CN104836021A

CN104836021A - 通信装置

Info

Publication number: CN104836021A
Application number: CN201410048861.7A
Authority: CN
Inventors: 翁金辂; 许善妮
Original assignee: Acer Inc
Current assignee: Acer Inc
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-08-12

Abstract

本发明提供一种通信装置，该通信装置包括一接地元件和一天线元件。天线元件包括一金属部、一第一馈入支路，以及一第二馈入支路。金属部邻近于接地元件的一边缘。第一馈入支路及第二馈入支路分别耦接至金属部上的一第一馈入点及一第二馈入点，使得天线元件大致为一倒F字形。第一馈入支路包括一第一电抗电路，其中第一馈入点经由第一电抗电路耦接至一第一信号源。第二馈入支路包括一第二电抗电路，其中第二馈入点经由第二电抗电路耦接至一第二信号源。本发明提供的通信装置可有效地降低整体系统的复杂度，并提升整体天线效率。

Description

通信装置

技术领域

本发明涉及一种通信装置，特别涉及一种通信装置及其小型化双馈入倒F形天线元件(Small-size Dual-feed Inverted-F Antenna Element)。

背景技术

近年来，移动通信装置的天线元件为达成小型化及多频带的特性，通常会采用主动式切换开关。通过操作主动式切换开关，天线元件可于各个频带中切换至不同的匹配电路，或是重组天线元件本身来得到不同的共振路径，从而达成多频带的天线设计。然而，由于主动式切换开关的电路设计较为复杂，其常会导致整体天线系统的复杂度及成本上升，并容易降低天线元件的辐射效率。因此，如何改善移动通信装置中主动式切换开关的缺点，已成为现今天线设计者的一大挑战。

发明内容

为了解决先前技术的问题，本发明提供一种新颖的通信装置，其至少包括结构简单的一小型化双馈入倒F形天线元件。此种天线元件包括二条馈入支路以及形状简单的一金属部，其中此二馈入支路分别使得天线元件激发产生宽频的低频及高频频带，以涵盖LTE/WWAN(Long Term Evolution/Wireless Wide Area Network)频带的多频操作。

在较佳实施例中，本发明提供一种通信装置，包括：一接地元件，具有一边缘；以及一天线元件，包括一金属部、一第一馈入支路，以及一第二馈入支路，其中该金属部邻近于该接地元件的该边缘，而该第一馈入支路和该第二馈入支路分别耦接至该金属部上的一第一馈入点和一第二馈入点，使得该天线元件大致为一倒F字形；其中该第一馈入支路包括一第一电抗电路，该第一馈入点经由该第一电抗电路耦接至一第一信号源，该第二馈入支路包括一第二电抗电路，而该第二馈入点经由该第二电抗电路耦接至一第二信号源。

该天线元件的该金属部具有二个馈入点，亦即，该第一馈入点及该第二馈入点。在一些实施例中，当该第一信号源的一第一馈入信号经由该第一馈入点来馈入该天线元件时，该天线元件激发产生一第一频带；而当该第二信号源的一第二馈入信号经由该第二馈入点来馈入该天线元件时，该天线元件激发产生一第二频带，其中，该第一频带的频率低于该第二频带的频率。在一些实施例中，该第一频带约介于704MHz至960MHz之间，而该第二频带约介于1710MHz至2690MHz之间。在一些实施例中，该金属部大致为一直条形或一倒L字形。在一些实施例中，该第一馈入点和该第二馈入点皆位于或邻近于该金属部的一侧边或一端点。在此设计下，该第一馈入点及该第二馈入点皆可充分利用该金属部所能提供的共振路径。因此，该金属部的尺寸可被最佳化地利用，从而可达成本发明天线元件的小型化、结构简化，以及多频操作的特性。

在一些实施例中，当该天线元件操作于该第一频带时，该第一电抗电路于该第二频带内具有一高电抗值，而此将造成该第一电抗电路于该第二频带内具有近似带拒(Band Rejection)的特性，是以该第二信号源的该第二馈入信号将不致影响该天线元件于该第一频带中的操作。在一些实施例中，该第一电抗电路还可使得该第一频带的频宽增加。

在一些实施例中，当该天线元件操作于该第二频带时，该第二电抗电路于该第一频带内具有一高电抗值，而此将造成该第二电抗电路于该第一频带内具有近似带拒的特性，是以该第一信号源的该第一馈入信号将不致影响该天线元件于该第二频带中的操作。在一些实施例中，该第二电抗电路更可使得该第二频带的频宽增加。

在一些实施例中，该金属部位于一净空区间内，并与该接地元件不互相重叠。在一些实施例中，该第一电抗电路及该第二电抗电路皆位于该接地元件上。在另一些实施例中，该第一电抗电路及该第二电抗电路皆位于该净空区间内，并与该接地元件不互相重叠。在一些实施例中，该第一电抗电路及该第二电抗电路与该金属部共同整合于一介质基板上，并与该接地元件不互相重叠。亦即，该第一电抗电路及该第二电抗电路可以无须占用该接地元件上的设计空间。

在一些实施例中，本发明的该天线元件仅须占用小尺寸的净空区间(例如，其面积仅约为30×10mm²)，即可涵盖宽频的该第一频带及该第二频带(例如，LTE/WWAN频带，其约介于704MHz至960MHz之间，以及约介于1710MHz至2690MHz之间)。和传统设计方式相比，本发明以被动式电路来取代主动式切换开关，其将可有效地降低整体系统的复杂度，并提升整体天线效率。

附图说明

图1是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置的示意图；

图2是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置的天线元件的S参数图；

图3是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置的天线元件的天线效率图；

图4是显示根据本发明第二实施例所述的通信装置的示意图；以及

图5是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、400、500～通信装置；

10～接地元件；

101～接地元件的边缘；

11、41、51～天线元件；

12、42、52～金属部；

121、421、521～第一馈入点；

122、422、522～第二馈入点；

13、43、53～第一馈入支路；

131、431、531～第一电抗电路；

14、44、54～第二馈入支路；

141、441、541～第二电抗电路；

15～第一信号源；

16～第二信号源；

201～反射系数(S₁₁)曲线；

202～反射系数(S₂₂)曲线；

203～隔离度(S₂₁)曲线；

21～第一频带；

22～第二频带；

31～第一频带的天线效率曲线；

32～第二频带的天线效率曲线。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

图1是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置100的示意图。通信装置100可以是一智能手机(Smart Phone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记型电脑(Notebook Computer)。如图1所示，通信装置100至少包括一接地元件10以及一天线元件11。天线元件11包括一金属部12、一第一馈入支路13，以及一第二馈入支路14。金属部12邻近于接地元件10的一边缘101。金属部12可以大致为一直条形。第一馈入支路13及第二馈入支路14分别耦接至金属部12上的一第一馈入点121及一第二馈入点122，使得天线元件11大致为一倒F字形。第一馈入支路13包括一第一电抗电路131，其中第一馈入点121经由第一电抗电路131耦接至一第一信号源15。第一电抗电路131可以包括一或多个电容元件或(且)电感元件，例如：芯片电容器或(且)芯片电感器。第一信号源15可以是通信装置100的一射频(Radio Frequency，RF)模块，其可产生低频的一第一馈入信号来激发天线元件11。第二馈入支路14包括一第二电抗电路141，其中第二馈入点122经由第二电抗电路141耦接至一第二信号源16。第二电抗电路141可以包括一或多个电容元件或(且)电感元件，例如：芯片电容器或(且)芯片电感器。第二信号源16可以是通信装置100的另一射频模块，其可产生高频的一第二馈入信号来激发天线元件11。在图1的实施例中，金属部12位于与接地元件10不互相重叠的一净空区间内，而第一电抗电路131及第二电抗电路141皆位于接地元件10上。必须注意的是，通信装置100还可包括其他元件，例如：一触控面板、一处理器、一扬声器、一电池，以及一外壳(未显示)。

图2是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置100的天线元件11的S参数(S parameter)图。在一些实施例中，通信装置100的元件尺寸和元件参数可如下列所述。接地元件10的长度约为200mm，宽度约为150mm。接地元件10的尺寸大致等同一般9.7吋平板电脑的接地面尺寸。天线元件11的长度约为30mm，宽度约为10mm。根据图2的量测结果，当天线元件11由第一信号源15通过第一电抗电路131所激发时，天线元件11可操作于一第一频带21，如反射系数(S₁₁)曲线201所示。另外，当天线元件11由第二信号源16通过第二电抗电路141所激发时，天线元件11还可操作于一第二频带22，如反射系数(S₂₂)曲线202所示。在较佳实施例中，第一频带21可以涵盖LTE700/GSM850/900频带，其约介于704MHz至960MHz之间；而第二频带22可以涵盖GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带，其约介于1710MHz至2690MHz之间。第一电抗电路131于第二频带22内可具有近似带拒(Band Rejection)的特性，因此第二信号源16的该第二馈入信号将不易影响天线元件11于第一频带21中的操作。第一电抗电路131更可使得第一频带21的频宽增加。第二电抗电路141于第一频带21内亦可具有近似带拒的特性，因此第一信号源15的该第一馈入信号亦不易影响天线元件11于第二频带22中的操作。第二电抗电路141还可使得第二频带22的频宽增加。通过使用第一电抗电路131与第二电抗电路141，天线元件11的隔离度(S₂₁)曲线203于第一频带21及第二频带22中皆可大致低于-25dB，符合天线的间高隔离度的需求。

图3是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置100的天线元件11的天线效率(Antenna Efficiency)图。前述的天线效率为已包含返回损失的辐射效率。根据图3的量测结果，天线元件11于第一频带21(LTE700/GSM850/900频带)中的天线效率曲线31约介于67%至75%之间，而天线元件11于第二频带22(GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/LTE2500频带)中的天线效率曲线32约介于73%至96%之间。因此，天线元件11的天线效率已可符合实际应用需求。

图4是显示根据本发明第二实施例所述的通信装置400的示意图。图4与图1相似。在第二实施例中，一天线元件41的一第一电抗电路431、一第二电抗电路441，以及一金属部42皆位于一净空区间内。换言的，金属部42、第一电抗电路431，以及第二电抗电路441皆与接地元件10不互相重叠。在一些实施例中，金属部42、第一电抗电路431，以及第二电抗电路441共同整合于一介质基板上，例如：一FR4(Flame Retardant4)基板，其中该介质基板与接地元件10不互相重叠。另外，金属部42可以大致为一倒L字形，以充分利用该净空区间的面积。在其他实施例中，金属部42亦可具有其他形状，例如：一倒U字形，或是一倒J字形。第二实施例的其余特征皆与第一实施例相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图5是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置500的示意图。图5与图1相似。在第三实施例中，一天线元件51的一第一馈入点521及一第二馈入点522皆位于或邻近于一金属部52的一侧边或一端点，使得第一馈入点521及第二馈入点522皆可以充分利用金属部52所能提供的共振路径。更详细地说，金属部52包括一不等宽结构，而该不等宽结构包括一较窄部份和一较宽部份，其中第一馈入点521可位于该较窄部份的一端点上，而第二馈入点522可位于该较窄部份的一侧边上。第三实施例的其余特征皆与第一实施例相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围皆非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的通信装置及天线结构并不仅限于图1-5所图示的状态。本发明可以仅包括图1-5的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言的，并非所有图示的特征均须同时实施于本发明的通信装置及天线结构当中。

在本说明书以及权利要求中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。

本发明虽以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种通信装置，包括：

一接地元件，具有一边缘；以及

一天线元件，包括一金属部、一第一馈入支路，以及一第二馈入支路，其中该金属部邻近于该接地元件的该边缘，而该第一馈入支路和该第二馈入支路分别耦接至该金属部上的一第一馈入点和一第二馈入点，使得该天线元件大致为一倒F字形；

其中该第一馈入支路包括一第一电抗电路，该第一馈入点经由该第一电抗电路耦接至一第一信号源，该第二馈入支路包括一第二电抗电路，而该第二馈入点经由该第二电抗电路耦接至一第二信号源。

2.如权利要求1所述的通信装置，其中该金属部大致为一直条形或一倒L字形。

3.如权利要求1所述的通信装置，其中该金属部、该第一电抗电路，以及该第二电抗电路皆与该接地元件不互相重叠。

4.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一馈入点和该第二馈入点皆位于或邻近于该金属部的一侧边或一端点。

5.如权利要求1所述的通信装置，其中该天线元件至少操作于一第一频带及一第二频带，而该第一频带的频率低于该第二频带的频率。

6.如权利要求5所述的通信装置，其中该第一频带约介于704MHz至960MHz之间，而该第二频带约介于1710MHz至2690MHz之间。

7.如权利要求5所述的通信装置，其中该第一电抗电路于该第二频带内具有近似带拒的特性。

8.如权利要求5所述的通信装置，其中该第二电抗电路于该第一频带内具有近似带拒的特性。

9.如权利要求5所述的通信装置，其中该第一电抗电路使得该第一频带的频宽增加。

10.如权利要求5所述的通信装置，其中该第二电抗电路使得该第二频带的频宽增加。