CN205882166U - 天线结构 - Google Patents

Abstract

一种天线结构。该天线结构包括：一接地面、一馈入连接部、一第一辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部以及一短路辐射部。该馈入连接部耦接至一信号源；该第一辐射部耦接至该馈入连接部；该第二辐射部耦接至该馈入连接部，其中该第二辐射部和该第一辐射部大致朝相反方向作延伸；该第三辐射部耦接至该接地面，并部分地围绕该第二辐射部；该短路辐射部耦接于该馈入连接部和该第三辐射部之间。本实用新型的天线结构适合应用于现今各种小型化的移动通信装置当中。

Description

天线结构

技术领域

本实用新型涉及一种天线结构，特别涉及一种宽带的平面式天线结构。

背景技术

随着移动通信技术的发达，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(Long Term Evolution)***及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通信，而有些则涵盖短距离的无线通信范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth以及WiMAX(Worldwide Interoperabilityfor MicrowaveAccess)***使用2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通信。

天线为无线通信领域中不可缺少的组件。倘若用于接收或发射信号的天线带宽(Bandwidth)不足，则很容易造成移动装置的通信质量下降。因此，如何设计出小尺寸、宽频带的天线组件，对天线设计者而言是一项重要课题。

因此，需要提供一种天线结构来解决上述问题。

实用新型内容

在较佳实施例中，本发明提供一种天线结构，该天线结构包括：一接地面；一馈入连接部，该馈入连接部耦接至一信号源；一第一辐射部，该第一辐射部耦接至该馈入连接部；一第二辐射部，该第二辐射部耦接至该馈入连接部，其中该第二辐射部和该第一辐射部大致朝相反方向作延伸；一第三辐射部，该第三辐射部耦接至该接地面，并部分地围绕该第二辐射部；以及一短路辐射部，该短路辐射部耦接于该馈入连接部和该第三辐射部之间。

在一些实施例中，该第三辐射部与该第二辐射部、该馈入连接部以及该第一辐射部相隔一间距(spaced apart from or vertically spaced apart from)。

在一些实施例中，该第三辐射部耦合该第二辐射部、该馈入连接部及该第一辐射部的至少其中之一。

在一些实施例中，该馈入连接部、该第一辐射部以及该第二辐射部的一组合大致为一T字形。

在一些实施例中，该第三辐射部大致为一L字形。

在一些实施例中，该第三辐射部还包括一加宽部分，而该加宽部分位于该第三辐射部的一弯折处。

在一些实施例中，该天线结构还包括：一第四辐射部，耦接至该接地面，并大致平行于该第一辐射部。

在一些实施例中，该第四辐射部大致为一直条形。

在一些实施例中，该天线结构还包括：一第五辐射部，耦接至该第一辐射部，其中该第五辐射部和该第一辐射部大致朝相同方向作延伸。

在一些实施例中，该第五辐射部的宽度大于该第五辐射部与该第一辐射部的耦接处的宽度。

在一些实施例中，该第一辐射部和该第五辐射部的一组合大致为一Y字形。

在一些实施例中，该天线结构涵盖一第一低频频带、一第二低频频带、一第一高频频带、一第二高频频带以及一第三高频频带，该第一低频频带约介于699MHz至787MHz之间，该第二低频频带约介于787MHz至960MHz之间，该第一高频频带约介于1710MHz至1930MHz之间，该第二高频频带约介于1930MHz至2300MHz之间，而该第三高频频带约介于2300MHz至2900MHz之间。

在一些实施例中，该第三辐射部的长度约为该第一低频频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该馈入连接部和该第一辐射部的总长度约为该第二低频频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该馈入连接部和该第二辐射部的总长度约为该第一高频频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该第四辐射部的长度约为该第二高频频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该短路辐射部的长度约为该第三高频频带的0.5倍波长。

在一些实施例中，该第二辐射部和该第三辐射部之间形成一第一耦合间隙，而该第一耦合间隙用于调整该第一低频频带、该第二低频频带以及该第一高频频带的阻抗匹配。

在一些实施例中，该第一耦合间隙的宽度小于3mm。

在一些实施例中，该第一辐射部和该第四辐射部之间形成一第二耦合间隙，而该第二耦合间隙用于调整该第二高频频带的阻抗匹配。

本实用新型提供的天线结构具有平面化式设计，易于大量生产制造，足以涵盖LTE全频带，并且具有小型化的整体尺寸，制造成本低廉。因此，本实用新型的天线结构很适合应用于现今各种小型化的移动通信装置当中。

附图说明

图1是显示根据本实用新型一实施例所述的天线结构的示意图；

图2是显示根据本实用新型一实施例所述的天线结构的示意图；

图3是显示根据本实用新型一实施例所述的天线结构的电压驻波比图。

主要组件符号说明：

100、200 天线结构

105 介质基板

110 接地面

120 馈入连接部

130 第一辐射部

131 第一辐射部的第一端

132 第一辐射部的第二端

140 第二辐射部

141 第二辐射部的第一端

142 第二辐射部的第二端

150 第三辐射部

151 第三辐射部的第一端

152 第三辐射部的第二端

155 第三辐射部的矩形加宽部分

160 短路辐射部

161 短路辐射部的第一端

162 短路辐射部的第二端

170 第四辐射部

171 第四辐射部的第一端

172 第四辐射部的第二端

180 第五辐射部

181 第五辐射部的第一端

182 第五辐射部的第二端

190 信号源

310 第一低频频带

320 第二低频频带

330 第一高频频带

340 第二高频频带

350 第三高频频带

GC1 第一耦合间隙

GC2 第二耦合间隙

GC3 第二耦合间隙

L1、L2 长度

W1、W2 宽度

具体实施方式

为让本实用新型的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本实用新型的具体实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”及“包括”一词为开放式的用语，故应解释成“包含但不仅限定于”。“大致”一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，“耦接”一词在本说明书中包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接至该第二装置，或经由其他装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。

图1是显示根据本实用新型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：一智能型手机(Smart Phone)、一平板计算机(TabletComputer)，或是一笔记本型计算机(Notebook Computer)。如图1所示，天线结构100包括一接地面110、一馈入连接部120、一第一辐射部130、一第二辐射部140、一第三辐射部150以及一短路辐射部160。以上组件可以用金属材料制成，例如：铜、银、铝、铁或是其合金。接地面110可大致为一矩形金属板，其可提供一接地电位。馈入连接部120、第一辐射部130、第二辐射部140、第三辐射部150以及短路辐射部160皆可设置于一介质基板(DielectricSubstrate)105上，例如：一FR4(Flame Retardant 4)基板或是一***电路板(SystemCircuit Board)，以形成一平面式天线结构。

馈入连接部120可大致为一矩形。馈入连接部120耦接至一信号源190。信号源190可以是一射频(Radio Frequency)模块，其用于激发天线结构100。第一辐射部130可大致为一N字形。第一辐射部130具有一第一端131和一第二端132，其中第一辐射部130的第一端131耦接至馈入连接部120，而第一辐射部130的第二端132为一开路端(Open End)。第二辐射部140可大致为一直条形。第二辐射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第二辐射部140的第一端141耦接至馈入连接部120，而第二辐射部140的第二端142为一开路端。在一些实施例中，第二辐射部140的第二端142处还形成一末端弯折或加宽部。第二辐射部140的第二端142和第一辐射部130的第二端132可大致朝相反方向作延伸。馈入连接部120、第一辐射部130以及第二辐射部140的一组合可以大致为一T字形。第三辐射部150可大致为一L字形。第三辐射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第三辐射部150的第一端151耦接至接地面110，而第三辐射部150的第二端152为一开路端并邻近于第一辐射部130的一中央弯折部分。在一些实施例中，第三辐射部150的第二端152处还形成一末端弯折或加宽部。第三辐射部150可以部分地围绕第二辐射部140。举例而言，第三辐射部150和接地面110可共同界定一直条形槽孔，其中第二辐射部140和短路辐射部160皆可位于前述槽孔内部。在一些实施例中，馈入连接部120和第一辐射部130的一部分亦可位于前述槽孔内部，使得第一辐射部130、第二辐射部140以及馈入连接部120可以分别与第三辐射部150进行耦合。在一些实施例中，第三辐射部150还包括一矩形加宽部分155，其中矩形加宽部分155位于第三辐射部150的一弯折处。短路辐射部160可大致为一直条形或一N字形。短路辐射部160具有一第一端161和一第二端162，其中短路辐射部160的第一端161耦接至馈入连接部120，而短路辐射部160的第二端162耦接至第三辐射部150的矩形加宽部分155。就组件相对位置而言，第二辐射部140介于第三辐射部150和短路辐射部160之间，而短路辐射部160介于第二辐射部140和接地面110之间。

必须注意的是，以上组件形状可根据不同需求进行调整。图1的各辐射部的弯折及不规则边缘用于优化天线结构100的阻抗匹配(Impedance Matching)，但在其他实施例中，其亦可改为平滑形状。例如，第一辐射部130可改为一L字形，而短路辐射部160可改为一直条形。

图2是显示根据本实用新型一实施例所述的天线结构200的示意图。图2和图1相似。在图2的实施例中，天线结构200还包括一第四辐射部170和一第五辐射部180。以上组件可以用金属材料制成，例如：铜、银、铝、铁或是其合金。第四辐射部170和第五辐射部180亦可设置于介质基板105上。第四辐射部170可大致为一直条形。第四辐射部170具有一第一端171和一第二端172，其中第四辐射部170的第一端171耦接至接地面110，而第四辐射部170的第二端172为一开路端。第四辐射部170大致平行于第一辐射部130。第五辐射部180可大致为一矩形。第五辐射部180具有一第一端181和一第二端182，其中第五辐射部180的第一端181耦接至第一辐射部130的中央弯折部分，而第五辐射部180的第二端182为一开路端。第五辐射部180的第二端182和第一辐射部130的第二端132可大致朝相同方向作延伸。第一辐射部130和第五辐射部180的一组合可以大致为一Y字形。

图3是显示根据本实用新型一实施例所述的天线结构200的电压驻波比(VoltageStanding Wave Ratio，VSWR)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。根据图3的量测结果，天线结构200可涵盖一第一低频频带310、一第二低频频带320、一第一高频频带330、一第二高频频带340以及一第三高频频带350，其中第一低频频带310约介于699MHz至787MHz之间，第二低频频带320约介于787MHz至960MHz之间，第一高频频带330约介于1710MHz至1930MHz之间，第二高频频带340约介于1930MHz至2300MHz之间，而第三高频频带350约介于2300MHz至2900MHz之间。因此，天线结构200可支持LTE(Long TermEvolution)全频频带。根据实际量测结果，天线结构200在低频频带内的天线效率(AntennaEfficiency)约可达-3dB，而在高频频带内的天线效率约可达-3.5dB，其已可符合一般移动通信装置的应用需求。

请一并参考图2、图3。天线结构200的操作原理可如下列所述。第一低频频带310主要由第三辐射部150所激发，其中第三辐射部150的长度约为第一低频频带310的0.25倍波长(λ/4)。第二低频频带320主要由馈入连接部120和第一辐射部130所激发，其中馈入连接部120和第一辐射部130的总长度约为第二低频频带320的0.25倍波长(λ/4)。第一高频频带330主要由馈入连接部120和第二辐射部140所激发，其中馈入连接部120和第二辐射部140的总长度约为第一高频频带330的0.25倍波长(λ/4)。第二高频频带340主要由第四辐射部170所激发，其中第四辐射部170的长度约为第二高频频带340的0.25倍波长(λ/4)。第三高频频带350主要由短路辐射部160所激发，其中短路辐射部160的长度约为第三高频频带350的0.5倍波长(λ/2)。

根据实际量测结果，当天线结构200操作于第一低频频带310时，其最大电流密度形成于短路辐射部160上，此设计可使得短路辐射部160能改良天线结构200的低频阻抗匹配，并可增加天线结构200的低频频宽。第二辐射部140和第三辐射部150之间可形成一第一耦合间隙GC1，其中第一耦合间隙GC1用于调整第一低频频带310、第二低频频带320以及第一高频频带330的阻抗匹配。第一耦合间隙GC1的宽度可小于3mm，以增强组件间的互相耦合效应(Mutual Coupling)。第一辐射部130和第四辐射部170之间可形成一第二耦合间隙GC2，其中第二耦合间隙GC2用于调整第二高频频带340的阻抗匹配。第二耦合间隙GC2的宽度可小于5mm，以增强组件间的互相耦合效应。另外，第二辐射部140的第二端142和第三辐射部150的矩形加宽部分155之间还可形成一第三耦合间隙GC3，其中第三耦合间隙GC3亦用于调整第一低频频带310、第二低频频带320以及第一高频频带330的阻抗匹配。第三耦合间隙GC3的宽度可小于3mm。第三辐射部150的矩形加宽部分155和矩形的第五辐射部180两者的设计均有助于增加天线结构200的高频频宽和低频频宽。第三辐射部150的矩形加宽部分155的长度L1可介于8mm至10mm之间，较佳可为9mm。第三辐射部150的矩形加宽部分155的宽度W1可介于6mm至8mm之间，较佳可为7mm。第五辐射部180的长度L2可介于13mm至17mm之间，较佳可为15mm。第五辐射部180的宽度W2可介于4mm至6mm之间，较佳可为5mm。以上组件的尺寸范围皆根据多次实验结果而得出，其具有优化天线结构200的阻抗匹配的功效。

本实用新型提供一种新颖的天线结构，相比传统天线设计，其至少具有下列优势：(1)平面化式设计；(2)易于大量生产制造；(3)足以涵盖LTE全频带；(4)小型化的整体尺寸；以及(5)制造成本低廉。因此，本实用新型的天线结构很适合应用于现今各种小型化的移动通信装置当中。

值得注意的是，以上所述的组件尺寸、组件参数、组件形状以及频率范围皆非本实用新型的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。另外，本实用新型的天线结构并不仅限于图1-图3所图示的状态。本实用新型可以仅包括图1-图3的任何一个或多个实施例的任何一项或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于本实用新型的天线结构中。

在本说明书以及权利要求书中的序数，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。

本实用新型虽以较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本实用新型的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，应当可做些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围应当视所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (20)

1.一种天线结构，其特征在于，该天线结构包括：

一接地面；

一馈入连接部，该馈入连接部耦接至一信号源；

一第一辐射部，该第一辐射部耦接至该馈入连接部；

一第二辐射部，该第二辐射部耦接至该馈入连接部，其中该第二辐射部和该第一辐射部大致朝相反方向作延伸；

一第三辐射部，该第三辐射部耦接至该接地面，并部分地围绕该第二辐射部；以及

一短路辐射部，该短路辐射部耦接于该馈入连接部和该第三辐射部之间。

2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第三辐射部与该第二辐射部、该馈入连接部以及该第一辐射部相隔一间距。

3.如权利要求2所述的天线结构，其特征在于，该第三辐射部耦合该第二辐射部、该馈入连接部及该第一辐射部的至少其中之一。

4.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该馈入连接部、该第一辐射部以及该第二辐射部的一组合大致为一T字形。

5.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第三辐射部大致为一L字形。

6.如权利要求5所述的天线结构，其特征在于，该第三辐射部还包括一加宽部分，而该加宽部分位于该第三辐射部的一弯折处。

7.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该天线结构还包括：

一第四辐射部，该第四辐射部耦接至该接地面，并大致平行于该第一辐射部。

8.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于，该第四辐射部大致为一直条形。

9.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于，该天线结构还包括：

一第五辐射部，该第五辐射部耦接至该第一辐射部，其中该第五辐射部和该第一辐射部大致朝相同方向作延伸。

10.如权利要求9所述的天线结构，其特征在于，该第五辐射部的宽度大于该第五辐射部与该第一辐射部的耦接处的宽度。

11.如权利要求9所述的天线结构，其特征在于，该第一辐射部和该第五辐射部的一组合大致为一Y字形。

12.如权利要求9所述的天线结构，其特征在于，该天线结构涵盖一第一低频频带、一第二低频频带、一第一高频频带、一第二高频频带以及一第三高频频带，该第一低频频带约介于699MHz至787MHz之间，该第二低频频带约介于787MHz至960MHz之间，该第一高频频带约介于1710MHz至1930MHz之间，该第二高频频带约介于1930MHz至2300MHz之间，而该第三高频频带约介于2300MHz至2900MHz之间。

13.如权利要求12所述的天线结构，其特征在于，该第三辐射部的长度约为该第一低频频带的0.25倍波长。

14.如权利要求12所述的天线结构，其特征在于，该馈入连接部和该第一辐射部的总长度约为该第二低频频带的0.25倍波长。

15.如权利要求12所述的天线结构，其特征在于，该馈入连接部和该第二辐射部的总长度约为该第一高频频带的0.25倍波长。

16.如权利要求12所述的天线结构，其特征在于，该第四辐射部的长度约为该第二高频频带的0.25倍波长。

17.如权利要求12所述的天线结构，其特征在于，该短路辐射部的长度约为该第三高频频带的0.5倍波长。

18.如权利要求12所述的天线结构，其特征在于，该第二辐射部和该第三辐射部之间形成一第一耦合间隙，而该第一耦合间隙用于调整该第一低频频带、该第二低频频带以及该第一高频频带的阻抗匹配。

19.如权利要求18所述的天线结构，其特征在于，该第一耦合间隙的宽度小于3mm。

20.如权利要求12所述的天线结构，其特征在于，该第一辐射部和该第四辐射部之间形成一第二耦合间隙，而该第二耦合间隙用于调整该第二高频频带的阻抗匹配。