TW201517383A - 寬頻天線及具有該寬頻天線的無線通訊裝置 - Google Patents

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Abstract

一種寬頻天線，設置於無線通訊裝置的金屬元件附近，包括用於饋入訊號的饋入部、第一饋入臂、第二饋入臂、耦合部及接地延伸部。第一饋入臂及第二饋入臂分別垂直連接於饋入部。耦合部間隔平行第一饋入臂及第二饋入臂設置，接地延伸部垂直連接於耦合部的中部並鄰近該金屬元件，該第一饋入臂及第二饋入臂從饋入部饋入訊號以激發高頻模態，並將訊號耦合至耦合部及接地延伸部以激發低頻模態，接地延伸部增加寬頻天線的電感性以抑制金屬元件對寬頻天線的干擾。本發明還涉及一種具有所述寬頻天線的無線通訊裝置。

Description

寬頻天線及具有該寬頻天線的無線通訊裝置
本發明涉及一種天線，尤其涉及一種可降低人體效應對天線造成干擾的天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置。
隨著無線通訊裝置的發展，大螢幕及整體外觀輕薄化已成潮流趨勢，因此，無線通訊裝置預留給天線設計的空間越來越小。同時，由於天線周圍的金屬元件，例如通用串列匯流排(universal serial bus,USB)、電池及顯示幕等，容易對天線造成較大的干擾或遮罩效應，降低天線的傳輸特性。此外，無線通訊裝置對天線頻寬的要求也日漸增加，天線需涵蓋多個頻段以適應無線通訊裝置的通訊要求。因此，在空間受限的情況下，使天線既能具有較寬的頻寬又能避免其他電子元件的干擾，維持較好的傳輸特性，仍是業界值得深入研究的課題。
針對上述現有技術的不足，有必要提供一種對干擾抑制能力較強的寬頻天線。
另，還有必要提供一種具有所述寬頻天線的無線通訊裝置。
一種寬頻天線，設置於無線通訊裝置的金屬元件附近，包括用於饋入訊號的饋入部、第一饋入臂、第二饋入臂、耦合部及接地延伸部。第一饋入臂及第二饋入臂分別垂直連接於饋入部。耦合部間隔平行第一饋入臂及第二饋入臂設置，接地延伸部垂直連接於耦合部的中部並鄰近該金屬元件，該第一饋入臂及第二饋入臂從饋入部饋入訊號以激發高頻模態，並將訊號耦合至耦合部及接地延伸部以激發低頻模態，接地延伸部增加寬頻天線的電感性以抑制金屬元件對寬頻天線的干擾。
一種無線通訊裝置，包括電路板、金屬元件及設置於金屬元件附近的寬頻天線，該寬頻天線包括電性連接於電路板以饋入訊號的饋入部、第一饋入臂、第二饋入臂、耦合部及接地延伸部。第一饋入臂及第二饋入臂分別垂直連接於饋入部。耦合部間隔平行第一饋入臂及第二饋入臂設置，接地延伸部垂直連接於耦合部的中部並鄰近該金屬元件，該第一饋入臂及第二饋入臂從饋入部饋入訊號以激發高頻模態，並將訊號耦合至耦合部及接地延伸部以激發低頻模態，接地延伸部增加寬頻天線的電感性以抑制金屬元件對寬頻天線的干擾。
所述的寬頻天線通過鄰近金屬元件如USB介面的環境下，能有效抑制金屬元件對寬頻天線工作性能的影響。並且，寬頻天線仍可具有較寬的工作頻寬，接收較寬頻寬的無線訊號，進一步優化了寬頻天線的輻射效能。
200‧‧‧無線通訊裝置
110‧‧‧電路板
120‧‧‧載體
130‧‧‧USB介面
100‧‧‧寬頻天線
10‧‧‧饋入部
20‧‧‧第一饋入臂
30‧‧‧第二饋入臂
32‧‧‧第一饋入段
34‧‧‧第二饋入段
36‧‧‧第三饋入段
40‧‧‧耦合部
42‧‧‧第一耦合臂
422‧‧‧第一耦合段
424‧‧‧第二耦合段
426‧‧‧第三耦合段
44‧‧‧第二耦合臂
442‧‧‧第四耦合段
444‧‧‧第五耦合段
446‧‧‧第六耦合段
50‧‧‧接地延伸部
60‧‧‧匹配電路
圖1為本發明較佳實施方式的無線通訊裝置的立體圖。
圖2本發明較佳實施方式的寬頻天線的立體圖。
圖3為圖2所示寬頻天線的尺寸標示圖。
圖4為本發明較佳實施方式的寬頻天線的回波損耗仿真測試圖。
圖5為本發明較佳實施方式的寬頻天線的輻射效率曲線圖。
請參閱圖1，本發明較佳實施方式的無線通訊裝置200包括寬頻天線100、電路板110、載體120以及通用串列匯流排(universal serial bus,USB)介面130。寬頻天線100裝設於載體120上，並與電路板110電性連接。本實施例中，該載體120為無線通訊裝置200的殼體。USB介面130裝設於電路板110上，並靠近位於寬頻天線100的下方，USB介面130還露出於載體120外。
請一併參閱圖2，寬頻天線100包括饋入部10、第一饋入臂20、第二饋入臂30、耦合部40、接地延伸部50以及匹配電路60。
饋入部10呈矩形片體，其豎立於電路板110上，並電性連接於電路板110，用於從電路板110饋入訊號。
第一饋入臂20呈長條形片體，其垂直連接於饋入部10遠離電路板110的一端，並平行電路板110設置。
第二饋入臂30包括依次連接的第一饋入段32、第二饋入段34及第三饋入段36。第一饋入段32大致呈方形片體，其分別垂直連接於饋入部10及第一饋入臂20，且第一饋入段32與第一饋入臂20共面。第二饋入段34呈矩形片體，其垂直連接於第一饋入段32遠離饋入部10的一端，並與饋入部10間隔平行設置。第三饋入段36呈長條形片狀，其垂直連接於第二饋入段34遠離第一饋入段32的一端，且第三饋入段36的延伸方向與第一饋入段32的延伸方向相同。該第二饋入段34與饋入部10之間具有間隙，間隙的寬度為第一饋入段32的長度，饋入部10從電路板110饋入訊號後通過該間隙產生電容耦合效應，將饋入部10傳遞的訊號通過饋入部10、第一饋入段32及第二饋入段34以電容耦合形式饋入到第一饋入臂20及第三饋入段36。該第一饋入臂20及第二饋入臂30形成單極天線(monopole antenna)，將饋入的訊號耦合到耦合部40。
耦合部40包括連接且相對設置的第一耦合臂42及第二耦合臂44，用於從第一饋入臂20及第二饋入臂30耦合訊號。第一耦合臂42大致呈U形，包括依次連接的第一耦合段422、第二耦合段424及第三耦合段426。該第一耦合段422間隔平行第一饋入臂20遠離饋入部10的一端設置。第二耦合段424垂直連接於第一耦合段422。第三耦合段426垂直連接於第二耦合段424遠離第一耦合段422的一端，且間隔平行第一耦合段422設置，第三耦合段426的延伸方向與第一耦合段422相同。第三耦合段426的長度比第一耦合段422的長度小。第二耦合段424與第三耦合段426共面，且第三耦合段426指向該USB介面130的一側。第二耦合臂44大致呈U形，收容於第一饋入臂20與第二饋入臂30圍成的間隙中。第二耦合臂44包括依次連接的第四耦合段442、第五耦合段444及第六耦合段446。第四耦合段442連接於第一耦合段422，並與第一耦合段422共線，還間隔平行設置於第一饋入臂20，第四耦合段442遠離第一耦合段422的一段與第一饋入段32間隔設置。該第一耦合段422、第四耦合段442、第一饋入臂20及第一饋入段32共面。第五耦合段444垂直連接於第四耦合段442遠離第一耦合段422的一端，並與第二饋入段34間隔平行設置。第六耦合 段446垂直連接於第五耦合段444遠離第四耦合段442的一端，並分別與第四耦合段442及第三饋入段36間隔平行設置，第六耦合段446的延伸方向與第四耦合段442的延伸方向相同。第六耦合段446的長度與比第四耦合段442的長度小。第六耦合段446與第五耦合段444共面，並指向該USB介面130的另一側。
接地延伸部50呈蜿蜒狀，設置於USB介面130的上方。該接地延伸部50一端垂直連接於第一耦合段422與第四耦合段442的連接處，另一端通過所述匹配電路60電性連接至電路板110接地。該接地延伸部50、第二耦合段424、第三耦合段426、第五耦合段444、第六耦合段446、第二饋入段34及第三饋入段36共面。
匹配電路60為一具有大小為5.6nH的電感元件的電路。該接地延伸部50的蜿蜒結構增加了寬頻天線100的電感性，再通過串接具有電感元件的匹配電路60，可補償USB介面130產生的較大的電容性，以消除金屬元件如USB介面130對寬頻天線100的干擾及影響。該耦合部40、接地延伸部50及匹配電路60形成一T型接地耦合天線。
請參閱圖3，通過調整第一饋入臂20、第二饋入臂30、耦合部40及接地延伸部50的尺寸及間距尺寸，可調整寬頻天線100激發不同的模態以接收不同頻段的無線訊號。設第一饋入臂20的長度為Lf1，第二饋入臂30的長度為Lf2，第一耦合臂42的長度為Lc1，第二耦合臂44的長度為Lc2，第一饋入臂20與第四耦合段442的間距為g1，第二饋入段34與第五耦合段444的間距為g2，第三饋入段36與第六耦合段446的間距為g3。本實施例中，較佳地，當Lf1=40mm，Lf2=33mm，Lc1=58mm，Lc2=33mm，g1=2mm，g2=4.5mm，g3=1.5mm時，寬頻天線100可接收較寬頻寬的無線訊號。其中，通過第一饋入臂20、第二饋入臂30、第一耦合臂42及接地延伸部50可激發低頻模態，接收低頻無線訊號；通過第一饋入臂20及第二饋入臂30可激發高頻模態，接收高頻無線訊號。
請參閱圖4，圖4所示本發明較佳實施方式的寬頻天線100的回波損耗(Return Loss,RL)仿真示意圖。其中，L1表示無耦合部40及接地延伸部50情況下的回波損耗仿真曲線，L2為該寬頻天線100增加耦合部40及接地延伸部50後的回波損耗仿真曲線。由圖4可以看出，該寬頻天線 100的工作頻段涵蓋700MHz~960MHz及1710MHz~2170MHz，以適用於目前主流通訊的band 13及band 17頻段。也就是說，寬頻天線100在有金屬元件如USB介面130鄰近的環境下，具有較強的抑制干擾能力，仍可具有較寬的頻寬，使得寬頻天線100工作穩定。
請結合參閱圖5，圖5所示為當本發明較佳實施例的寬頻天線100的輻射效率(Efficiency)曲線圖。其中，L3表示不考慮回波損耗的情況下的寬頻天線100的輻射效率曲線，由此可看出整個寬頻天線100的整體特性；L4表示包含回波損耗的情況下的寬頻天線100的輻射效率曲線。由圖5可以看出，寬頻天線100在有金屬元件如USB介面130鄰近的環境下，在工作頻段內仍具有較高的輻射效率。
所述的寬頻天線100通過鄰近金屬元件如USB介面130的環境下，能有效抑制金屬元件對寬頻天線100工作性能的影響。並且，寬頻天線100仍可具有較寬的工作頻寬，接收較寬頻寬的無線訊號，進一步優化了寬頻天線100的輻射效能。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
200‧‧‧無線通訊裝置
110‧‧‧電路板
130‧‧‧USB介面
100‧‧‧寬頻天線
10‧‧‧饋入部
20‧‧‧第一饋入臂
30‧‧‧第二饋入臂
32‧‧‧第一饋入段
34‧‧‧第二饋入段
36‧‧‧第三饋入段
40‧‧‧耦合部
42‧‧‧第一耦合臂
422‧‧‧第一耦合段
424‧‧‧第二耦合段
426‧‧‧第三耦合段
44‧‧‧第二耦合臂
442‧‧‧第四耦合段
444‧‧‧第五耦合段
446‧‧‧第六耦合段
50‧‧‧接地延伸部
60‧‧‧匹配電路

Claims (10)

  1. 一種寬頻天線，設置於無線通訊裝置的金屬元件附近，包括用於饋入訊號的饋入部，其改良在於：所述寬頻天線還包括第一饋入臂、第二饋入臂、耦合部及接地延伸部，第一饋入臂及第二饋入臂分別垂直連接於饋入部，耦合部間隔平行第一饋入臂及第二饋入臂設置，接地延伸部垂直連接於耦合部的中部並鄰近該金屬元件，該第一饋入臂及第二饋入臂從饋入部饋入訊號以激發高頻模態，並將訊號耦合至耦合部及接地延伸部以激發低頻模態，接地延伸部增加寬頻天線的電感性以抑制金屬元件對寬頻天線的干擾。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻天線，其中所述第二饋入臂包括依次連接的第一饋入段、第二饋入段及第三饋入段，第一饋入段垂直連接於第一饋入臂並與第一饋入臂共面，第二饋入段一端垂直連接於第一饋入段並間隔平行於饋入部，第三饋入段垂直連接於第二饋入段遠離第一饋入段的一端，並間隔平行於第一饋入臂，且第三饋入段的延伸方向與第一饋入臂的延伸方向相同。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之寬頻天線，其中所述耦合部包括連接且相對設置的第一耦合臂及第二耦合臂，第一耦合臂及第二耦合臂均大致呈U形，第一耦合臂包括依次連接的第一耦合段、第二耦合段及第三耦合段，第一耦合段間隔平行於第一饋入臂遠離饋入部的一端，第二耦合段一端垂直連接於第一耦合段，第三耦合臂垂直連接於第二耦合段遠離第一耦合段的一端，且間隔平行第一耦合段設置；第二耦合臂包括依次連接的第四耦合段、第五耦合段及第六耦合段，第四耦合段共線連接於第一耦合段且間隔平行於第一饋入臂靠近饋入部的一端，第五耦合段垂直連接於第四耦合段遠離第一耦合段的一端，並間隔平行第二饋入段設置，第六耦合段垂直連接於第五耦合段遠離第四耦合段的一端，並間隔平行第三饋入段設置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之寬頻天線，其中所述接地延伸部呈蜿蜒狀，該接地延伸部一端垂直連接於第一耦合臂及第二耦合臂的連接處。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之寬頻天線，其中所述第一饋入臂、第一饋入段、第一耦合段及第四耦合段共面設置，第二饋入段、第三饋入段、 第二耦合段、第三耦合段、第五耦合段、第六耦合段及接地延伸部共面設置。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之寬頻天線，其中所述寬頻天線進一步包括匹配電路，該匹配電路一端連接於接地延伸部遠離耦合部的一端，另一端連接至地。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之寬頻天線，其中所述匹配電路為一具有電感元件的電路，以增加該寬頻天線的電感性。
  8. 一種無線通訊裝置，包括電路板、金屬元件及設置於金屬元件附近的寬頻天線，該寬頻天線包括電性連接於電路板以饋入訊號的饋入部，其改良在於：所述寬頻天線還包括第一饋入臂、第二饋入臂、耦合部及接地延伸部，第一饋入臂及第二饋入臂分別垂直連接於饋入部，耦合部間隔平行第一饋入臂及第二饋入臂設置，接地延伸部垂直連接於耦合部的中部並鄰近該金屬元件，該第一饋入臂及第二饋入臂從饋入部饋入訊號以激發高頻模態，並將訊號耦合至耦合部及接地延伸部以激發低頻模態，接地延伸部增加寬頻天線的電感性以抑制金屬元件對寬頻天線的干擾。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之無線通訊裝置，其中所述接地延伸部呈蜿蜒狀，所述寬頻天線進一步包括匹配電路，該匹配電路一端連接於接地延伸部，另一端連接至地，該匹配電路為一具有電感元件的電路，該接地延伸部的蜿蜒狀結構及匹配電路增加該寬頻天線的電感性。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之無線通訊裝置，其中所述金屬元件為USB介面。
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