TW201421808A - 寬頻天線及無線通訊裝置 - Google Patents

Abstract

一種寬頻天線，包含一第一輻射導體及一第二輻射導體。第一輻射導體包括一接地部、一短路部、一第一輻射臂及一第二輻射臂。短路部電連接於接地部且呈蜿蜒狀。第一輻射臂及第二輻射臂電連接於短路部遠離接地部的一端。第二輻射導體與第一輻射導體間隔設置且包括一饋入部、一第三輻射臂及一第四輻射臂。饋入部與第一輻射臂耦合。第三輻射臂及第四輻射臂電連接於饋入部。第三輻射臂至少局部與第一輻射臂耦合，且至少局部呈蜿蜒狀。

Description

寬頻天線及無線通訊裝置

本發明是有關於一種寬頻天線，特別是指一種可操作於LTE(Long-Term Evolution)頻段的寬頻天線。

目前無線通訊技術朝向4G發展，以支援大資料量的傳輸。LTE(Long-Term Evolution)通訊協定成為全球4G通訊系統的共同標準。目前現有的天線無法滿足LTE標準的寬頻需求。因此，如何展出一種新的寬頻天線以滿足LTE頻段的傳輸需求，遂成為本發明進一步要探討的重點。

因此，本發明之目的，即在提供一種能操作於LTE頻段及WWAN(Wireless Wide Area Network)頻段的寬頻天線。

本發明之另一目的，在於提供一種支援LTE頻段及WWAN頻段無線傳輸的無線通訊裝置。

於是，本發明寬頻天線包含一第一輻射導體及一第二輻射導體。第一輻射導體包括一接地部、一短路部、一第一輻射臂及一第二輻射臂。接地部具有一接地端。短路部電連接於接地部且呈蜿蜒狀。第一輻射臂及第二輻射臂電連接於短路部遠離接地部的一端。第二輻射導體與第一輻射導體間隔設置且包括一饋入部、一第三輻射臂及一第四輻射臂。饋入部與第一輻射臂耦合並具有一供饋入一射頻訊號的饋入端及一封閉槽。第三輻射臂及第四輻射臂電連 接於饋入部。第三輻射臂至少局部與第一輻射臂耦合，且至少局部呈蜿蜒狀。第一輻射臂共振於一第一頻段，第三輻射臂共振於一第二頻段，第三輻射臂的蜿蜒處、短路部及第二輻射臂共振於一第三頻段，第四輻射臂共振於一第四頻段。第一頻段為704~787MHz，第二頻段為824~960MHz，第三頻段為1710~2170MHz，第四頻段為2300~2700MHz。

短路部具有一電連接於接地部的第一金屬段、一電連接於第一金屬段遠離接地部的一端且概與第一金屬段垂直的第二金屬段、一電連接於第二金屬段遠離第一金屬段的一端且概與第二金屬段垂直的第三金屬段、一電連接於第三金屬段遠離第二金屬段的一端且概與第三金屬段垂直的第四金屬段，及一概與第四金屬段垂直的第五金屬段，第五金屬段一端電連接於第四金屬段遠離第三金屬段的一端，第五金屬段的另一端電連接於第一輻射臂與第二輻射臂。

第三輻射臂具有一電連接於饋入部且概呈L形之第一輻射段、一電連接於第一輻射段且概呈U形之第二輻射段，及一電連接於第二輻射段之第三輻射段，第一輻射段連同第二輻射段呈蜿蜒狀，且第二輻射段共振於第三頻段。第一輻射段局部與第一輻射臂耦合。第三輻射段概呈U形，第一輻射臂及第二輻射臂概呈L形。饋入部及第三輻射臂與第一輻射臂之間具有一耦合間隙，耦合間隙的寬度概為0.4mm~0.8mm。

本發明無線通訊裝置包含一通訊模組、一饋電元件及一寬頻天線。通訊模組用於產生一射頻訊號。饋電元件電連接於通訊模組以傳遞射頻訊號。寬頻天線包括一第一輻射導體及一第二輻射導體。第一輻射導體具有一接地部、一短路部、一第一輻射臂及一第二輻射臂。接地部具有一接地端。短路部電連接於接地部且呈蜿蜒狀。第一輻射臂及第二輻射臂電連接於短路部遠離接地部的一端。第二輻射導體與第一輻射導體間隔設置且具有一饋入部、一第三輻射臂及一第四輻射臂。饋入部與第一輻射臂耦合並具有一饋入端，饋入端電連接於饋電元件而供饋入射頻訊號。第三輻射臂及第四輻射臂電連接於饋入部。第三輻射臂至少局部與第一輻射臂耦合且至少局部呈蜿蜒狀。第一輻射臂共振於一第一頻段，第三輻射臂共振於一第二頻段，第三輻射臂的蜿蜒處、短路部及第二輻射臂共振於一第三頻段，第四輻射臂共振於一第四頻段。

本發明之功效在於透過第三輻射臂及短路部的蜿蜒結構並搭配第二輻射臂而能共振於第三頻段，並透過第一輻射臂、第三輻射臂及第四輻射臂分別共振於第一頻段、第二頻段及第四頻段，從而能符合WWAN及LTE之寬頻通訊標準。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，是本發明無線通訊裝置之一較佳實施例之示意圖。無線通訊裝置包括一通訊模組100、一饋電元件200、及一寬頻天線300。無線通訊裝置可以是智慧型手機、筆記型電腦、平板電腦、手持式導航設備等行動通訊裝置，但不以此為限。通訊模組100用於產生一射頻訊號。饋電元件200電連接於通訊模組100與寬頻天線300之間以傳遞射頻訊號給寬頻天線300。饋電元件200在本實施例中為一同軸纜線。

圖1所示的寬頻天線300雖是設置於一筆記型電腦之顯示器的上方，但圖1的設置方式僅為示意，實際應用時並不以此為限，而可將寬頻天線300設置於例如顯示器的下方、鍵盤側，及螢幕樞接處等，或是設置於筆記型電腦之外的其它裝置。

圖2為本發明寬頻天線的第一較佳實施例的一構造示意圖。參閱圖2，寬頻天線300包括第一輻射導體1，及一與第一輻射導體1間隔設置的第二輻射導體2。第一輻射導體1具有一接地部11、一短路部12、一第一輻射臂13及一第二輻射臂14。接地部11為一呈矩形的導體且具有一接地端111，接地端111電連接於饋電元件200(參閱圖1)以接收接地訊號。

短路部12電連接於接地部11且呈蜿蜒狀。在本實施例中，短路部12具有一第一金屬段121、一第二金屬段122 、一第三金屬段123、一第四金屬段124及一第五金屬段125。第一金屬段121由接地部11沿一Y方向延伸。第二金屬段122由第一金屬段121遠離接地部11的一端沿一與Y方向垂直的X方向延伸。第三金屬段123由第二金屬段122遠離第一金屬段121的一端沿Y方向延伸。第四金屬段124由第三金屬段123遠離第二金屬段122的一端沿-X方向延伸。第五金屬段125由第四金屬段124遠離第三金屬段123的一端沿Y方向延伸。第一輻射臂13由短路部12的第五金屬段125遠離第四金屬段124的一端沿X方向延伸。第二輻射臂14由短路部12的第五金屬段125遠離第四金屬段124的一端沿-X方向延伸。

第二輻射導體2具有一饋入部21、一第三輻射臂22及一第四輻射臂23。饋入部21為一呈矩形的導體且具有一饋入端211。饋入端211電連接於饋電元件200(參閱圖1)而供饋入射頻訊號。饋入部21鄰近於第一輻射臂13而與第一輻射臂13耦合。第三輻射臂22及第四輻射臂23分別電連接於饋入部21的相反側。第三輻射臂22至少局部與第一輻射臂13耦合且至少局部呈蜿蜒狀。在本實施例中，第三輻射臂22具有一第一輻射段221、一第二輻射段222及一第三輻射段223。第一輻射段221電連接於饋入部21且概呈L形。第一輻射段221鄰近饋入部21的端部與第一輻射臂13耦合。第一輻射段221及饋入部21與第一輻射臂13之間的一耦合間隙D的寬度概為0.4mm~0.8mm。第二輻射段222電連接於第一輻射段221且概呈U形。第三輻 射段223電連接於第二輻射段222並由第二輻射段222沿X方向延伸。第一輻射段221連同第二輻射段222形成S形的蜿蜒結構。第四輻射臂23則由饋入部21沿-X方向延伸。

於操作時，第一輻射臂13共振於一第一頻段，第三輻射臂22共振於一第二頻段，第三輻射臂22的第二輻射段222、短路部12及第二輻射臂14共振於一第三頻段，第四輻射臂23共振於一第四頻段。在本實施例中，第一頻段為704~787MHz，第二頻段為824~960MHz，第三頻段為1710~2170MHz，第四頻段為2300~2700MHz。也就是說，第一輻射臂13及第三輻射臂22用於產生低頻的模態(704~960MHz)，第二輻射臂14、第四輻射臂23、短路部12及第三輻射臂22的第二輻射段222用於產生高頻的模態(1710~2700)。藉此，寬頻天線300能操作於LTE頻段及WWAN頻段。值得一提的是，短路部12的蜿蜒結構兼具縮短第一輻射臂13的長度之功效及共振出高頻模態之功效，相似地，第三輻射臂22的蜿蜒結構兼具縮短第三輻射臂22的長度之功效及共振出高頻模態之功效。

參閱圖3，是本發明寬頻天線的第二較佳實施例的一構造示意圖。第二較佳實施例與第一較佳實施例相近，主要差異說明如下。在第二較佳實施例中，第三輻射段223概呈U形，第一輻射臂13及第二輻射臂14概呈L形。透過前述的彎折結構，寬頻天線300的面積能進一步的縮小，例如在本實施例中可縮小至75x14mm。再者，第二輻射導 體2的饋入部21在本實施例中還具有一呈矩形的封閉槽212。封閉槽212能有效提升寬頻天線300的輻射增益。

參閱圖4，是本發明寬頻天線的電壓駐波比(VSWR)圖。圖4顯示寬頻天線300於WWAN頻段及LTE頻段的電壓駐波比皆能低於3.0。

綜上所述，本發明寬頻天線及具有此寬頻天線的無線通訊裝置藉由第三輻射臂22及短路部12的蜿蜒結構並搭配第二輻射臂14而能共振於第三頻段，此外藉由第一輻射臂13、第三輻射臂22及第四輻射臂23分別共振於第一頻段、第二頻段及第四頻段，從而能符合WWAN及LTE之寬頻通訊標準，支援4G無線通訊的大資料量的傳輸，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧通訊模組

200‧‧‧饋電元件

300‧‧‧寬頻天線

1‧‧‧第一輻射導體

11‧‧‧接地部

111‧‧‧接地端

12‧‧‧短路部

121‧‧‧第一金屬段

122‧‧‧第二金屬段

123‧‧‧第三金屬段

124‧‧‧第四金屬段

125‧‧‧第五金屬段

13‧‧‧第一輻射臂

14‧‧‧第二輻射臂

2‧‧‧第二輻射導體

21‧‧‧饋入部

211‧‧‧饋入端

212‧‧‧封閉槽

22‧‧‧第三輻射臂

221‧‧‧第一輻射段

222‧‧‧第二輻射段

223‧‧‧第三輻射段

23‧‧‧第四輻射臂

D‧‧‧耦合間隙

圖1是一本發明無線通訊裝置之一較佳實施例的一示意圖；圖2是本發明寬頻天線的第一較佳實施例的一構造示意圖；圖3是本發明寬頻天線的第二較佳實施例的一構造示意圖；及圖4是本發明寬頻天線的一電壓駐波比圖。

300‧‧‧寬頻天線

1‧‧‧第一輻射導體

11‧‧‧接地部

111‧‧‧接地端

12‧‧‧短路部

121‧‧‧第一金屬段

122‧‧‧第二金屬段

123‧‧‧第三金屬段

124‧‧‧第四金屬段

125‧‧‧第五金屬段

13‧‧‧第一輻射臂

14‧‧‧第二輻射臂

2‧‧‧第二輻射導體

21‧‧‧饋入部

211‧‧‧饋入端

212‧‧‧封閉槽

22‧‧‧第三輻射臂

221‧‧‧第一輻射段

222‧‧‧第二輻射段

223‧‧‧第三輻射段

23‧‧‧第四輻射臂

D‧‧‧耦合間隙

Claims (16)

1. 一種寬頻天線，包含：一第一輻射導體，包括：一接地部，具有一接地端，一短路部，電連接於該接地部且呈蜿蜒狀，一第一輻射臂，電連接於該短路部遠離該接地部的一端，及一第二輻射臂，電連接於該短路部遠離該接地部的一端；及一第二輻射導體，與該第一輻射導體間隔設置且包括：一饋入部，與該第一輻射臂耦合並具有一供饋入一射頻訊號的饋入端，一第三輻射臂，電連接於該饋入部，該第三輻射臂至少局部與該第一輻射臂耦合，且該第三輻射臂至少局部呈蜿蜒狀，及一第四輻射臂，電連接於該饋入部；該第一輻射臂共振於一第一頻段，該第三輻射臂共振於一第二頻段，該第三輻射臂的蜿蜒處、該短路部及該第二輻射臂共振於一第三頻段，該第四輻射臂共振於一第四頻段。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中，該短路部具有一電連接於該接地部的第一金屬段、一電連接於該第一金屬段遠離該接地部的一端且概與該第一金屬 段垂直的第二金屬段、一電連接於該第二金屬段遠離該第一金屬段的一端且概與該第二金屬段垂直的第三金屬段、一電連接於該第三金屬段遠離該第二金屬段的一端且概與該第三金屬段垂直的第四金屬段，及一概與該第四金屬段垂直的第五金屬段，該第五金屬段一端電連接於該第四金屬段遠離該第三金屬段的一端，該第五金屬段的另一端電連接於該第一輻射臂與該第二輻射臂。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中，該第三輻射臂具有一電連接於該饋入部且概呈L形之第一輻射段、一電連接於該第一輻射段且概呈U形之第二輻射段，及一電連接於該第二輻射段之第三輻射段，該第一輻射段連同該第二輻射段呈蜿蜒狀，且該第二輻射段共振於該第三頻段。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之寬頻天線，其中，該第一輻射段局部與該第一輻射臂耦合。
5. 依據申請專利範圍第3項所述之寬頻天線，其中，該第三輻射段概呈U形，該第一輻射臂及該第二輻射臂概呈L形。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中，該饋入部及該第三輻射臂與該第一輻射臂之間具有一耦合間隙，該耦合間隙的寬度概為0.4mm~0.8mm。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中，該第二輻射導體的該饋入部還具有一封閉槽。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中，該第 一頻段為704~787MHz，該第二頻段為824~960MHz，該第三頻段為1710~2170MHz，該第四頻段為2300~2700MHz。
9. 一種無線通訊裝置，包含：一通訊模組，用於產生一射頻訊號；一饋電元件，電連接於該通訊模組以傳遞該射頻訊號；及一寬頻天線，包括：一第一輻射導體，具有一接地部、一短路部、一第一輻射臂及一第二輻射臂，該接地部具有一接地端，該短路部電連接於該接地部且呈蜿蜒狀，該第一輻射臂及該第二輻射臂電連接於該短路部遠離該接地部的一端，及一第二輻射導體，與該第一輻射導體間隔設置且具有一饋入部、一第三輻射臂及一第四輻射臂，該饋入部與該第一輻射臂耦合並具有一饋入端，該饋入端電連接於該饋電元件而供饋入該射頻訊號，該第三輻射臂及該第四輻射臂電連接於該饋入部，該第三輻射臂至少局部與該第一輻射臂耦合且至少局部呈蜿蜒狀，該第一輻射臂共振於一第一頻段，該第三輻射臂共振於一第二頻段，該第三輻射臂的蜿蜒處、該短路部及該第二輻射臂共振於一第三頻段，該第四輻射臂共振於一第四頻段。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之無線通訊裝置，其中，該短路部具有一電連接於該接地部的第一金屬段、一電連接於該第一金屬段遠離該接地部的一端且概與該第一金屬段垂直的第二金屬段、一電連接於該第二金屬段遠離該第一金屬段的一端且概與該第二金屬段垂直的第三金屬段、一電連接於該第三金屬段遠離該第二金屬段的一端且概與該第三金屬段垂直的第四金屬段，及一概與該第四金屬段垂直的第五金屬段，該第五金屬段一端電連接於該第四金屬段遠離該第三金屬段的一端，該第五金屬段的另一端電連接於該第一輻射臂與該第二輻射臂。
11. 依據申請專利範圍第9項所述之無線通訊裝置，其中，該第三輻射臂具有一電連接於該饋入部且概呈L形之第一輻射段、一電連接於該第一輻射段且概呈U形之第二輻射段，及一電連接於該第二輻射段之第三輻射段，該第一輻射段連同該第二輻射段呈蜿蜒狀，且該第二輻射段共振於該第三頻段。
12. 依據申請專利範圍第11項所述之無線通訊裝置，其中，該第一輻射段局部與該第一輻射臂耦合。
13. 依據申請專利範圍第11項所述之無線通訊裝置，其中，該第三輻射段概呈U形，該第一輻射臂及該第二輻射臂概呈L形。
14. 依據申請專利範圍第9項所述之無線通訊裝置，其中，該饋入部及該第三輻射臂與該第一輻射臂之間具有一耦 合間隙，該耦合間隙的寬度概為0.4mm~0.8mm。
15. 依據申請專利範圍第9項所述之無線通訊裝置，其中，該第二輻射導體的該饋入部還具有一封閉槽。
16. 依據申請專利範圍第9項所述之無線通訊裝置，其中，該第一頻段為704~787MHz，該第二頻段為824~960MHz，該第三頻段為1710~2170MHz，該第四頻段為2300~2700MHz。