TWI668910B - 天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置 - Google Patents

Abstract

一種天線結構，包括邊框、第一饋入部、第二饋入部以及第一接地部，所述邊框上開設有第一斷點及第二斷點，所述第一斷點與所述第二斷點共同自所述邊框劃分出第一輻射部，當電流自所述第一饋入部饋入後，電流流過第一諧振段並藉由所述第一接地部接地，以激發出第一工作模態及第二工作模態，當電流自所述第一饋入部饋入後，電流流過第二諧振段並藉由所述第二饋入部接地，以激發出第三工作模態，當電流自所述第二饋入部饋入後，電流流過所述第二諧振段及所述第一諧振段，並藉由所述第一接地部接地，進而激發出第四工作模態。

Description

天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置

本發明涉及一種天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置。

隨著無線通訊技術之進步，行動電話、個人數位助理等電子裝置不斷朝向功能多樣化、輕薄化、以及資料傳輸更快、更有效率等趨勢發展。然而其相對可容納天線之空間亦就越來越小，且隨著長期演進(Long Term Evolution，LTE)技術之不斷發展，天線之頻寬不斷增加。因此，如何於有限之空間內設計出具有較寬頻寬之天線，是天線設計面臨之一項重要課題。

有鑑於此，有必要提供一種天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置。

一種天線結構，包括邊框、第一饋入部、第二饋入部以及第一接地部，所述邊框上開設有第一斷點及第二斷點，所述第一斷點及所述第二斷點均貫通且隔斷所述邊框，所述第一斷點與所述第二斷點共同自所述邊框劃分出第一輻射部，所述第一饋入部之一端電連接至所述第一輻射部，並將所述第一輻射部劃分為第一諧振段及第二諧振段，所述第二饋入部電連接至所述第二諧振段靠近所述第一斷點之端部，所述第一接地部電連接至所述第一諧振段靠近所述第二斷點之端部，當電流自所述第一饋入 部饋入後，電流流過所述第一諧振段並藉由所述第一接地部接地，以激發出第一工作模態及第二工作模態以產生第一輻射頻段及第二輻射頻段之輻射訊號，當電流自所述第一饋入部饋入後，電流流過所述第二諧振段並藉由所述第二饋入部接地，以激發出第三工作模態以產生第三輻射頻段之輻射訊號，當電流自所述第二饋入部饋入後，電流流過所述第二諧振段及所述第一諧振段，並藉由所述第一接地部接地，進而激發出第四工作模態以產生第四輻射頻段之輻射訊號。

一種無線通訊裝置，包括上述所述之天線結構。

上述天線結構及具有該天線結構之無線通訊裝置藉由設置所述邊框，且利用所述邊框上之第一斷點及第二斷點自所述邊框劃分出天線結構，如此可有效實現寬頻設計。

100‧‧‧天線結構

11‧‧‧殼體

112‧‧‧邊框

114‧‧‧容置空間

115‧‧‧末端部

116‧‧‧第一側部

117‧‧‧第二側部

118‧‧‧第一斷點

119‧‧‧第二斷點

120‧‧‧開口

12‧‧‧第一饋入部

13‧‧‧第二饋入部

14‧‧‧第一接地部

15‧‧‧第三饋入部

16‧‧‧第四饋入部

17‧‧‧第二接地部

E1‧‧‧第一輻射部

E11‧‧‧第一諧振段

E12‧‧‧第二諧振段

E2‧‧‧第二輻射部

E3‧‧‧第三輻射部

121、131、151‧‧‧匹配元件

132‧‧‧NFC晶片

141‧‧‧接地元件

161‧‧‧匹配電路

163‧‧‧第一匹配單元

165‧‧‧第二匹配單元

200‧‧‧無線通訊裝置

21‧‧‧基板

211‧‧‧第一饋入點

212‧‧‧第二饋入點

214‧‧‧第三饋入點

217‧‧‧第一電子元件

218‧‧‧第二電子元件

219‧‧‧第三電子元件

圖1為本發明較佳實施例之天線結構應用至無線通訊裝置之示意圖。

圖2為圖1所示天線結構之電路圖。

圖3為圖2所示天線結構之電流走向示意圖。

圖4為圖1所示天線結構中第一天線之S參數(散射參數)曲線圖。

圖5為圖1所示天線結構中第一天線之增益效率圖。

圖6為圖1所示天線結構中第二天線之S參數(散射參數)曲線圖。

圖7為圖1所示天線結構中第三天線之增益效率圖。

圖8為圖1所示天線結構中第三天線之S參數(散射參數)曲線圖。

圖9為圖1所示天線結構中第三天線之增益效率圖。

下面將結合本發明實施例中之附圖，對本發明實施例中之技 術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述之實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部之實施例。基於本發明中之實施例，所屬領域具有通常知識者於沒有做出創造性勞動前提下所獲得之所有其他實施例，均屬於本發明保護之範圍。

需要說明的是，當一個元件被稱為“電連接”另一個元件，它可直接於另一個元件上或者亦可存在居中之元件。當一個元件被認為是“電連接”另一個元件，它可是接觸連接，例如，可是導線連接之方式，亦可是非接觸式連接，例如，可是非接觸式耦合之方式。

除非另有定義，本文所使用之所有之技術與科學術語與屬於所屬領域具有通常知識者通常理解之含義相同。本文中於本發明之說明書中所使用之術語僅是為描述具體之實施例之目不是旨在於限制本發明。本文所使用之術語“及/或”包括一個或多個相關之所列項目的任意之與所有之組合。

下面結合附圖，對本發明之一些實施方式作詳細說明。於不衝突之情況下，下述之實施例及實施例中之特徵可相互組合。

請參閱圖1，本發明較佳實施方式提供一種天線結構100，其可應用於行動電話、個人數位助理等無線通訊裝置200中，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線訊號。

該無線通訊裝置200還包括基板21。該基板21可採用環氧樹脂玻璃纖維(FR4)等介電材質製成。所述基板21上設置有第一饋入點211、第二饋入點212以及第三饋入點214。所述第一饋入點211、第二饋入點212以及第三饋入點214間隔設置於所述基板21上，用以為所述天線結構100饋入電流。

於本實施例中，所述基板21上還設置有至少三個電子元件， 即第一電子元件217、第二電子元件218以及第三電子元件219。所述第一電子元件217、第二電子元件218以及第三電子元件219均設置於所述基板21之同一側，且均位於所述第二饋入點212與所述第三饋入點214之間。於本實施例中，所述第一電子元件217為一音訊介面模組，其設置於所述第一饋入點211與所述第三饋入點214之間，且靠近所述第三饋入點214設置。所述第二電子元件218為一前置攝像頭模組，其設置於所述第一饋入點211與所述第二饋入點212之間。所述第三電子元件219為揚聲器模組，其位於所述第一電子元件217與所述第二電子元件218之間。所述第三電子元件219設置於所述第一饋入點211與所述第三饋入點214之間，且靠近所述第一饋入點211設置。

請一併參閱圖2，所述天線結構100至少包括殼體11、第一饋入部12、第二饋入部13、第一接地部14、第三饋入部15、第四饋入部16及第二接地部17。

所述殼體11可為所述無線通訊裝置200之外殼。所述殼體11至少包括邊框112。於本實施例中，所述邊框112由金屬材料製成。所述邊框112大致呈環狀結構。所述殼體11還可包括背板(圖未示)。所述背板蓋設於所述邊框112上，且與所述邊框112共同圍成一容置空間114。所述容置空間114用以容置所述無線通訊裝置200之基板21、處理單元等電子元件或電路模組於其內。

所述邊框112至少包括末端部115、第一側部116以及第二側部117。於本實施例中，所述末端部115為所述無線通訊裝置200之頂端。所述第一側部116與所述第二側部117相對設置，兩者分別設置於所述末端部115之兩端，優選垂直設置。

所述邊框112上開設有第一斷點118及第二斷點119。於本實施 例中，所述第一斷點118開設於所述末端部115靠近所述第一側部116之位置。所述第二斷點119開設於所述末端部115靠近所述第二側部117之位置。所述第一斷點118及所述第二斷點119均貫通且隔斷所述邊框112。所述第一斷點118及所述第二斷點119共同將所述邊框112劃分為間隔設置之第一輻射部E1、第二輻射部E2以及第三輻射部E3。其中，所述第一斷點118與所述第二斷點119之間之所述邊框112形成所述第一輻射部E1。所述第一斷點118遠離所述第一輻射部E1及所述第二斷點119一側之所述邊框112形成所述第二輻射部E2。所述第二斷點119遠離所述第一輻射部E1及所述第一斷點118一側之所述邊框112形成所述第三輻射部E3。於本實施例中，所述第二輻射部E2及第三輻射部E3均接地。

可理解，所述第一輻射部E1上還開設有開口120。所述開口120與所述第一電子元件217相對應，以使得所述第一電子元件217從所述開口120部分露出。如此，使用者可將一音訊元件(例如耳機)藉由所述開口120插入，進而與所述第一電子元件217建立電性連接。

可理解，於本實施例中，所述第一斷點118及所述第二斷點119內均填充有絕緣材料，例如塑膠、橡膠、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此為限。

所述第一饋入部12設置於所述殼體11內部，且位於所述第二電子元件218及所述第三電子元件219之間。所述第一饋入部12之一端電連接至所述第一輻射部E1，另一端藉由匹配元件121電連接至所述第一饋入點211，進而為所述第一輻射部E1饋入電流訊號。於本實施例中，所述匹配元件121一為零歐姆電阻，亦就是短路。當然，於其他實施例中，所述匹配元件121不局限於上述所述之零歐姆電阻，其還可為電容、電感或其組合。

於本實施例中，所述第一饋入部12進一步將所述第一輻射部E1劃分為第一諧振段E11及第二諧振段E12。其中，所述第一饋入部12與所述第二斷點119之間之所述邊框112形成所述第一諧振段E11。所述第一饋入部12與所述第一斷點118之間之所述邊框112形成所述第二諧振段E12。於本實施例中，所述第一饋入部12並非電連接至所述第一輻射部E1之中間位置，因此所述第一諧振段E11之長度大於所述第二諧振段E12之長度。

所述第二饋入部13設置於所述殼體11內部，且設置於所述第二電子元件218與所述第一側部116之間。所述第二饋入部13之一端藉由匹配元件131電連接至近距離無線通訊技術(Near Field Communication，NFC)晶片132，並藉由所述NFC晶片132接地。所述第二饋入部13之另一端電連接至所述第二諧振段E12靠近所述第一斷點118之端部。於本實施例中，所述匹配元件131為一電感，其電感值為39nH。當然，於其他實施例中，所述匹配元件131不局限於上述所述之電感，其還可為電容、其他之匹配元件或其組合。

所述第一接地部14設置於所述殼體11內部，且位於所述第一電子元件217與所述第二側部117之間。所述第一接地部14之一端藉由接地元件141接地，另一端電連接至所述第一諧振段E11靠近所述第二斷點119之端部，用以為所述第一輻射部E1提供接地。於本實施例中，所述接地元件141為一電感，其電感值為5.6nH。當然，於其他實施例中，所述接地元件141不局限於上述所述之電感，其還可為電容、其他之匹配元件或其組合。

於本實施例中，所述第三饋入部15設置於所述殼體11內部。所述第三饋入部15之一端藉由匹配元件151電連接至所述第二饋入點212，另一端電連接至所述第二輻射部E2，以為所述第二輻射部E2饋入電流訊號。 於本實施例中，所述匹配元件151為一電容，其電容值為1.2pF。當然，可理解，於其他實施例中，所述匹配元件151不局限於上述所述之電容，其還可為電感、其他之匹配元件或其組合。

所述第四饋入部16設置於所述殼體11內部。所述第四饋入部16之一端電連接至所述第三輻射部E3靠近所述第二斷點119之端部，另一端藉由匹配電路161電連接至所述第三饋入點214，以為所述第三輻射部E3饋入電流訊號。於本實施例中，所述匹配電路161包括第一匹配單元163及第二匹配單元165。所述第一匹配單元163之一端電連接至所述第三饋入點214，另一端電連接至所述第四饋入部16及所述第二匹配單元165之一端。所述第二匹配單元165之另一端接地。於本實施例中，所述第一匹配單元163為一電容，其電容值為0.8pF。所述第二匹配單元165為一電感，其電感值為6.2nH。當然，於其他實施例中，所述第一匹配單元163以及第二匹配單元165不局限於上述所述之電容及電感，其還可為其他之匹配元件或其組合。

所述第二接地部17設置於所述殼體11內部，且與所述第四饋入部16間隔設置。所述第二接地部17之一端電連接至所述第三輻射部E3，另一端接地，進而為所述第三輻射部E3提供接地。

可理解，請一併參閱圖3，當電流自所述第一饋入部12饋入後，電流將依次流過所述第一諧振段E11及第一接地部14，並藉由所述接地元件141接地(參路徑P1)。如此，所述第一饋入部12、第一諧振段E11及所述第一接地部14共同構成回路(loop)天線，進而激發第一工作模態及第二工作模態以產生第一輻射頻段及第二輻射頻段之輻射訊號。另外，當電流自所述第一饋入部12饋入後，所述電流還將流過所述第二諧振段E12、第二饋入部13以及所述NFC晶片132，並藉由所述NFC晶片132接地(參路徑 P2)。如此，所述第一饋入部12、第二諧振段E12及所述第二饋入部13共同構成另一回路天線，以激發第三工作模態以產生第三輻射頻段之輻射訊號。

當電流自所述第二饋入部13饋入後，電流將依次流過所述第二諧振段E12、第一諧振段E11及第一接地部14，並藉由所述接地元件141接地(參路徑P3)。如此，所述第二饋入部13、第一輻射部E1及所述第一接地部14共同構成回路天線，進而激發第四工作模態以產生第四輻射頻段之輻射訊號。

當所述第三饋入部15饋入電流時，所述電流藉由所述第三饋入部15饋入所述第二輻射部E2，並接地(參路徑P4)。如此，所述第三饋入部15與所述第二輻射部E2共同構成回路天線，進而激發第五工作模態以產生第五輻射頻段之輻射訊號。

當所述第四饋入部16饋入電流時，所述電流藉由所述第四饋入部16饋入所述第三輻射部E3，並藉由所述第二接地部17接地(參路徑P5)。如此，所述第四饋入部16、所述第三輻射部E3及所述第二接地部17共同構成回路天線，進而激發第六工作模態以產生第六輻射頻段之輻射訊號。

於本實施例中，所述第一工作模態為長期演進技術升級版(LTE-Advanced，LTE-A)低頻模態。所述第二工作模態及第三工作模態均為LTE-A中頻模態。所述第四工作模態為NFC模態。所述第五工作模態包括GPS模態、WIFI 2.4/5GHz模態以及LTE-A高頻模態。所述第六工作模態包括WIFI 2.4/5GHz模態。所述第一輻射頻段之頻率為699-960MHz。所述第二輻射頻段之頻率為所述第一輻射頻段之倍頻。所述第二輻射頻段及第三輻射頻段之頻率為1805-2170MHz。所述第四輻射頻段之頻率為13.56MHz。所述第五輻射頻段之頻率包括1575-1605MHz、2412-2485MHz、 5125-5825MHz以及2300-2690MHz。所述第六輻射頻段之頻率包括2412-2485MHz及5125-5825MHz。

顯然，於本實施例中，所述第一饋入部12、第二饋入部13、第一輻射部E1以及第一接地部14共同構成第一天線。所述第三饋入部15與所述第二輻射部E2構成第二天線。所述第四饋入部16、第三輻射部E3以及所述第二接地部17構成第三天線。其中所述第一天線為分集(diversity)天線及NFC天線。所述第二天線為分集(diversity)天線、全球定位系統(Global Positioning System，GPS)天線及WIFI 2.4/5GHz天線。所述第三天線為WIFI 2.4/5GHz天線。其中，所述第一天線中，所述第一饋入部12、第二饋入部13、第一輻射部E1以及所述第一接地部14構成分集(diversity)天線。所述第二饋入部13、第一輻射部E1以及所述第一接地部14構成NFC天線。當所述第一天線工作於第三輻射頻段時，所述第一天線藉由所述第二饋入部13接地。當所述第一天線工作於第四輻射頻段時，所述第一天線藉由所述第二饋入部13饋入電流訊號。亦就是說，所述第二饋入部13可同時作為分集(diversity)天線之地以及所述NFC天線之訊號饋入點。

圖4為所述天線結構100中第一天線之S參數(散射參數)曲線圖。圖5為所述天線結構100中第一天線之增益效率曲線圖。圖6為所述天線結構100中第二天線之S參數(散射參數)曲線圖。圖7為所述天線結構100中第二天線之增益效率曲線圖。圖8為所述天線結構100中第三天線之S參數(散射參數)曲線圖。圖9為所述天線結構100中第三天線之增益效率曲線圖。

顯然，從圖4至圖9可知，所述天線結構100之工作頻率可涵蓋至699-960MHz、1710-2690MHz、1575-1605MHz以及5125-5825MHz，即涵蓋至LTE-A低、中、高頻頻段、GPS頻段、NFC頻段、WIFI 2.4/5GHz 頻段，頻率範圍較廣，且當所述天線結構100工作于上述頻段時，其工作頻率均可滿足天線工作設計要求，並具有較佳之輻射效率。

如前面實施例所述，所述天線結構100藉由設置所述第一斷點118以及第二斷點119，以自所述邊框112劃分出第一輻射部E1及第二輻射部E2。所述天線結構100還設置有第一饋入部12、第二饋入部13、第一接地部14及第三饋入部15，進而使得所述第一饋入部12之電流饋入至所述第一輻射部E1之第一諧振段E11，藉由所述第一接地部14接地，以激發第一工作模態以產生低頻頻段之輻射訊號，並激發第二工作模態以產生第一中頻頻段之輻射訊號。所述第一饋入部12之電流還饋入至所述第一輻射部E1之第二諧振段E12，並藉由所述第二饋入部13接地，以激發第三工作模態以產生第二中頻頻段之輻射訊號。所述第三饋入部15之電流饋入至所述第二輻射部E2，進而使得所述第二輻射部E2可產生高頻頻段之輻射訊號。因此無線通訊裝置200可使用長期演進技術升級版(LTE-Advanced)之載波聚合(CA，Carrier Aggregation)技術同時於多個不同頻段接收或發送無線訊號以增加傳輸頻寬。

再者，於本實施例中，由於所述第二天線及第三天線均可產生或接收WIFI 2.4/5GHz之輻射訊號，進而使得所述天線結構100可實現WIFI MIMO(Multi-input Multi-output)功能。即本案之天線結構100可完整之達到4G LTE手機所需涵蓋LTE/GSM/UMTS、GPS 1575MHz、Wi-Fi MIMO 2.4/5GHz、NFC 13.56MHz頻帶之接收與發射功能，包含700/850/900/1800/1900/2100/2300/2500MHz及GPS 1575MHz、Wi-Fi 2.4/5GHz、NFC 13.56MHz等頻帶之接收與發射功能，並且同時具有3CA功能以及Wi-Fi MIMO功能。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例，並非是對本發明作任 何形式上的限定。另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

Claims (11)

1. 一種天線結構，其改良在於，所述天線結構包括邊框、第一饋入部、第二饋入部以及第一接地部，所述邊框上開設有第一斷點及第二斷點，所述第一斷點及所述第二斷點均貫通且隔斷所述邊框，所述第一斷點與所述第二斷點共同自所述邊框劃分出第一輻射部，所述第一饋入部之一端電連接至所述第一輻射部，並將所述第一輻射部劃分為第一諧振段及第二諧振段，所述第二饋入部電連接至所述第二諧振段靠近所述第一斷點之端部，所述第一接地部電連接至所述第一諧振段靠近所述第二斷點之端部，當電流自所述第一饋入部饋入後，電流流過所述第一諧振段並藉由所述第一接地部接地，以激發出第一工作模態及第二工作模態而產生第一輻射頻段及第二輻射頻段之輻射訊號，當電流自所述第一饋入部饋入後，電流流過所述第二諧振段並藉由所述第二饋入部接地，以激發出第三工作模態以產生第三輻射頻段之輻射訊號，當電流自所述第二饋入部饋入後，電流流過所述第二諧振段及所述第一諧振段，並藉由所述第一接地部接地，進而激發出第四工作模態以產生第四輻射頻段之輻射訊號，所述第四工作模態為近距離無線通訊技術(Near Field Communication，NFC)模態，所述天線結構還包括NFC晶片，所述第二饋入部之一端電連接至所述第二諧振段，另一端電連接至所述NFC晶片，並藉由所述NFC晶片接地，以使得所述天線結構工作於所述NFC模態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述第一工作模態為LTE-A低頻模態，所述第二工作模態及第三工作模態均為LTE-A中頻模態。
3. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述邊框至少包括末端部、第一側部及第二側部，所述第一側部與所述第二側部分別 連接所述末端部之兩端，所述第一斷點及所述第二斷點開設於所述末端部上，所述第一斷點與所述第二斷點之間之所述邊框構成所述第一輻射部。
4. 如申請專利範圍第3項所述之天線結構，其中所述第一斷點遠離所述第一輻射部及所述第二斷點一側之所述邊框形成第二輻射部，所述天線結構還包括第三饋入部，所述第二輻射部接地，所述第三饋入部之一端電連接至所述第二輻射部靠近所述第一斷點之端部，以為所述第二輻射部饋入電流訊號，進而激發第五工作模態以產生第五輻射頻段之輻射訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，其中所述第五工作模態包括GPS模態、WIFI 2.4/5GHz模態以及LTE-A高頻模態。
6. 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，其中所述第二斷點遠離所述第一輻射部及所述第一斷點一側之所述邊框形成第三輻射部，所述天線結構還包括第四饋入部及第二接地部，所述第三輻射部接地，所述第四饋入部之一端電連接至所述第三輻射部靠近所述第二斷點之端部，所述第二接地部電連接至所述第三輻射部，當電流自所述第四饋入部饋入後，所述第三輻射部激發第六工作模態以產生第六輻射頻段之輻射訊號。
7. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中所述第六工作模態為WIFI 2.4/5GHz模態。
8. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述第一斷點及所述第二斷點內均填充有絕緣材料。
9. 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，其中無線通訊裝置使用載波聚合技術並使用所述第一輻射部及所述第二輻射部同時於多個不同頻段接收或發送無線訊號。
10. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中無線通訊裝 置使用所述第二輻射部及所述第三輻射部實現WIFI MIMO功能。
11. 一種無線通訊裝置，包括如申請專利範圍第1-10項中任一項所述之天線結構。