CN104241855B - 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天线结构，其包括馈入端、接地端、第一辐射体、第二辐射体及第三辐射体，该第一辐射体与第二辐射体连接于馈入端相对的两侧，该第三辐射体与接地端连接，该第一辐射体上形成第一沟槽，该第二辐射体与第三辐射体之间形成第二沟槽，该第三辐射体上形成第三沟槽，该第三沟槽与第二沟槽连通，该第一辐射体及第二辐射体上的电流耦合至第三辐射体。本发明还提供一种具有该天线结构的无线通信装置。该天线结构工作于不同通信频段，有助于减少无线通信装置的体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线结构，尤其涉及一种能收发双频或多频信号的天线结构及具有该天线结构的无线通信装置。
背景技术
在无线通信装置中，用来发射、接收无线电波以传递、交换无线电数据信号的天线装置，无疑是无线通信装置中最重要的元件之一。近年来各种使用不同工作频带的通信***及应用的不断出现，则使得天线的设计朝向涵盖多个***频带的天线结构发展。为了确保无线通信装置于使用不同工作频带的多种无线通信***中均可进行信号传输，该天线装置必须能够收发多种不同频率之信号。另一方面，天线结构一般结构较为复杂，但由于天线模块的外观亦趋向于轻薄与微型化，使得天线设计除了宽带之外，亦需同时具备有小型化的特征。如何在不增加无线通信装置体积的前提下使天线具有宽带的特性，已成为各家天线厂商最大的挑战。
发明内容
鉴于以上情况，有必要提供一种可工作于不同频段且体积较小的天线结构。
另，还有必要提供一种具有上述天线结构的无线通信装置。
一种天线结构，其包括馈入端、接地端、第一辐射体、第二辐射体及第三辐射体，该第一辐射体与第二辐射体连接于馈入端相对的两侧，该第三辐射体与接地端连接，该第一辐射体上形成第一沟槽，该第二辐射体与第三辐射体之间形成第二沟槽，该第三辐射体上形成第三沟槽，该第三沟槽与第二沟槽连通，该第一辐射体及第二辐射体上的电流耦合至第三辐射体。
一种无线通信装置，其包括电路板及设置于电路板上的天线结构，该天线结构包括馈入端、接地端、第一辐射体、第二辐射体及第三辐射体，该第一辐射体与第二辐射体连接于馈入端相对的两侧，该第三辐射体与接地端连接，该第一辐射体上形成第一沟槽，该第二辐射体与第三辐射体之间形成第二沟槽，该第三辐射体上形成第三沟槽，该第三沟槽与第二沟槽连通，该第一辐射体及第二辐射体上的电流耦合至第三辐射体。
上述的天线结构通过第一辐射体、第二辐射体与第三辐射体耦合，使得该无线通信装置工作于不同通信频段，有助于减少无线通信装置的体积。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的具有天线结构的无线通信装置的立体图。
图2为图1所示的无线通信装置的匹配电路的电路图。
图3为图1所示的无线通信装置的天线结构的回波损耗图。
主要元件符号说明
| 天线结构 | 100 |
| 馈入端 | 10 |
| 接地端 | 20 |
| 第一辐射体 | 30 |
| 第一延长段 | 32 |
| 第二延长段 | 34 |
| 第三延长段 | 36 |
| 延伸片 | 38 |
| 第一沟槽 | SL1 |
| 第二辐射体 | 40 |
| 第三辐射体 | 50 |
| 第一结合段 | 52 |
| 第二结合段 | 54 |
| 第三结合段 | 56 |
| 第二沟槽 | SL2 |
| 第三沟槽 | SL3 |
| 无线通信装置 | 200 |
| 电路板 | 220 |
| 信号馈入点 | 222 |
| 接地点 | 224 |
| 匹配电路 | 240 |
| 第一电容 | C1 |
| 第一电感 | L1 |
| 切换电路 | S |
| 第一切换单元 | S1 |
| 第二切换单元 | S2 |
| 第三切换单元 | S3 |
| 第一切换开关 | SW1 |
| 第二电感 | L2 |
| 第二切换开关 | SW2 |
| 第三电感 | L3 |
| 第三切换开关 | SW3 |
| 第四电感 | L4 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明较佳实施方式提供一种天线结构100，其应用于移动电话、平板电脑等无线通信装置200中。该无线通信装置200进一步包括电路板220，该电路板220作为天线结构100的载体，其上设置信号馈入点222及接地点224。该信号馈入点222用于馈入电流，该接地点224用于为无线通信装置200提供***接地。
该天线结构100包括馈入端10、接地端20、第一辐射体30、第二辐射体40及第三辐射体50。
该馈入端10与信号馈入点222电性连接，以获取电流。该接地端20与接地点224电性连接，并与馈入端10大致平行设置。
该第一辐射体30与馈入端10连接，并构成一单极天线（Monopole）。具体地，该第一辐射体30包括第一延长段32、第二延长段34、第三延长段36及延伸片38。该第一延长段32大致垂直连接于馈入端10的一端的一侧，该第二延长段34垂直连接于第一延长段32与第三延长段36之间，该第三延长段36朝与第一延长段32平行的方向延伸，并越过该第一延长段32。该第一延长段32、第二延长段34及第三延长段36之间形成第一沟槽SL1。该延伸片38为一平直的片体，其连接于第一延长段32相对第三延长段36的一侧，并位于第一延长段32靠近第二延长段34的一端，用于微调该第一辐射体30的尺寸。在设计及制造阶段，通过调整该第一辐射体30及第一沟槽SL1的尺寸，使得该天线结构100在收发LTE700/GSM850/EGSM900/WCDMA V/WCDMA VIII等第一频段内的无线信号时具有较佳的效果。
该第二辐射体40垂直连接于馈入端10相对第一辐射体30的第一延长段32的一侧，并构成一单极天线（Monopole）。该第二辐射体40与第一延长段32位于同一直在线，二者的长度之和小于第三延长段36的长度。
该第三辐射体50包括第一结合段52、第二结合段54及第三结合段56。该第一结合段52大致垂直连接于接地端20的一端的一侧，并朝与第二辐射体40的延伸方向的大致相同的方向延伸，以越过第二辐射体40。该第二辐射体40与第一结合段52之间形成第二沟槽SL2。该第二结合段54垂直连接于第一结合段52与第三结合段56之间。该第三结合段56与第二辐射体40大致位于同一直在线，该第三结合段56朝靠近第二辐射体40的方向延伸，并越过第三延长段36，进而同时与第二辐射体40及第三延长段36间隔设置。该第一结合段52、第二结合段54及第三结合段56之间形成第三沟槽SL3，该第三沟槽SL3与第二沟槽SL2连通。在设计及制造阶段，通过调整该第二辐射体40、第三辐射体50、第二沟槽SL2及第三沟槽SL3的尺寸，使得该天线结构100在收发DCS/PCS/UMTS/WCDMA I、II、IV等第二频段内的无线信号时具有较佳的效果。
当该天线结构100装设于电路板220上时，可将馈入端10、接地端20、第一辐射体30的延伸片38及第三辐射体的第一结合段52与第二结合段54设置于电路板220的一第一平面内；将第一辐射体30的第一延长段32、第二延长段34、第三延长段36、第二辐射体40及第三辐射体50的第三结合段56设置于电路板220的一第二平面内，该第二平面与第一平面垂直。如此，通过合理配置该天线结构100与电路板220的位置，可达到减少天线占用空间的目的。
请参阅图2，此外，为进一步优化天线结构100对第一频段内的无线信号的收发效果，该无线通信装置200进一步设置一匹配电路240。该匹配电路240电性连接于电路板220的信号馈入点222与天线结构100的馈入端10之间。其中，该匹配电路240包括第一电容C1、第一电感L1及切换电路S。该第一电容C1电性连接于信号馈入点222与馈入端10之间，该第一电感L1电性连接于馈入端10与地之间。该切换电路S的一端电性连接与馈入端10与第一电感L1之间，另一端接地。在本实例中，该切换电路S包括并联设置的第一切换单元S1、第二切换单元S2及第三切换单元S3。该第一切换单元S1包括串联的第一切换开关SW1及第二电感L2；该第二切换单元S2包括串联的第二切换开关SW2及第三电感L3；该第三切换单元S3包括串联的第三切换开关SW3及第四电感L4。藉由调整第二电感L2的电感值，可以微调天线结构100对LTE700频段内的无线信号的收发效果；藉由调整第三电感L3的电感值，可以微调天线结构100对GSM850频段内的无线信号的收发效果；通过调整第四电感L4的电感值，可以微调天线结构100对EGSM900频段内的无线信号的收发效果。
下面进一步说明该无线通信装置200的工作原理，当电路板220的信号馈入点222馈入电流后，天线结构100的馈入端10获取电流。其中一部分电流流过第一辐射体30，使得天线结构100激发第一共振模态，以收发LTE700/GSM850/EGSM900/WCDMA V/WCDMA VIII等第一频段内的无线信号。另一部分电路流过第二辐射体40，使得天线结构100激发第二共振模态。此外，该第一辐射体30和第二辐射体40上的电流耦合到第三辐射体50，并通过接地端20接地，使得天线结构100激发第三共振模态。在该第二共振模态及第三共振模态下，无线通信装置200可收发DCS/PCS/UMTS/WCDMA I、II、IV等第二频段内频段的无线信号。
若需要优化天线结构100第一频段内无线信号的收发效果时，如优化对LTE700的收发效果，闭合第一切换开关SW1，断开第二切换开关SW2及第三切换开关SW3即可。同理，若需要优化对EGSM900的收发效果，闭合第三切换开关SW3，断开第一切换开关SW1及第二切换开关SW2即可。例如，由图3可知，在闭合第三切换开关SW3时，该无线通信装置200在收发第一频段(频率大致为704-746MHz及824-960 MHz)内的无线信号及第二频段(频率大致为1710-2170 MHz) 内的无线信号时均具有较佳的效果。 本发明的天线结构100通过第一辐射体30、第二辐射体40与第三辐射体50耦合，使得该无线通信装置200工作于不同通信频段，有助于减少无线通信装置200的体积。同时，该天线结构100进一步和匹配电路240配合，使得该无线通信装置200收发的无线信号可以涵盖LTE700/GSM850/EGSM900 /DCS/PCS/UMTS /WCDMA I、II、IV、V、VIII等4G频段。
Claims (10)
1.一种天线结构，其包括馈入端、接地端，其特征在于：所述天线结构还包括第一辐射体、第二辐射体及第三辐射体，该第一辐射体与第二辐射体连接于馈入端相对的两侧，该第三辐射体与接地端连接，该第一辐射体上形成第一沟槽，该第二辐射体与第三辐射体之间形成第二沟槽，该第三辐射体上形成第三沟槽，该第三沟槽与第二沟槽连通，该第一辐射体及第二辐射体上的电流耦合至第三辐射体，该第三辐射体包括第一结合段、第二结合段及第三结合段，该第一结合段连接于接地端的一侧，该第二结合段连接于第一结合段与第三结合段之间，该第一结合段、第二结合段、馈入端及接地端均设置于第一平面，该第三结合段设置于第二平面，该第二平面垂直于第一平面。
2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射体包括第一延长段、第二延长段及第三延长段，该第一延长段连接于馈入端的一侧，该第二延长段连接于第一延长段与第三延长段之间，该第三延长段朝与第一延长段平行的方向延伸，并越过该第一延长段，该第一沟槽形成于第一延长段、第二延长段及第三延长段之间，该第一延长段、第二延长段、第三延长段及第二辐射体设置于该第二平面。
3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：所述第一辐射体还包括延伸片，该延伸片连接于第一延长段相对第三延长段的一侧，并位于第一延长段靠近第二延长段的一端，该延伸片设置于该第一平面。
4.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于：所述第二辐射体连接于馈入端相对第一辐射体的第一延长段的一侧，并与第一延长段位于同一直线。
5.如权利要求4所述的天线结构，其特征在于：所述该第二沟槽形成于第二辐射体与第一结合段之间，该第三结合段朝靠近第二辐射体的方向延伸，并越过第一辐射体的第三连接段，以与第二辐射体及第三延长段间隔设置，该第三沟槽形成于第一结合段、第二结合段及第三结合段之间。
6.一种无线通信装置，其包括电路板及设置于电路板上的天线结构，其特征在于：所述天线结构为权利要求1～5项中任一项所述的天线结构。
7.如权利要求6所述的无线通信装置，其特征在于：所述第一辐射体用于收发具有第一频段的无线信号，所述第二辐射体及第三辐射体用于收发具有第二频段的无线信号，所述第一频段的频率低于第二频段的频率。
8.如权利要求7所述的无线通信装置，其特征在于：所述电路板上设置信号馈入点，该无线通信装置还包括匹配电路，该匹配电路电性连接于电路板的信号馈入点与天线结构的馈入端之间，用于优化无线通信装置对第一频段内的无线信号的收发效果。
9.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于：所述匹配电路包括第一电容、第一电感及切换电路，该第一电容电性连接于信号馈入点与馈入端之间，该第一电感电性连接于馈入端与地之间，该切换电路的一端电性连接与馈入端与第一电感之间，另一端接地。
10.如权利要求9所述的无线通信装置，其特征在于：所述切换电路包括并联设置的第一切换单元、第二切换单元及第三切换单元，该第一切换单元包括串联的第一切换开关及第二电感；该第二切换单元包括串联的第二切换开关及第三电感；该第三切换单元包括串联的第三切换开关及第四电感。
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