TWM502974U - 可調式天線及具有該可調式天線的無線通訊裝置 - Google Patents

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Description

可調式天線及具有該可調式天線的無線通訊裝置
本新型涉及一種天線，特別涉及一種可調式天線及具有該可調式天線的無線通訊裝置。
於行動電話、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)等無線通訊裝置中，天線作為用以藉由無線電波收發無線電訊號的部件，無疑是無線通訊裝置中最重要的元件之一。
隨著無線通訊裝置的發展，要求天線能夠於多個頻段工作，如GSM/WCDMA/LTE頻段。然而，現在無線通訊裝置朝著輕薄、金屬化趨勢，以達到較好的外觀質感及機構強度。因此，如何設計出整合金屬機蓋的天線，亦成為當今天線發展的重要課題。
有鑑於此，有必要提供一種整合金屬機蓋的可調式天線。
另外，有必要提供一種具有該可調式天線的無線通訊裝置。
一種可調式天線，應用於無線通訊裝置中，該無線通訊裝置包括設有訊號源的基板，該可調式天線包括機蓋及至少一個匹配電路，該機蓋包括輻射體、間隔件及機殼，該機殼和輻射體均包括金屬層，該間隔件位於輻射體與機殼之間，將該輻射體與機殼絕緣間隔，該輻射體與系統訊號源、至少一個匹配電路電性連接，該至少一個匹配電路可以於多種工作模式間切換以相應調整輻射體的工作頻段。
優選地，該匹配電路包括第一匹配電路，該第一匹配電路電連接於輻射體的一端，該第一匹配電路包括第一切換器、第一電容及第一電感、第二電感，該第一切換器可處於開路狀態或者選擇性地藉由電連接於第一電容、第一電感、第二電感中一個接地。
優選地，該匹配電路還包括第二匹配電路，該第二匹配電路電連接於輻射體的另一端，該第二匹配電路包括第二切換器、第三電感、第四電感、第二電容、第三電容，該第二切換器可處於開路、短路或選擇性地藉由電連接於第三電感、第四電感、第二電容、第三電容中的一個接地。
優選地，該可調式天線工作於低頻時，第一匹配電路的第一切換器保持於開路狀態，該第二切換器連接於第三電容時，該可調式天線可工作於LTE Band17頻段；該第二切換器連接於第二電容時，該可調式天線可工作於LTE Band13頻段；該第二切換器連接於第四電感時，該可調式天線可工作於GSM850/LTE Band5頻段；該第二切換器連接於第五電感時，該可調式天線可工作於GSM900/LTE Band8頻段。
優選地，該可調式天線工作於高頻時，保持第二匹配電路的第二切換器處於短路狀態，該第一切換器連接於第二電感時，該可調式天線可工作於GSM1800/LTE Band3頻段；該第一切換器連接於第一電感，該可調式天線可工作於GSM1900/LTE Band2頻段；該第一切換器連接於第一電容時，該可調式天線可工作於WCDMA/LTE Band1頻段；該第一切換器連接於第一電容，且第二切換器處於開路狀態時，該可調式天線可工作於LTE Band7頻段。
優選地，該系統訊號源與輻射體之間的節點藉由電感接地，該電感用於調節該可調試天線的阻抗匹配。
優選地，該可調式天線還包括第一金屬彈片、第二金屬彈片及第三金屬彈片，該第一金屬彈片連接於輻射體與系統訊號源之間，以使訊號饋入源對輻射體饋電，該第二金屬彈片連接於輻射體與第一匹配電路之間，該第三金屬彈片連接於輻射體與第二匹配 電路之間。
優選地，該機蓋為金屬片，或使用濺鍍、射出成型方式將金屬面製作於一塑膠殼上。
優選地，該輻射體為長條形、L形、ㄇ字形或Ω形。
一種無線通訊裝置，包括設有訊號源的基板，該可調式天線包括機蓋及至少一個匹配電路，該機蓋包括輻射體、間隔件及機殼，該機殼和輻射體均包括金屬層，該間隔件位於輻射體與機殼之間，將該輻射體與機殼絕緣間隔，該輻射體與系統訊號源、至少一個匹配電路電性連接，該至少一個匹配電路可以於多種工作模式間切換以相應調整輻射體的工作頻段。
上述可調式天線藉由將機蓋的一部分當作輻射體，並將該輻射體的兩側連接匹配電路，以使該可調式天線可工作於GSM/WCDMA/LTE頻段，同時，該可調式天線可維持無線通訊裝置較好的外觀設計。
100‧‧‧可調式天線
200‧‧‧無線通訊裝置
10‧‧‧機蓋
11‧‧‧輻射體
111‧‧‧第一饋入點
112‧‧‧第一訊號點
113‧‧‧第二訊號點
13‧‧‧間隔件
15‧‧‧機殼
20‧‧‧基板
21‧‧‧系統訊號源
23‧‧‧系統接地面
30‧‧‧匹配電路
31‧‧‧第一匹配電路
32‧‧‧第二匹配電路
311‧‧‧第一切換器
321‧‧‧第二切換器
40‧‧‧金屬彈片
41‧‧‧第一金屬彈片
42‧‧‧第二金屬彈片
43‧‧‧第三金屬彈片
L1‧‧‧第一電感
L2‧‧‧第二電感
L3‧‧‧第三電感
L4‧‧‧第四電感
L5‧‧‧第五電感
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
C3‧‧‧第三電容
圖1為本新型第一較佳實施方式的具有可調式天線的無線通訊裝置的立體圖；圖2為圖1所示的可調式天線的電路示意圖；圖3為圖1所示的可調式天線低頻時的回波損耗示意圖；圖4為圖1所示的可調式天線高頻時的回波損耗示意圖；圖5為圖1所示的可調式天線低頻時的輻射效率示意圖；圖6為圖1所示的可調式天線低頻時的輻射效率示意圖。
請參閱圖1及圖2，本新型較佳實施方式的可調式天線100應用於行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA) 等無線通訊裝置200內，用以收發無線電訊號。無線通訊裝置200還包括基板20。該可調式天線100包括機蓋10、匹配電路30及金屬彈片40。
該機蓋10為無線通訊裝置的外殼體，較佳的，可以為無線通訊裝置200的下殼體，包括輻射體11、間隔件13及機殼15。該輻射體11由導電材料，如金屬材料，製成。該間隔件13由絕緣材料，如塑膠材料，製成。該機殼15為金屬材料製成，該間隔件13位於輻射體11與機殼15之間，用於將輻射體11與機殼15絕緣連接。可以理解，於其他實施例中，該間隔件13可以為空氣，輻射體11與機殼15絕緣間隔設置。
該輻射體11為機蓋10的端部，大致呈長條狀。該輻射體11包括間隔設置的第一饋入點111、第一訊號點112和第二訊號點113。於本實施例中，第一饋入點111設置於輻射體11的大致中部位置，第一訊號點112和第二訊號點113分別設置於該輻射體11兩端。於本實施例中，該機蓋10的長度為129mm，寬度為64mm，高度為8.9mm，該輻射體11的寬度(沿機蓋10的長度方向)為8.5mm，該間隔件13的寬度(沿機蓋10的長度方向)為1mm。
該基板20為無線通訊裝置的主板，大致呈矩形板狀，容置於該機蓋10內。該基板20包括系統訊號源21及系統接地面23。該機殼15電性連接於該系統接地面23，以減小對輻射體11產生的干擾。於本實施例中，該基板20的厚度為0.8mm，長度為120mm，寬度為58mm。
該匹配電路30設置於基板20上，包括第一匹配電路31及第二匹配電路32。該第一匹配電路31與第二匹配電路32位於輻射體11的相對兩端。該第一匹配電路31包括第一切換器311、第一電容C1及第一電感L1、第二電感L2，該第一切換器311可處於開路狀態或者選擇性地藉由電連接於第一電容C1、第一電感L1、第二電感L2中的一個接地。該第二匹配電路32包括第二切換器321、第三電感L3、第四電感L4、第二電容C2、第三電容C3。該第二切換器321可處於開路、 短路或選擇性地藉由電連接於第三電感L3、第四電感L4、第二電容C2、第三電容C3中的一個接地。於本實施例中，第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3的電容值分別為9.1pF、0.5pF、0.8pF，第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4的電感值分別為1nH、1.8nH、22nH、91nH。
該金屬彈片40包括第一金屬彈片41、第二金屬彈片42及第三金屬彈片43。各該第一金屬彈片41、第二金屬彈片42及第三金屬彈片43的一端設置於基板20上，另一端分別對應彈性抵持連接輻射體11的第一饋入點111、第一訊號點112和第二訊號點113。該第一金屬彈片41設置於基板20上的一端電性連接於系統訊號源21，以使系統訊號源21對輻射體11饋電。該第二金屬彈片42電性連接於第一訊號點112與第一匹配電路31的第一切換器311之間，該第三金屬彈片43電性連接於第二訊號點113與第二匹配電路32的第二切換器321之間。
當該可調式天線100工作於低頻時，保持第一匹配電路31的第一切換器311處於開路狀態，再調整第二匹配電路32，該第二切換器321連接於第三電容C3時，該可調式天線100可工作於LTE Band17頻段；該第二切換器321連接於第二電容C2時，該可調式天線100可工作於LTE Band13頻段；該第二切換器321連接於第四電感L4時，該可調式天線100可工作於GSM850/LTE Band5頻段；該第二切換器連接於第五電感L5時，該可調式天線100可工作於GSM900/LTE Band8頻段。所述第一匹配電路31和第二匹配電路32都是藉由軟體調整的。
當該可調式天線100工作於高頻時，保持第二匹配電路32的第二切換器321處於短路狀態，再調整第一匹配電路31，該第一切換器311連接於第二電感L2時，該可調式天線100可工作於GSM1800/LTE Band3頻段；該第一切換器311連接於第一電感L1，該可調式天線100可工作於GSM1900/LTE Band2頻段；該第一切換器311 連接於第一電容C1時，該可調式天線100可工作於WCDMA/LTE Band1頻段；該第一切換器311連接於第一電容C1，且第二切換器321處於開路狀態時，該可調式天線100可工作於LTE Band7頻段。
該系統訊號源21與輻射體11之間的節點藉由一第五電感L5接地，可使該可調式天線100達到較佳的阻抗匹配。於本實施例中，該第五電感L5的電感值為2.5nH。
可以理解，該機蓋10的金屬片還可以使用濺鍍、射出成型等方式製作於一塑膠殼上。
可以理解，該輻射體11還可為長條形、L形、ㄇ字形或Ω形。
請參閱圖3及圖4，所示分別為本實施方式可調式天線100於低頻(0.7~1.5GHz)、高頻(1.6~3.0GHz)的回波損耗(Return Loss，RL)仿真結果示意圖。由圖可以看出，該可調式天線100於GSM/WCDMA/LTE工作頻段下均可滿足天線設計要求。
請參閱圖5及圖6，所示分別為本實施方式可調式天線100於低頻(0.7~0.95GHz)、高頻(1.7~2.7GHz)的輻射效率(Radiation Efficiency，RE)仿真結果示意圖。由圖可以看出，該可調式天線100於GSM/WCDMA/LTE工作頻段下均可滿足天線設計要求。
本新型的可調式天線100藉由將機蓋10的一部分當作輻射體11，並將該輻射體11的兩側連接第一匹配電路31及第二匹配電路32，以使該可調式天線100可工作於GSM/WCDMA/LTE頻段，同時，該可調式天線100可維持無線通訊裝置較好的外觀設計。
綜上所述，凡依本新型精神所作之等效變換，均應涵蓋於本新型保護範圍。
100‧‧‧可調式天線
21‧‧‧系統訊號源
31‧‧‧第一匹配電路
32‧‧‧第二匹配電路
311‧‧‧第一切換器
321‧‧‧第二切換器
L1‧‧‧第一電感
L2‧‧‧第二電感
L3‧‧‧第三電感
L4‧‧‧第四電感
L5‧‧‧第五電感
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
C3‧‧‧第三電容

Claims (10)

  1. 一種可調式天線，應用於無線通訊裝置中，該無線通訊裝置包括設有訊號源的基板，其改良在於：該可調式天線包括機蓋及至少一個匹配電路，該機蓋包括輻射體、間隔件及機殼，該機殼和輻射體均包括金屬層，該間隔件位於輻射體與機殼之間，將該輻射體與機殼絕緣間隔，該輻射體與系統訊號源、至少一個匹配電路電性連接，該至少一個匹配電路可以於多種工作模式間切換以相應調整輻射體的工作頻段。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的可調式天線，其中所述之匹配電路包括第一匹配電路，該第一匹配電路電連接於輻射體的一端，該第一匹配電路包括第一切換器、第一電容及第一電感、第二電感，該第一切換器可處於開路狀態或者選擇性地藉由電連接於第一電容、第一電感、第二電感中的一個接地。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的可調式天線，其中所述之匹配電路還包括第二匹配電路，該第二匹配電路電連接於輻射體的另一端，該第二匹配電路包括第二切換器、第三電感、第四電感、第二電容、第三電容，該第二切換器可處於開路、短路或選擇性地藉由電連接於第三電感、第四電感、第二電容、第三電容中的一個接地。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的可調式天線，其中所述之可調式天線工作於低頻，第一匹配電路的第一切換器保持於開路狀態時，該第二切換器連接於第三電容時，該可調式天線可工作於LTE Band17頻段；該第二切換器連接於第二電容時，該可調式天線可工作於LTE Band13頻段；該第二切換器連接於第四電感時，該可調式 天線可工作於GSM850/LTE Band5頻段；該第二切換器連接於第五電感時，該可調式天線可工作於GSM900/LTE Band8頻段。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的可調式天線，其中所述之可調式天線工作於高頻，第二匹配電路的第二切換器保持於短路狀態時，該第一切換器分別切換連接於第二電感、第一電感與第一電容時，該可調式天線分別對應工作於GSM1800/LTE Band3頻段、GSM1900/LTE Band2頻段與WCDMA/LTE Band1頻段；第二切換器處於開路狀態，且該第一切換器連接於第一電容時，該可調式天線工作於LTE Band7頻段。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的可調式天線，其中所述之系統訊號源與輻射體之間的節點藉由電感接地，該電感用於調節該可調試天線的阻抗匹配。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的可調式天線，其中所述之可調式天線還包括第一金屬彈片、第二金屬彈片及第三金屬彈片，該第一金屬彈片連接於輻射體與系統訊號源之間，以使訊號饋入源對輻射體饋電，該第二金屬彈片連接於輻射體與第一匹配電路之間，該第三金屬彈片連接於輻射體與第二匹配電路之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的可調式天線，其中所述之機蓋為金屬片，或使用濺鍍、射出成型方式將金屬面製作於一塑膠殼上。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的可調式天線，其中所述之輻射體為長條形、L形、ㄇ字形或Ω形。
  10. 一種無線通訊裝置，其中所述之無線通訊裝置包括申請專利範圍第1~9項中任一項所述的可調式天線。
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