TWM598542U - 混合天線結構 - Google Patents

Abstract

一種混合天線結構，包括：一第一天線結構、一第二天線結構、一第一電感器、一第二電感器、一第一電容器、一第一信號源，以及一第二信號源。第一天線結構具有一共同饋入點。第二天線結構包括一線圈輻射部，其中第二天線結構係經由第一電感器耦接至第一天線結構，而線圈輻射部係呈現一L字形。第一信號源係經由第一電容器耦接至共同饋入點。第二信號源係經由第二電感器耦接至共同饋入點。第一天線結構可涵蓋一LTE頻帶，而第二天線結構可涵蓋一NFC頻帶。

Description

混合天線結構

本創作係關於一種混合天線結構，特別係關於一種可同時涵蓋LTE(Long Term Evolution)頻帶和NFC(Near Field Communication)頻帶之混合天線結構。

近場通訊(Near Field Communication，NFC)，又稱近距離無線通訊，是一種短距離之高頻無線通訊技術，其允許電子設備之間進行非接觸式點對點資料傳輸，在十公分(3.9英吋)內交換資料。近場通訊技術因所需之頻率較低，故其所對應之天線元件通常具有較長之共振路徑。然而，行動裝置之內部設計空間往往極為有限，在此情況下，如何設計出具有小尺寸之近場通訊天線來涵蓋所需頻帶，已成為現今天線設計者之一大挑戰。

在較佳實施例中，本創作提出一種混合天線結構，包括：一第一天線結構，具有一共同饋入點；一第一電感器；一第二天線結構，包括一線圈輻射部，其中該第二天線結構係經由該第一電感器耦接至該第一天線結構，而該線圈輻射部係呈現一L字形；一第二電感器；一第一電容器；一第一信號源，經由該第一電容器耦接至該共同饋入點；以及一第二信號源，經由該第二電感器耦接至該共同饋入點；其中該第一天線結構涵蓋一LTE頻帶，而該第二天線結構涵蓋一NFC頻帶。

在一些實施例中，該LTE頻帶包括一第一頻率區間和一第二頻率區間，該第一頻率區間係介於699MHz至960MHz之間，而該第二頻率區間係介於1710MHz至2690MHz之間。

在一些實施例中，該NFC頻帶係位於13.56MHz處。

在一些實施例中，該第一天線結構係位於一第一平面上，該第二天線結構係位於一第二平面上，而該第二平面係與該第一平面大致互相垂直。

在一些實施例中，該第一天線結構包括：一饋入部，耦接至該共同饋入點；一第一輻射部，耦接至該饋入部；一第二輻射部，耦接至該第一輻射部，其中該第一輻射部和該第二輻射部共同形成一封閉迴圈；以及一連接部，其中該第一電感器係經由該連接部耦接至該第一輻射部或該第二輻射部。

在一些實施例中，該饋入部包括一第一分支部份、一第二分支部份，以及一共同部份，該第一分支部份係耦接至該共同饋入點，該第二分支部份係耦接至一接地電位，而該第一分支部份和該第二分支部份皆更經由該共同部份耦接至該第一輻射部上之一第一連接點。

在一些實施例中，該第一輻射部係呈現一C字形並具有一第一端和一第二端，而該第一連接點係位於該第一輻射部之該第一端處。

在一些實施例中，該第二輻射部係呈現一直條形並具有一第一端和一第二端，該第二輻射部之該第一端係耦接至該第一輻射部之該第一端，而該第二輻射部之該第二端係耦接至該第一輻射部之該第二端。

在一些實施例中，該第一電感器係經由該連接部耦接至該第二輻射部上之一第二連接點，而該第二連接點係介於該第二輻射部之該第一端和該第二端之間。

在一些實施例中，該線圈輻射部包圍住一L字形非金屬區域。

在一些實施例中，該線圈輻射部具有一第一端和一第二端，該線圈輻射部之該第一端係耦接至該第一電感器，而該線圈輻射部之該第二端係耦接至一接地電位。

在一些實施例中，該第一電感器之電感值約介於62nH至82nH之間。

為讓本創作之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本創作之具體實施例，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。

第1圖係顯示根據本創作一實施例所述之混合天線結構(Hybrid Antenna Structure)100之示意圖。混合天線結構100可應用於一行動裝置(Mobile Device)當中，例如：一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1圖所示，混合天線結構100包括：一第一天線結構110、一第二天線結構160、一第一信號源(Signal Source)180、一第二信號源190、一第一電容器(Capacitor)C1、一第一電感器(Inductor)L1，以及一第二電感器L2，其中第一天線結構110和第二天線結構160皆可由金屬材質所製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。

第一天線結構110可涵蓋一LTE(Long Term Evolution)頻帶。在一些實施例中，前述之LTE頻帶包括一第一頻率區間和一第二頻率區間，其中第一頻率區間係介於699MHz至960MHz之間，而第二頻率區間係介於1710MHz至2690MHz之間。第一天線結構110之形狀和種類在本創作中並不特別作限制。例如，第一天線結構110可以是一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一補釘天線(Patch Antenna)、一螺旋天線(Helical Antenna)、一平面倒F字形天線(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，或是一晶片天線(Chip Antenna)。

第二天線結構160可涵蓋一NFC(Near Field Communication)頻帶。在一些實施例中，前述之NFC頻帶係位於13.56MHz處。第二天線結構160包括一線圈輻射部(Coil Radiation Element)170，其中線圈輻射部170可以大致呈現一L字形。第二天線結構160係經由第一電感器L1耦接至第一天線結構110。第一電感器L1係用於降低第一天線結構110和第二天線結構160之間之互相干擾。

必須注意的是，第一天線結構110具有一共同饋入點(Common Feeding Point)FP，其可與第二天線結構160兩者共享。第一信號源180可以是一LTE射頻(Radio Frequency，RF)模組。第一信號源180係經由第一電容器C1耦接至共同饋入點FP，以激發第一天線結構110，其中第一電容器C1係用於濾除低頻雜訊(Low-Frequency Noise)。第二信號源190可以是一NFC晶片(NFC Chip)。第二信號源190係經由第二電感器L2耦接至共同饋入點FP，以激發第二天線結構160，其中第二電感器L2係用於濾除高頻雜訊(High-Frequency Noise)。

在本創作之設計下，第一天線結構110和第二天線結構160兩者僅需要單一共同饋入點FP，而第一天線結構110更可視為第二天線結構160之一延伸部份並增加其等效共振長度，使得第二天線結構160可在不使用任何鐵氧體(Ferrite)之情況下仍能維持良好之輻射特性。必須注意的是，第二天線結構160之線圈輻射部170大致呈現一L字形，非如傳統設計之正方形或矩形，故第二天線結構160之整體尺寸還可以進一步作微縮，同時降低其整體製造成本。

以下將介紹混合天線結構100之具體實施方式。必須理解的是，這些圖式和敘述僅為舉例，使讀者易於理解，而非用於限制本創作之範圍。

第2圖係顯示根據本創作一實施例所述之混合天線結構200之立體圖。在第2圖之實施例中，混合天線結構200包括：一第一天線結構210、一第二天線結構260、一第一信號源280、一第二信號源290、一第一電容器C1、一第一電感器L1，以及一第二電感器L2。第一天線結構210可位於一第一平面E1上，而第二天線結構260可位於一第二平面E2上，其中第二平面E2可與第一平面E1大致互相垂直。例如，混合天線結構200可套用於一智慧型手機，其中第一天線結構210可設置於此智慧型手機之一非導體側壁(Nonconductive Sidewall)上，而第二天線結構260可設置於此智慧型手機之一非導體背蓋上(Nonconductive Back Cover)(其可與非導體側壁大致互相垂直)，但亦不僅限於此。

第一天線結構210可涵蓋一LTE頻帶，而第二天線結構260可涵蓋一NFC頻帶，其中第一天線結構210和第二天線結構260可共享一共同饋入點FP。詳細而言，第一信號源280係經由第一電容器C1耦接至共同饋入點FP，以激發第一天線結構210，而第二信號源290係經由第二電感器L2耦接至共同饋入點FP，以激發第二天線結構260。

第3圖係顯示根據本創作一實施例所述之第一天線結構210之俯視圖。請一併參考第2、3圖。第一天線結構210包括：一饋入部(Feeding Element)220、一第一輻射部(Radiation Element)230、一第二輻射部240，以及一連接部(Connection Element)250。饋入部220可大致呈現一倒Y字形，並包括一第一分支部份(Branch Portion)224、一第二分支部份225，以及一共同部份(Common Portion)226，其中第一分支部份224係耦接至共同饋入點FP，第二分支部份225係耦接至一接地電位(Ground Voltage)VSS，而第一分支部份224和第二分支部份225皆更經由共同部份226耦接至第一輻射部230上之一第一連接點CP1。接地電位VSS可由混合天線結構200之一系統接地面(System Ground Plane)所提供(未顯示)。

第一輻射部230可以大致呈現一C字形並具有一第一端231和一第二端232，其中第一連接點CP1係位於或鄰近於第一輻射部230之第一端231處。第二輻射部240可以大致呈現一直條形並具有一第一端241和一第二端242，其中第二輻射部240之第一端241係耦接至第一輻射部230之第一端231，而第二輻射部240之第二端242係耦接至第一輻射部230之第二端232。換言之，第一輻射部230和第二輻射部240可共同形成一封閉迴圈(Closed Loop)，其可包圍住一直條形非金屬區域215。

連接部250可為一直角彎折結構，其係部份地位於第一平面E1上，且部份地位於第二平面E2上。第一電感器L1係經由連接部250耦接至第二輻射部240上之一第二連接點CP2，其中第二連接點CP2係介於第二輻射部240之第一端241和第二端242之間，並相對更靠近第二輻射部240之第二端242。然而，本創作並不僅限於此，在另一些實施例中，第一電感器L1亦可改為經由連接部250耦接至第一輻射部230上之任意連接點。

在一些實施例中，前述之LTE頻帶包括一第一頻率區間和一第二頻率區間，其中第一頻率區間係介於699MHz至960MHz之間，而第二頻率區間係介於1710MHz至2690MHz之間。第一輻射部230可用於激發產生前述之第一頻率區間，而第二輻射部240可用於激發產生前述之第二頻率區間。另外，饋入部220之分叉設計可用於調整第一天線結構210之阻抗匹配(Impedance Matching)。

第二天線結構260包括一線圈輻射部270，其中線圈輻射部270可以大致呈現一空心L字形，而線圈輻射部270更可包圍住一L字形非金屬區域265。詳細而言，線圈輻射部270具有一第一端271和一第二端272，其中線圈輻射部270之第一端271係經由第一電感器L1耦接至第一天線結構210之連接部250，而線圈輻射部270之第二端272係耦接至接地電位VSS(中間可經由一跳線，其未顯示)。第一電感器L1係用於降低第一天線結構210和第二天線結構260之間之互相干擾，其可具有相對較大之電感值(Inductance)。例如，第一電感器L1之電感值可介於62nH至82nH之間。根據實際量測結果，若第一電感器L1之電感值變大，則前述之LTE頻帶會往更低頻方向作偏移，而若第一電感器L1之電感值變小，則前述之LTE頻帶會往更高頻方向作偏移。在一些實施例中，線圈輻射部270係鄰近於一相機模組(Camera Module)而設置，以節省整體設計空間。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)。第2圖之混合天線結構200之其餘特徵皆與第1圖之混合天線結構100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

第4圖係顯示根據本創作一實施例所述之混合天線結構400之示意圖。第4圖和第1圖相似。在第4圖之實施例中，混合天線結構400更包括一匹配電路(Matching Circuit)410、一換衡器(Balun Element)420、一第二電容器C2、一第三電容器C3、一第四電容器C4、一第五電容器C5、一第三電感器L3，以及一第四電感器L4。第一信號源180係經由匹配電路410和第一電容器C1耦接至共同饋入點FP，其中匹配電路410可包括一或複數個電抗元件(Reactance Element)(未顯示)。第二電感器L2係耦接於共同饋入點FP和一第一節點N1之間。第二電容器C2係耦接於第一節點N1和接地電位VSS之間。第三電容器C3係耦接於第一節點N1和一第二節點N2之間。換衡器420具有一第一端、一第二端、一第三端，以及一第四端，其中換衡器420之第一端係耦接至第二節點N2，換衡器之第二端係耦接至接地電位VSS，換衡器420之第三端係耦接至一第三節點N3，而換衡器420之第四端係耦接至一第四節點N4。第四電容器C4係耦接於第三節點N3和接地電位VSS之間。第五電容器C5係耦接於第四節點N4和接地電位VSS之間。第二信號源190係經由第三電感器L3耦接至第三節點N3，而第二信號源190更經由第四電感器L4耦接至第四節點N4。根據實際量測結果，使用前述更複雜之饋入電路之混合天線結構400可滿足更多種匹配設計需求。第4圖之混合天線結構400之其餘特徵皆與第1圖之混合天線結構100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

本創作提出一種新穎之混合天線結構，其可同時涵蓋LTE和NFC之寬頻操作。相較於傳統設計，本創作至少具有小尺寸、寬頻帶、高隔離度，以及低製造成本等優勢，故其很適合應用於各種各式之行動通訊裝置當中。

值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀、元件參數，以及頻率範圍皆非為本創作之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本創作之混合天線結構並不僅限於第1-4圖所圖示之狀態。本創作可以僅包括第1-4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創作之混合天線結構當中。

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。

本創作雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100,200,400:混合天線結構 110,210:第一天線結構 160,260:第二天線結構 170,270:線圈輻射部 180,280:第一信號源 190,290:第二信號源 215:直條形非金屬區域 220:饋入部 224:饋入部之第一分支部份 225:饋入部之第二分支部份 226:饋入部之共同部份 230:第一輻射部 231:第一輻射部之第一端 232:第一輻射部之第二端 240:第二輻射部 241:第二輻射部之第一端 242:第二輻射部之第二端 250:連接部 265:L字形無金屬區域 271:線圈輻射部之第一端 272:線圈輻射部之第二端 410:匹配電路 420:換衡器 C1:第一電容器 C2:第二電容器 C3:第三電容器 C4:第四電容器 C5:第五電容器 CP1:第一連接點 CP2:第二連接點 E1:第一平面 E2:第二平面 FP:共同饋入點 L1:第一電感器 L2:第二電感器 L3:第三電感器 L4:第四電感器 N1:第一節點 N2:第二節點 N3:第三節點 N4:第四節點 VSS:接地電位

第1圖係顯示根據本創作一實施例所述之混合天線結構之示意圖。 第2圖係顯示根據本創作一實施例所述之混合天線結構之立體圖。 第3圖係顯示根據本創作一實施例所述之第一天線結構之俯視圖。 第4圖係顯示根據本創作一實施例所述之混合天線結構之示意圖。

100:混合天線結構

110:第一天線結構

160:第二天線結構

170:線圈輻射部

180:第一信號源

190:第二信號源

C1:第一電容器

FP:共同饋入點

L1:第一電感器

L2:第二電感器

Claims (12)

1. 一種混合天線結構，包括： 一第一天線結構，具有一共同饋入點； 一第一電感器； 一第二天線結構，包括一線圈輻射部，其中該第二天線結構係經由該第一電感器耦接至該第一天線結構，而該線圈輻射部係呈現一L字形； 一第二電感器； 一第一電容器； 一第一信號源，經由該第一電容器耦接至該共同饋入點；以及 一第二信號源，經由該第二電感器耦接至該共同饋入點； 其中該第一天線結構涵蓋一LTE頻帶，而該第二天線結構涵蓋一NFC頻帶。
2. 如請求項1所述之混合天線結構，其中該LTE頻帶包括一第一頻率區間和一第二頻率區間，該第一頻率區間係介於699MHz至960MHz之間，而該第二頻率區間係介於1710MHz至2690MHz之間。
3. 如請求項1所述之混合天線結構，其中該NFC頻帶係位於13.56MHz處。
4. 如請求項1項所述之混合天線結構，其中該第一天線結構係位於一第一平面上，該第二天線結構係位於一第二平面上，而該第二平面係與該第一平面大致互相垂直。
5. 如請求項1所述之混合天線結構，其中該第一天線結構包括： 一饋入部，耦接至該共同饋入點； 一第一輻射部，耦接至該饋入部； 一第二輻射部，耦接至該第一輻射部，其中該第一輻射部和該第二輻射部共同形成一封閉迴圈；以及 一連接部，其中該第一電感器係經由該連接部耦接至該第一輻射部或該第二輻射部。
6. 如請求項5所述之混合天線結構，其中該饋入部包括一第一分支部份、一第二分支部份，以及一共同部份，該第一分支部份係耦接至該共同饋入點，該第二分支部份係耦接至一接地電位，而該第一分支部份和該第二分支部份皆更經由該共同部份耦接至該第一輻射部上之一第一連接點。
7. 如請求項6所述之混合天線結構，其中該第一輻射部係呈現一C字形並具有一第一端和一第二端，而該第一連接點係位於該第一輻射部之該第一端處。
8. 如請求項7所述之混合天線結構，其中該第二輻射部係呈現一直條形並具有一第一端和一第二端，該第二輻射部之該第一端係耦接至該第一輻射部之該第一端，而該第二輻射部之該第二端係耦接至該第一輻射部之該第二端。
9. 如請求項8所述之混合天線結構，其中該第一電感器係經由該連接部耦接至該第二輻射部上之一第二連接點，而該第二連接點係介於該第二輻射部之該第一端和該第二端之間。
10. 如請求項1所述之混合天線結構，其中該線圈輻射部包圍住一L字形非金屬區域。
11. 如請求項1所述之混合天線結構，其中該線圈輻射部具有一第一端和一第二端，該線圈輻射部之該第一端係耦接至該第一電感器，而該線圈輻射部之該第二端係耦接至一接地電位。
12. 如請求項1所述之混合天線結構，其中該第一電感器之電感值約介於62nH至82nH之間。

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