TWI833416B - 天線結構和通訊裝置 - Google Patents

天線結構和通訊裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI833416B
TWI833416B TW111141939A TW111141939A TWI833416B TW I833416 B TWI833416 B TW I833416B TW 111141939 A TW111141939 A TW 111141939A TW 111141939 A TW111141939 A TW 111141939A TW I833416 B TWI833416 B TW I833416B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
radiating part
antenna structure
frequency band
inductor
dielectric substrate
Prior art date
Application number
TW111141939A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202420649A (zh
Inventor
詹長庚
徐杰聖
蔡聰行
Original Assignee
啓碁科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 啓碁科技股份有限公司 filed Critical 啓碁科技股份有限公司
Priority to TW111141939A priority Critical patent/TWI833416B/zh
Priority to US18/487,309 priority patent/US20240154313A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI833416B publication Critical patent/TWI833416B/zh
Publication of TW202420649A publication Critical patent/TW202420649A/zh

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
    • H01Q9/0435Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave using two feed points
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/02Arrangements for de-icing; Arrangements for drying-out ; Arrangements for cooling; Arrangements for preventing corrosion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065Patch antenna array
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/20Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
    • H01Q21/205Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path providing an omnidirectional coverage
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/321Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors within a radiating element or between connected radiating elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
    • H01Q5/364Creating multiple current paths
    • H01Q5/371Branching current paths
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/16Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285Planar dipole

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

一種天線結構,包括:一第一輻射部、一第二輻射部、一第三輻射部、一電感器,以及一介質基板。第一輻射部具有一第一饋入點。第二輻射部具有一第二饋入點,其中第二輻射部係鄰近於第一輻射部。第三輻射部可經由電感器耦接至第二輻射部。第一輻射部、第二輻射部,以及第三輻射部皆可設置於介質基板上。

Description

天線結構和通訊裝置
本發明係關於一種天線結構,特別係關於一種寬頻帶(Wideband)之天線結構。
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、850 MHz、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操作頻寬(Operational Bandwidth)過窄,則很容易造成行動裝置之通訊品質下降。因此,如何設計出一種小尺寸、寬頻帶之天線結構,對設計者而言是一項重要課題。
在較佳實施例中,本發明提出一種天線結構,包括:一第一輻射部,具有一第一饋入點;一第二輻射部,具有一第二饋入點,其中該第二輻射部係鄰近於該第一輻射部;一電感器;一第三輻射部,經由該電感器耦接至該第二輻射部;以及一介質基板,其中該第一輻射部、該第二輻射部,以及該第三輻射部皆設置於該介質基板上。
在一些實施例中,該第一輻射部、該第二輻射部,以及該第三輻射部之任一者係呈現一矩形、一五邊形,或是一六邊形。
在一些實施例中,該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶,以及一第三頻帶,該第二頻帶係高於該第一頻帶,而該第三頻帶係高於該第二頻帶。
在一些實施例中,該第一頻帶係介於746MHz至894MHz之間,該第二頻帶係介於1710MHz至2200MHz之間,而該第三頻帶係介於3300MHz至4200MHz之間。
在一些實施例中,該天線結構於該第一頻帶、該第二頻帶,以及該第三頻帶中皆能提供近似全向性之一輻射場型。
在一些實施例中,該第一輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中,該第二輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中,該第二輻射部和該第三輻射部之總長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中,該電感器在該第一頻帶中被視為一短路元件,而該電感器在該第二頻帶和該第三頻帶中則被視為一斷路元件。
在一些實施例中,該電感器之電感值係介於4nH至6nH之間。
在一些實施例中,該電感器為一集總式電感器或一扼流線電感器。
在一些實施例中,該介質基板具有相對之一第一表面和一第二表面,而該第一輻射部、該第二輻射部,以及該第三輻射部皆設置於該介質基板之該第一表面上。
在一些實施例中,該天線結構更包括:一第一延伸輻射部,耦接至該第三輻射部之一側;以及一第二延伸輻射部,耦接至該第三輻射部之相對另一側,其中該第二延伸輻射部係與該第一延伸輻射部大致互相平行。
在一些實施例中,該第一延伸輻射部和該第二延伸輻射部皆與該介質基板之該第一表面大致互相垂直。
在一些實施例中,該天線結構更包括:一第四輻射部,設置於該介質基板之該第二表面上;以及一或複數個導電貫通元件,穿透該介質基板,其中該第四輻射部係經由該等導電貫通元件耦接至該第三輻射部。
在一些實施例中,該第四輻射部之長度係大於該第三輻射部之長度。
在一些實施例中,該第二輻射部和該第四輻射部之總長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。
在另一較佳實施例中,本發明提出一種通訊裝置,包括:一主機板;一散熱片,耦接至該主機板;以及一天線系統,包括複數個天線結構,其中該主機板和該散熱片皆大致由該等天線結構所共同包圍,而該天線結構之每一者包括:一第一輻射部,具有一第一饋入點;一第二輻射部,具有一第二饋入點,其中該第二輻射部係鄰近於該第一輻射部;一電感器;一第三輻射部,經由該電感器耦接至該第二輻射部;以及一介質基板,其中該第一輻射部、該第二輻射部,以及該第三輻射部皆設置於該介質基板上。
在一些實施例中,該通訊裝置係實施於一無線分享器或一小型基站。
在一些實施例中,該等天線結構之每一者之該第一輻射部之設置高度和該第二輻射部之設置高度皆高於該主機板和該散熱片之最大高度。
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。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例,以簡化說明。當然,這些特定的範例並非用以限定。例如,若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方,即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例,亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間,而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外,以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號或(且)標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的,並非用以限定所討論的不同實施例或(且)結構之間有特定的關係。
此外,其與空間相關用詞。例如「在…下方」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」 及類似的用詞,係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外,這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位),則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
第1A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。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100之側視圖。請一併參考第1A、1B圖。例如,天線結構100可應用於一通訊裝置或或一無線分享器(Wireless Access Point)當中,但亦不僅限於此。在第1A、1B圖之實施例中,天線結構100至少包括:一第一輻射部(Radiation Element)110、一第二輻射部120、一第三輻射部130、一電感器(Inductor)LR,以及一介質基板(Dielectric Substrate)170,其中第一輻射部110、第二輻射部120,以及第三輻射部130皆可用金屬材質製成,例如:銅、銀、鋁、鐵,或是其合金。
第一輻射部110可以大致呈現一五邊形。詳細而言,第一輻射部110具有一第一端111和一第二端112,其中一第一饋入點(Feeding Point)FP1可位於第一輻射部110之第一端111處,而第一輻射部110之第二端112為一開路端(Open End)。為微調天線結構100之阻抗匹配(Impedance Matching),第一輻射部110之第一端111可為一錐形(Tapered Shape),其中第一饋入點FP1則可位於此錐形之一頂點(Vertex)處。
第二輻射部120可以大致呈現另一五邊形,其中第二輻射部120係鄰近於第一輻射部110。詳細而言,第二輻射部120具有一第一端121和一第二端122,其中一第二饋入點FP2可位於第二輻射部120之第一端121處。為微調天線結構100之阻抗匹配,第二輻射部120之第一端121可為另一錐形,其中第二饋入點FP2則可位於此錐形之一頂點處。在一些實施例中,第一饋入點FP1更可耦接至一信號源(Signal Source)190之一正極(Positive Electrode),而第二饋入點FP2更可耦接至信號源190之一負極(Negative Electrode)。例如,前述之信號源190可為一射頻(Radio Frequency,RF)模組,其可用於激發天線結構100。在另一些實施例中,信號源190之正極和負極亦可互相對調。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),但通常不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)。
電感器LR可為一集總式電感器(Lumped Inductor)。在一些實施例中,電感器LR可藉由一表面貼焊技術(Surface Mount Technology,SMT)而形成於介質基板170上,但亦不僅限於此。
第三輻射部130可以大致呈現一矩形。詳細而言,第三輻射部130具有一第一端131和一第二端132,其中第三輻射部130之第一端131可經由電感器LR耦接至第二輻射部120之第二端122,而第三輻射部130之第二端132為一開路端。例如,第三輻射部130之第二端132和第一輻射部110之第二端112兩者可大致朝相反且互相遠離之方向作延伸。在一些實施例中,第三輻射部130之寬度W3可大於或等於第二輻射部120之寬度W2,以增加天線結構100之操作頻寬(Operational Bandwidth)。
介質基板170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 Printed Circuit,FPC)。詳細而言,介質基板170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110、第二輻射部120、第三輻射部130,以及電感器LR皆可設置於介質基板170之第一表面E1上,而介質基板170之第二表面E2上則未配置任何輻射部。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100之返回損失(Return Loss)圖,其中橫軸代表操作頻率(MHz),而縱軸代表返回損失(dB)。根據第2圖之量測結果,天線結構100可涵蓋一第一頻帶(Frequency Band)FB1、一第二頻帶FB2,以及一第三頻帶FB3。例如,第一頻帶FB1可介於746MHz至894MHz之間,第二頻帶FB2可介於1710MHz至2200MHz之間,而第三頻帶FB3可介於3300MHz至4200MHz之間。因此,天線結構100將至少可支援新世代5G通訊系統(5th Generation Wireless System)之sub-6GHz寬頻操作。
在一些實施例中,天線結構100之操作原理可如下列所述。第一輻射部110、第二輻射部120,以及第三輻射部130可共同激發產生前述之第一頻帶FB1。必須注意的是,由於前述之第一頻帶FB1相對較低,故電感器LR在第一頻帶FB1中將可被視為一短路元件(Short-Circuited Element)。第一輻射部110和第二輻射部120可共同激發產生一基頻共振模態(Fundamental Resonant Mode),以形成前述之第二頻帶FB2。另外,第一輻射部110和第二輻射部120更可共同激發產生一高階共振模態(Higher-Order Resonant Mode),以形成前述之第三頻帶FB3。必須注意的是,由於前述之第二頻帶FB2和第三頻帶FB3相對較高,故電感器LR在第二頻帶FB2和第三頻帶FB3中將可被視為一斷路元件(Open-Circuited Element)。藉由使用電感器LR,第三輻射部130將可選擇性地成為天線結構100之一部份共振路徑(Resonant Path)。因此,天線結構100之整體尺寸將可被大幅度微縮。
第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100操作於第一頻帶FB1時之輻射場型(Radiation Pattern)圖。必須理解的是,前述之輻射場型圖係藉由一極座標系統來表示,其中此極座標系統之參數「ψ」可代表水平面上(ZX平面)之空間方位角度(度),而此極座標系統之參數「R」則可代表天線結構100之輻射增益(Radiation Gain)(dB)。根據第3A圖之量測結果,天線結構100可於第一頻帶FB1中提供近似全向性(Omnidirectional)之輻射場型。
第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100操作於第二頻帶FB2時之輻射場型圖。根據第3B圖之量測結果,天線結構100可於第二頻帶FB2中提供近似全向性之輻射場型。
第3C圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100操作於第三頻帶FB3時之輻射場型圖。根據第3C圖之量測結果,天線結構100可於第三頻帶FB3中提供近似全向性之輻射場型。
在一些實施例中,天線結構100之元件尺寸和元件參數可如下列所述。第一輻射部110之長度L1可大致等於天線結構100之第二頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。第一輻射部110之寬度W1可介於27mm至33mm之間。第二輻射部120之長度L2可大致等於天線結構100之第二頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。第二輻射部120之寬度W2可介於27mm至33mm之間。第二輻射部120和第三輻射部130兩者之總長度(L2+L3)可大致等於天線結構100之第一頻帶FB1之0.25倍波長(λ/4)。第三輻射部130之寬度W3可介於27mm至40mm之間。電感器LR之電感值(Inductance)可介於4nH至6nH之間。天線結構100之總長度LT可介於130mm至140mm之間,其相較於傳統設計可縮短至少30%(傳統設計之總長度通常大於200mm)。以上元件尺寸和元件參數之範圍係根據多次實驗結果而得出,其有助於最佳化天線結構100之操作頻寬和阻抗匹配。
以下實施例將介紹天線結構100之不同組態及細部結構特徵。必須理解的是,這些圖式和敘述僅為舉例,而非用於限制本發明之範圍。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電感器LK之立體圖。在第4圖之實施例中,電感器LK可改為一扼流線電感器(Choke Line Inductor),其亦可耦接於前述之第二輻射部120和第三輻射部130之間。根據實際量測結果,若將集總式電感器LR置換為扼流線電感器LK,則天線結構100之操作特性仍不會受到太大影響。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構500之立體圖。第5圖與第1A圖相似。在第5圖之實施例中,天線結構500之一第一輻射部510、一第二輻射部520,以及一第三輻射部530之每一者皆可大致呈現一六邊形。根據實際量測結果,此種輻射部之錐形邊緣(Tapered Edge)之設計有助於微調天線結構500之阻抗匹配。第5圖之天線結構500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。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構600之立體圖。第6圖與第5圖相似。在第6圖之實施例中,天線結構600更包括一第一延伸輻射部(Extension Radiation Element)634和一第二延伸輻射部635,其皆可用金屬材質所製成。詳細而言,第一延伸輻射部634係耦接至第三輻射部530之一側,而第二延伸輻射部635則耦接至第三輻射部530之相對另一側,其中第二延伸輻射部635係與第一延伸輻射部634大致互相平行。另外,第一延伸輻射部634和第二延伸輻射部635皆可與介質基板170之第一表面E1大致互相垂直。例如,第一延伸輻射部634之高度HA(沿Z軸方向)可介於8mm至12mm之間,而第二延伸輻射部635之高度HB(沿Z軸方向)亦可介於8mm至12mm之間,但亦不僅限於此。根據實際量測結果,此種延伸輻射部之設計有助於增加天線結構600之操作頻寬。第6圖之天線結構600之其餘特徵皆與第5圖之天線結構500類似,故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第7A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構700之立體圖。第7B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構700之側視圖。請一併參考第7A、7B圖。第7A、7B圖與第5圖相似。在第7A、7B圖之實施例中,天線結構700包括一第一輻射部710、一第二輻射部720、一第三輻射部730、一第四輻射部740、一電感器LR、一介質基板170,以及一或複數個導電貫通元件(Conductive Via Element)747、748,其中第一輻射部710、第二輻射部720、第三輻射部730、第四輻射部740,以及該等導電貫通元件747、748皆可用金屬材質製成。
詳細而言,介質基板170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710、第二輻射部720、第三輻射部730,以及電感器LR皆可設置於介質基板170之第一表面E1上,而第四輻射部740則可設置於介質基板170之第二表面E2上。第一輻射部710具有一第一饋入點FP1。第二輻射部720具有一第二饋入點FP2。第三輻射部730係經由電感器LR耦接至第二輻射部720。
第四輻射部740之長度L6可大於第三輻射部730之長度L5。例如,第三輻射部730於介質基板170之第二表面E2上具有一垂直投影(Vertical Projection),其中此垂直投影可與第四輻射部740至少部份重疊。該等導電貫通元件747、748可鄰近於電感器LR而配置。另外,該等導電貫通元件747、748可穿透介質基板170,其中第四輻射部740還可經由該等導電貫通元件747、748耦接至第三輻射部730。必須理解的是,該等導電貫通元件747、748之總數量及配置方式皆可根據不同需求而進行調整。
在第7A、7B圖之實施例中,天線結構700亦可涵蓋前述之第一頻帶FB1、第二頻帶FB2,以及第三頻帶FB3。根據實際量測結果,第四輻射部740和該等導電貫通元件747、748之加入有助於增加天線結構700之操作頻寬。另外,第二輻射部720和第四輻射部740兩者之總長度(L4+L6)可大致等於天線結構700之第一頻帶FB1之0.25倍波長(λ/4)。第7A、7B圖之天線結構700之其餘特徵皆與第5圖之天線結構500類似,故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置800之立體圖。例如,通訊裝置800可實施於一無線分享器或一小型基站(Base Station)。在第8圖之實施例中,通訊裝置800包括一主機板(Motherboard)810、一散熱片(Cooling Fin)820,以及一天線系統(Antenna System)830。散熱片820係耦接至主機板810。天線系統830包括複數個天線結構831、832、833、834,其中主機板810和散熱片820皆大致由該等天線結構831、832、833、834所共同包圍。該等天線結構831、832、833、834可朝不同方向作配置,使得天線系統830可提供近似全向性之一輻射場型。該等天線結構831、832、833、834之每一者之結構皆可如先前第1-7圖之任一實施例所述,故在此不再重複說明。必須注意的是,該等天線結構831、832、833、834之每一者之第一輻射部110之設置高度H1和第二輻射部120之設置高度H2皆可高於主機板810和散熱片820之最大高度H3(例如,前述之每一高度皆可沿Y軸方向來作定義)。根據實際量測結果,此種高度差異之設計有助降低主機板810和散熱片820之干擾,同時可強化天線系統830之整體全向性,特別是在前述之第二頻帶FB2和第三頻帶FB3中最為有效。因此,通訊裝置800將至少可支援 多輸入及多輸出(Multi-Input and Multi-Output,MIMO)之寬頻操作。在另一些實施例中,天線系統830還可根據不同需求而包括更少個或更多個天線結構。
本發明提出一種新穎之天線結構和通訊裝置。與傳統設計相比,本發明至少具有寬頻帶、全向性輻射場型、高通訊品質,以及低製造成本等優勢,故其很適合應用於各種各式之裝置當中。
值得注意的是,以上所述之元件尺寸、元件形狀、元件參數,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。本發明之天線結構和通訊裝置並不僅限於第1-8圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-8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和通訊裝置當中。
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。
100,500,600,700,831,832,833,834:天線結構 110,510,710:第一輻射部 111:第一輻射部之第一端 112:第一輻射部之第二端 120,520,720:第二輻射部 121:第二輻射部之第一端 122:第二輻射部之第二端 130,530,730:第三輻射部 131:第三輻射部之第一端 132:第三輻射部之第二端 170:介質基板 190:信號源 634:第一延伸輻射部 635:第二延伸輻射部 740:第四輻射部 747,748:導電貫通元件 800:通訊裝置 810:主機板 820:散熱片 830:天線系統 E1:介質基板之第一表面 E2:介質基板之第二表面 FB1:第一頻帶 FB2:第二頻帶 FB3:第三頻帶 FP1:第一饋入點 FP2:第二饋入點 H1,H2,H3,HA,HB:高度 L1,L2,L3,LT,L4,L5,L6:長度 LR,LK:電感器 W1,W2,W3: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立體圖。 第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之側視圖。 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之返回損失圖 第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構操作於第一頻帶時之輻射場型圖 第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構操作於第二頻帶時之輻射場型圖 第3C圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構操作於第三頻帶時之輻射場型圖 第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電感器之立體圖。 第5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6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7A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7B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之側視圖。 第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之立體圖。
100:天線結構
110:第一輻射部
111:第一輻射部之第一端
112:第一輻射部之第二端
120:第二輻射部
121:第二輻射部之第一端
122:第二輻射部之第二端
130:第三輻射部
131:第三輻射部之第一端
132:第三輻射部之第二端
170:介質基板
190:信號源
FP1:第一饋入點
FP2:第二饋入點
L1,L2,L3:長度
LR:電感器
W1,W2,W3:寬度
X:X軸
Y:Y軸
Z:Z軸

Claims (22)

  1. 一種天線結構,包括:一第一輻射部,具有一第一饋入點;一第二輻射部,具有一第二饋入點,其中該第二輻射部係鄰近於該第一輻射部;一電感器;一第三輻射部,經由該電感器耦接至該第二輻射部;以及一介質基板,其中該第一輻射部、該第二輻射部,以及該第三輻射部皆設置於該介質基板上;其中該第一饋入點更耦接至一信號源之一正極,而該第二饋入點更耦接至該信號源之一負極。
  2. 如請求項1所述之天線結構,其中該第一輻射部、該第二輻射部,以及該第三輻射部之任一者係呈現一矩形、一五邊形,或是一六邊形。
  3. 如請求項1所述之天線結構,其中該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶,以及一第三頻帶,該第二頻帶係高於該第一頻帶,而該第三頻帶係高於該第二頻帶。
  4. 如請求項3所述之天線結構,其中該第一頻帶係介於746MHz至894MHz之間,該第二頻帶係介於1710MHz至2200MHz之間,而該第三頻帶係介於3300MHz至4200MHz之間。
  5. 如請求項3所述之天線結構,其中該天線結構於該第一頻帶、該第二頻帶,以及該第三頻帶中皆能提供近似全向性之一輻射場型。
  6. 如請求項3所述之天線結構,其中該第一輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。
  7. 如請求項3所述之天線結構,其中該第二輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。
  8. 如請求項3所述之天線結構,其中該第二輻射部和該第三輻射部之總長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。
  9. 如請求項3所述之天線結構,其中該電感器在該第一頻帶中被視為一短路元件,而該電感器在該第二頻帶和該第三頻帶中則被視為一斷路元件。
  10. 如請求項1所述之天線結構,其中該電感器之電感值係介於4nH至6nH之間。
  11. 如請求項1所述之天線結構,其中該電感器為一集總式電感器或一扼流線電感器。
  12. 如請求項3所述之天線結構,其中該介質基板具有相對之一第一表面和一第二表面,而該第一輻射部、該第二輻射部,以及該第三輻射部皆設置於該介質基板之該第一表面上。
  13. 如請求項12所述之天線結構,更包括:一第一延伸輻射部,耦接至該第三輻射部之一側;以及 一第二延伸輻射部,耦接至該第三輻射部之相對另一側,其中該第二延伸輻射部係與該第一延伸輻射部大致互相平行。
  14. 如請求項13所述之天線結構,其中該第一延伸輻射部和該第二延伸輻射部皆與該介質基板之該第一表面大致互相垂直。
  15. 如請求項12所述之天線結構,更包括:一第四輻射部,設置於該介質基板之該第二表面上;以及一或複數個導電貫通元件,穿透該介質基板,其中該第四輻射部係經由該等導電貫通元件耦接至該第三輻射部。
  16. 如請求項15所述之天線結構,其中該第四輻射部之長度係大於該第三輻射部之長度。
  17. 如請求項15所述之天線結構,其中該第二輻射部和該第四輻射部之總長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。
  18. 一種通訊裝置,包括:一主機板;一散熱片,耦接至該主機板;以及一天線系統,包括複數個天線結構,其中該主機板和該散熱片皆大致由該等天線結構所共同包圍,而該天線結構之每一者包括:一第一輻射部,具有一第一饋入點;一第二輻射部,具有一第二饋入點,其中該第二輻射部係鄰近於該第一輻射部; 一電感器;一第三輻射部,經由該電感器耦接至該第二輻射部;以及一介質基板,其中該第一輻射部、該第二輻射部,以及該第三輻射部皆設置於該介質基板上;其中該第一饋入點更耦接至一信號源之一正極,而該第二饋入點更耦接至該信號源之一負極。
  19. 如請求項18所述之通訊裝置,其中該通訊裝置係實施於一無線分享器或一小型基站。
  20. 如請求項18所述之通訊裝置,其中該等天線結構之每一者之該第一輻射部之設置高度和該第二輻射部之設置高度皆高於該主機板和該散熱片之最大高度。
  21. 一種天線結構,包括:一第一輻射部,具有一第一饋入點;一第二輻射部,具有一第二饋入點,其中該第二輻射部係鄰近於該第一輻射部;一電感器;一第三輻射部,經由該電感器耦接至該第二輻射部;一介質基板,其中該第一輻射部、該第二輻射部,以及該第三輻射部皆設置於該介質基板上;一第一延伸輻射部,耦接至該第三輻射部之一側;以及 一第二延伸輻射部,耦接至該第三輻射部之相對另一側,其中該第二延伸輻射部係與該第一延伸輻射部大致互相平行。
  22. 一種天線結構,包括:一第一輻射部,具有一第一饋入點;一第二輻射部,具有一第二饋入點,其中該第二輻射部係鄰近於該第一輻射部;一電感器;一第三輻射部,經由該電感器耦接至該第二輻射部;以及一介質基板,其中該第一輻射部、該第二輻射部,以及該第三輻射部皆設置於該介質基板上;其中該介質基板具有相對之一第一表面和一第二表面,而該第一輻射部、該第二輻射部,以及該第三輻射部皆設置於該介質基板之該第一表面上;其中該天線結構更包括:一第四輻射部,設置於該介質基板之該第二表面上;以及一或複數個導電貫通元件,穿透該介質基板,其中該第四輻射部係經由該等導電貫通元件耦接至該第三輻射部。
TW111141939A 2022-11-03 2022-11-03 天線結構和通訊裝置 TWI833416B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW111141939A TWI833416B (zh) 2022-11-03 2022-11-03 天線結構和通訊裝置
US18/487,309 US20240154313A1 (en) 2022-11-03 2023-10-16 Antenna structure and communication device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW111141939A TWI833416B (zh) 2022-11-03 2022-11-03 天線結構和通訊裝置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI833416B true TWI833416B (zh) 2024-02-21
TW202420649A TW202420649A (zh) 2024-05-16

Family

ID=90824949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111141939A TWI833416B (zh) 2022-11-03 2022-11-03 天線結構和通訊裝置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20240154313A1 (zh)
TW (1) TWI833416B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW565967B (en) * 2001-07-25 2003-12-11 Atheros Comm Inc Dual band planar high-frequency antenna
US20130082898A1 (en) * 2011-04-11 2013-04-04 Kenichi Asanuma Antenna apparatus provided with two antenna elements and sleeve element for use in mobile communications

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW565967B (en) * 2001-07-25 2003-12-11 Atheros Comm Inc Dual band planar high-frequency antenna
US20130082898A1 (en) * 2011-04-11 2013-04-04 Kenichi Asanuma Antenna apparatus provided with two antenna elements and sleeve element for use in mobile communications

Also Published As

Publication number Publication date
US20240154313A1 (en) 2024-05-09
TW202420649A (zh) 2024-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI715316B (zh) 天線結構
TWI725846B (zh) 天線結構
TWI714369B (zh) 天線結構
TWI714372B (zh) 天線結構
TW202101825A (zh) 天線結構
TWI825780B (zh) 穿戴式裝置
TWI711221B (zh) 天線結構
TWI827123B (zh) 天線結構和通訊裝置
TWI823474B (zh) 天線結構
TWI833416B (zh) 天線結構和通訊裝置
TWI704714B (zh) 天線系統
TWI822268B (zh) 天線結構
TWI749912B (zh) 天線結構
TWI851098B (zh) 降低特定吸收率之行動裝置
TWI783716B (zh) 天線結構和電子裝置
TWI844306B (zh) 天線結構
TWI832574B (zh) 支援寬頻操作之行動裝置
TWI853483B (zh) 天線系統
TWI821856B (zh) 天線系統
TWI844146B (zh) 天線結構
TWI845052B (zh) 天線結構
TWI825745B (zh) 支援寬頻操作之行動裝置
TWI763523B (zh) 消除輻射場型零點之行動裝置
TWI788198B (zh) 天線結構
CN118054197A (zh) 天线结构和通信装置