TWI807673B - 電子裝置與天線結構 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種包括天線結構的電子裝置。天線結構包括基板、第一輻射部、第二輻射部、接地部、短路部、第三輻射部、第一接地延伸部以及第一電容元件。第二輻射部連接於第一輻射部。第二輻射部用於耦接一饋入件並且透過饋入件饋入一訊號。短路部連接於第二輻射部與接地部之間，短路部相較第一輻射部更接近接地部。第一接地延伸部連接於第三輻射部與接地部之間。第一電容元件耦接於第一區段與短路部的第二區段之間。短路部、第一接地延伸部及第三輻射部相互耦合以用於產生第一操作頻帶，而第一輻射部、短路部、第一接地延伸部與第三輻射部相互耦合且透過第一電容元件的匹配以用於產生第二操作頻帶，第二操作頻帶高於第一操作頻帶。

Description

電子裝置與天線結構
本發明涉及一種電子裝置，特別是涉及一種具有支援LTE全頻段的天線結構的電子裝置。
目前的電子裝置，例如筆記型電腦或平板電腦，除了在外觀設計上朝向輕薄的趨勢，亦同時要具備良好的通訊傳輸品質。然而，為了因應現今筆記型電腦或平板電腦等各種無線產品的窄邊框外型設計趨勢，使得電子裝置內的天線結構設計的難度大幅上升。
因此，如何通過天線結構設計的改良，來滿足電子裝置的輕薄小型化的需求，同時也能夠兼顧電子裝置的通訊品質，已成為該領域所欲解決的重要課題之一。
本發明主要針對現有技術的不足提供一種縮小化的天線結構，其能夠支援包含Band 71在內的LTE全頻段，以解決現有技術中的天線結構用於窄邊框需求時出現頻寬大幅度縮減的問題。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種電子裝置，其包括基板、第一輻射部、第二輻射部、接地部、短路部、第三輻射部、第一接地延伸部、饋入件以及第一電容元件。第一輻射部、第二輻射部、接地部、短路部、第三輻射部、第一接地延伸部及饋入件皆設置在基板。第二輻射部連接於第一輻射部。短路部連接於第二輻射部與接地部之間，短路部相較第一輻射部更接近接地部，短路部包含一第一區段、一第二區段及一第三區段，第一區段連接於第二輻射部，第三區段連接於第二區段與接地部之間。第一接地延伸部連接於第三輻射部與接地部之間。饋入件耦接於第二輻射部與接地部之間，用於饋入一訊號。第一電容元件耦接於第一區段與第二區段之間。短路部、第一接地延伸部及第三輻射部相互耦合以用於產生一第一操作頻帶，而第一輻射部、短路部、第一接地延伸部與第三輻射部相互耦合且透過第一電容元件的匹配以用於產生一第二操作頻帶，第二操作頻帶高於第一操作頻帶。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是提供一種天線結構，其包括基板、第一輻射部、第二輻射部、接地部、短路部、第三輻射部、第一接地延伸部以及第一電容元件。第一輻射部、第二輻射部、接地部、短路部、第三輻射部及第一接地延伸部皆設置在基板。第二輻射部連接於第一輻射部。第二輻射部用於耦接一饋入件並且透過饋入件饋入一訊號。短路部連接於第二輻射部與接地部之間，短路部相較第一輻射部更接近接地部，短路部包含一第一區段、一第二區段及一第三區段，第一區段連接於第二輻射部，第三區段連接於第二區段與接地部之間。第一接地延伸部連接於第三輻射部與接地部之間。第一電容元件耦接於第一區段與第二區段之間。短路部、第一接地延伸部及第三輻射部相互耦合以用於產生一第一操作頻帶，而第一輻射部、短路部、第一接地延伸部與第三輻射部相互耦合且透過第一電容元件的匹配以用於產生一第二操作頻帶，第二操作頻帶高於第一操作頻帶。
本發明的有益效果在於，本發明所提供的電子裝置與天線結構，其能通過短路部、第一接地延伸部及第三輻射部之間相互耦合產生第一操作頻帶，再通過第一輻射部、短路部、第一接地延伸部與第三輻射部之間相互耦合且透過第一電容元件的匹配而產生第二操作頻帶，藉以支援包含低頻在內的LTE全頻段。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“電子裝置與天線結構”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。另外，本發明全文中的「連接(connect)」是兩個元件之間有實體連接且為直接連接或者是間接連接，且本發明全文中的「耦合(couple)」是兩個元件之間彼此分離且無實體連接，而是藉由一元件之電流所產生的電場能量(electric field energy)激發另一元件的電場能量。
[實施例]
參閱圖1所示，本發明提供一種電子裝置D，電子裝置D可具有一天線結構A，電子裝置D可透過天線結構A進行收發無線射頻(Radio Frequency，RF)訊號。舉例來說，電子裝置D可為平板電腦或是筆記型電腦，然本發明不以此為限。須說明的是，圖1中所示的天線結構A在電子裝置D中的位置僅為示意，並非用於限定天線結構A的具體位置。
參閱圖2所示，圖2為本發明第一實施例的天線結構的示意圖。天線結構A包括基板S以及設置在基板S的第一輻射部1、第二輻射部2、第三輻射部3、接地部4、短路部5、第一接地延伸部6以及第一電容元件C1。第一輻射部1與第二輻射部2、接地部4、短路部5以及第一接地延伸部6以及第一電容元件C1設置在基板S上，而第三輻射部3設置在基板S的邊緣。第一輻射部1、第二輻射部2、第三輻射部3、接地部4、短路部5以及第一接地延伸部6為具有導電效果的導電體。舉例來說，第一輻射部1、第二輻射部2、接地部4、短路部5以及第一接地延伸部6可為銅箔，第三輻射部3可為銅箔或金屬件，基板S的材質可為環氧樹脂玻璃纖維基板(FR-4)，但本發明不以此為限。第二輻射部2連接第一輻射部1，具體來說，若以第一輻射部1與第二輻射部2之間的連接處為基準，第一輻射部1相對於該連接處往正X軸方向延伸，而第二輻射部2相對於該連接處往負X軸方向延伸。
承上述，短路部5連接於第二輻射部2與接地部4之間，且短路部5相較第一輻射部1更接近接地部4。第一接地延伸部6沿著Y軸方向連接於第三輻射部3與接地部4之間。進一步來說，短路部5包含第一區段51、第二區段52及第三區段53，第一區段51連接於第二輻射部2，第三區段53連接於第二區段52與接地部4之間。第一電容元件C1耦接於第一區段51與第二區段52之間，電容元件C1的電容值可介於0.8~2.0pF，較佳為1.2pF。
繼續參閱圖2，並且可先行參閱圖5所示，圖5為本發明的天線結構在不同頻率下的電壓駐波比的曲線圖。電子裝置D除了天線結構A之外還具有一饋入件F，饋入件F設置在基板S並且耦接於第二輻射部2與接地部4之間。饋入件F可為同軸電纜(Coaxial cable)，但本發明不以為限。具體來說，此外，饋入件F可具有一饋入端F1及一接地端F2，饋入端F1可電性連接於第二輻射部2，接地端F2可電性連接於接地部4。第二輻射部2可透過饋入件F饋入一訊號，使得短路部5、第一接地延伸部6及第三輻射部3相互耦合以用於產生一第一操作頻帶R1，而第一輻射部1、短路部5、第一接地延伸部6與第三輻射部3相互耦合並且透過第一電容元件C1的匹配以用於產生一第二操作頻帶R2。如圖5所示，第二操作頻帶R2高於第一操作頻帶R1，第一操作頻帶R1的頻率範圍介於617MHz~698MHz，第二操作頻帶R2的頻率範圍介於1450MHz~2200MHz。此外，第三輻射部3具有一開口30，開口30相鄰於第一輻射部1，開口30的設置能夠改善第一操作頻帶R1的阻抗匹配。開口30的長度(平行X軸)小於45 mm，較佳為27 mm。開口30的寬度(平行Z軸)大於0.3 mm，較佳為1 mm。
值得一提的是，天線結構A還可額外設置一延伸部8來連接於第三輻射部3，藉此延長第一操作頻帶R1的耦合路徑。如圖2所示，延伸部8與天線結構A的其他元件設置在基板S的同一表面上，但第一輻射部1、第二輻射部2、短路部5、第一接地延伸部6以及第一電容元件C1較為靠近基板S的其中一側邊，而延伸部8則是靠近在基板S的另一相對側邊。延伸部8的設置等同於延長了第三輻射部3(也就是說延伸部8可視為第三輻射部3的延長部分)，有助於調整第一操作頻帶R1的頻偏量與頻寬。
接著，參閱圖3所示，圖3為本發明第一實施例的天線結構的另一實施型態示意圖。圖3中的天線結構A與圖2中的天線結構A相仿，其差異僅在第三輻射部3的組成材質的差異。圖2中的第三輻射部3可為一鐵製的金屬件，其材質較硬，能夠以垂直基板S的方向連接於基板S的邊緣，因此由圖2來看，圖2的天線結構A為一立體結構，第三輻射部3沿Z軸方向設置，基板S平行XY平面。相較之下，圖3中的第三輻射部3可為銅箔，與第一輻射部1及第二輻射部2一樣形成在基板S上，因此由圖3來看，圖3的天線結構A為一平面結構，第三輻射部3同樣平行XY平面。
參閱圖4及圖5所示，圖4為本發明第二實施例的天線結構的示意圖。圖4中的天線結構A為立體結構，天線結構A除了包括基板S、第一輻射部1、第二輻射部2、第三輻射部3(第三輻射部3垂直於基板S)、接地部4、短路部5、第一接地延伸部6以及第一電容元件C1以外，還進一步包括電感元件L與第二電容元件C2。電感元件L的電感值可介於10~20nH，較佳為16nH，第二電容元件C2的電容值可介於0.4~1.8pF，較佳為0.6pF，但本發明不以為限。電感元件L耦接於第二輻射部2與接地部4之間，第二電容元件C2耦接於短路部5與接地部4之間。第三輻射部3位於開口30周圍的部分、第一輻射部1、短路部5、第一接地延伸部6以及電感元件L共同激發產生一第三操作頻帶R3。如圖5所示，第三操作頻帶R3高於第一操作頻帶R1，且第三操作頻帶R3低於第二操作頻帶R2。第三操作頻帶R3的頻率範圍介於698MHz~960MHz。本發明藉由電感元件L來進行第三操作頻帶R3的匹配，使得低頻範圍(617MHz ~960MHz)產生雙模態，即第一操作頻帶R1與第三操作頻帶R3。
繼續參閱圖4及圖5所示，第一輻射部1、短路部5及第二電容元件C2共同產生一第四操作頻帶R4。如圖5所示，第四操作頻帶R4高於第二操作頻帶R2，第四操作頻帶R4的頻率範圍介於2200MHz~2690MHz。詳細來說，本發明可透過第一輻射部1與短路部5之間的耦合來產生中頻範圍(1450MHz~2690MHz)的頻帶，接著利用第一電容元件C1進行中頻範圍的第一個模態的匹配，也就是第二操作頻帶R2，以及再利用第二電容元件C2進行中頻範圍的第二個模態的匹配，也就是第四操作頻帶R4，藉以產生中頻範圍的雙模態。另外，值得一提的是，在本實施例中，圖4中的第一輻射部1還具有一朝向正X軸方向延伸的凸伸部11。凸伸部11用於耦合上方的第三輻射部3，以進一步調整第四操作頻帶R4之匹配，來達到調整中頻範圍的雙模態頻率的功效。
繼續參閱圖4及圖5所示，第二輻射部2與接地部4之間相互耦合而產生一第五操作頻帶R5，第一輻射部1用於耦合第三輻射部3位於開口30周圍的部位以產生出一第六操作頻帶R6。如圖5所示，第六操作頻帶R6高於第五操作頻帶R5，第五操作頻帶R5高於第四操作頻帶R4。第五操作頻帶R5的頻率範圍介於3300MHz~4700MHz，第六操作頻帶R6的頻率範圍介於4700MHz~5925MHz。
承上述，第二輻射部2與接地部4之間具有第一耦合間隙G1，通過調整第一耦合間隙G1的範圍，有助於最佳化第五操作頻帶R5的阻抗匹配。第三區段53與第一輻射部1之間具有第二耦合間隙G2，通過調整第二耦合間隙G2的範圍，有助於調整中頻範圍(1450MHz~2690MHz)的頻寬。第三區段53與接地部4之間具有第三耦合間隙G3，通過調整及第三耦合間隙G3的範圍，有助於最佳化第四操作頻帶R4的阻抗匹配。第一耦合間隙G1、第二耦合間隙G2及第三耦合間隙G3皆不大於(小於或等於)3 mm。
繼續參閱圖4所示，天線結構A還包括第二接地延伸部7，第二接地延伸部相7對於第一接地延伸部6呈斜向延伸。第二接地延伸部7連接於第一接地延伸部6與短路部5的第三區段53之間，更確切來說，第二接地延伸部7的其中一端與第一接地延伸部6相交並且共同連接於第三輻射部3，第二接地延伸部7的另一端則與短路部5的第三區段53相交而共同連接於接地部4。因此，第一輻射部1能夠同時與第一接地延伸部6及第二接地延伸部7產生耦合，並藉由多路徑(第一接地延伸部6及第二接地延伸部7)的耦合來調整低頻範圍(617MHz ~960MHz)的阻抗匹配。
[實施例的有益效果]
本發明的有益效果在於，本發明所提供的電子裝置D通過其內部的天線結構A的設計而產生第一操作頻帶R1、第二操作頻帶R2、第三操作頻帶R3、第四操作頻帶R4、第五操作頻帶R5及第六操作頻帶R6，藉以支援包含低頻在內的LTE全頻段(617MHz ~5925MHz)，如圖5所示。
更進一步來說，通過本發明的天線結構A的結構設計，使得天線結構A能夠進一步小型化(以圖4來說，天線結構A的整體架構能夠維持在Y軸寬度10.5 mm以及Z軸高度3.5mm的尺寸)，進而應用在窄邊框的電子裝置D(例如平板電腦或筆記型電腦)內部。因此，總的來說，本發明的天線結構A能夠同時滿足電子裝置D的輕薄小型化的需求及兼顧電子裝置D的通訊品質。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
D:電子裝置 A:天線結構 S:基板 1:第一輻射部 11:凸伸部 2:第二輻射部 3:第三輻射部 30:開口 4:接地部 5:短路部 51:第一區段 52:第二區段 53:第三區段 6:第一接地延伸部 7:第二接地延伸部 8:延伸部 F:饋入件 F1:饋入端 F2:接地端 L:電感元件 C1:第一電容元件 C2:第二電容元件 G1:第一耦合間隙 G2:第二耦合間隙 G3:第三耦合間隙 X、Y、Z:坐標軸
圖1為本發明的電子裝置的立體示意圖。
圖2為本發明第一實施例的天線結構的示意圖。
圖3為本發明第一實施例的天線結構的另一實施型態示意圖。
圖4為本發明第二實施例的天線結構的示意圖。
圖5為本發明的天線結構在不同頻率下的電壓駐波比的曲線圖。
A:天線結構
S:基板
1:第一輻射部
11:凸伸部
2:第二輻射部
3:第三輻射部
30:開口
4:接地部
5:短路部
51:第一區段
52:第二區段
53:第三區段
6:第一接地延伸部
7:第二接地延伸部
8:延伸部
F:饋入件
F1:饋入端
F2:接地端
L:電感元件
C1:第一電容元件
C2:第二電容元件
G1:第一耦合間隙
G2:第二耦合間隙
G3:第三耦合間隙
X、Y、Z:坐標軸

Claims (15)

  1. 一種電子裝置，其包括： 一基板； 一第一輻射部，設置在該基板； 一第二輻射部，設置在該基板且連接該第一輻射部； 一接地部，設置於該基板； 一短路部，連接於該第二輻射部與該接地部之間，該短路部相較該第一輻射部更接近該接地部，該短路部包含一第一區段、一第二區段及一第三區段，該第一區段連接於該第二輻射部，該第三區段連接於該第二區段與該接地部之間； 一第三輻射部，設置在該基板； 一第一接地延伸部，連接於該第三輻射部與該接地部之間； 一饋入件，設置在該基板，該饋入件耦接於該第二輻射部與該接地部之間，用於饋入一訊號；以及 一第一電容元件，設置在該基板，該第一電容元件耦接於該第一區段與該第二區段之間； 其中，該短路部、該第一接地延伸部及該第三輻射部相互耦合以用於產生一第一操作頻帶，而該第一輻射部、該短路部、該第一接地延伸部與該第三輻射部相互耦合且透過該第一電容元件的匹配以用於產生一第二操作頻帶，該第二操作頻帶高於該第一操作頻帶。
  2. 如請求項1所述的電子裝置，還包括一電感元件，該電感元件耦接於該第二輻射部與該接地部之間，該第三輻射部具有一開口，該第一輻射部、該第三輻射部位於該開口周圍的部分、該短路部、該第一接地延伸部以及該電感元件用於產生一第三操作頻帶，該第三操作頻帶高於該第一操作頻帶，且該第三操作頻帶低於該第二操作頻帶。
  3. 如請求項2所述的電子裝置，還包括一第二電容元件，該第二電容元件耦接於該短路部與該接地部之間，該第一輻射部、該短路部及該第二電容元件用於產生一第四操作頻帶，且該第四操作頻帶高於該第二操作頻帶。
  4. 如請求項3所述的電子裝置，其中，該第二輻射部與該接地部相互耦合以用於產生一第五操作頻帶，且該第五操作頻帶高於該第四操作頻帶。
  5. 如請求項4所述的電子裝置，其中，該開口相鄰於該第一輻射部，該第一輻射部用於耦合該第三輻射部位於該開口周圍的部位以用於產生出一第六操作頻帶，且該第六操作頻帶高於該第五操作頻帶。
  6. 如請求項1所述的電子裝置，其中，該第二輻射部與該接地部之間具有一第一耦合間隙，該第一耦合間隙不大於3 mm。
  7. 如請求項1所述的電子裝置，其中，該第三區段與該第一輻射部之間具有一第二耦合間隙，該第二耦合間隙不大於3 mm。
  8. 如請求項1所述的電子裝置，其中，該第三區段與該接地部之間具有一第三耦合間隙，該第三耦合間隙不大於3 mm。
  9. 如請求項1所述的電子裝置，還包括一第二接地延伸部，該第二接地延伸部相對於該第一接地延伸部呈斜向延伸，且該第二接地延伸部連接於該第一接地延伸部與該短路部的該第三區段之間。
  10. 一種天線結構，其包括： 一基板； 一第一輻射部，設置在該基板； 一第二輻射部，設置在該基板且連接該第一輻射部，該第二輻射部用於耦接一饋入件並且透過該饋入件饋入一訊號； 一接地部，設置於該基板； 一短路部，連接於該第二輻射部與該接地部之間，該短路部相較該第一輻射部更接近該接地部，該短路部包含一第一區段、一第二區段及一第三區段，該第一區段連接於該第二輻射部，該第三區段連接於該第二區段與該接地部之間； 一第三輻射部，設置在該基板； 一第一接地延伸部，連接於該第三輻射部與該接地部之間；以及 一第一電容元件，設置在該基板，該第一電容元件耦接於該第一區段與該第二區段之間； 其中，該短路部、該第一接地延伸部及該第三輻射部相互耦合以用於產生一第一操作頻帶，而該第一輻射部、該短路部、該第一接地延伸部與該第三輻射部相互耦合且透過該第一電容元件的匹配以用於產生一第二操作頻帶，該第二操作頻帶高於該第一操作頻帶。
  11. 如請求項10所述的天線結構，還包括一電感元件，該電感元件耦接於該第二輻射部與該接地部之間，該第三輻射部具有一開口，該第一輻射部、該第三輻射部位於該開口周圍的部分、該短路部、該第一接地延伸部以及該電感元件用於產生一第三操作頻帶，該第三操作頻帶高於該第一操作頻帶，且該第三操作頻帶低於該第二操作頻帶。
  12. 如請求項11所述的天線結構，還包括一第二電容元件，該第二電容元件耦接於該短路部與該接地部之間，該第一輻射部、該短路部及該第二電容元件用於產生一第四操作頻帶，且該第四操作頻帶高於該第二操作頻帶。
  13. 如請求項12所述的天線結構，其中，該第二輻射部與該接地部相互耦合以用於產生一第五操作頻帶，且該第五操作頻帶高於該第四操作頻帶。
  14. 如請求項13所述的天線結構，其中，該開口相鄰於該第一輻射部，該第一輻射部用於耦合該第三輻射部位於該開口周圍的部位以用於產生出一第六操作頻帶，且該第六操作頻帶高於該第五操作頻帶。
  15. 如請求項10所述的天線結構，還包括一第二接地延伸部，該第二接地延伸部相對於該第一接地延伸部呈斜向延伸，且該第二接地延伸部連接於該第一接地延伸部與該短路部的該第三區段之間。
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