TW201442349A - 天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents

Abstract

一種天線結構，包括饋入部、接地部、主天線、次天線以及金屬環。該主天線包括第一輻射體及第二輻射體，第一輻射體及第二輻射體均電性連接至饋入部，並分別位於饋入部的相對兩側。該次天線與主天線間隔設置，包括第三輻射體及第四輻射體，第三輻射體及第四輻射體均電性連接至接地部，並分別位於接地部的相對兩側。該金屬環接地並連接於接地部相對次天線的一端。上述的天線結構體積小，且可接收多頻段訊號。另外，本發明還提供一種具有該天線結構的無線通訊裝置。

Description

天線結構及應用該天線結構的無線通訊裝置

本發明涉及一種天線結構，尤其涉及一種可收發多個頻段的天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置。

在無線通訊裝置中，用來發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電資料訊號的天線裝置，無疑是無線通訊裝置中最重要的元件之一。近年來各種使用不同工作頻帶的通訊系統及應用的不斷出現，則使得天線的設計朝向涵蓋多個系統頻帶的天線結構發展。為了確保無線通訊裝置於使用不同工作頻帶的多種無線通訊系統中均可進行訊號傳輸，該天線裝置必須能夠收發多種不同頻率之訊號。另一方面，天線結構一般結構較為複雜，但由於天線模組的外觀亦趨向於輕薄與微型化，使得天線設計除了寬頻之外，亦需同時具備有小型化的特徵。如何在不增加無線通訊裝置體積的前提下使天線具有寬頻的特性，已成為各家天線廠商最大的挑戰。

有鑑於此，有必要提供一種可收發多頻段訊號且體積小的天線結構。

另，有必要提供一種具有該天線結構的無線通訊裝置。

一種天線結構，包括饋入部、接地部、主天線、次天線以及金屬環，該主天線包括第一輻射體及第二輻射體，第一輻射體及第二輻射體均電性連接至饋入部，並分別位於饋入部的相對兩側；該次天線與主天線間隔設置，包括第三輻射體及第四輻射體，第三輻射體及第四輻射體均電性連接至接地部，並分別位於接地部的相對兩側；該金屬環接地並連接於接地部相對次天線的一端。

一種無線通訊裝置，包括一天線結構，該天線結構包括饋入部、接地部、主天線、次天線以及金屬環，該主天線包括第一輻射體及第二輻射體，第一輻射體及第二輻射體均電性連接至饋入部，並分別位於饋入部的相對兩側；該次天線與主天線間隔設置，包括第三輻射體及第四輻射體，第三輻射體及第四輻射體均電性連接至接地部，並分別位於接地部的相對兩側；該金屬環接地並連接於接地部相對次天線的一端。

所述天線結構包括多個輻射體，並藉由無線通訊裝置的金屬環與輻射體之間的電流耦合產生諧振模態，以便在未增加無線通訊裝置的體積下，該天線結構可收發多個頻段的無線訊號。

100．．．天線結構

200．．．主天線

300．．．次天線

10．．．饋入部

20．．．接地部

30．．．第一輻射體

40．．．第二輻射體

41．．．第一延長段

42．．．第二延長段

43．．．第三延長段

50．．．第三輻射體

51．．．第一連接段

52．．．第二連接段

53．．．第三連接段

60．．．第四輻射體

61．．．第一結合段

62．．．第二結合段

63．．．第三結合段

64．．．第四結合段

70．．．金屬環

圖1為本發明較佳實施方式的天線結構的立體示意圖；

圖2為圖1所示的天線結構的回波損耗示意圖；

圖3為圖1所示的天線結構的天線效率示意圖。

請參閱圖1，本發明之較佳實施方式提供一種天線結構100，其應用於行動電話、平板電腦等無線通訊裝置（圖未示）中，用於收發無線訊號。

該天線結構100包括饋入部10、接地部20、主天線200、次天線300以及金屬環70。主天線200電性連接至饋入部10。次天線300藉由接地部20電性連接至金屬環70，金屬環70接地。主天線200與次天線300相互間隔設置。

該饋入部10用於與無線通訊裝置的電路板上的訊號饋入點（圖未示）電性連接，以為天線結構100饋入電流。在本實施例中，饋入部10為L形，一端垂直於電路板所在平面並與電路板上的訊號饋入點電性連接，另一端與電路板所在平面平行設置並電性連接主天線200。

該接地部20電性連接次天線300與金屬環70電性連接，以使天線結構100藉由金屬環70接地。

主天線200為一單極天線，其與電路板平行間隔設置，包括第一輻射體30及第二輻射體40。第一輻射體30及第二輻射體40均電性連接至饋入部10，並分別位於饋入部10的相對兩側。

該第一輻射體30呈I形，為一矩形長條片狀體。該第一輻射體30的垂直連接於饋入部10平行於電路板的一端。

該第二輻射體40呈平面U形，包括依次連接的第一延長段41、第二延長段42及第三延長段43。該第一延長段41由第一輻射體30與饋入部10連接的一端向饋入部10的另一側延伸。該第二延長段42垂直連接於第一延長段41與第三延長段43之間。第二延長段42與饋入部10分別垂直連接於第一延長段41的相反兩端的相反兩側。第三延長段43與第一延長段41平行間隔設置。

次天線300為微帶線，包括第三輻射體50及第四輻射體60。第三輻射體50及第四輻射體60均電性連接至接地部20，並分別位於接地部20的相對兩側。

該第三輻射體50大致間隔環繞主天線200的第二輻射體40的週邊設置，包括依次連接的第一連接段51、第二連接段52及第三連接段53。該第一連接段51垂直於主天線200所在平面設置，並位於主天線200與電路板之間。第一連接段51呈平面L形，一端連接於接地部20並以平行於第三延長段43的延伸方向於第三延長段43與第二延長段42連接處的外側延伸，另一端平面垂直延伸到主天線200所在平面。該第二連接段52與第三連接段53設置於主天線200所在平面。第二連接段52呈平面L形，一端連接第一連接段51並平行間隔於第二延長段42外側設置，另一端平行並相向於第一連接段51設置。該第三連接段53為條形片狀，平行間隔設置於該第一延長段41外側。該第三連接段53的寬度大於第二連接段52，其內側相對於第二連接段52更靠近第一延長段41，其外側與第二連接段52平齊連接。第二連接段52與第三連接段53的連接處剛好對準第二延長段42的外側緣。

該第四輻射體60連接於接地部20相對於第三輻射體50的一側。該第四輻射體60包括依次連接的第一結合段61、第二結合段62、第三結合段63及第四結合段64。該第一結合段61連接於該接地部20，且該第一結合段61與該第一連接段51在同一直線上。該第二結合段62連接於該第一結合段61，並與第一結合段61所在平面及主天線200所在平面兩兩垂直設置。該第三結合段63與第二結合段62位於同一平面，垂直連接第二結合段62並延伸到主天線200所在平面與第四結合段64連接。該第四結合段64位於主天線200所在平面，由第三結合段63的末端以平行於第一輻射體30的方向延伸到第一結合段61與第一輻射體30之間。在本實施中，該第四結合段64的長度小於第三延長段43。

該金屬環70為無線通訊裝置殼體的一部分，具體的，可以是無線通訊裝置的金屬邊框。該金屬環70圍繞無線通訊裝置的電路板設置，並電性連接到電路板的接地點。該金屬環70連接於接地部20相對次天線300的一端，並與主天線200、次天線300間隔設置。該金屬環70垂直於電路板所在平面設置。

當所述天線結構100工作時，電流自饋入部10進入後，在主天線200與次天線300的電磁耦合下，可分別沿第一輻射體30、第二輻射體40、第三輻射體50、第四輻射體60及金屬環70獲得不同長度的電流路徑，使天線結構100獲得多個工作頻帶，具體說明如下。

最大電流流經第一輻射體30時，第四輻射體60共振倍頻，其共振激發出中心頻率為2500MHz的第一高頻諧振模態，從而使天線結構100工作於LTE頻段。

最大電流流經第二輻射體40時，激發出中心頻率為1800MHz的第二高頻諧振模態，從而使天線結構工作於DCS/PCSLTE頻段。

最大電流流經第三輻射體50時，激發出中心頻率為2000MHz的第三高頻諧振模態，從而使天線結構100工作於WCDMA頻段。

最大電流流經次天線300的第三輻射體50、第四輻射體60以及金屬環70時，激發出中心頻率為800MHz的低頻諧振模態，從而使天線結構100工作於GSM/EGSM頻段。

請參閱圖2，所示為本發明天線結構100的回波損耗（Return Loss，RL）測量結果示意圖。由圖2可以看出，該天線結構100於800MHz、1800MHz、2000MHz及2500MHz的中心頻率下均可滿足天線工作設計要求。

請參閱圖3，所示為本發明天線結構100的天線效率測量結果示意圖。由圖3可以看出，該天線結構100在低頻工作頻帶（800MHz~1000MHz）的天線效率都達60%以上，而在高頻工作頻段（1700MHz~22000MHz）天線效率平均都有70%。

本發明天線結構100包括多個輻射體，並藉由無線通訊裝置的金屬環70與輻射體之間的電流耦合產生多個諧振模態，以便在未增加無線通訊裝置的體積下，該天線結構100可收發多個頻段的無線訊號。

100．．．天線結構

200．．．主天線

300．．．次天線

10．．．饋入部

20．．．接地部

30．．．第一輻射體

40．．．第二輻射體

41．．．第一延長段

42．．．第二延長段

43．．．第三延長段

50．．．第三輻射體

51．．．第一連接段

52．．．第二連接段

53．．．第三連接段

60．．．第四輻射體

61．．．第一結合段

62．．．第二結合段

63．．．第三結合段

64．．．第四結合段

70．．．金屬環

Claims (10)

1. 一種天線結構，包括饋入部及接地部，所述饋入部用於饋入電流，其改良在於：所述天線結構還包括主天線、次天線以及金屬環，該主天線包括第一輻射體及第二輻射體，第一輻射體及第二輻射體均電性連接至饋入部，並分別位於饋入部的相對兩側；該次天線與主天線間隔設置，包括第三輻射體及第四輻射體，第三輻射體及第四輻射體均電性連接至接地部，並分別位於接地部的相對兩側；該金屬環接地並連接於接地部相對次天線的一端。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中最大電流流經第一輻射體時，第四輻射體共振倍頻，其共振激發出第一高頻諧振模態；最大電流流經第二輻射體時，激發出第二高頻諧振模態；最大電流流經第三輻射體時，激發出第三高頻諧振模態；最大電流流經次天線的第三輻射體、第四輻射體以及金屬環時，激發出低頻諧振模態。
3. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中該主天線為單極天線，第一輻射體呈長條片狀體，垂直連接於饋入部的一端。
4. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中該第二輻射體與第一輻射體位於同一平面，包括依次連接的第一延長段、第二延長段及第三延長段，該第一延長段、第二延長段及第三延長段構成大致呈U形的結構。
5. 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，其中該第一延長段連接於饋入部，該第一延長段與該第一輻射體的延伸方向相同,該第二延長段連接於第一延長段與第三延長段之間，並與第一延長段和第三延長段垂直連接。
6. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中該第三輻射體大致間隔環繞主天線的第二輻射體的週邊設置。
7. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中該第三輻射體包括依次連接的第一連接段、第二連接段及第三連接段，該第一連接段垂直於主天線所在平面設置，並位於主天線與電路板之間，第一連接段呈平面L形，該第二連接段與第三連接段設置於主天線所在平面，第二連接段呈平面L形，該第三連接段為條形片狀，平行間隔設置於該第一延長段外側，該第三連接段的寬度大於第二連接段，其內側相對於第二連接段更靠近第一延長段。
8. 如申請專利範圍第7項所述之天線結構，其中該第四輻射體包括依次連接的第一結合段、第二結合段、第三結合段及第四結合段，該第一結合段連接於該接地部，該第二結合段連接於該第一結合段，並與第一結合段所在平面及主天線所在平面兩兩垂直設置，該第三結合段與第二結合段位於同一平面，垂直連接第二結合段並延伸到主天線所在平面與第四結合段連接，該第四結合段位於主天線所在平面，由第三結合段的末端以平行於第一輻射體的方向延伸到第一結合段與第一輻射體之間。
9. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中該第一高頻諧振模態的中心頻率為2500MHz，第二高頻諧振模態的中心頻率為1800MHz，第三高頻諧振模態的中心頻率為2000MHz，低頻諧振模態的中心頻率為800MHz。
10. 一種無線通訊裝置，其改良在於：所述無線通訊裝置括權利要求1~9中任一項所述的天線結構。