TWI411168B - 薄形行動通訊裝置 - Google Patents

Description

薄形行動通訊裝置

本發明係關於一種薄形行動通訊裝置，尤其是其內建無線廣域網路(WWAN,Wireless Wide Area Network)天線與鄰近之系統接地面緊密結合之薄形行動通訊裝置。

近年來行動通訊裝置發展相當迅速，不僅其內建天線在操作頻帶上需滿足無線廣域網路操作需求(至少包含824~960MHz及1710~2170兩個頻帶)，且要求其內建天線與系統接地面能夠有較高的整合性，以達成行動通訊裝置內部空間的有效運用。因此在行動通訊裝置的內建天線設計上不僅僅再是以輕、薄、短、小的理念為出發點而已，同時又必須與鄰近系統接地面或與周邊電路作緊密的整合。而為了具有寬頻的操作特性，天線常設計於一無接地面區間以得到較低之Q值來達成寬頻操作，得以涵蓋無線廣域網路五頻操作之頻寬，亦即涵蓋824~960MHz及1710~2170MHz之操作頻帶，同時以平面結構形成於該無接地面區間，以降低天線在系統電路板上之高度，來適用於薄形行動通訊裝置之應用。

然而，以上述方法設計之天線，其一側邊，特別是包含天線末端或接近末端之一側邊需與鄰近之接地面有一淨空區間，以降低對天線輻射特性的影響，如此一來天線所需的無接地面區間即變大，造成天線在行動通訊裝置內部的整合度降低，影響整個內部空間的配置。

如美國專利申請公開號US 2009/0273521 A1“Coplanar Coupled-fed multiband antenna for the mobile device(共面耦合饋入多頻行動通訊裝置天線)”，其揭露一種平面天線適用於無線廣域網路行動通訊操作，該天線並位於一無接地面區間，惟該無接地面區間與鄰近系統接地面僅以一邊緣分隔，未能與系統接地面作緊密之結合(無接地面區間至少有二個邊緣為鄰近系統接地面所圍繞)，造成天線雖可寬頻操作，但仍需要較大之無接地面區間，使得整個行動通訊裝置內部空間的配置受到影響。

因此，有必要提供一種薄形行動通訊裝置，以改善先前技術所存在的問題。

一種薄形行動通訊裝置，其內建無線廣域網路天線，其目的在於不僅可以涵蓋五頻操作(至少包含824~960MHz及1710~2170兩個頻帶)，且天線可以與介質基板上之系統接地面作緊密的結合，達成行動通訊裝置內部空間的有效運用。

為達成上述之目的，本發明之薄形行動通訊裝置，具有一介質基板、一接地面及一天線。介質基板包括一無接地面區間，該無接地面區間包括一第一邊緣與一第二邊緣；接地面位於該介質基板上；該天線為一平面結構，該天線具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該天線形成於該介質基板上之一無接地面區間，該無接地面區間之該第一邊緣與該第二邊緣係由該接地面所圍繞，且該第一邊緣為該天線之一饋入連接線所通過，該第一邊緣為饋入邊，該第二邊緣為一非饋入邊，該天線之一側邊與該第二邊緣之間係具有少於3mm之距離，且該側邊之長度至少為5mm，並藉由一天線短路線電氣連接至該接地面。

根據本發明之其中之一實施方式，該介質基板可以為一行動通訊手機之系統電路板，而該天線係以印刷或蝕刻技術形成於該介質基板上。

讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖為本發明薄形行動通訊裝置第一實施例之結構圖。薄形行動通訊裝置1具有介質基板10、接地面12及天線11。該介質基板10可以為行動通訊手機之系統電路板，而天線11係可以印刷或蝕刻技術形成於介質基板10上，且天線11為一平面結構，天線11具有第一操作頻帶21及第二操作頻帶22(如第2圖所示)。

天線11形成於介質基板10上之無接地面區間13，無接地面區間13具有二個邊緣：第一邊緣(即饋入邊131)與第二邊緣(即非饋入邊132)，其係由介質基板上之接地面12所圍繞，無接地面區間13的第一邊緣與第二邊緣大致互相垂直，且其中第一邊緣為連接至訊號源15之天線饋入連接線14所通過，第一邊緣為饋入邊131，第二邊緣為非饋入邊132，該天線之一側邊111與第二邊緣(即非饋入邊132)之間係具有少於3mm之距離d，該第二側邊之長度t至少為5mm，該天線之側邊111係包含天線末端之一側邊。

另外，該側邊111並藉由天線短路線112穿過貫孔113電氣連接至接地面12。接地面12可以為一行動通訊手機之系統接地面。

第2圖為本發明薄形行動通訊裝置第一實施例之返回損失模擬結果，其中橫軸代表操作頻率，縱軸代表返回損失。在第一實施例中選擇下列尺寸來進行模擬：介質基板10之長度約115mm、寬度約50mm、厚度約0.8mm；無接地面區間13長度約15mm、寬度約25mm，其餘在介質基板10之空間為接地面12。如第2圖所示，第一實施例可產生該天線之第一操作頻帶21，在3:1 VSWR返回損失定義下(行動通訊裝置天線設計規範)，涵蓋至少824~960MHz，及第二操作頻帶22，涵蓋至少1710~2170MHz，此二操作頻帶可以涵蓋無線廣域網路之五頻操作，包含GSM850/900(824~960MHz)二頻操作及GSM1800/1900/UMTS(1710~2170MHz)三頻操作。

而在天線11之一側邊111未電氣連接至接地面12的情形之下，由於天線11未短路至接地面12，故無法提供等效電感來補償為接地面12所圍繞的天線其輸入阻抗匹配改變，該天線11雖可產生一第三操作頻帶23及第四操作頻帶24(如圖2所示)，但此二操作頻帶無法完整涵蓋無線廣域網路五頻操作之頻寬。

第3圖為本發明天線第二實施例之結構圖。薄形行動通訊裝置3具有介質基板10、接地面32及天線11。第二實施例與第一實施例的整體結構大致相同，惟第二實施例之無接地面區間33具有三個邊緣：第一邊緣(即饋入邊331)、第二邊緣(即非饋入邊332)與第三邊緣(即非饋入邊333)，其中非饋入邊333位於饋入邊331與非饋入邊332之間。饋入邊331及非饋入邊332、333係由介質基板10上之接地面32所圍繞。上述第二實施例，雖然在無接地面區間形狀上有些許變化，但藉由調整側邊111的長度與短路點112的位置，也可調整所產生的等效電容及電感，以達成與第一實施例同樣的功效。

第4圖分別為本發明天線第三實施例之結構圖。薄形行動通訊裝置4具有介質基板10、接地面42及天線41。第三實施例亦與第一實施例之整體結構大致相同，僅有無接地面區間43為接地面42所圍繞的二個邊緣：第一邊緣(即饋入邊431)與第二邊緣(即非饋入邊432)，饋入邊431與非饋入邊432之間具有一夾角θ，該夾角θ介於80度至135度之間。上述第三實施例，雖然在無接地面區間形狀上有些許變化，但藉由調整側邊111的長度與短路點112的位置，也可調整所產生的等效電容及電感，以達成與第一實施例同樣的功效。

綜合上述，該天線之該側邊與該接地面之間可以產生一電容耦合，具有一等效電容，且該天線之一側邊短路連接至該接地面提供一等效電感，藉由如此的設計方式可以補償一般天線在與圍繞的接地面作整合時產生的邊緣耦合影響。在本發明中，利用產生的等效電容及等效電感可以調整補償由於邊緣耦合所影響的天線輸入阻抗匹配，使得天線在與鄰近接地面緊密結合的情形下，可以得到良好的輸入阻抗匹配及輻射特性。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請　貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1、3、4．．．薄形行動通訊裝置

10．．．介質基板

11．．．天線

111．．．側邊

t．．．長度

112．．．天線短路線

113．．．貫孔

12、32、42．．．接地面

13、33、43．．．無接地面區間

131、331、431．．．饋入邊

132、332、333、432．．．非饋入邊

θ．．．夾角

14．．．天線饋入連接線

15．．．訊號源

21．．．第一操作頻帶

22．．．第二操作頻帶

23．．．第三操作頻帶

24．．．第四操作頻帶

d．．．間距

第1圖為本發明薄形行動通訊裝置第一實施例之結構圖。

第2圖為本發明薄形行動通訊裝置第一實施例之天線返回損失模擬結果以及該天線未短路至接地面之返回損失模擬結果圖。

第3圖為本發明薄形行動通訊裝置第二實施例之結構圖。

第4圖為本發明薄形行動通訊裝置第三實施例之結構圖。

1．．．薄形行動通訊裝置

10．．．介質基板

11．．．天線

111．．．側邊

t．．．長度

112．．．天線短路線

113．．．貫孔

12．．．接地面

13．．．無接地面區間

131．．．饋入邊

132．．．非饋入邊

14．．．天線饋入連接線

15．．．訊號源

d．．．間距

Claims (9)

1. 一種薄形行動通訊裝置，包含一天線結構，該天線結構包含：一介質基板，其包括一無接地面區間及一接地面區間，該無接地面區間包括一第一邊緣作為一饋入邊與一第二邊緣作為一非饋入邊；一接地面，其位於該介質基板之該接地面區間上；以及一天線，為一平面結構，該天線具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該天線形成於該介質基板上之該無接地面區間，該無接地面區間之該第一邊緣與該第二邊緣係由該接地面所圍繞，該天線之一非饋入側邊與該無接地面區間之該第二邊緣之間係具有少於3 mm之距離，該天線之該非饋入側邊之長度至少為5 mm，該天線之該非饋入側邊並短路連接至該接地面；以及一饋入連接線，耦合至該天線之該饋入側邊。
2. 如申請專利範圍第1項之薄形行動通訊裝置，其中該無接地面區間的該第一邊緣與該第二邊緣大致互相垂直。
3. 如申請專利範圍第1項之薄形行動通訊裝置，其中該無接地面區間的該第一邊緣與該第二邊緣具有一夾角，該夾角介於80度至135度之間。
4. 如申請專利範圍第1項之薄形行動通訊裝置，其中該無接地面區間更包括一第三邊緣，其中該第三邊緣係位於該第一邊緣與該第二邊緣之間。
5. 如申請專利範圍第1項之薄形行動通訊裝置，其中該介 質基板包括一第一面及與該第一面相對應的一第二面；該接地面係位於該介質基板之該第一面，且該天線係位於該介質基板之該第二面。
6. 如申請專利範圍第1項之薄形行動通訊裝置，其中該介質基板為一行動通訊手機之系統電路板。
7. 如申請專利範圍第1項之薄形行動通訊裝置，其中該接地面為一行動通訊手機之系統接地面。
8. 如申請專利範圍第1項之薄形行動通訊裝置，其中該天線之該第一操作頻帶涵蓋至少824至960 MHz。
9. 如申請專利範圍第1項之薄形行動通訊裝置，其中該天線之該第二操作頻帶涵蓋至少1710至2170 MHz。