CN106299683A - 天线结构 - Google Patents

Abstract

一种天线结构，包括一接地组件、一第一辐射支路、一第一接地支路、一第二辐射支路，以及一第二接地支路。该第一辐射支路的一第一端系耦接至一信号源。该第一接地支路的一第一端系耦接至该接地组件，该第一接地支路的该第二端系耦接至该第一辐射支路的一第二端。该第二辐射支路的一第一端系耦接至该第一辐射支路的该第二端。该第二接地支路的一第一端系耦接至该接地组件，该第二接地支路的一第二端系耦接至该第二辐射支路的一第二端。本发明可兼得缩小天线尺寸、维持天线效率，以及增加天线带宽等多重优势，非常适合应用于各种小型化的移动通讯装置当中。

Description

天线结构

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种天线结构。

背景技术

随着移动通讯技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如：手提式计算机、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，移动装置通常具有无线通信的功能。有些涵盖长距离的无线通信范围，例如：移动电话使用2G、3G、LTE(LongTerm Evolution)***及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通讯，而有些则涵盖短距离的无线通信范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth***使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。

天线为支持无线通信的移动装置中不可或缺的组件。然而，由于移动装置的内部空间十分局限，往往没有足够面积来配置所需的天线组件。因此，如何设计一种小尺寸、宽带带的全新天线，已成为现今设计者的一大挑战。

发明内容

在优选的实施例中，本发明提供一种天线结构，包括：一接地组件；一第一辐射支路，具有一第一端和一第二端，其中该第一辐射支路的该第一端系耦接至一信号源；一第一接地支路，具有一第一端和一第二端，其中该第一接地支路的该第一端系耦接至该接地组件，而该第一接地支路的该第二端系耦接至该第一辐射支路的该第二端；一第二辐射支路，具有一第一端和一第二端，其中该第二辐射支路的该第一端系耦接至该第一辐射支路的该第二端；以及一第二接地支路，具有一第一端和一第二端，其中该第二接地支路的该第一端系耦接至该接地组件，而该第二接地支路的该第二端系耦接至该第二辐射支路的该第二端。

在一些实施例中，该天线结构包括一第一环圈结构和一第二环圈结构。

在一些实施例中，该第一环圈结构系由该第一辐射支路、该第二辐射支路、该第二接地支路，以及该接地组件所共同组成。

在一些实施例中，该第二环圈结构系由该第一辐射支路、该第一接地支路，以及该接地组件所共同组成。

在一些实施例中，该第一环圈结构的总长度系大于该第二环圈结构的总长度。

在一些实施例中，该第一环圈结构系激发产生一第一频带，该第二环圈结构系激发产生一第二频带，该第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，而该第二频带介于5150MHz至5850MHz之间。

在一些实施例中，该第一辐射支路为一U字形，而该第一接地支路、该第二辐射支路，以及该第二接地支路分别为一直条形。

在一些实施例中，该天线结构更包括：一延伸支路，耦接至该第二辐射支路的该第二端和该第二接地支路的该第二端。

在一些实施例中，该天线结构还包括：一寄生支路，耦接至该接地组件，并邻近于该第一辐射支路。

在一些实施例中，该天线结构更还包括：一馈入调整支路，耦接至该第一辐射支路的一起始部份，并系由该第一辐射支路所包围。

总括而言，本发明的天线结构可视为一环圈天线(Loop Antenna)的变化形。和传统环圈天线不同的是，本发明的天线结构具有二个互相结合的环圈结构，其分别耦接至接地组件上二个不同的接地点，一个环圈结构激发产生低频共振模态，而另一个环圈结构则激发产生高频共振模态。由于此二环圈结构系共享部份的共振路径(如第一辐射支路的共振路径)，天线结构的总面积将可进一步缩小。因此，本发明可兼得缩小天线尺寸、维持天线效率，以及增加天线带宽等多重优势，非常适合应用于各种小型化的移动通讯装置当中。

附图说明

图1是根据本发明一实施例所述的天线结构的示意图；

图2是根据本发明一实施例所述的天线结构的示意图；

图3是根据本发明一实施例所述的天线结构的示意图；

图4是根据本发明一实施例所述的天线结构的示意图；

图5是根据本发明一实施例所述的天线结构的示意图；

图6是根据本发明一实施例所述的天线结构的电压驻波比的示意图；

图7是根据本发明一实施例所述的电子装置的示意图；以及

图8是根据本发明一实施例所述的电子装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、200、300、400、500～天线结构；

101～第一环圈结构；

102～第二环圈结构；

110～接地组件；

120～第一辐射支路；

121～第一辐射支路的第一端；

122～第一辐射支路的第二端；

123～第一辐射支路的起始部份；

130～第一接地支路；

131～第一接地支路的第一端；

132～第一接地支路的第二端；

140～第二辐射支路；

141～第二辐射支路的第一端；

142～第二辐射支路的第二端；

150、250～第二接地支路；

151、251～第二接地支路的第一端；

152、252～第二接地支路的第二端；

190～信号源；

360～延伸支路；

361～延伸支路的第一端；

362～延伸支路的第二端；

470～寄生支路；

471～寄生支路的第一端；

472～寄生支路的第二端；

580～馈入调整支路；

581～馈入调整支路的第一端；

582～馈入调整支路的第二端；

700、800～电子装置；

710～金属背盖；

720～显示器。

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

图1是根据本发明一实施例所述的天线结构100的示意图。天线结构100可应用于一移动装置，例如：一智能手机(Smart Phone)、一平板计算机(Tablet Computer)，或是一笔记本电脑(Notebook Computer)。如图1所示，天线结构100包括：一接地组件110、一第一辐射支路120、一第一接地支路130、一第二辐射支路140，以及一第二接地支路150。接地组件110可以是移动装置的一接地金属平面。第一辐射支路120、第一接地支路130、第二辐射支路140，以及第二接地支路150可以用导体材料制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。天线结构100可以设置于一介质基板(Dielectric Substrate)上(未显示)，例如：一***电路板，或是一FR4(Flame Retardant 4)基板。

第一辐射支路120可以大致为一U字形。第一辐射支路120具有一第一端121和一第二端122。第一辐射支路120的第一端121系耦接至一信号源190。信号源190可以是移动装置的一射频(Radio Frequency)模块，其系用于激发天线结构100。第一接地支路130可以大致为一直条形，并可大致与接地组件110的边缘互相垂直。第一接地支路130具有一第一端131和一第二端132。第一接地支路130的第一端131系耦接至接地组件110。第一接地支路130的第二端132系耦接至第一辐射支路120的第二端122。第二辐射支路140可以大致为一直条形，并可大致与接地组件110的边缘互相平行。第二辐射支路140具有一第一端141和一第二端142。第二辐射支路140的第一端141系耦接至第一辐射支路120的第二端122和第一接地支路130的第二端132。第二接地支路150可以大致为一直条形，并可大致与接地组件110的边缘互相垂直。第二接地支路150具有一第一端151和一第二端152。第二接地支路150的第一端151系耦接至接地组件110。第二接地支路150的第二端152系耦接至第二辐射支路140的第二端142。

在天线原理方面，天线结构100包括一第一环圈结构101和一第二环圈结构102，其中第一环圈结构101系由第一辐射支路120、第二辐射支路140、第二接地支路150，以及接地组件110的一部份所共同组成，而第二环圈结构102系由第一辐射支路120、第一接地支路130，以及接地组件110的另一部份所共同组成。第一环圈结构101的总长度系大于第二环圈结构102的总长度。当天线结构100被激发时，第一环圈结构101系激发产生一第一频带，第二环圈结构102系激发产生一第二频带，其中前述第一频带约介于2400MHz至2500MHz之间，而前述第二频带约介于5150MHz至5850MHz之间。

总括而言，本发明的天线结构100可视为一环圈天线(Loop Antenna)的变化形。和传统环圈天线不同的是，本发明的天线结构100具有二个互相结合的环圈结构，其分别耦接至接地组件110上二个不同的接地点，一个环圈结构激发产生低频共振模态，而另一个环圈结构则激发产生高频共振模态。由于此二环圈结构系共享部份的共振路径(如第一辐射支路120的共振路径)，天线结构100的总面积将可进一步缩小。根据实际量测结果，本发明的天线结构100的长度仅约为55mm，宽度仅约为11mm，而其于2.4/5GHz频带内的天线效率可达-4dBi。因此，本发明可兼得缩小天线尺寸、维持天线效率，以及增加天线带宽等多重优势，非常适合应用于各种小型化的移动通讯装置当中。

图2是根据本发明一实施例所述的天线结构200的示意图。图2和第图1相似。在图2的实施例中，天线结构200的一第二接地支路250具有一蜿蜒结构(Meandering Structure)，此蜿蜒结构可大致为一N字形或一W字形。设计蜿蜒形的第二接地支路250可以进一步微缩天线结构200的总面积，以适用于小型化的装置。图2的天线结构200的其余特征皆与图1的天线结构100近似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图3是根据本发明一实施例所述的天线结构300的示意图。图3和第图2相似。在图3的实施例中，天线结构300更包括一延伸支路360。延伸支路360大致为一L字形。延伸支路360具有一第一端361和一第二端362。延伸支路360的第一端361系耦接至第二辐射支路140的第二端142和第二接地支路250的一第二端252，而延伸支路360的第二端362为一开路端(Open End)。延伸支路360系用增加天线结构300于第一频带(低频频带)的带宽。图3的天线结构300的其余特征皆与图2的天线结构200近似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图4是根据本发明一实施例所述的天线结构400的示意图。图4和图3相似。在图4的实施例中，天线结构400还包括一寄生支路470。寄生支路470大致为一直条形，并大致与接地组件110的边缘互相垂直。寄生支路470具有一第一端471和一第二端472。寄生支路470的第一端471系耦接至接地组件110，而寄生支路470的第二端472为一开路端(Open End)。寄生支路470系邻近于第一辐射支路120的一弯折部份，但与第一寄生支路120系互相分离。寄生支路470系用于增加天线结构400于第二频带(高频频带)的带宽。图4的天线结构400的其余特征皆与图3的天线结构300近似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图5是根据本发明一实施例所述的天线结构500的示意图。图5和图4相似。在图5的实施例中，天线结构500还包括一馈入调整支路580。馈入调整支路580大致为一矩形，并大致由第一辐射支路120所包围。馈入调整支路580具有一第一端581和一第二端582。馈入调整支路580的第一端581系耦接至第一辐射支路120的一起始部份123。馈入调整支路580的第二端582为一开路端。寄生支路580系用于调整天线结构500的馈入阻抗匹配。图5的天线结构500的其余特征皆与图4的天线结构400近似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图6是根据本发明一实施例所述的天线结构500的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)的示意图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。若以电压驻波比的值为4作为基准，可发现天线结构500至少能涵盖2.4GHz的低频频带(约介于2400MHz至2500MHz之间)，以及5GHz的高频频带(约介于5150MHz至5850MHz之间)。因此，本发明的天线结构至少可支持Wi-Fi和Bluetooth的双频操作，且具有足够的天线带宽及天线效率，能符合一般移动通讯的标准规范。

本发明的天线结构可用在具有金属背盖的电子装置中，但不仅限于此。图7是根据本发明一实施例所述的电子装置700的示意图。电子装置700亦可为一移动通讯装置，例如：一智能型手机、一平板计算机，或是一笔记本电脑。在图7的实施例中，电子装置700包括一金属背盖710和一显示器720。天线结构100(或是200、300、400、500)可以设置于金属背盖710的正上方。天线结构100的接地组件110可以耦接至金属背盖710，或是耦接至一***电路板的一接地面(未显示)。***电路板的接地面亦可更耦接至金属背盖710。天线结构100和金属背盖710间的最短距离可约为4.5mm。当此最短距离增加时，天线结构100的辐射性能将更加改善。天线结构100的垂直投影系位于金属背盖710的内部，但此垂直投影完全不与显示器720有任何重迭。图8是根据本发明另一实施例所述的电子装置800的示意图。图8和图7相似，两者的差异仅在于，图8的天线结构100与金属背盖710两者的相对关系略有调整，亦即，天线结构100系由金属背盖710的上侧方移至左侧方。在其他实施例中，天线结构100亦可移至金属背盖710的下侧方或右侧方。在另一些实施例中，天线结构100亦可应用于具有塑料背盖的电子装置中。

值得注意的是，以上所述的组件尺寸、组件形状，以及频率范围皆非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的天线结构并不仅限于图1-图8所图示的状态。本发明可以仅包括图1-图8的任何一或复数个实施例的任何一或复数项特征。换言之，并非所有图标的特征均须同时实施于本发明的天线结构当中。

在本说明书以及申请专利范围中的序数，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同组件。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种天线结构，包括：

一接地组件；

一第一辐射支路，具有一第一端和一第二端，其中所述第一辐射支路的所述第一端系耦接至一信号源；

一第一接地支路，具有一第一端和一第二端，其中所述第一接地支路的所述第一端系耦接至所述接地组件，所述第一接地支路的所述第二端系耦接至所述第一辐射支路的所述第二端；

一第二辐射支路，具有一第一端和一第二端，其中所述第二辐射支路的所述第一端系耦接至所述第一辐射支路的所述第二端；以及

一第二接地支路，具有一第一端和一第二端，其中所述第二接地支路的所述第一端系耦接至所述接地组件，而所述第二接地支路的所述第二端系耦接至所述第二辐射支路的所述第二端。

2.如权利要求1所述的天线结构，其中所述天线结构包括一第一环圈结构和一第二环圈结构。

3.如权利要求2所述的天线结构，其中所述第一环圈结构系由所述第一辐射支路、所述第二辐射支路、所述第二接地支路，以及所述接地组件所共同组成。

4.如权利要求2所述的天线结构，其中所述第二环圈结构系由所述第一辐射支路、所述第一接地支路，以及所述接地组件所共同组成。

5.如权利要求2所述的天线结构，其中所述第一环圈结构的总长度系大于所述第二环圈结构的总长度。

6.如权利要求2所述的天线结构，其中所述第一环圈结构系激发产生一第一频带，所述第二环圈结构系激发产生一第二频带，所述第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，所述第二频带介于5150MHz至5850MHz之间。

7.如权利要求1所述的天线结构，其中所述第一辐射支路为一U字形，所述第一接地支路、所述第二辐射支路，以及所述第二接地支路分别为一直条形。

8.如权利要求1所述的天线结构，还包括：

一延伸支路，耦接至所述第二辐射支路的所述第二端和所述第二接地支路的所述第二端。

9.如权利要求1所述的天线结构，还包括：

一寄生支路，耦接至所述接地组件，并邻近于所述第一辐射支路。

10.如权利要求1所述的天线结构，还包括：

一馈入调整支路，耦接至所述第一辐射支路的一起始部份，并系由所述第一辐射支路所包围。