專利名稱：通信電子裝置及其天線結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通信電子裝置，特別涉及一種具有多頻操作的槽孔天線的平板電腦裝置。
背景技術：
由于移動通信技術與市場的快速發展，人們對于無線通信的需求有所變化傳統的筆記型電腦逐漸變成輕薄且較人性化的平板電腦，讓消費者可以更無負擔的隨身攜帶，而平板電腦中除了擁有一般語音的傳輸功能之外，其內設有多媒體應用軟件需要大量且快速的信息上傳或下載，所以無線通信的傳輸速度亦成了另一關鍵。就先前3G的天線設計已無法滿足傳輸速度的要求，于是移動通信便往4G的腳步邁進，在傳輸數據速度方面有非常大的進步。為了要達成此目的，在天線設計的要求也就是要在原先涵蓋無線廣域網路(WWAN, Wireless Wide Area Network)的頻帶中再增加其高低頻頻寬以包含長期演進(LTE,Long Term Evolution)所需的操作頻段,這對天線設計者而言無疑是一極大的挑戰。因此，有必要提供一種通信電子裝置(例如，一平板電腦)其具有兩個寬頻操作頻帶，至少涵蓋約704 960MHz及1710 2690MHz頻帶，以滿足LTE/WWAN的八頻操作。
發明內容
本發明的目的在于提供一種通信電子裝置，其內設天線使用多個槽孔的創新組合方式，可以達成多槽孔的緊密結合，降低天線尺寸，同時多個槽孔之間不會彼此相互影響，以致于降低天線操作頻寬及輻射效率的現象。為實現上述的目的，本發明的一種通信電子裝置包含有一天線結構，且該天線結構具有接地元件及槽孔天線，槽孔天線設置于一導電體上，又導電體電氣連接至接地元件，槽孔天線包含一饋入元件、第一槽孔、第二槽孔及第三槽孔；其中，該饋入元件的一饋入點是電氣連接至位于該接地元件上的一信號源；第一槽孔為開口槽孔，其開口端位于該導電體的第一側邊，其閉口端則朝向該導電體的內部延伸；第二槽孔為開口槽孔，其開口端位于該導電體的第一側邊，其閉口端則朝向導電體的內部延伸，而第二槽孔大致上平行第一槽孔，且第二槽孔較第一槽孔鄰近接地元件；第三槽孔具有兩個閉口端，均位于導電體的內部，且第三槽孔介于第一槽孔及第二槽孔之間。為實現上述的目的，本發明的一天線結構包含有接地元件及槽孔天線，槽孔天線設置于一導電體上，又導電體電氣連接至接地元件，槽孔天線包含一饋入元件、第一槽孔、第二槽孔及第三槽孔；其中，該饋入元件的一饋入點是電氣連接至位于該接地元件上的一信號源；第一槽孔為開口槽孔，其開口端位于該導電體的第一側邊，其閉口端則朝向該導電體的內部延伸；第二槽孔為開口槽孔，其開口端位于該導電體的第一側邊，其閉口端則朝向導電體的內部延伸，而第二槽孔大致上平行第一槽孔，且第二槽孔較第一槽孔鄰近接地元件；第三槽孔具有兩個閉口端，均位于導電體的內部，且第三槽孔介于第一槽孔及第二槽孔之間。
在本發明一實施例中，該導電體是為設置在一介質基板上的一金屬表面。在本發明一實施例中，該槽孔天線的該饋入元件另包含一饋入微帶線(feedline)位于該介質基板的相對于該金屬表面的另一表面上，該饋入微帶線依序跨過該第一槽孔、該第三槽孔以及該第二槽孔，用于激發該槽孔天線。在本發明另一實施例中，該槽孔天線的該饋入元件另包含一饋入微帶線位于該介質基板相對于該金屬表面的另一表面上，該饋入微帶線具有一主支路(main feedingstrip)依序跨過該第一槽孔、該第三槽孔以及該第二槽孔，該饋入微帶線并具有一旁支路(branch feeding strip)依序跨過該第一槽孔以及該第三槽孔,用于激發該槽孔天線。在本發明一實施例中，第一槽孔可在低頻共振出一個四分之一波長的共振模態，而由于第一槽孔印制于介質基板上，使得其長度少于該天線最低操作頻率的四分之一波長，第三槽孔可在低頻共振出一個二分之一波長共振的共振模態，也由于第三槽孔印制于 介質基板上，使得其長度少于該天線最低操作頻率的二分之一波長，利用這兩個低頻共振模態可以合成寬頻的第一操作頻帶，來涵蓋約704MHz 960MHz的操作。第二槽孔可在高頻共振出一個四分之一波長的共振模態，第二槽孔長度大于該天線最高操作頻率的四分之一波長，利用此共振模態結合第一槽孔與第三槽孔的高階倍頻模態可形成寬頻的第二操作頻帶，來涵蓋約1710MHz 2690MHz的操作。本發明的優點為能使得三個獨立的槽孔能在緊密的靠近之后還能夠有良好的激發，其原理為三個槽孔中，第三槽孔為一閉口槽孔，置于兩個同為開口槽孔的第一槽孔及第二槽孔之間。在現有技術中，當三個槽孔皆為開口槽孔時，槽孔輻射時其在開口附近的電場會有最強的分布，三個開口槽孔會因為強電場之間的相互干擾，將無法達成較佳的阻抗匹配而有寬頻的操作；而在本發明中，由于在兩個開口槽孔之間置入一閉口槽孔，置入的閉口槽孔可以有效的減少兩開口槽孔彼此強電場的相互影響，使得本發明的天線能夠成功的激發寬頻的第一(低頻)操作頻帶與第二(高頻)操作頻帶，涵蓋LTE/WWAN的八頻操作。
圖I為本發明的通信電子裝置的第一實施例結構圖。圖2為本發明的通信電子裝置第一實施例的返回損失圖。圖3為本發明的通信電子裝置的第二實施例結構圖。圖4為本發明的通信電子裝置的第三實施例結構其中，附圖標記說明如下I :通信電子裝置10 :接地元件11 :介質基板111 :導電體112:導電體的第一側邊12 :槽孔天線13 :第一槽孔131:第一槽孔的開口端132:第一槽孔的閉口端
14 :第二槽孔141:第二槽孔的開口端142:第二槽孔的閉口端15 :第三槽孔151、152 :第三槽孔的閉口端16:饋入元件161 :天線饋入點
具體實施例方式為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明的具體實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。在說明書及后續的申請專利范圍當中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及后續的申請專利范圍并不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及后續的請求項當中所提及的「包含」是為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一詞在此是包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。請參考圖1，圖I為本發明的通信電子裝置及其天線結構的第一實施例結構圖。于本實施例中，通信電子裝置I包含有一天線結構，該天線結構包含一接地元件10以及一槽孔天線12。其中，槽孔天線12是設置于一導電體111上，于本實施例中，導電體111是為設置在一介質基板11上的一金屬表面，且介質基板11具有一第一側邊112，該第一側邊112大致垂直于該接地元件10。但本發明并不局限于此，導電體111亦可由具有導電性的其他材質來實現之。如圖I所示，槽孔天線12至少包含(但不局限于)一饋入元件16、一第一槽孔13、一第二槽孔14以及一第三槽孔15。其中，該第一槽孔13為一開口槽孔，具有一開口端131與一閉口端132，且其開口端131位于該導電體的第一側邊112，而該閉口端132則朝向該導電體111的內部延伸；該第二槽孔14為一開口槽孔，具有一開口端141與一閉口端142，該開口端141位于該第一側邊112，而該閉口端142則朝向該導電體111的內部延伸，該第二槽孔14大致平行該第一槽孔13，且該第二槽孔14較該第一槽孔鄰近該接地元件10 ;該第三槽孔15則為一閉口槽孔，具有兩個閉口端151、152，且兩個閉口端151、152均位于該導電體的內部，且該第三槽孔15介于該第一槽孔13及該第二槽孔14之間。此外，于本實施例中，該饋入元件16是由一饋入微帶線來實現之,該饋入微帶線16位于該介質基板11的相對于該導電體111 (該金屬表面)的另一表面上，該饋入微帶線16依序跨過該第一槽孔13、該第三槽孔15以及該第二槽孔14，用于激發該槽孔天線12，且該饋入微帶線16具有一天線饋入點161是電氣連接至位于該接地元件10上的一信號源(圖未示)，以使信號經由天線饋入點161輸入。值得注意的是，于本實施例中，該第一槽孔13的長度少于該槽孔天線12的最低操作頻率的四分之一波長；該第二槽孔14的長度大于該槽孔天線12的最高操作頻率的四分之一波長；該第三槽孔15的長度少于該槽孔天線12的最低操作頻率的二分之一波長。、
請一并參考圖2，圖2為本發明一種通信電子裝置及其天線結構的第一實施例的返回損失圖。第一實施例選擇接地元件10長度約為200mm、寬度約為150mm ;介質基板11長度約為75mm、寬度約為15mm、厚度約為0. 8mm。第一槽孔13的長度約為56mm,第二槽孔14的長度約為32mm，第三槽孔15的長度為88mm。第一槽孔13及第三槽孔15可分別激發其四分之一波長共振模態211與二分之一波長共振模態212，共同合成該第一操作頻帶(如圖2所示的第一操作頻帶21);第二槽孔14可激發其四分之一波長共振模態221，與第一槽孔13及第三槽孔15的倍頻共振模態222、223共同合成第二操作頻帶(如圖2所示的第二操作頻帶22)。在6dB返回損失的定義下(一般行動通信天線設計規范)，第一操作頻帶21可涵蓋LTE700/GSM850/900 (約704 960MHz)之三頻操作，而第二操作頻帶22可涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500(約1710 2690MHz)的五頻操作，因此該天線可滿足LTE/WWAN八頻的操作需求。 請參考圖3，圖3為本發明通信電子裝置3及其天線結構的第二實施例的結構圖。第二實施例的通信電子裝置3的結構基本上與第一實施例的通信電子裝置I相同，惟其介質基板31經由一彎折線30作彎折，與其饋入元件36是由一雙支路微帶饋入線來實現之(包含有一主支路363以及一旁支路362。由圖3可知，該介質基板31具有呈L字形的一第一部分區間313以及一第二部份區間314，且該介質基板31包含該槽孔天線的該第一部分區間313系平行該接地元件10，該介質基板31的該第二部分區間314是大致垂直該接地元件10。此外，于本實施例中，該饋入元件36 (由一雙支路微帶饋入線來實現之)具有一主支路(main feeding strip) 363依序跨過該第一槽孔13、該第三槽孔15以及該第二槽孔14,該饋入元件36的旁支路(branch feeding strip) 362則依序跨過該第一槽孔13以及該第三槽孔15，用于共同激發該槽孔天線12。詳細來說，饋入元件36的旁支路362除了與主支路363共同激發槽孔天線12之外，亦可藉由彎折或是改變與饋入元件36的主支路363的距離調整阻抗匹配，使得第一槽孔13與第三槽孔15能有效率的激發。該介質基板31的第二部分區間314大致垂直接地元件10，可在有限的空間中作彎折，能在不改變槽孔天線12原有特性之下更充分的利用空間。第二實施例的通信電子裝置3亦可產生與第一實施例的通信電子裝置I相似的二個寬頻操作頻帶，涵蓋LTE/WWAN的八頻操作。值得注意的是，于第一實施例中，饋入元件16是由一單一饋入微帶線來實現之；而于第三實施例中，該饋入元件36則由一雙支路微帶饋入線來實現之，且該雙支路微帶饋入線的旁支路362具有一彎折，使得該饋入元件36的該主支路363與該旁支路362是呈一倒h字形，但此并非本發明的限制條件。熟知此項技藝者應可了解，在不違背本發明的精神下，饋入元件16以及饋入元件36的各種各樣的變化皆是可行的。請參考圖4，圖4為本發明通信電子裝置4及其天線結構的第三實施例的結構圖。第三實施例的通信電子裝置4的結構基本上與第一實施例的通信電子裝置I相同，惟在圖4的槽孔天線42另具有一延伸金屬片40，延伸金屬片40電氣連接于介質基板11上的金屬表面，且延伸金屬片40大致垂直于接地元件10。延伸金屬片40可減少槽孔天線42所需的面積，亦可增加整體的操作頻寬及輻射效率。第三實施例的通信電子裝置4亦可產生與第一實施例的通信電子裝置I相似的二個寬頻操作頻帶，涵蓋LTE/WWAN的八頻操作。毫無疑問地，熟知此項技藝者應可了解，在不違背本發明的精神下，圖I、圖3與圖4所提到的通信電子裝置及其天線結構的各種各樣的變化皆是可行的。此外，各槽孔(包含有第一槽孔13、第二槽孔14以及第三槽孔15)的彎折個數并不局限，且各彎折的彎折方向、彎折角度以及彎折形狀也非本創作的限制條件。以上所述的實施例僅用來說明本創作的技術特征，并非用來局限本創作的范疇。綜合上述，本發明的一種通信電子裝置及其天線結構，其具有一個可以產生二個寬頻操作頻帶的槽孔天線，該天線結構簡單且其原理具有多變化應用的可能性，同時天線的二個操作頻帶可以分別涵蓋LTE700/GSM850/900的三頻操作(約704 960MHz)及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500的五頻操作(約1710 2690MHz)，涵蓋目前所有行動通信頻帶。本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異于公知技術的特征，且上述諸多實施例僅是為了便于說明而舉例而已，本發明所主張的權利范圍自應以申請專利范圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種通信電子裝置，包含有一天線結構，該天線結構包含有 一接地元件；以及 一槽孔天線，設置于一導電體上，該導電體是電氣連接至該接地元件，該槽孔天線包含有 一饋入元件，該饋入元件的一饋入點是電氣連接至位于該接地元件上的一信號源；一第一槽孔，該第一槽孔為一開口槽孔，其開口端位于該導電體的第一側邊，其閉口端則朝向該導電體的內部延伸； 一第二槽孔，該第二槽孔為一開口槽孔，其開口端位于該導電體的該第一側邊，其閉口端則朝向該導電體的內部延伸，該第二槽孔大致平行該第一槽孔，且該第二槽孔較該第一槽孔鄰近該接地元件；以及 一第三槽孔，該第三槽孔具有二個閉口端，均位于該導電體的內部，且該第三槽孔介于該第一槽孔及該第二槽孔之間。
2.如權利要求I所述的通信電子裝置，其特征為，該導電體是設置在一介質基板上的一金屬表面。
3.如權利要求2所述的通信電子裝置，其特征為，該槽孔天線的該饋入元件另包含一饋入微帶線位于該介質基板的相對于該金屬表面的另一表面上，該饋入微帶線依序跨過該第一槽孔、該第三槽孔以及該第二槽孔，用于激發該槽孔天線。
4.如權利要求2所述的通信電子裝置，其特征為，該槽孔天線的該饋入元件另包含一饋入微帶線位于該介質基板的相對于該金屬表面的另一表面上，該饋入微帶線具有一主支路依序跨過該第一槽孔、該第三槽孔以及該第二槽孔，該饋入微帶線并具有一旁支路依序跨過該第一槽孔以及該第三槽孔，用于激發該槽孔天線。
5.如權利要求3所述的通信電子裝置，其特征為，該饋入微帶線的旁支路具有一彎折，使得該饋入微帶線的該主支路與該旁支路是呈一倒h字形。
6.如權利要求I所述的通信電子裝置，其特征為，該第一槽孔的長度少于該槽孔天線的最低操作頻率的四分之一波長，該第二槽孔的長度大于該槽孔天線的最高操作頻率的四分之一波長。
7.如權利要求I所述的通信電子裝置，其特征為，該第三槽孔的長度少于該槽孔天線的最低操作頻率的二分之一波長。
8.如權利要求2所述的通信電子裝置，其特征為，該介質基板具有呈L字形的一第一部分區間以及一第二部份區間，且該介質基板包含該槽孔天線的該第一部分區間是平行該接地元件，該介質基板的該第二部分區間是大致垂直該接地元件。
9.如權利要求2所述的通信電子裝置，其特征為，該槽孔天線另包含一延伸金屬片，該延伸金屬片電氣連接于該介質基板上的該金屬表面，且該延伸金屬片大致垂直于該接地元件。
10.一種天線結構，包含有 一接地元件；以及 一槽孔天線，設置于一導電體上，該導電體是電氣連接至該接地元件，該槽孔天線包含有 一饋入元件，該饋入元件的一饋入點是電氣連接至位于該接地元件上的一信號源；一第一槽孔，該第一槽孔為一開口槽孔，其開口端位于該導電體的第 一側邊，其閉口端則朝向該導電體的內部延伸； 一第二槽孔，該第二槽孔為一開口槽孔，其開口端位于該導電體的該第一側邊，其閉口端則朝向該導電體的內部延伸，該第二槽孔大致平行該第一槽孔，且該第二槽孔較該第一槽孔鄰近該接地元件；以及 一第三槽孔，該第三槽孔具有二個閉口端，均位于該導電體的內部，且該第三槽孔介于該第一槽孔及該第二槽孔之間。
11.如權利要求10所述的天線結構，其特征為，該導電體是設置在一介質基板上的一金屬表面。
12.如權利要求11所述的天線結構，其特征為，該槽孔天線的該饋入元件另包含一饋入微帶線位于該介質基板的相對于該金屬表面的另一表面上，該饋入微帶線依序跨過該第一槽孔、該第三槽孔以及該第二槽孔，用于激發該槽孔天線。
13.如權利要求11所述的天線結構，其特征為，該槽孔天線的該饋入元件另包含一饋入微帶線位于該介質基板的相對于該金屬表面的另一表面上，該饋入微帶線具有一主支路依序跨過該第一槽孔、該第三槽孔以及該第二槽孔，該饋入微帶線并具有一旁支路依序跨過該第一槽孔以及該第三槽孔，用于激發該槽孔天線。
14.如權利要求12所述的天線結構，其特征為，該饋入微帶線的該主支路與該旁支路是呈一倒h字形。
15.如權利要求10所述的天線結構，其特征為，該第一槽孔的長度少于該槽孔天線的最低操作頻率的四分之一波長，該第二槽孔的長度大于該槽孔天線的最高操作頻率的四分之一波長。
16.如權利要求10所述的天線結構，其特征為，該第三槽孔的長度少于該槽孔天線的最低操作頻率的二分之一波長。
17.如權利要求11所述的天線結構，其特征為，該介質基板具有呈L字形的一第一部分區間以及一第二部份區間，且該介質基板包含該槽孔天線的該第一部分區間是平行該接地元件，該介質基板的該第二部分區間是大致垂直該接地元件。
18.如權利要求11所述的天線結構，其特征為，該槽孔天線另包含一延伸金屬片，該延伸金屬片電氣連接于該介質基板上的該金屬表面，且該延伸金屬片大致垂直于該接地元件。
全文摘要
本發明公開了通信電子裝置包含有一天線結構，天線結構包含有接地元件及槽孔天線。槽孔天線設置于一導電體上，又導電體電氣連接至接地元件，槽孔天線包含饋入元件、第一槽孔、第二槽孔及第三槽孔；其中第一槽孔為開口槽孔，其開口端位于導電體的第一側邊，其閉口端則朝向導電體的內部延伸；第二槽孔為開口槽孔，其開口端位于導電體的第一側邊，其閉口端則朝向導電體的內部延伸，而第二槽孔大致上平行第一槽孔，且第二槽孔較第一槽孔鄰近接地元件；第三槽孔具有兩個閉口端，均位于導電體的內部，且第三槽孔介于第一槽孔及第二槽孔之間。
文檔編號H01Q1/36GK102738559SQ20111008982
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月11日 優先權日2011年4月11日
發明者林文堅, 翁金輅 申請人:宏碁股份有限公司