TWI715373B - 電子裝置及其天線結構 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種電子裝置及其天線結構。天線結構包括：一第一輻射件、一饋入件、一第二輻射件以及一接地件。饋入件設置在第一輻射件的一第一側邊，饋入件與第一輻射件相距一第一預定間距，且饋入件、第一預定間距及第一輻射件共振產生一低頻帶以及一高頻帶。第二輻射件設置在第一輻射件相對第一側邊的一第二側邊。第二輻射件包括一本體部及一接地部。本體部與第一輻射件相距一第二預定間距。接地部、本體部及第二預定間距共振而增加低頻帶的帶寬。接地件設置在第一輻射件的第一側邊，接地部電性連接於接地件。

Description

電子裝置及其天線結構
本發明涉及一種天線結構，特別是涉及一種具有雙頻寬頻帶的電子裝置及其天線結構。
首先，隨著第五代行動通訊技術(5th Generation Mobile Networks，5G)的發展，寬頻天線的特性要求越來越高。就目前的5G NR頻段而言，n257的應用頻率範圍介於26.5 GHz至29.5 GHz之間，且n260的應用頻率範圍介於37 GHz至40 GHz之間。但是，n257的應用頻率範圍及n260的應用頻率範圍非常接近，因此，同時涵蓋有兩個頻帶的寬頻天線的架構將會較難設計。
目前的做法是利用雙饋入而產生兩個5G的頻段。然而，如何利用單饋入的方式產生雙頻天線的特性，來克服上述的缺陷，已成為該項技術所欲解決的重要課題之一。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種電子裝置及其天線結構。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種天線結構，其包括：一第一輻射件、一饋入件、一第二輻射件以及一接地件。所述饋入件設置在所述第一輻射件的一第一側邊，所述饋入件與所述第一輻射件相距一第一預定間距，且所述饋入件、所述第一預定間距及所述第一輻射件共振產生一低頻帶以及一高頻帶。所述第二輻射件設置在所述第一輻射件相對所述第一側邊的一第二側邊，所述第二輻射件包括一本體部及一接地部，所述本體部與所述第一輻射件相距一第二預定間距，所述接地部、所述本體部及所述第二預定間距共振而增加所述低頻帶的帶寬。所述接地件設置在所述第一輻射件的所述第一側邊，所述接地部電性連接於所述接地件。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種電子裝置，其包括：多個天線陣列組、多個訊號源以及一射頻晶片。每一所述天線陣列組包含極化方向不同的兩個相鄰的天線結構。每一所述天線結構包括：一第一輻射件、一饋入件、一第二輻射件以及一接地件。所述饋入件設置在所述第一輻射件的一第一側邊，所述饋入件與所述第一輻射件相距一第一預定間距，且所述饋入件、所述第一預定間距及所述第一輻射件共振產生一低頻帶以及一高頻帶。所述第二輻射件設置在所述第一輻射件相對所述第一側邊的一第二側邊，所述第二輻射件包括一本體部及一接地部，所述本體部與所述第一輻射件相距一第二預定間距，所述接地部、所述本體部及所述第二預定間距共振而增加所述低頻帶的帶寬。所述接地件設置在所述第一輻射件的所述第一側邊，所述接地部電性連接於所述接地件。每一所述訊號源分別對應於相對應的所述天線結構，每一所述訊號源包括一饋入端以及一接地端，所述饋入端電性連接於相對應的所述天線結構的所述饋入件，所述接地端電性連接於相對應的所述天線結構的所述接地件。所述射頻晶片電性連接於所述多個訊號源。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的電子裝置及其天線結構，其能通過“饋入件”以及“饋入件與第一輻射件之間的第一預定間距達到較佳的阻抗匹配，同時，能通過“本體部與第一輻射件之間的第二預定間距”以及“第二輻射件電性連接於接地件的路徑”增加低頻的頻帶，使得在單饋入的情況下增加天線結構U的阻抗頻寬，並達到良好的阻抗匹配的效果。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“電子裝置及其天線結構”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其它不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[第一實施例]
首先，參閱圖1至圖4所示，圖1至圖4分別為本發明第一實施例的天線結構的示意圖，本發明提供一種天線結構U，第一實施例將先說明天線結構U的整體架構。另外，本發明提供一種應用天線結構U的電子裝置D，電子裝置D的架構將於後續實施例中進行說明。
承上述，天線結構U包括一第一輻射件1、一饋入件2、一第二輻射件3以及一接地件4。舉例來說，本發明的天線結構U可以為一貼片天線(Patch Antenna)，藉此，第二輻射件3、第一輻射件1、饋入件2及接地件4可分別為一設置在多層板結構上依序堆疊的金屬層，然本發明不以此為限。
進一步來說，第一輻射件1包括一第一側邊以及相對第一側邊的一第二側邊，且第一側邊及第二側邊分別位於第一輻射件1的兩相對側。饋入件2設置在第一輻射件1的第一側邊，饋入件2與第一輻射件1彼此分離且相距一第一預定間距C1。此外，接地件4可設置在第一輻射件1的第一側邊，且饋入件2設置在第一輻射件1與接地件4之間。藉此，饋入件2、第一預定間距C1以及第一輻射件1共振而產生一頻率範圍介於26.4 GHz至31.5 GHz之間的第一操作頻帶(低頻帶)以及一頻率範圍介於33.1 GHz至40.5 GHz之間的第二操作頻帶(高頻帶)。也就是說，低頻帶為一28GHz頻帶的頻帶範圍，高頻帶為一39GHz頻帶的頻帶範圍。然而，須說明的是，上述所舉的頻率範圍的例子只是其中一可行的實施例，而並非用以限定本發明。
舉例來說，第一輻射件1可為矩形的片狀體，例如可為長方形，且其長度可例如但不限於為2.5毫米(millimeter)，寬度可例如但不限於為1.6毫米，厚度可例如但不限於為0.015毫米。藉此，以長方形為例，第一輻射件1可定義有一長邊101及一短邊102，第一輻射件1的長邊101用以共振產生一頻率範圍介於26.4 GHz至31.5 GHz之間的第一操作頻帶，第一輻射件1的短邊102用以共振產生一頻率範圍介於33.1 GHz至40.5 GHz之間的第二操作頻帶。此外，舉例來說，第一預定間距C1可介於0.05毫米至0.15毫米之間，然本發明不以此為限。另外，值得說明的是，文中所說明的第一側邊及第二側邊分別為第一輻射件1的長邊101及短邊102所構成的平面的兩相對側。
請參閱圖2及圖4所示，饋入件2包括一饋入部21以及一電性連接於饋入部21的耦合部22。耦合部22與第一輻射件1彼此分離且相距第一預定間距C1。此外，一訊號源S可連接於天線結構U的饋入件2，以饋入射頻訊號。詳細來說，訊號源S包括一饋入端S1以及一接地端S2，饋入端S1電性連接於饋入件2的饋入部21，接地端S2電性連接於接地件4。此外，舉例來說，訊號源S可為一同軸電纜(Coaxial cable)，然本發明不以此為限。本發明是以饋入件2的耦合部22為圓形作為舉例說明，然而，在其他其它實施方式中，耦合部22也可以為其他其它形狀，例如但不限於矩形，本發明不已此為限。
請參閱圖1、圖2及圖4所示，第二輻射件3設置在第一輻射件1的第二側邊，使得第一輻射件1位在饋入件2與第二輻射件3之間。進一步來說，第二輻射件3包括一本體部31以及一接地部32。本體部31與第一輻射件1彼此分離且相距一第二預定間距C2。此外，舉例來說，第二輻射件3可為矩形的片狀體，例如可為長方形，且其長度可例如但不限於為2.5毫米，寬度可例如但不限於為1.6毫米，厚度可例如但不限於為0.015毫米。換句話說，第二輻射件3的形狀及大小可與第一輻射件1相同，然本發明不以此為限。另外，須說明的是，為了清楚說明第一輻射件1及第二輻射件3的相對位置，圖中是以第二輻射件3的形狀及大小與第一輻射件1相異作為示例性的說明。此外，舉例來說，第二預定間距C2可介於0.15毫米至0.25毫米之間，然本發明不以此為限。值得說明的是，舉例來說，上述的接地部32及饋入部21可為多層板中用於連接各金屬層的導電部。
另外，請參閱圖2及圖4所示，第一輻射件1還進一步包括一開孔10，開孔10位於第一輻射件1上且貫穿第一輻射件1。因此，第二輻射件3的接地部32，可通過開孔10而電性連接於接地件4。舉例來說，開孔10的直徑可例為0.4毫米，接地部32的直徑為0.2毫米，如此一來，可避免第一輻射件1因為接地部32接觸到第一輻射件1而接地。
請參閱圖3所示，饋入件2的耦合部22在第一輻射件1上的垂直正投影與接地部32在第一輻射件1上的垂直正投影分別位於第一輻射件1的兩個相對應的對角。進一步來說，第一輻射件1具有一垂直於長邊101的第一中心軸線A1以及一垂直於短邊的第二中心軸線A2，第一中心軸線A1與第二中心軸線A2彼此垂直，且第一中心軸線A1與第二中心軸線A2彼此交錯於第一輻射件1的對稱中心點AP。
承上述，舉例來說，饋入件2的耦合部22在第一輻射件1上的垂直正投影與對稱中心點AP之間具有一第一預定距離R1，第一預定距離R1約為天線結構U操作於第一操作頻帶中的中心頻率所對應波長的0.14倍至0.16倍之間。此外，接地部32在第一輻射件1上的垂直正投影與對稱中心點AP之間具有一第二預定距離R2，第二預定距離R2約為天線結構U操作於第一操作頻帶中的中心頻率所對應波長的0.17倍至0.19倍之間。然而，須說明的是，本發明不以上述所舉的例子為限制。此外，舉例來說，第一預定距離R1約為0.8毫米至0.9毫米之間，第二預定距離R2約為0.9毫米至1.1毫米之間，然本發明不以此為限。
進一步來說，以本發明的天線結構U而言，射頻訊號由訊號源S饋入經過饋入件2的饋入部21、耦合部22所形成的路徑並與耦合部22與第一輻射件1之間的第一預定間距C1耦合而形成一串聯LC共振架構。其中，耦合部22的面積可決定串聯LC共振架構的電感量，預定間距C1可決定串聯LC共振架構的電容量。藉此，可通過改變耦合部22的面積大小及/或耦合部22與第一輻射件1之間的第一預定間距C1而調整第一操作頻帶及第二操作頻帶的阻抗匹配。另一方面，本發明實施例可再利用由接地件4經過第二輻射件3的接地部32以及第二輻射件3的本體部31所形成的路徑並與第一輻射件1及本體部31之間的第二預定間距C2耦合而形成另一LC共振架構。接地部32、本體部31及第二預定間距C2能共振而增加低頻帶的帶寬。此外，第二預定間距C2也可決定LC共振架構的電容量，藉此，增加第一操作頻帶的頻寬。本領域通常知識者可通過改變第二輻射件3的接地部32及/或第二預定間距C2而調整第一操作頻帶的頻寬。
接著，請參閱圖4至圖8所示，圖5至圖7分別為其他實施方式的天線結構的前視示意圖，圖8為圖4、圖5、圖6及圖7的天線結構的返回損失的曲線示意圖。圖8中的曲線D1代表圖5的返回損失(return loss)的曲線，曲線D2代表圖6的返回損失的曲線，曲線D3代表圖7的返回損失的曲線，曲線D4代表圖4的返回損失的曲線。圖5為只有利用饋入部21直接饋入至第一輻射件1的實施方式，因此，如圖8所示，圖5的實施方式中的28GHz和39GHz的阻抗匹配效果不佳。圖6為利用饋入部21直接饋入至第一輻射件1，且配合接地件4經過接地部32及的本體部31所形成的路徑與第一輻射件1及本體部31之間的第二預定間距C2的實施方式，因此，如圖8所示，圖6的實施方式中的28GHz和39GHz的阻抗匹配效果不佳，且在30.5GHz處會多一個共振頻帶。圖7為利用饋入部21饋入至耦合部22，並配合耦合部22與第一輻射件1耦合共振的實施方式，因此，如圖8所示，圖7的實施方式中的28GHz和39GHz的阻抗匹配可在返回損失為-10dB以下，且28GHz的阻抗頻寬為10.7%，39GHz的阻抗頻寬為29.9%。如圖4所示，圖4為本發明實施例的天線結構U，因此，如圖8所示，圖4的實施方式中的28GHz和39GHz的阻抗匹配可在返回損失為-10dB以下，且28GHz的阻抗頻寬為17.8%，39GHz的阻抗頻寬為20.1%。藉此，如表一所示，表一為圖4及圖7在返回損失為-10dB以下時的頻寬比較。
  頻帶 第一頻率點 (f1) 第二頻率點 (f2) 頻寬 (f2-f1) 中心頻率 (f2-f1)/2 頻寬百分比 (頻寬/中心頻率)
圖4的 實施方式 28 GHz 26.4 GHz 31.5 GHz 5.2 28.9 17.8 %
39 GHz 33.1 GHz 40.5 GHz 7.4 36.8 20.1 %
圖7的 實施方式 28 GHz 25.3 GHz 28.2 GHz 2.9 26.7 10.7 %
39 GHz 31.0 GHz 41.9 GHz 10.9 36.4 29.9 %
表一
接著，請參閱圖9至圖12所示，圖9至圖12分別為本發明第一實施例的天線結構的返回損失的曲線示意圖，以下將進一步說明各路徑的尺寸對天線結構U的返回損失的影響。如圖9所示，圖9為耦合部22的面積大小(直徑)對天線結構U的返回損失的曲線示意圖。曲線L11代表耦合部22的直徑為0.4毫米，曲線L12代表耦合部22的直徑為0.3毫米，曲線L13代表耦合部22的直徑為0.2毫米。本發明實施例可通過調整耦合部22的直徑的大小，而調整串聯LC共振架構的串聯電感量。由圖9可知，當耦合部22的直徑為0.4毫米時，天線結構U在第一操作頻帶及第二操作頻帶有較佳的阻抗匹配，然本發明不以此為限。
承上述，如圖10所示，圖10為第一預定間距C1對天線結構U的返回損失的曲線示意圖。本發明實施例可通過調整第一預定間距C1的大小，而調整串聯LC共振架構的串聯電容量。曲線L21代表第一預定間距C1為0.1毫米，曲線L22代表第一預定間距C1為0.15毫米，曲線L23代表第一預定間距C1為0.2毫米。由圖10可知，當第一預定間距C1為0.1毫米時，天線結構U在第一操作頻帶及第二操作頻帶有較佳的阻抗匹配，然本發明不以此為限。
承上述，如圖11所示，圖11為第二預定間距C2對天線結構U的返回損失的曲線示意圖。本發明實施例可通過調整第二預定間距C2的大小，而調整阻抗匹配。曲線L31代表第二預定間距C2為0.2毫米，曲線L32代表第二預定間距C2為0.15毫米，曲線L33代表第二預定間距C2為0.25毫米。由圖11可知，當第二預定間距C2為0.2毫米時，天線結構U在第一操作頻帶及第二操作頻帶有較佳的阻抗匹配，然本發明不以此為限。
承上述，如圖12所示，圖12為第二輻射件3的面積對天線結構U的返回損失的曲線示意圖。本發明實施例可通過調整第二輻射件3的面積大小，而調整阻抗匹配。曲線L41代表第二輻射件3的面積大小為2.4毫米×1.6毫米，曲線L42代表第二輻射件3的面積大小為2.2毫米×1.4毫米，曲線L43代表第二輻射件3的面積大小為1.8毫米×1.0毫米。由圖12可知，當第二輻射件3的面積為2.4毫米×1.6毫米時，天線結構U在第一操作頻帶及第二操作頻帶有較佳的阻抗匹配，然本發明不以此為限。
[第二實施例]
首先，請參閱圖13及圖14所示，圖13及圖14分別為本發明第二實施例的電子裝置的功能方塊圖。本發明第二實施例提供一種電子裝置D，其包括：多個天線陣列組、多個訊號源S以及一射頻晶片F。以本發明而言，電子裝置D包括極化方向不同的至少兩個相鄰的天線結構U，且極化方向不同的兩個相鄰的天線結構U可以構成電子裝置D中的一天線陣列組UG，即，每一天線陣列組UG包含極化方向不同的兩個相鄰的天線結構U。以圖13的實施方式而言，其屬於1×4的天線陣列，以圖14的實施方式而言，其屬於2×2的天線陣列。然而，須說明的是，在其它實施方式中，也可以依據需求採用其它形式的天線陣列形式，本發明不以天線陣列的形式為限制。
承上述，每一天線結構U包括一第一輻射件1、一饋入件2、一第二輻射件3以及一接地件4。另外，須說明的是，第二實施例所提供的電子裝置D中的多個天線結構U的架構與前述實施例的天線結構U的架構相仿，在此不再贅述。藉此，如同前述實施例所說明，每一天線結構U能產生一頻率範圍介於26.4 GHz至31.5 GHz之間的第一操作頻帶以及一頻率範圍介於33.1 GHz至40.5 GHz之間的第二操作頻帶。
承上述，每一訊號源S分別對應於相對應的天線結構U，每一訊號源S的饋入端S1電性連接於相對應的天線結構U的饋入件2，每一訊號源S的接地端S2電性連接於相對應的天線結構U的接地件4。此外，射頻晶片F電性連接於多個訊號源S。舉例來說，射頻晶片可為射頻前端(RF front-end)晶片，然本發明不以此為限。
接著，請參閱圖13及圖14所示，以下將進一步說明兩個相鄰且彼此的極化方向不同的天線結構U之間的位置關係。詳細來說，天線陣列組UG中的其中一個天線結構U與另外一個天線結構U的極化方向可彼此正交。舉例來說，天線陣列組UG中相鄰的兩個天線結構U可沿著兩個預定方向(例如但不限於X軸以及Y軸)排列，且相鄰的兩個天線結構U中的其中一個天線結構U的長度方向與另外一個天線結構U的長度方向彼此垂直。
承上述，進一步來說，每一天線結構U可定義有一對稱中心點AP，相鄰的兩個天線結構U的對稱中心點AP之間定義有一第一電氣長度K1，第一電氣長度K1為天線結構U操作於第一操作頻帶中的中心頻率所對應波長的0.25倍至0.35倍之間，然本發明不以此為限。舉例來說，第一電氣長度K1約為3毫米至4毫米之間，然本發明不以此為限。本發明是以第一電氣長度K1為天線結構U操作於第一操作頻帶中的中心頻率所對應波長的0.3倍作為示例性的說明。
承上述，舉例來說，相鄰的兩個天線結構U中的其中一個天線結構U(例如圖13及圖14中的天線陣列組UG中的左邊的天線結構U)可在水平極化方向上產生頻率範圍介於33.1 GHz至40.5 GHz之間的第二操作頻帶(高頻帶)，且可在垂直極化方向上頻率範圍介於26.4 GHz至31.5 GHz之間的第一操作頻帶(低頻帶)。此外，相鄰的兩個天線結構U中的另外一個天線結構U(例如圖13及圖14中的天線陣列組UG中的右邊的天線結構U)可在水平極化方向上產生頻率範圍介於26.4 GHz至31.5 GHz之間的第一操作頻帶，且可在垂直極化方向上頻率範圍介於33.1 GHz至40.5 GHz之間的第二操作頻帶。然而，本發明不以上述所舉的例子為限制。
接著，請參閱圖13及圖14所示，值得說明的是，相鄰的兩個天線陣列組UG之間可具有一第二電氣長度K2，且第二電氣長度K2為天線結構U操作於第一操作頻帶中的中心頻率所對應波長的0.5倍至0.7倍之間，然本發明不以此為限。舉例來說，第二電氣長度K2約為6毫米至7毫米之間，然本發明不以此為限。本發明是以第二電氣長度K2為天線結構U操作於第一操作頻帶中的中心頻率所對應波長的0.6倍作為示例性的說明。換句話說，第二電氣長度K2可為相鄰的兩個天線陣列組UG的其中一個天線陣列組UG的天線結構U的對稱中心點AP至另外一個天線陣列組UG的天線結構U的對稱中心點AP之間的距離，且這兩個天線結構U的極化方向相同。
藉此，電子裝置D可包括多個天線陣列組UG，以增加電子裝置D的增益。此外，電子裝置D也可以配合用波束掃描(Beam forming)而調整輻射方向，進而提高天線的輻射角度。
接著，請參閱圖15所示，以下將進一步說明射頻晶片F與各個天線結構U之間的關係。詳細來說，四組天線陣列組UG，可由八個天線結構U所構成，且分別連接至放大器電路EA(Edge Amplifier)。須說明的是，為了利於說明，圖中僅以一組完整的放大器電路EA作為呈現，其他組放大器電路EA則是以堆疊在所呈現的放大器電路EA之後。此外，每一組放大器電路EA可由雙工器D(Diplexer)、低噪聲放大器LNA(Low Noise Amplifier)、功率放大器PA(Power Amplifier)及相位調整器P(Phase Shifter)所構成。
承上述，八組放大器電路EA電性連接於多工器DMUX，且能傳輸具有水平極化方向且操作於第一操作頻帶的訊號T1、具有垂直極化方向且操作於第一操作頻帶的訊號T2、具有水平極化方向且操作於第二操作頻帶的訊號T3及具有垂直極化方向且操作於第二操作頻帶的訊號T4至混波器M(Mixer) ，經本地振盪(LO)降頻，並通過低通濾波器LPF(Low-Pass Filter)之後，第一操作頻帶及第二操作頻帶可被調整為中頻(Intermediate Frequency)訊號，例如水平極化方向的第一操作頻帶的中頻訊號IF1、垂直極化方向的第一操作頻帶的中頻訊號IF2、水平極化方向的第二操作頻帶的中頻訊號IF3及垂直極化方向的第二操作頻帶的中頻訊號IF4，以與後端的基帶電路BC(Base Band Circuit)訊號連接。此外，舉例來說，水平極化方向的第一操作頻帶的中頻訊號IF1、垂直極化方向的第一操作頻帶的中頻訊號IF2、水平極化方向的第二操作頻帶的中頻訊號IF3及/或垂直極化方向的第二操作頻帶的中頻訊號IF4的頻率可為相同或相異。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的電子裝置D及其天線結構U，其能通過第一輻射件1第一輻射件1第一輻射件1“饋入件2”以及“饋入件2與第一輻射件1之間的第一預定間距C1達到較佳的阻抗匹配，同時，能通過“本體部31與第一輻射件11之間的第二預定間距C2”以及“第二輻射件3電性連接於接地件4的路徑”增加低頻的頻帶，使得在單饋入的情況下增加天線結構U的阻抗頻寬，並達到良好的阻抗匹配的效果。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
D:電子裝置
UG:天線陣列組
U:天線結構
1:第一輻射件
101:長邊
102:短邊
10:開孔
2:饋入件
21:饋入部
22:耦合部
3:第二輻射件
31:本體部
32:接地部
4:接地件
S:訊號源
S1:饋入端
S2:接地端
F:射頻晶片
EA:放大器電路
D:雙工器
LNA:低噪聲放大器
PA:功率放大器
P:相位調整器
DMUX:多工器
M:混波器
LPF:低通濾波器
LO:本地振盪
BC:基帶電路
AP:對稱中心點
A1:第一中心軸線
A2:第二中心軸線
C1:第一預定間距
C2:第二預定間距
R1:第一預定距離
R2:第二預定距離
K1:第一電氣長度
K2:第二電氣長度
L11、L12、L13、L21、L22、L23、L31、L32、L33、L41、L42、L43、D1、D2、D3、D4:曲線
T1、T2、T3、T4:操作頻帶
IF1、IF2、IF3、IF4:中頻訊號
X、Y、Z:方向
圖1為本發明第一實施例的天線結構的立體示意圖。
圖2為本發明第一實施例的天線結構的立體分解示意圖。
圖3為本發明第一實施例的天線結構的俯視示意圖。
圖4為本發明第一實施例的天線結構的前視示意圖。
圖5為本發明第一實施例的另外一天線結構的前視示意圖。
圖6為本發明第一實施例的再一天線結構的前視示意圖。
圖7為本發明第一實施例的又一天線結構的前視示意圖。
圖8為圖4、圖5、圖6及圖7的天線結構的返回損失的曲線示意圖。
圖9為本發明第一實施例的天線結構的返回損失的其中一曲線示意圖。
圖10為本發明第一實施例的天線結構的返回損失的另外一曲線示意圖。
圖11為本發明第一實施例的天線結構的返回損失的再一曲線示意圖。
圖12為本發明第一實施例的天線結構的返回損失的又一曲線示意圖。
圖13為本發明第二實施例的電子裝置的其中一功能方塊圖。
圖14為本發明第二實施例的電子裝置的另外一功能方塊圖。
圖15為本發明第二實施例的電子裝置的再一功能方塊圖。
U:天線結構
1:第一輻射件
10:開孔
2:饋入件
21:饋入部
22:耦合部
3:第二輻射件
31:本體部
32:接地部
4:接地件
S:訊號源
S1:饋入端
S2:接地端
C1:第一預定間距
C2:第二預定間距
X、Y:方向

Claims (15)

  1. 一種立體天線結構，其包括：一第一輻射件；一饋入件，設置在所述第一輻射件的一第一側邊，所述饋入件與所述第一輻射件相距一第一預定間距，且所述饋入件、所述第一預定間距及所述第一輻射件共振產生一低頻帶以及一高頻帶；一第二輻射件，設置在所述第一輻射件相對所述第一側邊的一第二側邊，所述第二輻射件包括一本體部及一接地部，所述本體部與所述第一輻射件相距一第二預定間距，所述接地部、所述本體部及所述第二預定間距共振而增加所述低頻帶的帶寬；以及一接地件，設置在所述第一輻射件的所述第一側邊，所述接地部電性連接於所述接地件；其中所述第二輻射件、所述第一輻射件、所述饋入件及所述接地件分別為一設置在多層板結構上依序堆疊的金屬層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的立體天線結構，其中，所述第一輻射件包括一開孔，所述開孔貫穿所述第一輻射件，所述接地部通過所述開孔而電性連接於所述接地件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的立體天線結構，其中，所述饋入件在所述第一輻射件上的垂直正投影與所述接地部在所述第一輻射件上的垂直正投影分別位於所述第一輻射件的兩個相對應的對角。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的立體天線結構，其中，所述第一輻射件為矩形，且所述第一輻射件定義有一長邊及一短邊，所述第一輻射件的所述長邊用以共振產生所述低頻帶，所述第一輻射件的所述短邊用以共振產生所述高頻帶。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的立體天線結構，其中，所述低頻帶為一28GHz頻帶，所述高頻帶為一39GHz頻帶。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的立體天線結構，其中，所述饋入件包括一饋入部以及電性連接於所述饋入部的一耦合部，所述耦合部與所述第一輻射件相距所述第一預定間距。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的立體天線結構，其中，所述第一預定間距介於0.05毫米至0.15毫米之間，所述第二預定間距介於0.15毫米至0.25毫米之間。
  8. 一種電子裝置，其包括：多個天線陣列組，每一所述天線陣列組包含極化方向不同的兩個相鄰的立體天線結構，其中，每一所述立體天線結構包括：一第一輻射件；一饋入件，設置在所述第一輻射件的一第一側邊，所述饋入件與所述第一輻射件相距一第一預定間距，且所述饋入件、所述第一預定間距及所述第一輻射件共振產生一低頻帶以及一高頻帶；一第二輻射件，設置在所述第一輻射件相對所述第一側邊的一第二側邊，所述第二輻射件包括一本體部及一接地部，所述本體部與所述第一輻射件相距一第二預定間距，所述接地部、所述本體部及所述第二預定間距共振而增加所述低頻帶的帶寬；以及一接地件，設置在所述第一輻射件的所述第一側邊，所述接地部電性連接於所述接地件；其中所述第二輻射件、所述第一輻射件、所述饋入件及所述接地件分別為一設置在多層板結構上依序堆疊的金屬層；多個訊號源，每一所述訊號源分別對應於相對應的所述立體天線結構，每一所述訊號源包括一饋入端以及一接地端，所述 饋入端電性連接於相對應的所述立體天線結構的所述饋入件，所述接地端電性連接於相對應的所述立體天線結構的所述接地件；以及一射頻晶片，電性連接於所述多個訊號源。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中，每一所述立體天線結構的所述第一輻射件為矩形，且所述第一輻射件定義有一長邊及一短邊，所述第一輻射件的所述長邊用以共振產生所述低頻帶，所述第一輻射件的所述短邊用以共振產生所述高頻帶。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中，每一所述立體天線結構定義有一對稱中心點，每一所述天線陣列組中的兩個相鄰的立體天線結構的所述對稱中心點之間定義有一第一電氣長度，所述第一電氣長度為所述立體天線結構操作於所述低頻帶中的中心頻率所對應波長的0.25倍至0.35倍之間。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中，所述第一輻射件包括一開孔，所述開孔貫穿所述第一輻射件，所述接地部通過所述開孔而電性連接於所述接地件。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中，所述饋入件在所述第一輻射件上的垂直正投影與所述接地部在所述第一輻射件上的垂直正投影分別位於所述第一輻射件的兩個相對應的對角。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中，所述低頻帶為一28GHz頻帶，所述高頻帶為一39GHz頻帶。
  14. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中，所述饋入件包括一饋入部以及一電性連接於所述饋入部的耦合部，所述耦合部與所述第一輻射件相距所述第一預定間距。
  15. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中，所述第一預定 間距介於0.05毫米至0.15毫米之間，所述第二預定間距介於0.15毫米至0.25毫米之間。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114188731B (zh) 2022-02-15 2022-04-26 云谷（固安）科技有限公司 集成天线的显示屏、显示装置和电子设备
CN114665239B (zh) * 2022-05-11 2022-11-01 荣耀终端有限公司 一种终端设备及谐振结构
CN115986379B (zh) * 2023-02-23 2023-06-06 苏州浪潮智能科技有限公司 一种平面天线及无线通信设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5786793A (en) * 1996-03-13 1998-07-28 Matsushita Electric Works, Ltd. Compact antenna for circular polarization
US5801660A (en) * 1995-02-14 1998-09-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Antenna apparatuus using a short patch antenna
CN103904417A (zh) * 2012-12-27 2014-07-02 宏达国际电子股份有限公司 移动装置
TW201622248A (zh) * 2014-12-05 2016-06-16 群邁通訊股份有限公司 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2797352B1 (fr) * 1999-08-05 2007-04-20 Cit Alcatel Antenne a empilement de structures resonantes et dispositif de radiocommunication multifrequence incluant cette antenne
AU2002950196A0 (en) * 2002-07-11 2002-09-12 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Real-time, cross-correlating millimetre-wave imaging system
US7109926B2 (en) 2003-08-08 2006-09-19 Paratek Microwave, Inc. Stacked patch antenna
KR100880598B1 (ko) * 2004-09-30 2009-01-30 토토 가부시키가이샤 마이크로스트립 안테나 및 마이크로스트립 안테나를 사용한고주파 센서
US7388543B2 (en) * 2005-11-15 2008-06-17 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Multi-frequency band antenna device for radio communication terminal having wide high-band bandwidth
US7280074B1 (en) * 2006-03-30 2007-10-09 Delta Networks, Inc. Multiple frequency band planar antenna
CN101000980A (zh) * 2007-01-16 2007-07-18 北京海域天华通讯设备有限公司 高增益斜波束圆极化平板天线
CN101252214B (zh) * 2008-04-01 2013-04-10 京信通信***（中国）有限公司 复合移相器
TWI451631B (zh) * 2010-07-02 2014-09-01 Ind Tech Res Inst 一種多頻天線以及使天線可多頻操作之方法
US8766867B2 (en) * 2010-12-16 2014-07-01 Sony Corporation Compact antenna for multiple input multiple output communications including isolated antenna elements
JP5630566B2 (ja) * 2011-03-08 2014-11-26 株式会社村田製作所 アンテナ装置及び通信端末機器
TWI548145B (zh) * 2013-01-07 2016-09-01 智易科技股份有限公司 全向式天線
US10297927B2 (en) 2017-05-01 2019-05-21 Intel Corporation Antenna package for large-scale millimeter wave phased arrays

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5801660A (en) * 1995-02-14 1998-09-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Antenna apparatuus using a short patch antenna
US5786793A (en) * 1996-03-13 1998-07-28 Matsushita Electric Works, Ltd. Compact antenna for circular polarization
CN103904417A (zh) * 2012-12-27 2014-07-02 宏达国际电子股份有限公司 移动装置
TW201622248A (zh) * 2014-12-05 2016-06-16 群邁通訊股份有限公司 天線結構及具有該天線結構的無線通訊裝置

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