TWI828323B - 耦合式天線及電子裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種耦合式天線及電子裝置。耦合式天線包含基板、第一輻射部、第二輻射部及接地部。第一輻射部設置於基板且具有第一長度。第一輻射部用以產生第一頻帶的輻射場型。第二輻射部設置於基板且具有第二長度。第二輻射部與第一輻射部間隔設置，且第二長度大於第一長度。接地部設置於基板並連接第二輻射部。第一輻射部耦合第二輻射部，使第二輻射部用以產生第二頻帶的輻射場型，且第一頻帶大於第二頻帶。藉此，達到雙頻效果且提高天線增益。
Description
本發明係關於一種天線結構及電子裝置，特別是關於一種耦合式天線及具有前述耦合式天線的電子裝置。
隨著無線通訊技術的快速發展，產品的天線增益越來越受到重視。現有行動式電子裝置(如筆記型電腦、平板電腦及手機)朝向輕、薄機身為主的趨勢進行發展，導致用來配置於系統主板上的雙頻天線的容置空間被嚴重地壓縮，使得天線增益的增幅受到限制。
有鑑於此，如何在行動式電子裝置的有限空間內仍然保有高天線增益，實為民眾所殷切企盼，亦係相關業者須努力研發突破的目標及方向。
因此，本發明之目的在於提供一種耦合式天線及電子裝置，其在有限空間的條件下，透過配置間隔設置且彼此耦合的第一輻射部與第二輻射部在基板上，仍可達到雙頻且高天線增益效果。
依據本發明的一實施方式提供一種耦合式天線，其包含一基板、一第一輻射部、一第二輻射部以及一接地部。第一輻射部設置於基板且具有一第一長度。第一輻射部用以產生一第一頻帶的輻射場型。第二輻射部設置於基板且具有一第二長度。第二輻射部與第一輻射部間隔設置，且第二長度大於第一長度。接地部設置於基板，並連接第二輻射部。第一輻射部耦合第二輻射部，使第二輻射部用以產生一第二頻帶的輻射場型，且第一頻帶大於第二頻帶。
依據本發明的另一實施方式提供一種電子裝置，其包含一系統主板以及如前述實施方式的耦合式天線。耦合式天線的基板為系統主板的一部分。
請參照第1圖，其係繪示依照本發明的第一實施例的耦合式天線100的俯視示意圖。如第1圖所示，耦合式天線100包含一基板110、一第一輻射部200、一第二輻射部300以及一接地部400。基板110可為通訊設備中的一系統主板、一印刷電路板(Printed Circuit Board；PCB)、一FR4(Flame Retardant 4)基板或者是一柔性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board；FPCB)，但本發明不以此為限。第一輻射部200、第二輻射部300以及接地部400均設置於基板110的同一表面上。此外，第一輻射部200、第二輻射部300以及接地部400皆可由金屬材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或者是前述金屬的合金。第一輻射部200、第二輻射部300以及接地部400可透過電鍍以及/或3D列印技術製造於基板110上。
於第1圖中，第一輻射部200具有一第一長度L
1，並用以產生一第一頻帶的輻射場型。第二輻射部300與第一輻射部200間隔設置並具有一第二長度L
2，且第二長度L
2大於第一長度L
1。第一輻射部200耦合第二輻射部300，使第二輻射部300用以產生一第二頻帶的輻射場型，且第一頻帶大於第二頻帶。接地部400連接第二輻射部300。接地部400可為一接地銅箔，其可延伸至基板110的外部，並耦接一系統接地。
詳細地說，第一輻射部200可包含一饋入延伸段210與一高頻耦合段220。饋入延伸段210沿一第一方向D
1設置，並呈現一直條形。饋入延伸段的一端211耦接一饋入點(Feeding Point)F
P。饋入點F
P耦接一信號源S的一端，並接收一饋入訊號。信號源S可為一射頻(Radio Frequency，RF)模組，其用以激發耦合式天線100，且信號源S的另一端耦接一接地點G
P。高頻耦合段220沿一第二方向D
2設置，並呈現一直條形。高頻耦合段的一端221連接饋入延伸段210，其中第二方向D
2垂直於第一方向D
1，藉以令饋入延伸段210與高頻耦合段220呈現一L形。
第二輻射部300可包含一低頻延伸段310、一低頻耦合段320及一連接段330。低頻延伸段310沿第一方向D
1設置並呈現一直條形，且低頻延伸段310與第一輻射部200的饋入延伸段210間隔設置。低頻耦合段320沿第二方向D
2設置並呈現一直條形，且低頻耦合段的一端321連接低頻延伸段310，藉以令低頻延伸段310與低頻耦合段320呈現一L形。連接段330之二端分別連接於低頻耦合段320與接地部400之間。由於連接段330的長度小於等於0.5毫米，因此在產生第二頻帶的輻射場型時連接段330是可以被忽略不計的。
特別的是，第二輻射部300的低頻耦合段320係與第一輻射部200的高頻耦合段220間隔設置，且低頻耦合段320相對於高頻耦合段220呈現平行，因此高頻耦合段220與低頻耦合段320之間可形成一耦合間隙CG。另外，第二輻射部300的第二長度L2與第一輻射部200的第一長度L1的一比值為1.5，藉以令第二輻射部300能夠產生第二頻帶的輻射場型。詳細地說，第一輻射部200的第一長度L1可介於10毫米至12毫米之間。第二輻射部300的第二長度L2可介於13毫米至18毫米之間。由第一輻射部200所產生第一頻帶可為一5G頻帶，且由第二輻射部300所產生的第二頻帶可為一2.4G頻帶，其中5G頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間，2.4G頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間。
於第一實施例中，耦合式天線100的元件尺寸可如下列所述。第一輻射部200的第一長度L1可為10毫米，且其小於等於耦合式天線100的第一頻帶的0.25倍波長(即λ/4)。第二輻射部300的第二長度L2可為15毫米，且其小於等於耦合式天線100的第二頻帶的0.5倍波長(即λ/2)。耦合間隙CG的寬度可介於0.2毫米至3毫米之間。第一輻射部200與第二輻射部300在基板110所占的天線圖案空間約可為10毫米*10毫米，且天線銅箔的厚度可為2毫米。以上尺寸範圍係根據多次實驗結果而
求出，其有助於最佳化耦合式天線100的操作頻寬和阻抗匹配，但本發明不以此為限。
由此可見，本發明的耦合式天線100透過配置雙L形的第一輻射部200與第二輻射部300，可使得天線圖案在基板110所占的使用空間縮小，且第一輻射部200與第二輻射部300利用耦合方式來達到雙頻(即5G頻帶與2.4G頻帶)效果。再者，本發明的耦合式天線100可藉由改變耦合間隙CG的寬度，以調整耦合式天線100的阻抗匹配，進而提高天線增益。
請一併參照第1圖與第2圖，其中第2圖係繪示依照本發明的第二實施例的電子裝置500的俯視示意圖。如第2圖所示，電子裝置500可為一行動式電子裝置(Mobile Electronic Device)，例如：一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或者是一筆記型電腦(Notebook Computer)，且包含一系統主板510、一耦合式天線100以及複數環境元件(未另繪示)。耦合式天線100的基板110即為系統主板510的一部分，且系統主板510具有一撈空區域511與一環境元件區域512。環境元件區域512環繞撈空區域511。此些環境元件均設置於系統主板510的同一表面上，並位在環境元件區域512。耦合式天線100的基板110、第一輻射部200、第二輻射部300及接地部400均設置於系統主板510的前述表面上，在位在撈空區域511內。在其他實施例中，撈空區域可位在系統主板任何位置，因此本發明的撈空區域的配置位置不以第2圖所示為限。必須說明的是，第二實施例中的耦合式天線100可與第一實施例中的耦合式天線100相同或相似，且對應的元件及其配置在此不另贅述。
請一併參照第1圖、第2圖及第3圖，其中第3圖係繪示第2圖的電子裝置500中的耦合式天線100的模擬與實際量測的S參數(S Parameter)曲線圖。於第3圖中，橫軸代表頻率(MHz)，而縱軸代表S參數(dB)。當信號源S激發耦合式天線100時，第一輻射部200可涵蓋第一頻帶FB
1，且第二輻射部300可涵蓋第二頻帶FB
2。
根據第3圖的S參數曲線圖，於第一頻帶FB
1的模擬中，耦合式天線100的隔離度(Isolation)(即S21參數的絕對值)約可達14.5 dB。於第一頻帶FB
1的實際量測中，耦合式天線100的隔離度約可達19.8 dB。另外，於第二頻帶FB
2的模擬中，耦合式天線100的隔離度約可達5.8 dB。於第二頻帶FB
2的實際量測中，耦合式天線100的隔離度約可達7.5 dB。由此可知，本發明的耦合式天線100可支援雙頻(即5G頻帶與2.4G頻帶)操作，且提供良好的射頻信號傳輸性能。
下列表一列示出對耦合式天線100進行模擬與實際量測的天線增益(Peak Gain)，其中前述模擬係於電磁模擬分析軟體中進行，而電磁模擬分析軟體可為但不限於IE3D軟體、HFSS軟體或CST軟體。
表一
| 頻率(MHz) | 模擬 (dBi) | 實際量測(dBi) |
| 2400 | 2.97 | 4.11 |
| 2450 | 3.01 | 4.55 |
| 2500 | 2.87 | 4.19 |
| 5150 | 5.38 | 6.08 |
| 5500 | 5.18 | 6.35 |
| 5850 | 5.10 | 6.09 |
由表一可知，根據模擬或實際量測的結果，耦合式天線100在第一頻帶FB
1(即5150MHz至5850MHz)中的天線增益可大於5 dBi。另一方面，耦合式天線100在第二頻帶FB
2(即2400MHz至2500MHz)中的天線增益可大於2 dBi。由此可知，本發明的耦合式天線100除了可配置於電子裝置500的有限空間，以達到天線縮小化且降低生產成本，還能保持高天線增益並支援雙頻操作。
請一併參照第4A圖、第4B圖、第5A圖及第5B圖，其中第4A圖係繪示第2圖的電子裝置500的耦合式天線100於第一頻帶FB
1下經由電磁模擬分析軟體量測後的遠場輻射場型圖；第4B圖係繪示第2圖的電子裝置500的耦合式天線100於第一頻帶FB
1下經由實際量測後的遠場輻射場型圖；第5A圖係繪示第2圖的電子裝置500的耦合式天線100於第二頻帶FB
2下經由電磁模擬分析軟體量測後的遠場輻射場型圖；以及第5B圖係繪示第2圖的電子裝置500的耦合式天線100於第二頻帶FB
2下經由實際量測後的遠場輻射場型圖。如圖所示，不論是模擬量測結果或實際量測結果均可以看出耦合式天線100的天線場型受到環境影響而變為指向性的遠場輻射場型圖，且遠場輻射場型的功率單位為分貝毫瓦(dBm)。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:耦合式天線
110:基板
200:第一輻射部
210:饋入延伸段
211:饋入延伸段的一端
220:高頻耦合段
221:高頻耦合段的一端
300:第二輻射部
310:低頻延伸段
320:低頻耦合段
321:低頻耦合段的一端
330:連接段
400:接地部
500:電子裝置
510:系統主板
511:撈空區域
512:環境元件區域
S:信號源
F
P:饋入點
G
P:接地點
C
G:耦合間隙
D
1:第一方向
D
2:第二方向
L
1:第一長度
L
2:第二長度
FB
1:第一頻帶
FB
2:第二頻帶
第1圖係繪示依照本發明的第一實施例的耦合式天線的俯視示意圖；
第2圖係繪示依照本發明的第二實施例的電子裝置的俯視示意圖；
第3圖係繪示第2圖的電子裝置中的耦合式天線的模擬與實際量測的S參數曲線圖；
第4A圖係繪示第2圖的電子裝置的耦合式天線於第一頻帶下經由電磁模擬分析軟體量測後的遠場輻射場型圖；
第4B圖係繪示第2圖的電子裝置的耦合式天線於第一頻帶下經由實際量測後的遠場輻射場型圖；
第5A圖係繪示第2圖的電子裝置的耦合式天線於第二頻帶下經由電磁模擬分析軟體量測後的遠場輻射場型圖；以及
第5B圖係繪示第2圖的電子裝置的耦合式天線於第二頻帶下經由實際量測後的遠場輻射場型圖。
100:耦合式天線
110:基板
200:第一輻射部
210:饋入延伸段
211:饋入延伸段的一端
220:高頻耦合段
221:高頻耦合段的一端
300:第二輻射部
310:低頻延伸段
320:低頻耦合段
321:低頻耦合段的一端
330:連接段
400:接地部
S:信號源
FP:饋入點
GP:接地點
CG:耦合間隙
D1:第一方向
D2:第二方向
L1:第一長度
L2:第二長度
Claims (9)
- 一種耦合式天線，包含：一基板；一第一輻射部，設置於該基板且具有一第一長度，其中該第一輻射部用以產生一第一頻帶的輻射場型；一第二輻射部，設置於該基板且具有一第二長度，其中該第二輻射部與該第一輻射部間隔設置，該第二長度大於該第一長度；以及一接地部，設置於該基板，並連接該第二輻射部；其中，該第一輻射部耦合該第二輻射部，使該第二輻射部用以產生一第二頻帶的輻射場型，且該第一頻帶大於該第二頻帶；其中，該第一輻射部的該第一長度介於10毫米至12毫米之間，且該第一頻帶為5G頻帶。
- 如請求項1所述的耦合式天線，其中該第一輻射部包含：一饋入延伸段，沿一第一方向設置，並耦接一饋入點；及一高頻耦合段，沿一第二方向連接該饋入延伸段，其中該第二方向垂直於該第一方向，藉以令該饋入延伸段與該高頻耦合段呈現一L形。
- 如請求項1所述的耦合式天線，其中該第二 輻射部包含：一低頻延伸段，沿一第一方向設置，並與該第一輻射部間隔設置；及一低頻耦合段，沿一第二方向連接該低頻延伸段，其中該第二方向垂直於該第一方向，藉以令該低頻延伸段與該低頻耦合段呈現一L形。
- 如請求項1所述的耦合式天線，其中該第二輻射部的該第二長度與該第一輻射部的該第一長度的一比值為1.5。
- 如請求項1所述的耦合式天線，其中該第二輻射部的該第二長度介於13毫米至18毫米之間。
- 如請求項1所述的耦合式天線，其中該第一輻射部與該第二輻射部之間形成一耦合間隙，該耦合間隙介於0.2毫米至3毫米之間。
- 如請求項1所述的耦合式天線，其中該第二頻帶為2.4G頻帶。
- 一種電子裝置，包含：一系統主板；以及至少一如請求項1-7任一項所述的耦合式天線，其中該 耦合式天線的該基板為該系統主板的一部分。
- 如請求項8所述的電子裝置，其中該系統主板具有一撈空區域與一環境元件區域，該環境元件區域環繞該撈空區域，該耦合式天線的該基板位在該撈空區域。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080180333A1 (en) * | 2006-11-16 | 2008-07-31 | Galtronics Ltd. | Compact antenna |
| TW201324954A (zh) * | 2011-12-08 | 2013-06-16 | Acer Inc | 多頻天線 |
| US20150236422A1 (en) * | 2014-02-20 | 2015-08-20 | Wistron Neweb Corporation | Broadband antenna |
| TW201944652A (zh) * | 2018-04-16 | 2019-11-16 | 宏碁股份有限公司 | 天線結構 |
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| US20080180333A1 (en) * | 2006-11-16 | 2008-07-31 | Galtronics Ltd. | Compact antenna |
| TW201324954A (zh) * | 2011-12-08 | 2013-06-16 | Acer Inc | 多頻天線 |
| US20150236422A1 (en) * | 2014-02-20 | 2015-08-20 | Wistron Neweb Corporation | Broadband antenna |
| TW201944652A (zh) * | 2018-04-16 | 2019-11-16 | 宏碁股份有限公司 | 天線結構 |
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