TWI583058B - 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents

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Description

天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置
本發明涉及一種天線結構，尤其涉及一種能收發雙頻或多頻訊號的天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置。
在無線通訊裝置中，用來發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電資料訊號的天線裝置，無疑是無線通訊裝置中最重要的元件之一。近年來各種使用不同工作頻帶的通訊系統及應用的不斷出現，則使得天線的設計朝向涵蓋多個系統頻帶的天線結構發展。為了確保無線通訊裝置於使用不同工作頻帶的多種無線通訊系統中均可進行訊號傳輸，該天線裝置必須能夠收發多種不同頻率之訊號。另一方面，天線結構一般結構較為複雜，但由於天線模組的外觀亦趨向於輕薄與微型化，使得天線設計除了寬頻之外，亦需同時具備有小型化的特徵。如何在不增加無線通訊裝置體積的前提下使天線具有寬頻的特性，已成為各家天線廠商最大的挑戰。
鑒於以上情況，有必要提供一種可工作於不同頻段且體積較小的天線結構。
另，還有必要提供一種具有上述天線結構的無線通訊裝置。
一種天線結構，其包括饋入端、接地端、第一輻射體、第二輻射體及第三輻射體，該第一輻射體與第二輻射體連接於饋入端相對的兩側，該第三輻射體與接地端連接，該第一輻射體上形成第一溝槽，該第二輻射體與第三 輻射體之間形成第二溝槽，該第三輻射體上形成第三溝槽，該第三溝槽與第二溝槽連通，該第一輻射體及第二輻射體上的電流耦合至第三輻射體。
一種無線通訊裝置，其包括電路板及設置於電路板上的天線結構，該天線結構包括饋入端、接地端、第一輻射體、第二輻射體及第三輻射體，該第一輻射體與第二輻射體連接於饋入端相對的兩側，該第三輻射體與接地端連接，該第一輻射體上形成第一溝槽，該第二輻射體與第三輻射體之間形成第二溝槽，該第三輻射體上形成第三溝槽，該第三溝槽與第二溝槽連通，該第一輻射體及第二輻射體上的電流耦合至第三輻射體。
上述的天線結構通過第一輻射體、第二輻射體與第三輻射體耦合，使得該無線通訊裝置工作於不同通訊頻段，有助於減少無線通訊裝置的體積。
100‧‧‧天線結構
10‧‧‧饋入端
20‧‧‧接地端
30‧‧‧第一輻射體
32‧‧‧第一延長段
34‧‧‧第二延長段
36‧‧‧第三延長段
38‧‧‧延伸片
SL1‧‧‧第一溝槽
40‧‧‧第二輻射體
50‧‧‧第三輻射體
52‧‧‧第一結合段
54‧‧‧第二結合段
56‧‧‧第三結合段
SL2‧‧‧第二溝槽
SL3‧‧‧第三溝槽
200‧‧‧無線通訊裝置
220‧‧‧電路板
222‧‧‧訊號饋入點
224‧‧‧接地點
240‧‧‧匹配電路
C1‧‧‧第一電容
L1‧‧‧第一電感
S‧‧‧切換電路
S1‧‧‧第一切換單元
S2‧‧‧第二切換單元
S3‧‧‧第三切換單元
SW1‧‧‧第一切換開關
L2‧‧‧第二電感
SW2‧‧‧第二切換開關
L3‧‧‧第三電感
SW3‧‧‧第三切換開關
L4‧‧‧第四電感
圖1係本發明較佳實施例的具有天線結構的無線通訊裝置的立體圖。
圖2係圖1所示的無線通訊裝置的匹配電路的電路圖。
圖3係圖1所示的無線通訊裝置的天線結構的S參數測試曲線圖。
下面結合附圖將對本創作實施方式作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，本發明較佳實施方式提供一種天線結構100，其應用於行動電話、平板電腦等無線通訊裝置200中。該無線通訊裝置200進一步包括電路板220，該電路板220作為天線結構100的載體，其上設置訊號饋入點222及接地點224。該訊號饋入點222用於饋入電流，該接地點224用於為無線通訊裝置200提供系統接地。
該天線結構100包括饋入端10、接地端20、第一輻射體30、第二輻射體40及第三輻射體50。
該饋入端10與訊號饋入點222電性連接，以獲取電流。該接地端224與接地點20電性連接，並與饋入端10大致平行設置。
該第一輻射體30與饋入端10連接，並構成一單極天線(Monopole)。 具體地，該第一輻射體30包括第一延長段32、第二延長段34、第三延長段36及延伸片38。該第一延長段32大致垂直連接於饋入端10的一端的一側，該第二延長段34垂直連接於第一延長段32與第三延長段36之間，該第三延長段36朝與第一延長段32平行的方向延伸，並越過該第一延長段32。該第一延長段32、第二延長段34及第三延長段36之間形成第一溝槽SL1。該延伸片38為一平直的片體，其連接於第一延長段32相對第三延長段36的一側，並位於第一延長段32靠近第二延長段34的一端，用於微調該第一輻射體30的尺寸。在設計及製造階段，通過調整該第一輻射體30及第一溝槽SL1的尺寸，使得該天線結構100在收發LTE700/GSM850/EGSM900/WCDMA V/WCDMA VIII等第一頻段內的無線訊號時具有較佳的效果。
該第二輻射體40垂直連接於饋入端10相對第一輻射體30的第一延長段32的一側，並構成一單極天線(Monopole)。該第二輻射體40與第一延長段32位於同一直線上，二者的長度之和小於第三延長段36的長度。
該第三輻射體50包括第一結合段52、第二結合段54及第三結合段56。該第一結合段52大致垂直連接於接地端20的一端的一側，並朝與第二輻射體40的延伸方向的大致相同的方向延伸，以越過第二輻射體40。該第二輻射體40與第一結合段52之間形成第二溝槽SL2。該第二結合段54垂直連接於第一結合段52與第三結合段56之間。該第三結合段56與第二輻射體40大致位於同一直線上，該第三結合段56朝靠近第二輻射體40的方向延伸，並越過第三延長段36，進而同時與第二輻射體40及第三延長段36間隔設置。該第一結合段52、第二結合段54及第三結合段56之間形成第三溝槽SL3，該第三溝槽SL3與第二溝槽SL2連通。在設計及製造階段，通過調整該第二輻射體40、第三輻射體50、第二溝槽SL2及第三溝槽SL3的尺寸，使得該天線結構100在收發DCS/PCS/UMTS/WCDMA I、II、IV等第二頻段內的無線訊號時具有較佳的效果。
當該天線結構100裝設於電路板220上時，可將饋入端10、接地端20、第一輻射體30的延伸片38及第三輻射體的第一結合段52與第二結合段54設置於電路板220的一第一平面內；將第一輻射體30的第一延長段32、第二延長段34、第三延長段36、第二輻射體40及第三輻射體50的第三結合段56 設置於電路板220的一第二平面內，該第二平面與第一平面垂直。如此，通過合理配置該天線結構100與電路板220的位置，可達到減少天線佔用空間的目的。
請參閱圖2，此外，為進一步優化天線結構100對第一頻段內的無線訊號的收發效果，該無線通訊裝置200進一步設置一匹配電路240。該匹配電路240電性連接於電路板220的訊號饋入點222與天線結構100的饋入端10之間。其中，該匹配電路240包括第一電容C1、第一電感L1及切換電路S。該第一電容C1電性連接於訊號饋入點222與饋入端10之間，該第一電感L1電性連接於饋入端10與地之間。該切換電路S的一端電性連接與饋入端10與第一電感L1之間，另一端接地。在本實例中，該切換電路S包括並聯設置的第一切換單元S1、第二切換單元S2及第三切換單元S3。該第一切換單元S1包括串聯的第一切換開關SW1及第二電感L2；該第二切換單元S2包括串聯的第二切換開關SW2及第三電感L3；該第三切換單元S3包括串聯的第三切換開關SW3及第四電感L4。藉由調整第二電感L2的電感值，可以微調天線結構100對LTE700頻段內的無線訊號的收發效果；藉由調整第三電感L3的電感值，可以微調天線結構100對GSM850頻段內的無線訊號的收發效果；藉由調整第四電感L4的電感值，可以微調天線結構100對EGSM900頻段內的無線訊號的收發效果。
下面進一步說明該無線通訊裝置200的工作原理，當電路板220的訊號饋入點222饋入電流後，天線結構100的饋入端10獲取電流。其中一部分電流流過第一輻射體30，使得天線結構100激發第一共振模態，以收發LTE700/GSM850/EGSM900/WCDMA V/WCDMA VIII等第一頻段內的無線訊號。 另一部分電路流過第二輻射體40，使得天線結構100激發第二共振模態。此外，該第一輻射體30和第二輻射體40上的電流耦合到第三輻射體50，並通過接地端20接地，使得天線結構100激發第三共振模態。在該第二共振模態及第三共振模態下，無線通訊裝置200可收發DCS/PCS/UMTS/WCDMA I、II、IV等第二頻段內頻段的無線訊號。
若需要優化天線結構100第一頻段內無線訊號的收發效果時，如優化對LTE700的收發效果，閉合第一切換開關SW1，斷開第二切換開關SW2及第三切換開關SW3即可。同理，若需要優化對EGSM900的收發效果，閉合第三切換開關SW3，斷開第一切換開關SW1及第二切換開關SW2即可。例如， 由圖3可知，在閉合第三切換開關SW3時，該無線通訊裝置200在收發第一頻段(頻率大致為704-746MHz及824-960MHz)內的無線訊號及第二頻段(頻率大致為1710-2170MHz)內的無線訊號時均具有較佳的效果。
本發明的天線結構100通過第一輻射體30、第二輻射體40與第三輻射體50耦合，使得該無線通訊裝置200工作於不同通訊頻段，有助於減少無線通訊裝置200的體積。同時，該天線結構100進一步和匹配電路240配合，使得該無線通訊裝置200收發的無線訊號可以涵蓋LTE700/GSM850/EGSM900/DCS/PCS/UMTS/WCDMA I、II、IV、V、VIII等4G頻段。
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。
100‧‧‧天線結構
10‧‧‧饋入端
20‧‧‧接地端
30‧‧‧第一輻射體
32‧‧‧第一延長段
34‧‧‧第二延長段
36‧‧‧第三延長段
38‧‧‧延伸片
SL1‧‧‧第一溝槽
40‧‧‧第二輻射體
50‧‧‧第三輻射體
52‧‧‧第一結合段
54‧‧‧第二結合段
56‧‧‧第三結合段
SL2‧‧‧第二溝槽
SL3‧‧‧第三溝槽
200‧‧‧無線通訊裝置
220‧‧‧電路板
222‧‧‧訊號饋入點
224‧‧‧接地點

Claims (10)

  1. 一種天線結構，其包括饋入端、接地端、第一輻射體、第二輻射體及第三輻射體，該第一輻射體與該第二輻射體連接於該饋入端相對的兩側，該第三輻射體與該接地端連接，該第一輻射體上形成第一溝槽，該第二輻射體與該第三輻射體之間形成第二溝槽，該第三輻射體上形成第三溝槽，該第三溝槽與該第二溝槽連通，該第一輻射體及該第二輻射體上的電流耦合至該第三輻射體，該第三輻射體包括第一結合段、第二結合段及第三結合段，該第一結合段連接於該接地端的一側，該第二結合段連接於該第一結合段與該第三結合段之間，該第一結合段、該第二結合段、該饋入端及該接地端均設置於第一平面內，該第三結合段設置於第二平面內，該第二平面垂直於該第一平面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，該第一輻射體包括第一延長段、第二延長段及第三延長段，該第一延長段連接於該饋入端的一側，該第二延長段連接於該第一延長段與該第三延長段之間，該第三延長段朝與該第一延長段平行的方向延伸，並越過該第一延長段，該第一溝槽形成於該第一延長段、該第二延長段及該第三延長段之間，該第一延長段、該第二延長段、該第三延長段及該第二輻射體設置於第二平面內。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，該第一輻射體還包括延伸片，該延伸片連接於該第一延長段相對該第三延長段的一側，並位於該第一延長段靠近第二延長段的一端，該延伸片設置於該第一平面內。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，該第二輻射體連接於該饋入端相對該第一輻射體的第一延長段的一側，並與該第一延長段位於同一直線上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，該第二溝槽形成於第二輻射體與該第一結合段之間，該第三結合段朝靠近該第二輻射體的方向延伸，並越 過該第一輻射體的第三連接段，以與該第二輻射體及該第三延長段間隔設置，該第三溝槽形成於第一結合段、該第二結合段及該第三結合段之間。
  6. 一種無線通訊裝置，其包括電路板及設置於電路板上的天線結構，其改良在於：該天線結構為申請專利範圍第1~5項中任一項所述的天線結構。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之無線通訊裝置，該第一輻射體用於收發具有第一頻段的無線訊號，該第二輻射體及該第三輻射體用於收發具有第二頻段的無線訊號，該第一頻段的頻率低於第二頻段的頻率。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之無線通訊裝置，該電路板上設置訊號饋入點，該無線通訊裝置還包括匹配電路，該匹配電路電性連接於該電路板的該訊號饋入點與該天線結構的饋入端之間，用於優化無線通訊裝置對第一頻段內的無線訊號的收發效果。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之無線通訊裝置，該匹配電路包括第一電容、第一電感及切換電路，該第一電容電性連接於該訊號饋入點與該饋入端之間，該第一電感電性連接於該饋入端與地之間，該切換電路的一端電性連接與該饋入端與該第一電感之間，另一端接地。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之無線通訊裝置，該切換電路包括並聯設置的第一切換單元、第二切換單元及第三切換單元，該第一切換單元包括串聯的第一切換開關及第二電感；該第二切換單元包括串聯的第二切換開關及第三電感；該第三切換單元包括串聯的第三切換開關及第四電感。
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