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至少一切換元件，所述切換單元電連接至所述第一輻射部，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 得所述第一輻射部切換至不同之切換元件，進而調整所述第一輻射頻段之頻率。
  10. 一種無線通訊裝置，包括如請求項1至8中任一項所述之天線結構。
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