TWI663779B - 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置 - Google Patents

Abstract

一種天線結構，包括輻射部、接地部、饋入部、金屬邊框及第一匹配電路，所述金屬邊框開設第一斷點，所述第一斷點將金屬邊框的一側部邊框形成第一輻射段，所述輻射部與所述饋入部及接地部連接並間隔設置於所述金屬邊框的內側，並且電性連接於所述第一輻射段，所述第一匹配電路一端電性連接於所述第一輻射段接近所述第一斷點的一端，所述第一匹配電路的另一端電性連接所述接地部連接至地，所述饋入部饋入電流至所述輻射部、所述第一輻射段的兩端及所述第一匹配電路以激發第一頻段的輻射訊號。還提供一種具有該天線結構的無線通訊裝置。

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及具有該天線結構的無線通訊裝置。

隨著無線通訊技術的進步，無線通訊裝置不斷朝向輕薄趨勢發展，消費者對於產品外觀的要求也越來越高。由於金屬殼體在外觀、機構強度、散熱效果等方面具有優勢，因此越來越多的廠商設計出具有金屬殼體，例如背板的無線通訊裝置來滿足消費者的需求。但是，金屬殼體容易干擾遮蔽設置在其內的天線所輻射的訊號，不容易達到寬頻設計，導致內置天線的輻射性能不佳。再者，所述背板上通常還設置有開槽及斷點，如此將影響背板的完整性和美觀性。

有鑑於此，有必要提供一種天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置。

一種天線結構，包括輻射部、接地部、饋入部、金屬邊框及第一匹配電路，所述金屬邊框開設第一斷點，所述第一斷點將金屬邊框的一側部邊框形成第一輻射段，所述輻射部與所述饋入部及接地部連接並間隔設置於所述金屬邊框的內側，並且電性連接於所述第一輻射段，所述第一匹配電路一端電性連接於所述第一輻射段接近所述第一斷點的一端，所述第一匹配電路的另一端電性連接所述接地部連接至地，所述饋入部饋入 電流至所述輻射部、所述第一輻射段的兩端及所述第一匹配電路以激發第一頻段的輻射訊號。

一種無線通訊裝置，包括上述所述的天線結構。

所述天線結構通過在第一延伸部與第二延伸部之間串接一負載元件，可提升間距較近的輻射部與第一輻射段之間的隔離度，較佳地較低了相互的干擾，提升了天線結構的輻射品質。另外，所述天線結構通過設置所述殼體，且所述殼體上的斷點均設置於所述金屬邊框上，並未設置於所述背板上，即所述背板上並沒有絕緣的開槽、斷線或斷點，使得所述背板可避免由於開槽、斷線或斷點的設置而影響背板的完整性和美觀性。

100‧‧‧天線結構

11‧‧‧殼體

111‧‧‧前框

112‧‧‧背板

113‧‧‧金屬邊框

114‧‧‧容置空間

115‧‧‧頂部

116‧‧‧第一側部

117‧‧‧第二側部

1112‧‧‧第一斷點

1114‧‧‧第二斷點

24‧‧‧第一輻射段

22‧‧‧第二輻射段

26‧‧‧第三輻射段

13、513、613‧‧‧輻射部

132‧‧‧第一突出部

134‧‧‧第二突出部

136‧‧‧對位孔

14‧‧‧饋入部

15‧‧‧接地部

152‧‧‧第一臂

154‧‧‧第二臂

156‧‧‧第三臂

157‧‧‧接觸孔

16‧‧‧第一延伸部

18‧‧‧第二延伸部

182‧‧‧連接觸片

20‧‧‧第一匹配電路

220、622‧‧‧負載元件

32‧‧‧第二匹配電路

222‧‧‧負載單元

262‧‧‧第三延伸部

36‧‧‧第三匹配電路

38‧‧‧第四匹配電路

34‧‧‧切換電路

200‧‧‧無線通訊裝置

201‧‧‧顯示單元

202‧‧‧後置鏡頭

210‧‧‧電路板

27‧‧‧第一饋入源

28‧‧‧第二饋入源

29‧‧‧第三饋入源

圖1為本發明第一實施例的天線結構應用至無線通訊裝置的示意圖。

圖2為圖1所示無線通訊裝置的立體分解示意圖。

圖3為圖2所示天線結構的組裝示意圖。

圖4為圖3所示的天線結構的部分平面示意圖。

圖5為圖2所示天線結構的平面示意圖。

圖6為本發明第一實施例的天線結構工作時的回波損耗曲線圖。

圖7為本發明第一實施例的天線結構工作時的隔離度曲線圖。

圖8為本發明第一實施例的天線結構工作時的效率曲線圖。

圖9為本發明第二實施例的天線結構的部分平面示意圖。

圖10為本發明第三實施例的天線結構的部分平面示意圖。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部 分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，當一個元件被稱為“電連接”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“電連接”另一個元件，它可以是接觸連接，例如，可以是導線連接的方式，也可以是非接觸式連接，例如，可以是非接觸式耦合的方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

下面結合附圖，對本發明的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下，下述的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

請參閱圖1，本發明較佳實施方式提供一種天線結構100，其可應用於行動電話、個人數位助理等無線通訊裝置200中，用以發射、接收無線電波以傳遞、交換無線訊號。

請一併參閱圖2及圖3，所述天線結構100包括殼體11、輻射部13、饋入部14、接地部15、第一延伸部16、第二延伸部18及第一匹配電路20(參圖4及圖5)、第二匹配電路32(參圖5)、第三匹配電路36(參圖5)、第四匹配電路38(參圖4及圖5)、切換電路34(參圖5)。

請參閱圖2及圖3，所述殼體11可以為所述無線通訊裝置200的外殼。所述殼體11包括前框111、背板112及金屬邊框113。所述前框111、背板112以及金屬邊框113構成所述無線通訊裝置200的外殼。所述前框111 上設置有一開口(圖未標)，用於容置所述無線通訊裝置200的顯示單元201。可以理解，所述顯示單元201具有一顯示平面，該顯示平面裸露於該開口，且該顯示平面與所述背板112大致平行設置。

所述背板112與所述前框111相對設置。所述金屬邊框113夾設於所述前框111與背板112之間。所述背板112為顯露後置鏡頭202等元件而設置開孔204，所述背板112上並沒有設置任何用於分割所述背板112的絕緣的開槽、斷線或斷點(請參圖1)。本發明一較佳實施例中，所述背板112為一非金屬材質製成。

所述金屬邊框113夾設於所述前框111與所述背板112之間，且分別環繞所述前框111及所述背板112的周緣設置，以與所述顯示單元201、所述前框111以及背板112共同圍成一容置空間114。所述容置空間114用以容置所述無線通訊裝置200的電路板210、處理單元等電子元件或電路模組於其內。本實施例中，所述電子元件至少包括所述後置鏡頭202，所述後置鏡頭202設置於所述無線通訊裝置200的電路板210。

所述金屬邊框113至少包括頂部115、第一側部116以及第二側部117。所述頂部115連接所述前框111與所述背板112。所述第一側部116與所述第二側部117相對設置，兩者分別設置於所述頂部115的兩端，優選垂直設置於所述頂部115的兩端。所述第一側部116與所述第二側部117亦連接所述前框111與所述背板112。

所述金屬邊框113的頂部115間隔開設有第一斷點1112及第二斷點1114，所述第一斷點1112及第二斷點1114位於所述頂部115。所述斷點1112、1114將金屬邊框113劃分出三部分，這三部分至少包括第一輻射段24、第二輻射段22及第三輻射段26。在本實施例中，所述第一斷點1112及第二斷點1114分別設置於前框111的頂邊的相對兩端靠近拐角處，第二輻射段22 位於第一斷點1112與第二斷點1114之間；所述第一輻射段24由第一斷點1112延伸至所述第一側部116；所述第三輻射段26由第二斷點1114延伸至所述第二側部117。另外，所述斷點1112、1114內均填充有絕緣材料(例如塑膠、橡膠、玻璃、木材、陶瓷等，但不以此為限)，進而所述第二輻射段22、第一輻射段24、第三輻射段26之間相互區隔。

可以理解，所述金屬邊框113上半部除了所述斷點以外沒有再設置其他絕緣的開槽、斷線或斷點，因此所述金屬邊框113的上半部就只有兩個斷點1112、1114，沒有其他斷點。

請參閱圖3，所述輻射部13大致呈矩形金屬片體。所述輻射部13與所述第二輻射段22間隔設置。所述輻射部13包括第一突出部132及第二突出部134。所述第一突出部132及第二突出部134分別從所述輻射部13的兩個相鄰側邊向外延伸形成。所述輻射部13上分別開設兩個對位孔136，用於將所述輻射部13對應於電路板210上的對位元結構(圖未示)。本實施例中，其中一對位孔136開設於所述第一突出部132上，另一對位孔136開設於與所述第一突出部132的對角上。所述輻射部13間隔設置於所述後置鏡頭202的一側，所述後置鏡頭202的相鄰另一側間隔所述第二輻射段22設置。

所述接地部15與所述輻射部13一體成型。所述接地部15連接於所述第二突出部134。所述接地部15包括依次連接的第一臂152、第二臂154及第三臂156。所述第一臂152大致呈U形，其一端連接於所述第二突出部134並與所述第二突出部134平齊，另一端經U形彎折後延伸至間隔平行於所述第二突出部134。所述第二臂154相對兩端分別連接所述第一臂152與第三臂156，且第二臂154與第一臂152及第三臂156的夾角分別呈鈍角。所述第三臂156大致平行於所述輻射部13。所述第三臂156上開設有一接觸 孔157。所述輻射部13通過所述接觸孔157由載體(圖未示)固定至電路板210之上。

所述饋入部14大致呈U形金屬彈片。所述饋入部14抵持於所述輻射部13與電路板210之間，其一端電連接至電路板210上的第一饋入源27(參圖4)，另一端通過所述第四匹配電路38電性連接至所述輻射部13，從而饋入部14為所述輻射部13饋入電流。

所述第一延伸部16及第二延伸部18分別由所述第一輻射段24相向所述輻射部13延伸形成。具體地，所述第一延伸部16由所述第一輻射段24位於頂部115的一端相向所述輻射部13延伸形成，所述第一延伸部16臨近所述第一斷點1112設置，所述第一延伸部16大致呈U形金屬彈片；所述第二延伸部18由所述第一輻射段24位於第一側部116的一端相向所述輻射部13的第二突出部134延伸形成，並延伸至與所述接地部15電性連接。所述第一輻射段24設置所述第二延伸部18的一端連接至電路板210的接地面，從而使得所述接地部15通過所述第二延伸部18及第一輻射段24為所述輻射部13提供接地。本實施例中，所述第二延伸部18可通過一連接觸片182(請參見圖4)與接地部15的第三臂156上開設的接觸孔157固定及電性連接。

請參閱圖4及圖5，所述第一匹配電路20包括一負載元件220。所述第負載元件220的兩端分別電性連接至所述第一延伸部16及第二延伸部18。本實施例中，所述負載元件220可為電容、電感、電阻或者電感與電容的組合。

所述饋入部14從電路板210上的第一饋入源27饋入電流，電流經過所述第四匹配電路38饋入所述輻射部13並沿所述輻射部13及接地部15流動至所述連接觸片182後，分別向兩個方向流動，一個方向為沿所述第 二延伸部18及第二輻射體24流動至電路板210的接地面；另一個方向為沿所述第一匹配電路20流動至所述第一延伸部16，並通過第二輻射體24流動至電路板210的接地面。從而使得所述饋入部14、輻射部13、接地部15、第二延伸部18、第一匹配電路20、第一延伸部16及第一輻射段24共同激發一第一模態以產生第一頻段的輻射訊號。本實施例中，所述第一模態為WiFi模態，所述第一頻段為2400-2480MHz頻段。所述饋入部14、輻射部13、接地部15共同形成一WiFi天線，用於收發WiFi輻射訊號。

請參閱圖5，所述第二匹配電路32一端電性連接至所述電路板210上的第二饋入源28，另一端電性連接至所述第二輻射段22。所述切換電路34一端電性連接至所述第二輻射段22，另一端連接至地。所述切換電路34連接至第二輻射段22的接入點位於所述第二匹配電路32的接入點與所述第一斷點1112之間。所述第二輻射段22靠近所述第二斷點1114的一端還通過一負載單元222連接至地。本實施例中，所述負載單元222可為電容、電感、電阻或者電感與電容的組合。所述第二輻射段22通過所述第二匹配電路32從第二饋入源28饋入電流，電流從第二匹配電路32進入第二輻射段22後，分別流向所述第一斷點1112及第二斷點1114，並同時流經所述切換電路34及負載單元222。從而所述第二匹配電路32、第二輻射段22、切換電路34及負載單元222共同形成一分集天線，並共同激發一第二模態以產生第二頻段的輻射訊號。本實施例中，所述第二模態為LTE-A低中高模態，所述第二頻段為700-960MHz、1710-2170MHz及2300-2690MHz頻段。其中，所述第二延伸部18、第一匹配電路20及第一延伸部16的設置，使得第一輻射段24的饋入電流並不會耦合至所述第二輻射段22，使得所述第一模態與第二模態具有良好的隔離度，較佳地較低了相互的干擾，提升了天線結構100的輻射品質。

請參閱圖5，所述第三輻射段26的結構與第一輻射段24的結構大致相同。所述第三輻射段26靠近所述第二斷點1114的一端通過第三匹配電路36連接至所述電路板210上的第三饋入源29。所述第三輻射段26遠離所述第二斷點1114的一端設置第三延伸部262，並通過所述第三延伸部262連接至地。本實施例中，所述第三輻射段26通過所述第三匹配電路36從第三饋入源29饋入電流，電流沿所述第三輻射段26流動至所述第三延伸部262後下地。從而所述第三匹配電路36、第三輻射段26及第三延伸部262共同激發一第三模態以產生第三頻段的輻射訊號。本實施例中，所述第三模態為GPS模態，所述第三頻段為1575MHz頻段。所述第三匹配電路36、第三輻射段26及第三延伸部262共同形成一GPS天線，用於收發GPS輻射訊號。

本實施例中，在所述顯示單元201朝向背板112那一邊可設置一個用於遮罩電磁干擾的遮罩(shielding mask)或支撐所述顯示單元201的中框。所述遮罩或中框以金屬材料製作。所述接地面也可以是所述遮罩或中框。所述接地面是所述天線結構100的地。也就是說，所述的每一個接地部或接地點均直接連接或間接連接所述接地面。

為得到較佳的天線特性，所述斷點1112、1114的寬度可設置為1.5-2.5毫米。本實施例中，所述斷點1112、1114的寬度設置為2毫米，以在不影響所述天線結構100的整體外觀的情況下進一步提升所述輻射段的天線效率。

圖6為所述天線結構100的工作時的回波損耗(Return Loss)曲線圖。其中，曲線S61為所述WiFi天線工作時的回波損耗值；曲線S62為所述分集天線工作時的回波損耗值。曲線S63為所述WiFi天線及所述分集天線工作時的的隔離度曲線。

圖7為所述天線結構100的WiFi天線與分集天線的隔離度(Isolation)曲線圖。其中，曲線S71為為所述WiFi天線及所述分集天線工作時的的隔離度曲線。曲線S72為所述WiFi天線與所述分集天線省略所述第一匹配電路20時的隔離度的隔離度曲線。顯然，當所述天線結構100中的所述WiFi天線與所述分集天線搭配所述第一匹配電路20時，所述WiFi天線與所述分集天線之間的隔離度有較大的提升。

圖8為所述天線結構100工作時的效率(Efficiency)曲線圖。其中，曲線S81為所述WiFi天線的效率曲線；曲線S82為所述WiFi天線與所述分集天線省略所述第一匹配電路20時的效率曲線。顯然，當所述天線結構100中的所述WiFi天線與所述分集天線搭配所述第一匹配電路20時，天線結構100的輻射效率大於-7分貝(dB)，比省略第一匹配電路20的天線結構的輻射效率提升了大致2分貝。

顯然，從圖6至圖8可知，所述天線結構100中的所述WiFi天線與所述分集天線搭配所述第一匹配電路20時，天線結構100具有較高的隔離度及具有較佳的輻射效率。另外，所述天線結構100還可工作於低中高頻、WiFi頻段及GPS頻段，涵蓋頻率範圍較廣，且當所述天線結構100工作於上述頻段時，其工作頻率均可滿足天線工作設計要求，並具有較佳的輻射效率。

本實施例中，所述WiFi天線為由所述饋入部14、輻射部13與接地部15形成的PIFA天線。在另外的實施例中，所述WiFi天線可不限於上述的PIFA天線結構，還可為其他形式的天線結構。例如，在第二實施例中，請參閱圖9，所述WiFi天線可為一環形(Loop)天線。輻射部513一端電性連接至所述第一饋入源27，另一端電性連接至所述連接觸片182。在第三實施例中，請參閱圖10，所述WiFi天線可為一單極(Monopole)天線。輻 射部613一端電性連接至所述第一饋入源27，另一端延伸至間隔所述第二輻射段22。輻射部613連接第一饋入源27的一端還通過另一負載元件622電性連接至所述連接觸片182。

所述天線結構100通過在第一延伸部16與第二延伸部18之間串接一負載元件220，可提升間距較近的輻射部13與第二輻射段22之間的隔離度，較佳地較低了相互的干擾，提升了天線結構100的輻射品質。另外，所述天線結構100通過設置所述殼體11，且所述殼體11上的斷點均設置於所述金屬邊框113上，並未設置於所述背板112上，即所述背板112上並沒有絕緣的開槽、斷線或斷點，使得所述背板112可避免由於開槽、斷線或斷點的設置而影響背板112的完整性和美觀性。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例，並非是對本發明作任何形式上的限定。另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

Claims (12)

1. 一種天線結構，其改良在於：所述天線結構包括輻射部、接地部、饋入部、金屬邊框及第一匹配電路，所述金屬邊框開設第一斷點，所述第一斷點將金屬邊框的一側部邊框形成第一輻射段，所述輻射部與所述饋入部及接地部連接並間隔設置於所述金屬邊框的內側，並且電性連接於所述第一輻射段，所述第一匹配電路一端電性連接於所述第一輻射段接近所述第一斷點的一端，所述第一匹配電路的另一端電性連接所述接地部連接至地，所述饋入部饋入電流至所述輻射部、所述第一輻射段的兩端及所述第一匹配電路以激發第一頻段的輻射訊號，所述輻射部包括第一突出部及第二突出部，所述第一突出部及第二突出部分別從所述輻射部的兩個相鄰側邊向外延伸形成，所述第一輻射段的兩端分別延伸形成第一延伸部及第二延伸部，所述第一延伸部由所述第一輻射段的一端向所述輻射部延伸形成，所述第一延伸部臨近所述第一斷點設置；所述第二延伸部由所述第一輻射段遠離所述第一斷點的一端向所述輻射部的第二突出部延伸形成，並延伸至與所述接地部電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括第四匹配電路，所述第四匹配電路連接所述饋入部及所述輻射部。
3. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中所述天線結構還包括第一饋入源、第二饋入源及第二斷點，所述饋入部電性連接至所述第一饋入源以饋入電流，所述第二斷點與所述第一斷點之間的金屬邊框形成第二輻射段，所述輻射部與第二輻射段間隔設置，所述第二輻射段電性連接至所述第二饋入源並從第二饋入源饋入電流，電流沿所述第二輻射段以激發第二頻段的輻射訊號，所述第一頻段的頻率高於第二頻段的頻率，所述第一匹配電路用於提升所述第一頻段的輻射訊號與所述第二頻段的輻射訊號之間的隔離度。
4. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中所述饋入部、輻射部及接地部形成PIFA天線、環形天線或單極天線。
5. 如申請專利範圍第3項所述的天線結構，其中所述第二輻射段相對於所述第二斷點的另一側金屬邊框部分形成第三輻射段。
6. 如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中所述第一匹配電路包括一負載元件，所述負載元件的兩端分別電性連接至所述第一延伸部及第二延伸部，所述負載元件為電容、電感、電阻或者電感與電容的組合。
7. 如申請專利範圍第6項所述的天線結構，其中所述饋入部、輻射部、接地部、第二延伸部、第一匹配電路、第一延伸部及第一輻射段共同激發一第一模態以產生第一頻段的輻射訊號，所述第一模態為WiFi模態。
8. 如申請專利範圍第3項所述的天線結構，其中所述天線結構還包括第二匹配電路、切換電路及負載單元，所述第二匹配電路一端電性連接至所述第二饋入源，另一端電性連接至所述第二輻射段，所述切換電路一端電性連接至所述第二輻射段，另一端連接至地，所述切換電路連接至第二輻射段的接入點位於所述第二匹配電路的接入點與所述第一斷點之間，所述第二輻射段靠近所述第二斷點的一端還通過一負載單元連接至地，所述負載單元可為電容、電感、電阻或者電感與電容的組合。
9. 如申請專利範圍第8項所述的天線結構，其中所述第二輻射段通過所述第二匹配電路從第二饋入源饋入電流，電流從第二匹配電路進入第二輻射段後，分別流向所述第一斷點及第二斷點，並同時流經所述切換電路及負載單元，從而所述第二匹配電路、第二輻射段、切換電路及負載單元共同形成一分集天線，並共同激發一第二模態以產生第二頻段的輻射訊號，所述第二模態為LTE-A低中高模態。
10. 如申請專利範圍第5項所述的天線結構，其中所述天線結構還包括第三饋入源，所述第三輻射段的結構與第一輻射段的結構相同，所述第三輻射段靠近所述第二斷點的一端通過第三匹配電路連接至所述第三饋入源，所述第三輻射段遠離所述第二斷點的一端設置第三延伸部，並通過所述第三延伸部連接至地，所述第三延伸部的位置與所述第二延伸部的位置對稱設置。
11. 如申請專利範圍第10項所述的天線結構，其中所述第三輻射段通過所述第三匹配電路從第三饋入源饋入電流，電流沿所述第三輻射段流動至所述第三延伸部後下地，從而所述第三匹配電路、第三輻射段及第三延伸部共同激發一第三模態以產生第三頻段的輻射訊號，所述第三模態為GPS模態。
12. 一種無線通訊裝置，包括如申請專利範圍第1-11項中任一項所述的天線結構。