TWM665886U

TWM665886U - 天線結構

Info

Publication number: TWM665886U
Application number: TW113211675U
Authority: TW
Inventors: 趙育晨; 洪崇庭; 蔡謹隆; 李冠賢; 鄭君毅
Original assignee: 廣達電腦股份有限公司
Priority date: 2024-10-28
Filing date: 2024-10-28
Publication date: 2025-01-21

Abstract

一種天線結構，包括：一接地輻射部、一第一輻射部、一第二輻射部、一第三輻射部、一第四輻射部，以及一載體元件。接地輻射部係耦接至一接地點。第一輻射部係耦接至一饋入點。第二輻射部係耦接至饋入點，其中第一輻射部和第二輻射部之間可形成一第一夾角。第三輻射部係耦接至第一輻射部，其中第一輻射部和第三輻射部之間可形成一第二夾角。第四輻射部係耦接至第二輻射部，其中第二輻射部和第四輻射部之間可形成一第三夾角。接地輻射部、第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部，以及第四輻射部皆設置於載體元件上。

Description

天線結構

本創作係關於一種天線結構，特別係關於一種具有寬頻帶(Wideband)之天線結構。

隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850 MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。

天線(Antenna)為無線通訊領域中不可缺少之元件。倘若用於接收或發射信號之天線其操作頻寬(Operational Bandwidth)過窄，則很容易造成行動裝置之通訊品質下降。因此，如何設計出一種小尺寸、寬頻帶之天線結構，對設計者而言是一項重要課題。

在較佳實施例中，本創作提出一種天線結構，包括：一接地輻射部，耦接至一接地點；一第一輻射部，耦接至一饋入點；一第二輻射部，耦接至該饋入點，其中該第一輻射部和該第二輻射部之間形成一第一夾角；一第三輻射部，耦接至該第一輻射部，其中該第一輻射部和該第三輻射部之間形成一第二夾角；一第四輻射部，耦接至該第二輻射部，其中該第二輻射部和該第四輻射部之間形成一第三夾角；以及一載體元件，其中該接地輻射部、該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆設置於該載體元件上。

在一些實施例中，該接地輻射部係大致呈現一不等寬平滑形狀。

在一些實施例中，該第一夾角係介於80度至100度之間。

在一些實施例中，該第二夾角係介於110度至160度之間。

在一些實施例中，該第三夾角係介於110度至160度之間。

在一些實施例中，該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶，以及一第三頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間，而該第三頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。

在一些實施例中，該接地輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.5倍波長。

在一些實施例中，該第一輻射部和該第二輻射部之每一者之長度皆大致等於該第三頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第一輻射部和該第三輻射部之總長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第二輻射部和該第四輻射部之總長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。

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及/或標記。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及/或結構之間有特定的關係。

此外，其與空間相關用詞。例如「在…下方」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。

第1圖係顯示根據本創作一實施例所述之天線結構(Antenna Structure)100之示意圖。天線結構100可以套用於一行動裝置(Mobile Device)當中，例如：一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)、一筆記型電腦(Notebook Computer)、一無線分享器(Wireless Access Point)、一路由器(Router)，或是具有通訊功能之任一裝置。抑或，天線結構100可以套用於一電子裝置(Electronic Device)當中，例如：一物聯網(Internet of Things，IOT)中之任一單元。

在第1圖之實施例中，天線結構100包括：一接地輻射部(Grounding Radiation Element)110、一第一輻射部(Radiation Element)120、一第二輻射部130、一第三輻射部140、一第四輻射部150，以及一載體元件(Carrier Element)170，其中接地輻射部110、第一輻射部120、第二輻射部130、第三輻射部140，以及第四輻射部150皆可用金屬材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。

接地輻射部110可以大致呈現一不等寬平滑形狀。詳細而言，接地輻射部110具有一第一端111和一第二端112，其中接地輻射部110之第一端111係耦接至一接地點(Grounding Point)GP，而接地輻射部110之第二端112可為一開路端(Open End)。在接地輻射部110當中，第一端111之寬度W1係大於第二端112之寬度W2。例如，第一端111之寬度W1可以至少為第二端112之寬度W2之2倍以上，但亦不僅限於此。

第一輻射部120可以大致呈現一較短直條形。詳細而言，第一輻射部120具有一第一端121和一第二端122，其中第一輻射部120之第一端121係耦接至一饋入點(Feeding Point)FP。饋入點FP更可耦接至一信號源(Signal Source)(未顯示)之一正極(Positive Electrode)，而此信號源之一負極(Negative Electrode)則可耦接至接地點GP。例如，前述之信號源可為一射頻(Radio Frequency，RF)模組，其可用於激發天線結構100。在一些實施例中，天線結構100更包括具有一中心導體(Central Conductor)和一導電外殼(Conductive Housing)之一同軸電纜線(Coaxial Cable)(未顯示)，其中前述之信號源之正極可經由此同軸電纜線之中心導體耦接至饋入點FP，而前述之信號源之負極可經由此同軸電纜線之導電外殼耦接至接地點GP。在一些實施例中，此同軸電纜線還可大致沿著接地輻射部110作延伸，但亦不僅限於此。

第二輻射部130可以大致呈現另一較短直條形。詳細而言，第二輻射部130具有一第一端131和一第二端132，其中第二輻射部130之第一端131係耦接至饋入點FP。在一些實施例中，第一輻射部120和第二輻射部130之間可形成一第一夾角(Angle)θ1。例如，第一夾角θ1可為一銳角、一直角，或是一鈍角。在一些實施例中，第一輻射部120和第二輻射部130兩者皆鄰近於接地輻射部110而配置。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：5mm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)。

第三輻射部140可以大致呈現一較長直條形(相較於第一輻射部120來說)。詳細而言，第三輻射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第三輻射部140之第一端141係耦接至第一輻射部120之第二端122，而第三輻射部140之第二端142為一開路端。在一些實施例中，第一輻射部120和第三輻射部140之間可形成一第二夾角θ2。例如，第二夾角θ2可為一鈍角，但亦不僅限於此。

第四輻射部150可以大致呈現另一較長直條形(相較於第二輻射部130來說)。詳細而言，第四輻射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第四輻射部150之第一端151係耦接至第二輻射部130之第二端132，而第四輻射部150之第二端152為一開路端。在一些實施例中，第二輻射部130和第四輻射部150之間可形成一第三夾角θ3。例如，第三夾角θ3可為另一鈍角，其可大致等於前述之第二夾角θ2，但亦不僅限於此。在一些實施例中，第三輻射部140之第二端142和第四輻射部150之第二端152兩者可大致朝相同方向作延伸。

接地輻射部110、第一輻射部120、第二輻射部130、第三輻射部140，以及第四輻射部150皆可設置於載體元件170之同一表面上。載體元件170之形狀和種類於本創作中並不特別作限制。舉例而言，載體元件170可為一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一軟性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)。

第2圖係顯示根據本創作一實施例所述之天線結構100之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表電壓駐波比。根據第2圖之量測結果，天線結構100可涵蓋一第一頻帶(Frequency Band)FB1、一第二頻帶FB2，以及一第三頻帶FB3。例如，第一頻帶FB1可介於2400MHz至2500MHz之間，第二頻帶FB2可介於5150MHz至5850MHz之間，而第三頻帶FB3可介於5925MHz至7125MHz之間。因此，天線結構100將至少可支援WLAN(Wireless Local Area Network)、Wi-Fi 6E，以及Wi-Fi 7之寬頻操作。

在一些實施例中，天線結構100之操作原理可如下列所述。接地輻射部110可激發產生前述之第一頻帶FB1。第一輻射部120、第二輻射部130、第三輻射部140，以及第四輻射部150可激發產生前述之第二頻帶FB2。第一輻射部120和第二輻射部130則可激發產生前述之第三頻帶FB3。根據實際量測結果，接地輻射部110之不等寬設計可用於增加前述之第一頻帶FB1之頻寬。第三輻射部140和第四輻射部150之間具有一第一距離D1，其中第一距離D1可用於微調前述之第二頻帶FB2之阻抗匹配(Impedance Matching)。另外，接地輻射部110和第三輻射部140之間具有一第二距離D2，而接地輻射部110和第四輻射部150之間具有一第三距離D3，其中第二距離D2和第三距離D3皆可用於微調前述之第三頻帶FB3之阻抗匹配。

在一些實施例中，天線結構100之元件尺寸可如下列所述。接地輻射部110之長度L1可大致等於天線結構100之第一頻帶FB1之0.5倍波長(λ/2)。接地輻射部110之第一端111之寬度W1可介於7mm至9mm之間，而接地輻射部110之第二端112之寬度W2可介於2mm至4mm之間。第一輻射部120之長度L2可大致等於天線結構100之第三頻帶FB3之0.25倍波長(λ/4)。第二輻射部130之長度L3可大致等於天線結構100之第三頻帶FB3之0.25倍波長(λ/4)。第一輻射部120和第三輻射部140之總長度L4可大致等於天線結構100之第二頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。第二輻射部130和第四輻射部150之總長度L5可大致等於天線結構100之第二頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。第一夾角θ1可介於80度至100度之間。第二夾角θ2可介於110度至160度之間。第三夾角θ3可介於110度至160度之間。第一距離D1可介於6mm至8mm之間。第二距離D2可介於2mm至4mm之間。第三距離D3可介於2mm至4mm之間。以上元件尺寸之範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化天線結構100之操作頻寬(Operational Bandwidth)和阻抗匹配。

第3圖係顯示根據本創作一實施例所述之穿戴式裝置300之示意圖。在第3圖之實施例中，穿戴式裝置300為具有無線通訊功能之一智慧型眼鏡並包括一非導體框架元件(Nonconductive Frame Element)380，其中前述之天線結構100係設置於此非導體框架元件380上。例如，前述之天線結構100可位於此非導體框架元件380之任一邊末端處。在另一些實施例中，穿戴式裝置300還可包括一射頻電路(RF Circuit)、一濾波器(Filter)、一放大器(Amplifier)，或(且)一處理器(Processor)，但亦不僅限於此。

本創作提出一種新穎之天線結構。與傳統設計相比，本創作至少具有小尺寸、寬頻帶，以及能與穿戴式裝置作整合等優勢，故其很適合應用於各種各式之行動通訊裝置或物聯網當中。

值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀，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。本創作之天線結構並不僅限於第1-3圖所圖示之狀態。本創作可以僅包括第1-3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:天線結構 110:接地輻射部 111:接地輻射部之第一端 112:接地輻射部之第二端 120:第一輻射部 121:第一輻射部之第一端 122:第一輻射部之第二端 130:第二輻射部 131:第二輻射部之第一端 132:第二輻射部之第二端 140:第三輻射部 141:第三輻射部之第一端 142:第三輻射部之第二端 150:第四輻射部 151:第四輻射部之第一端 152:第四輻射部之第二端 170:載體元件 300:穿戴式裝置 380:非導體框架元件 D1:第一距離 D2:第二距離 D3:第三距離 FB1:第一頻帶 FB2:第二頻帶 FB3:第三頻帶 FP:饋入點 GP:接地點 L1,L2,L3,L4,L5:長度 W1,W2:寬度 θ1:第一夾角 θ2:第二夾角 θ3:第三夾角

第1圖係顯示根據本創作一實施例所述之天線結構之示意圖。第2圖係顯示根據本創作一實施例所述之天線結構之電壓駐波比圖。第3圖係顯示根據本創作一實施例所述之穿戴式裝置之示意圖。

100:天線結構

110:接地輻射部

111:接地輻射部之第一端

112:接地輻射部之第二端

120:第一輻射部

121:第一輻射部之第一端

122:第一輻射部之第二端

130:第二輻射部

131:第二輻射部之第一端

132:第二輻射部之第二端

140:第三輻射部

141:第三輻射部之第一端

142:第三輻射部之第二端

150:第四輻射部

151:第四輻射部之第一端

152:第四輻射部之第二端

170:載體元件

D1:第一距離

D2:第二距離

D3:第三距離

FP:饋入點

GP:接地點

L1,L2,L3,L4,L5:長度

W1,W2:寬度

θ1:第一夾角

θ2:第二夾角

θ3:第三夾角

Claims

一種天線結構，包括：一接地輻射部，耦接至一接地點；一第一輻射部，耦接至一饋入點；一第二輻射部，耦接至該饋入點，其中該第一輻射部和該第二輻射部之間形成一第一夾角；一第三輻射部，耦接至該第一輻射部，其中該第一輻射部和該第三輻射部之間形成一第二夾角；一第四輻射部，耦接至該第二輻射部，其中該第二輻射部和該第四輻射部之間形成一第三夾角；以及一載體元件，其中該接地輻射部、該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆設置於該載體元件上。
如請求項1所述之天線結構，其中該接地輻射部係大致呈現一不等寬平滑形狀。
如請求項1所述之天線結構，其中該第一夾角係介於80度至100度之間。
如請求項1所述之天線結構，其中該第二夾角係介於110度至160度之間。
如請求項1所述之天線結構，其中該第三夾角係介於110度至160度之間。
如請求項1所述之天線結構，其中該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶，以及一第三頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間，而該第三頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。
如請求項6所述之天線結構，其中該接地輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.5倍波長。
如請求項6所述之天線結構，其中該第一輻射部和該第二輻射部之每一者之長度皆大致等於該第三頻帶之0.25倍波長。
如請求項6所述之天線結構，其中該第一輻射部和該第三輻射部之總長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。
如請求項6所述之天線結構，其中該第二輻射部和該第四輻射部之總長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。