CN102214854B - 天线结构 - Google Patents

Abstract

一种天线结构。该天线结构包含一正馈入接点、一负馈入接点、一辐射组件以及一接地组件，该辐射组件包含有一第一、第二辐射体，该第一辐射体具有一第一端耦接于该正馈入接点，且具有多个第一侧边；该第二辐射体具有一第一端耦接于该负馈入接点，且具有多个第二侧边，其中该第二辐射体至少部分围绕该第一辐射体，该第一辐射体的该多个第一侧边与该第二辐射体的该多个第二侧边之间具有多个预定间隔以形成耦合效应；该接地组件耦接于该第二辐射体。本发明的天线结构通过改变天线的阻抗匹配，来进一步地达到多频带的目的。

Description

天线结构

技术领域

本发明涉及天线结构，尤指一种将第二辐射体围绕在第一辐射体的周围，来使得第一辐射体的多个第一侧边与第二辐射体的多个第二侧边之间具有多个预定间隔以形成耦合效应的天线结构。

背景技术

随着无线通信的蓬勃发展以及移动通信产品微型化的趋势，天线的摆设位置与空间受到压缩，相对地造成设计上的困难，一些内嵌式的微型天线因而被提出。一般而言，目前较普遍所使用的微型天线有芯片天线(chip antenna)以及平面式天线(planar antenna)等，这类型天线均具有体积小的特点。平面式天线结构因为具备体积小、重量轻、制作容易、价格低廉、可信度高，同时可附着于任何物体的表面上，使得微带天线与印刷式天线被大量应用于无线通信***中。

因此，如何增进天线效能、调整阻抗匹配、改善辐射场型以及增加天线带宽，即成为天线设计领域的重要课题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种天线结构，以解决先前技术中的问题。

本发明的一实施例提供了一种天线结构，该天线结构包含有一正馈入接点、一负馈入接点、一辐射组件以及一接地组件，该辐射组件包含一第一辐射体以及一第二辐射体，该第一辐射体具有一第一端耦接于该正馈入接点，且具有多个第一侧边；第二辐射体具有一第一端耦接于该负馈入接点，且具有多个第二侧边，其中该第二辐射体至少部分围绕该第一辐射体，以及该第一辐射体的该多个第一侧边与该第二辐射体的该多个第二侧边之间具有多个预定间隔以形成耦合效应；该接地组件耦接于该第二辐射体。

其中，该第一辐射体与该第二辐射体可位于同一平面上，或者该第一辐射体与该第二辐射体可位于不同平面上。

本发明的另一实施例提供了一种天线结构，该天线结构包含有一正馈入接点、一负馈入接点、一辐射组件以及一接地组件，该辐射组件包含一第一辐射体以及一第二辐射体，该第一辐射体具有一第一端耦接于该正馈入接点；该第二辐射体具有一第一端耦接于该负馈入接点，该第二辐射体至少部分围绕在该第一辐射体，且该第一辐射体与该第二辐射体之间具有多个预定间隔以形成耦合效应，其中该多个预定间隔构成一螺旋状空间，以及该第一辐射体与该第二辐射体沿着该螺旋状空间而环绕设置；该接地组件耦接于该第二辐射体。

本发明的天线结构通过将第二辐射体围绕在第一辐射体的周围，并藉由第二辐射体的第二侧边与第一辐射体的第一侧边之间的预定间隔所形成的耦合效应来改变天线的阻抗匹配，来进一步地达到多频带的目的。

附图说明

图1为本发明一天线结构的第一实施例的示意图。

图2为图1所示的天线结构的电流路径的示意图。

图3为图1所示的天线结构的电压驻波比的示意图。

图4为本发明一天线结构的第二实施例的示意图。

图5为图4所示的天线结构的变化实施例的示意图。

图6为本发明一天线结构的第三实施例的示意图。

图7为本发明一天线结构的第四实施例的示意图。

图8为本发明一天线结构的第五实施例的示意图。

图9为本发明一天线结构的第六实施例的示意图。

图10为本发明一天线结构的第七实施例的示意图。

图11为本发明一天线结构的第八实施例的示意图。

图12为本发明一天线结构的第九实施例的示意图。

图13为本发明一天线结构的第十实施例的示意图。

图14为本发明一天线结构的第十一实施例的示意图。

图15A以及图15B分别为本发明一天线结构的第十二实施例的正视图与反视图。

图16A以及图16B分别为本发明一天线结构的第十三实施例的正视图与反视图。

主要组件符号说明：

100、400～1600         天线结构         P2             负馈入接点

110、410、510、610、710、               X、Y、Z        标轴

810、910、1010、1110、                  D1、D2、D3、

1210、1310、1410、1510  第一辐射体      D1′、D2′、D3′、

120、420、520、620、720、               D3a、D3b       预定间隔

820、920、1020、1120、                  I1、I1a、I1b、

1220、1320、1420、152  0第二辐射体      I1c、I1e、I1f  第一电流

130、1530               辐射组件        I2、I2a、I2b、

140、1540、1640         接地组件        I2c、I2d、I2e  第二电流

1540A、1640A            第一接地子组件  BW1、BW2       工作频段

1540B、1640B             第二接地子组件  A1、A2、B      位置

150、450、550            馈入信号源      960            弯折

111～114                 第一侧边        1560、1660     基板

121～124                 第二侧边        1560A、1660A   第一平面

110A、120A、410A、510A   第一端          1560B、1660B   第二平面

110B、120B、1020B、1120B 第二端          1670           通路孔

P1                       正馈入接点

具体实施方式

应注意的是，为了方便说明，在以下的各实施例中，相同或类似的组件使用相同或类似的符号来标示，且相同的部分将不再重复赘述。本发明针对小尺寸且可运用于多频带的天线设计加以改良，进而解决公知问题。

请一并参考图1与图2，图1为本发明一天线结构100的第一实施例的示意图，而图2则为图1所示的天线结构100的电流路径的示意图。如图1所示，天线结构100包含有(但不局限于)一辐射组件130、一接地组件140、一正馈入接点P1以及一负馈入接点P2。辐射组件130包含一第一辐射体110以及一第二辐射体120，第一辐射体110具有一第一端110A以及一第二端110B，其中第一端110A耦接于正馈入接点P1；而第二辐射体120亦具有一第一端120A以及一第二端120B，其中第一端120A耦接于负馈入接点P2。接地组件140耦接于第二辐射体120。另外，一馈入信号源150用来激发天线结构100，且馈入信号源150的正信号端耦接于正馈入接点P1(亦即，第一辐射体110的第一端110A)，而馈入信号源150的负信号端则耦接于负馈入接点P2(亦即，第二辐射体120的第一端120A)。

请继续参考图1，第一辐射体110具有多个第一侧边111～114，且第二辐射体120具有多个第二侧边121～124。本实施例中，第一辐射体110具有多个区段，且每一区段包含有一内侧边(inside edge)以及一外侧边(outside edge)，在图1中以粗线来代表第一辐射体110的多个外侧边(亦即，第一侧边111～114)，并以细线来代表第一辐射体110的多个内侧边；而第二辐射体120亦具有多个区段，且每一区段亦包含有一内侧边以及一外侧边，在图1中以粗线来代表第二辐射体的多个内侧边(亦即，第二侧边121～124)，并以细线来代表第二辐射体120的多个外侧边。值得注意的是，第二辐射体120至少部分围绕在第一辐射体110的周围，且第一辐射体110的多个第一侧边111～114与第二辐射体的多个第二侧边121～124之间具有多个预定间隔D1、D2、D3以形成耦合效应(或电容效应)。

请注意，上述的“围绕”并非指第二辐射体120必须完全包围第一辐射体110，而可以是第二辐射体120设置于第一辐射体110的部分周围。

如图2所示，第一辐射体110的第一电流I1沿着多个第一侧边111～114来流经第一辐射体110，且第二辐射体120的第二电流I2沿着多个第二侧边121～124来流经第二辐射体120。此外，由于第一电流I1由馈入信号源150的正信号端流至馈入信号源150的负信号端，换句话说，第一电流I1在第一辐射体110的多个区段上的电流路径构成一回路。

请注意，在本实施例中，第一辐射体110可视为一环绕天线，其利用环绕所造成的电流路径(亦即，第一电流I1)来共振出对应一第一共振模态的一第一工作频段(例如，图3中的工作频段BW1)；而第二辐射体120则利用耦合效应(或电容效应)所造成的电流路径(亦即，第二电流I2)来共振出对应一第二共振模态的一第二工作频段(例如，图3中的工作频段BW2)。此外，第一辐射体110与第二辐射体120构成一螺旋状，且上述的多个预定间隔D1、D2、D3构成一螺旋状空间(spiral space)。换言之，第一辐射体110与第二辐射体120沿着该螺旋状空间而环绕设置。

请参考图3，图3为图1的天线结构100的电压驻波比的示意图。在图3中，横轴表示频率(GHz)，介于2GHz至6GHz，纵轴表示电压驻波比VSWR。由图3可得知，天线结构100具有一第一共振模态以及一第二共振模态，其中对应于该第一共振模态的第一工作频段BW1约落在5.15GHz～5.85GMHz，而对应于该第二共振模态的第二工作频段BW2约落在2.4～2.5GHz。

图1所示的天线结构100仅为本发明的一实施范例，然而本领域技术人员应当可了解，在不违背本发明的精神下，天线结构100的各种各样的变化皆是可行的。接下来，将针对天线结构100的可行变化实施例进行说明。其中，图4以及图5说明改变天线结构的正馈入接点与负馈入接点的位置的变化实施例；图6、图7以及图8说明改变天线结构的预定间隔的变化实施例；图10以及图11说明改变第二辐射体的变化实施例；图12、图13以及图14说明改变第一辐射体的变化实施例；而图15A、图15B、图16A以及图16B则说明将第一辐射体与第二辐射体设置于不同平面的变化实施例。

请一并参考图4以及图5，图4与图5分别为本发明一天线结构的一变化实施例的示意图。由图4可得知，馈入信号源450的正信号端(耦接至正馈入接点P1)以及负信号端(耦接至负馈入接点P2)的位置并非不可改变的，其位置可根据图中箭头所指示的方式，移动到位置A1-A2之间的任何一处(邻近第一辐射体410的第一端410A)。换言之，上述的正馈入接点P1、负馈入接点P2的位置可视实际应用来调整之，值得注意的是，改变正馈入接点P1、负馈入接点P2的位置会改变天线结构400中流经第一辐射体410与流经第二辐射体420的电流路径，且由于电流路径的长度改变，会影响到第一辐射体410与第二辐射体420的工作频段。举例来说，在图5中，若是将馈入信号源550的位置移到位置B处(远离第一辐射体510的第一端510A)，流经第一辐射体510的第一电流I1a及流经第二辐射体520的第二电流I2a，其电流路径的长度改变会较大。

请一并参考图6、图7以及图8，图6、图7以及图8分别为本发明一天线结构的另一变化实施例的示意图。在图6中，天线结构600的架构与图1的天线结构100类似，为天线结构100的变形，两者不同之处在于天线结构600的第一辐射体610与第二辐射体620之间的预定间隔D3′大于图1所示的天线结构100的预定间隔D3。换句话说，预定间隔D3、D3′可视实际应用来调整之，值得注意的是，当预定间隔D3、D3′愈大时，其耦合效应愈差，且会导致高工作频段(亦即，第一工作频段BW1)的带宽变窄。

在图7中，天线结构700的架构与图1的天线结构100类似，两者不同之处在于天线结构700的第一辐射体710与第二辐射体720之间的预定间隔D2′大于图1所示的天线结构100的预定间隔D2。换句话说，预定间隔D2、D2′可视实际应用来调整之，值得注意的是，当预定间隔D2、D2′愈大，并不会影响高工作频段(亦即，第一工作频段BW1)的带宽，但是由于低工作频段(亦即，第二工作频段BW2)的电流路径I2b变长，会导致低工作频段的频率降低。

在图8中，天线结构800的架构与图1的天线结构100类似，两者不同之处在于天线结构800的第一辐射体810与第二辐射体820之间的预定间隔D1′大于图1所示的天线结构100的预定间隔D1。换句话说，预定间隔D1、D1′可视实际应用来调整之，值得注意的是，预定间隔D1、D1′愈大时，其耦合效应愈差，且会导致高工作频段(亦即，第一工作频段BW1)阻抗不匹配；另外，由于低工作频段(亦即，第二工作频段BW2)的电流路径I2c变长，会导致低工作频段的频率降低。

请一并参考图9、图10以及图11，图9、图10以及图11分别为本发明一天线结构的另一变化实施例的示意图。在图9中，天线结构900的架构与图1的天线结构100类似，两者不同之处在于在靠近天线结构900的的第二辐射体920的第二端处具有一弯折960。因此，第一辐射体910与第二辐射体920之间的预定间隔D3a与预定间隔D3b两者大小不同。由于天线结构900的预定间隔D3b较天线结构100的预定间隔D3小，因此经由预定间隔D3b所造成的耦合效应更强。

在图10中，天线结构1000的架构与图1的天线结构100类似，天线结构1000包含一第一辐射体1010与一第二辐射体1020，两者不同之处在于天线结构1000的的第二辐射体1020的第二端1020B更朝正X轴方向延伸。此外，由于流经第二辐射体1020的第二电流I2d的电流路径变长，会导致低工作频段的频率降低。

在图11中，天线结构1100的架构与图1的天线结构100类似，两者不同之处在于天线结构1100的的第二辐射体1120的第二端1120B更朝正Y轴方向延伸。此外，由于流经第二辐射体1120的第二电流I2e的电流路径变长，会导致低工作频段的频率降低，且会影响到第一辐射体1110的第一电流I1e，导致高工作频段的阻抗不匹配。

请一并参考图12、图13以及图14，图12、图13以及图14分别为本发明一天线结构的另一变化实施例的示意图。在图12中，天线结构1200的架构与图1的天线结构100类似，天线结构1200包含一第一辐射体1210与一第二辐射体1220，两者不同之处在于天线结构1200的第一辐射体1210并非为一环绕天线，而视为一有短路的单极天线。此外，由于流经第一辐射体1210的第一电流I1f的电流路径变短，会导致高工作频段的频率增加。

在图13中，天线结构1300的架构与图12的天线结构1200类似，两者不同之处在于天线结构1300的第一辐射体1310与第二辐射体1320并没有电性连接在一起。在本实施例中，第一辐射体1310视为一单极天线。

在图14中，天线结构1400的架构与图1的天线结构100类似，两者不同之处在于天线结构1400的第一辐射体1410与第二辐射体1420并没有电性连接在一起。在本实施例中，第一辐射体1410视为一单极天线。

请注意，在图1～图14中针对第一辐射体与第二辐射体均位于同一平面(亦即，同一XY平面)上的实施例进行说明，然而此并非本发明的限制条件。在其他的实施例中，亦可将第一辐射体与第二辐射体设置在不同平面上，来可达到多频带的目的。

请一并参考图15A以及图15B，图15A以及图15B分别为本发明一天线结构1500的又一实施例的正视图与反视图。在本实施例中，天线结构1500包含有辐射组件1530、接地组件1540、基板1560、正馈入接点P1以及负馈入接点P2。基板1560具有第一平面1560A以及相对于第一平面1560A的一第二平面1560B。值得注意的是，接地组件1540亦包含第一接地子组件1540A以及第二接地子组件1540B，两者上下至少部分重叠，且第一接地子组件1540A与第一辐射体1510位于第一平面1560A上，且第二接地子组件1540B与第二辐射体1520位于第二平面1560B上。接地组件1540的第一接地子组件1540A耦接第一辐射体1510，且第二接地子组件1540B耦接第二辐射体1520。

请一并参考图16A以及图16B，图16A以及图16B分别为本发明一天线结构1600的又一实施例的正视图与反视图。天线结构1600的架构与第15图的天线结构1500类似，两者不同之处在于天线结构1600还包含一通路孔(via hole)1670，设置于接地组件1640的第一接地子组件1640A以及第二接地子组件1640B之间，并贯穿基板1660的第一平面1660A与第二平面1660B，用来电性连接第一接地子组件1640A以及第二接地子组件1640B。

上述的实施例仅为用来说明本创作的可行的设计变化，并非本创作的限制条件。毫无疑问地，本领域技术人员应可了解，在不违背本创作的精神下，图1至图16A、图16B所提到的天线结构100～1600的各种各样的变化皆是可行的。举例而言，可将图1至图16A、图16B的天线任意排列组合成一个新的变化实施例。

由上可知，本发明提供一种天线结构100～1600，通过将第二辐射体围绕在第一辐射体的周围，并藉由第二辐射体的第二侧边与第一辐射体的第一侧边之间的预定间隔所形成的耦合效应来改变天线的阻抗匹配，来进一步地达到多频带的目的。此外，在不违背本发明的精神下，本发明所公开的天线结构的各种各样的变化皆是可行的。举例而言，可改变天线结构的正馈入接点与负馈入接点的位置、可改变两辐射体之间的预定间隔的大小、可改变第一辐射体和/或第二辐射体的形状、或者可将第一辐射体与第二辐射体设置于不同平面上，此皆应隶属本发明所涵盖的范畴。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡根据本发明权利要求书的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (22)

1.一种天线结构，包括：

一正馈入接点以及一负馈入接点；

一辐射组件，该辐射组件包括：

一第一辐射体，该第一辐射体具有一第一端耦接于该正馈入接点，且具有多个第一侧边；以及

一第二辐射体，该第二辐射体具有一第一端耦接于该负馈入接点，且具有多个第二侧边，其中该第二辐射体至少部分围绕该第一辐射体，以及该第一辐射体的该多个第一侧边与该第二辐射体的该多个第二侧边之间具有多个预定间隔以形成耦合效应；以及

一接地组件，该接地组件耦接于该第二辐射体；

其中，该第一辐射体与该第二辐射体构成一螺旋状；

其中，所述天线结构为平面式天线结构；

其中，用来激发该天线结构的一馈入信号源的正信号端耦接至该正馈入接点，该馈入信号源的负信号端耦接至该负馈入接点，并且一第一电流沿着该第一辐射体的该多个第一侧边来流经该第一辐射体，并且该第一电流由该馈入信号源的正信号端流至该馈入信号源的负信号端。

2.如权利要求1所述的天线结构，其中一第二电流沿着该多个第二侧边来流经该第二辐射体。

3.如权利要求1所述的天线结构，其中该第一辐射体具有多个区段，以及该第一电流在该多个区段上的电流路径构成一回路。

4.如权利要求1所述的天线结构，其中该第一辐射体具有多个区段，每一区段包括一内侧边以及一外侧边，以及该多个第一侧边为该多个区段的该多个外侧边。

5.如权利要求1所述的天线结构，其中该第二辐射体具有多个区段，每一区段包括一内侧边以及一外侧边，以及该多个第二侧边为该多个区段的该多个内侧边。

6.如权利要求1所述的天线结构，其中该正馈入接点、该负馈入接点、该辐射组件以及该接地组件位于同一平面上。

7.如权利要求1所述的天线结构，该天线结构还包括：

一基板，该基板具有一第一平面以及相对于该第一平面的一第二平面，其中该第一辐射***于该第一平面上，以及该第二辐射***于该第二平面上。

8.如权利要求7所述的天线结构，其中该接地组件包含一第一接地子组件以及一第二接地子组件，两者上下至少部分重叠；该第一接地子组件与该第一辐射***于该第一平面上；以及该第二接地子组件与该第二辐射***于该第二平面上。

9.如权利要求8所述的天线结构，该天线结构还包括：

一通路孔，该通路孔设置于该第一接地子组件以及该第二接地子组件之间，并贯穿该基板的该第一平面与该第二平面，用来电性连接该第一接地子组件以及该第二接地子组件。

10.如权利要求1所述的天线结构，其中该多个预定间隔构成一螺旋状空间。

11.如权利要求1所述的天线结构，其中该第二辐射体还具有一第二端，且在靠近该第二辐射体的该第二端处具有一弯折。

12.一种天线结构，该天线结构包括：

一正馈入接点以及一负馈入接点；

一辐射组件，该辐射组件包括：

一第一辐射体，该第一辐射体具有一第一端耦接于该正馈入接点；以及

一第二辐射体，该第二辐射体具有一第一端耦接于该负馈入接点，该第二辐射体至少部分围绕在该第一辐射体，且该第一辐射体与该第二辐射体之间具有多个预定间隔以形成耦合效应，其中该多个预定间隔构成一螺旋状空间，以及该第一辐射体与该第二辐射体沿着该螺旋状空间而环绕设置；以及

一接地组件，该接地组件耦接于该第二辐射体；

其中，该第一辐射体与该第二辐射体构成一螺旋状；

其中，所述天线结构为平面式天线结构；

其中，用来激发该天线结构的一馈入信号源的正信号端耦接至该正馈入接点，该馈入信号源的负信号端耦接至该负馈入接点，并且该第一辐射体具有多个第一侧边，一第一电流沿着该第一辐射体的该多个第一侧边来流经该第一辐射体，并且该第一电流由该馈入信号源的正信号端流至该馈入信号源的负信号端。

13.如权利要求12所述的天线结构，其中该第二辐射体具有多个第二侧边，以及该第一辐射体的该多个第一侧边与该第二辐射体的该多个第二侧边之间具有该多个预定间隔以形成耦合效应。

14.如权利要求13所述的天线结构，其中一第二电流沿着该多个第二侧边来流经该第二辐射体。

15.如权利要求12所述的天线结构，其中该第一辐射体具有多个区段，以及该第一电流在该多个区段上的电流路径构成一回路。

16.如权利要求13所述的天线结构，其中该第一辐射体具有多个区段，每一区段具有一内侧边以及一外侧边，以及该多个第一侧边为该多个区段的该多个外侧边。

17.如权利要求13所述的天线结构，其中该第二辐射体具有多个区段，每一区段具有一内侧边以及一外侧边，以及该多个第二侧边为该多个区段的该多个内侧边。

18.如权利要求12所述的天线结构，其中该正馈入接点、该负馈入接点、该辐射组件以及该接地组件位于同一平面上。

19.如权利要求12所述的天线结构，该天线结构还包括：

一基板，该基板具有一第一平面以及相对于该第一平面的一第二平面，其中该第一辐射***于该第一平面上，以及该第二辐射***于该第二平面上。

20.如权利要求19所述的天线结构，其中该接地组件包含一第一接地子组件以及一第二接地子组件，两者上下至少部分重叠；该第一接地子组件与该第一辐射***于该第一平面上；以及该第二接地子组件与该第二辐射***于该第二平面上。

21.如权利要求20所述的天线结构，该天线结构还包括：

一通路孔，该通路孔设置于该第一接地子组件以及该第二接地子组件之间，并贯穿该基板的该第一平面与该第二平面，用来电性连接该第一接地子组件以及该第二接地子组件。

22.如权利要求12所述的天线结构，其中该第二辐射体还具有一第二端，且在靠近该第二辐射体的该第二端处具有一弯折。

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