天線結構的制作方法
【專利摘要】一種天線結構包括接地部、平面倒F天線及鏡像輻射部。鏡像輻射部對應平面倒F天線配置。鏡像輻射部的第一輔助段與平面倒F天線的第一輻射段以相對方向延伸，且第一輔助段包括實質上相同于第一輻射段的物理長度。鏡像輻射部的第二輔助段與平面倒F天線的第二輻射段以相對方向延伸，且第二輔助段包括實質上相同于第二輻射段的物理長度。其中，第一輻射段及第一輔助段支援第一頻段。第二輻射段及第二輔助段支援第二頻段。第二頻段大于第一頻段且不與第一頻段重疊。
【專利說明】
天線結構
【技術領域】
[0001]本發明是關于一種天線結構，特別是一種用于寬頻且可多頻段使用的天線結構。【【背景技術】】
[0002]隨著通訊技術蓬勃發展，電子裝置已日漸普遍，例如:平板電腦、筆記本電腦、行動電話及多媒體播放器。而為了滿足人們的需求，電子裝置通常具有無線通訊的功能，例如:電子裝置使用2G、3G、LTE (Long Term Evolut1n)甚至是5G通訊技術來進行無線通訊。而LTE 系統使用 700MHz、800MHz、900MHz、1700MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz 以及2600MHz的頻帶來進行通訊。而不論采用何種通訊技術，無線通訊均是經由天線來收發無線信號。
[0003]隨著無線通訊技術的快速發展，無線通訊應用也越來越廣泛。為了兼容多個通訊頻帶，雙頻或是多頻天線的需求也與日倶增。在電子裝置日趨朝向輕薄化發展下，平面倒F天線(Planar Inverted F Antenna ；PIFA)天線已廣為電子裝置所采用。
[0004]平面倒F天線產生的中心操作頻率和天線的長度有關。平面倒F天線的長度需等于所需中心頻率對應的二分之一波長(λ/2)或四分之一(λ/4)波長。因此，在有限的空間中，僅借由改變平面倒F天線的長度以同時涵蓋不同需求的中心操作頻率對設計者而言是一大挑戰。
【
【發明內容】
】
[0005]在一實施例中，一種天線結構包括接地部、平面倒F天線及鏡像輻射部。接地部包括接地段及第一連接段。平面倒F天線包括第一輻射段、第二連接段、第二輻射段及饋入點。鏡像輻射部包括第一輔助段及第二輔助段。其中，第一輻射段及第一輔助段支援一第一頻段。第二輻射段及第二輔助段支援第二頻段。第二頻段大于第一頻段且不與第一頻段重疊。
[0006]于此，第一連接段的第一端耦接接地段。第二連接段的第一端耦接第一輻射段的第一端。第二連接段的第二端耦接第一連接段的第二端。第二輻射段位在第一輻射段與接地段的延伸方向之間。第二輻射段與第一輻射段間隔第一間隙。第二輻射段的第一端耦接第二連接段。饋入點位在第二連接段的第二端上。
[0007]鏡像輻射部耦接平面倒F天線。第一輔助段的第一端耦接第二連接段的第一端，并且第一輔助段與第一輻射段以相對方向延伸。第一輔助段包括實質上相同于第一輻射段的物理長度。第二輔助段位在第一輔助段與接地部的延伸方向之間。第二輔助段與第一輔助段間隔第二間隙。第二輔助段的第一端耦接第二連接段，并且第二輔助段與第二輻射段以相對方向延伸。第二輔助段包括實質上相同于第二輻射段的物理長度。
[0008]綜上所述，根據本發明的天線結構借由鏡像與耦合的方式產生多頻段的天線，以致使天線可操作的頻寬更寬，進而可操作于2G、2.5G、2.75G、3G、3.5G、3.75G、3.9G、4G等通訊技術的涵蓋頻段。再者，根據本發明的天線結構同時支援高頻與低頻，其中支援高頻的結構間互為鏡像，且支援低頻的結構間也互為鏡像，借以得到較佳的阻抗匹配，致使天線可操作的頻寬更寬。再經由耦合間距將能量以電性耦合的方式傳遞，以增加整體的天線效率而使天線有較佳的輻射場型。
【【附圖說明】】
[0009]圖1為根據本發明的第一實施例的天線結構的示意圖。
[0010]圖2為根據本發明的第一實施例的天線結構的示意圖。
[0011]圖3為根據本發明的第二實施例的天線結構的示意圖。
[0012]圖4為根據本發明的第三實施例的天線結構的示意圖。
[0013]圖5為根據本發明的第一實施例的天線結構安裝于電子裝置時的天線效率圖。
[0014]圖6為根據本發明的第一實施例的天線結構安裝于電子裝置時的天線效率圖。
[0015]圖7為根據本發明的第一實施例的天線結構操作于700MHz至2210MHz頻段的輻射場型圖。
【【具體實施方式】】
[0016]圖1為根據本發明的第一實施例的天線結構的示意圖。請參照圖1，天線100包括接地部110、平面倒F天線120與鏡像輻射部130。在一些實施例中，接地部110、平面倒F天線120與鏡像輻射部130可以導性材料(例如:銅、銀、鐵、鋁或是其合金)制成，或者可為印刷電路板(Printed Circuit Board ；PCB)上的走線(trace) ο
[0017]接地部110用來提供信號接地。如圖1所示，接地部110電性連接至電子裝置中的系統接地端200，或者，接地部110屬于系統接地端200的一部分。
[0018]圖2為根據本發明的第一實施例的天線結構的示意圖。請參照圖2，接地部110包括接地段111及第一連接段112。第一連接段112的第一端112A耦接接地段111的一端IllAo接地段111耦接電子裝置中的系統接地端(圖未示)。
[0019]平面倒F天線120包括第一輻射段121、第二連接段123、第二輻射段122及饋入點124。在實體配置上，第二輻射段122的第一端122A耦接第一連接段112的第二端112B，換言之，平面倒F天線120經由接地部110耦接電子裝置中的系統接地端。在一些實施例中，第一連接段112與接地段111之間可具有夾角，第一連接段112與第二輻射段122之間也具有夾角。
[0020]如圖2所示，第二輻射段122位在第一輻射段121與接地段111的延伸線Dl之間。第一輻射段121的第一端12IA耦接第二連接段123的第一端123A。第二輻射段122的第一端122A耦接第二連接段123的第二端123B。在一些實施例中，第一輻射段121可垂直于第二連接段123，且第二輻射段122可垂直于第二連接段123。
[0021]第一輻射段121包括第一區段1211及第二區段1212。第一區段1211耦接在第二連接段123與第二區段1212之間，且第二區段1212的線寬W05大于第一區段1211的線寬W06。具體而言，第一輻射段121較佳地呈L字型以獲得較佳的天線效率。設計者可根據第一輻射段121所需的操作頻帶來調整其形狀以符合不同電子裝置的需求。在一些實施例中，基于圖2所示的方位，第一輻射段121的第一區段1211平行于第二輻射段122。并且，第一輻射段121的第二區段1212平行于接地段111的延伸線D1。
[0022]第二輻射段122包括第三區段1221及第四區段1222，第三區段1221耦接在第二連接段123與第四區段1222之間，且第三區段1221的線寬W07大于第四區段1222的線寬WOS0第二輻射段122呈L字型以獲得較佳的天線效率。設計者可根據第二輻射段122所需的操作頻帶來調整其形狀以符合不同電子裝置的需求。在一些實施例中，基于圖2所示的方位，第二輻射段122的第三區段1221平行于第一輻射段121。并且，第二輻射段122的第四區段1222平行于接地段111的延伸線Dl。
[0023]第一輻射段121遠離第二連接段123的一側(第二區段1212的一側)至第二連接段123的絕對距離WOl大于第二輻射段122遠離第二連接段123的一側(第四區段1222的一側)至第二連接段123的絕對距離W02。由于第一輻射段121的物理長度大于第二輻射段122的物理長度，所以第一輻射段121用來提供天線100較低頻的工作頻段，而第二輻射段122提供天線100較高頻的工作頻段。天線100經由第一輻射段121及第二輻射段122收發兩個頻段互不重疊的射頻信號(為方便描述以下稱為第一頻段及第二頻段)。第一頻段支援低頻，且第二頻段支援高頻。天線100經由第一輻射段121收發第一頻段的射頻信號，并且天線100經由第二輻射段122收發第二頻段的射頻信號。舉例來說，以天線100支援LTE通訊技術中的頻段為例，第一頻段支援700MHz頻段，而第二頻段支援1800MHz頻段。于此，雖以LTE通訊技術為例，但本發明不限于此，天線100支援的第一頻段與第二頻段亦可為2G、2.5G、2.75G、3G、3.5G、3.75G、3.9G或5G等通訊技術的涵蓋頻段。
[0024]鏡像輻射部130包括第一輔助段131與第二輔助段132。在實體配置上，第二輔助段132位在第一輔助段131與接地部110的延伸線Dl之間。第一輔助段131的第一端131A耦接第二連接段123的第一端123A。第二輔助段132的第一端132A耦接第二連接段123的第二端123B，也就是說，鏡像輻射部130通過第二連接段123耦接接地部110進而耦接電子裝置中的系統接地端(圖未示)。在一些實施例中，第一輔助段131的第一端131A可垂直于第二連接段123，且第二輔助段132與第二連接段123之間具有夾角。
[0025]饋入點124設置于平面倒F天線的第二連接段123的第二端123B上，且第一輻射段121、第二輻射段122、第一輔助段131及第二輔助段132均連接至饋入點124。饋入點124耦接于信號源(圖未示)例如電子裝置的射頻模組。也就是說，天線100利用射頻模組產生的電流來共振出天線100的操作頻帶，即前述的第一頻段與第二頻段。
[0026]更進一步地來看，前述的信號源將電流饋入第二輻射段122，第二輻射段122將接收的能量經由耦合間距Gl耦合至第一輻射段121，進而提升天線效率。在一些實施例中，耦合間距Gl并不為零，且較佳約介于2至3mm之間。
[0027]在一些實施例中，第一輻射段121的第一區段1211與接地部110的延伸線Dl之間的垂直距離不為零，且較佳約介于12至13mm之間。并且，第二輻射段122的第三區段1221與接地部110的延伸線Dl之間的垂直距離不為零，且較佳約介于5至8mm之間。
[0028]第一輔助段131為具有若干轉折的蜿蜒線段。在一些實施例中，如圖2所示，蜿蜒線段由若干U字型串接而成，且較佳地包含九個彎曲點。設計者可根據第一輔助段131所需的操作頻帶來調整蜿蜒線段的尺寸及形狀以符合不同電子裝置的需求。
[0029]第一輔助段131遠離第二連接段123的一側與第二連接段123之間的絕對距離W04相等于第二輔助段132遠離第二連接段123的一側與第二連接段123之間的絕對距離ff03o由此可知，由于第一輔助段131實質上的物理長度大于第二輔助段132的物理長度，所以第一輔助段131用來提供天線100較低頻的工作頻段，而第二輔助段132提供天線100較高頻的工作頻段。天線100經由第一輔助段131及第二輔助段132來收發前述的第一頻段及第二頻段的射頻信號。
[0030]更進一步地來看，前述的信號源將電流饋入第二輔助段132，第二輔助段132將接收的能量經由耦合間距G2耦合至第一輔助段131，進而提升天線效率。在一些實施例中，耦合間距G2不為零，且較佳約介于2至3mm之間。
[0031]如圖2所示，第一輔助段131與第一輻射段121以第二連接段123為中心分別朝第二連接段123兩側的方向延伸。第一輔助段131的物理長度與第一輻射段121的物理長度實質上相同。而第一輔助段131遠離第二連接段123的一側與第二連接段123之間的絕對距離W03可小于第一輻射段121遠離第二連接段123的一側與第二連接段123之間的絕對距離WOl。換言之，在有限的空間中，第一輔助段131得利用蜿蜒線段提供天線100支援第一頻段所需的物理長度。基于第一輔助段131的結構，第一輔助段131所產生的頻段與第一輻射段121所產生的頻段實質上重疊。當前述的電子裝置的射頻模組產生的信號由饋入點124饋入時，第一輔助段131與第一輻射段121共同形成第一頻段的共振路徑。換言之，基于信號的傳遞路徑，第一輔助段131根據第一輻射段121以鏡像(mirror)方式配置。由兩個相同物理長度但延伸方向相反的共振路徑(即第一輻射段121與第一輔助段131)來產生兩個相同的共振模態且得到較佳的阻抗匹配，致使天線100操作于第一頻段的頻寬增加。在一些實施例中，蜿蜒線段的線寬W09較佳地約為1mm。蜿蜒線段的線距G3不為零，且較佳約介于I至1.5mm之間，致使天線100操作于第一頻段的頻寬倍增。基此，天線100適用于LTE通訊技術。
[0032]同樣地，如圖2所示，第二輔助段132與第二輻射段122以第二連接段123為中心分別朝第二連接段123的方向延伸。第二輔助段132的物理長度與第二輻射段122的物理長度實質上相同。并且，第二輔助段132所產生的頻段與第二輻射段122所產生的頻段實質上重疊。第二輔助段132、第二輻射段122、饋入點124共同形成第二頻段的共振路徑。換言之，基于信號的傳遞路徑，第二輔助段132根據第二輻射段122以鏡像(mirror)方式配置。由兩個相同物理長度但延伸方向相反的共振路徑(即第二輻射段122與第二輔助段132)來產生兩個相同的共振模態且得到較佳的阻抗匹配，致使天線100操作于第二頻段的頻寬倍增。
[0033]在一些實施例中，第一輻射段121的第二區段1212包括缺口 1212G。缺口 1212G的開口方向朝向接地端110的延伸線D1。如圖2所示，缺口 1212G較佳地呈半圓形。基于第二區段1212的結構，第一輻射段121產生第一頻段。在組裝電子裝置時，電子裝置的電路元件可設置在缺口 1212G內。
[0034]圖3為根據本發明的第二實施例的天線結構的示意圖。請參照圖3，相較于圖2，兩者的差異在于，天線100包括第一耦合段140。在實體配置上，第一耦合段140位于第二輻射段122與接地部110之間，且第一耦合段140的第一端1401耦接至電子裝置的系統接地端(圖未示)。第一耦合段140與第二輻射段122相隔一耦合間距G4，致使第一耦合段140與第二輻射段122電性耦合以產生頻帶更寬的第二頻段。在一些實施例中，第二頻段可支援2600MHz頻段。
[0035]如圖3所示，第一耦合段140可包含一彎折而呈L字型，第一耦合段140的第一端1401可垂直于第一耦合段140的第二端1402，且第二端1402可平行于第二輻射段122的第四區段1222。再者，第一耦合段140的第二端1402與前述第四區段1222之間的垂直距離(耦合間距G4)不為零，且較佳約介于I至2mm之間。
[0036]圖4為根據本發明的第三實施例的天線結構的示意圖。請參照圖4，相較于圖2，兩者的差異在于，天線100包括第二耦合段150。在實體配置上，第二耦合段150位于第一輻射段121與接地部110之間，且第二耦合段150的第一端1501耦接至電子裝置的系統接地端(圖未示)。第二耦合段150與第一輻射段121相隔一耦合間距G5，致使第二耦合段150與第一輻射段121電性耦合以產生頻帶更寬的第一頻段。在一些實施例中，第一頻段可支援900MHz頻段。
[0037]如圖4所示，第二耦合段150可包含一彎折而呈L字型，第二耦合段150的第一端1501可垂直于第二耦合段150的第二端1502，且第二端1502可平行于第一輻射段121的第二區段1212。再者，第二耦合段150的第二端1502與前述第二區段1212之間的垂直距離(耦合間距G5)不為零，且較佳約介于I至2mm之間。
[0038]圖5及圖6為根據本發明的第一實施例的天線100安裝于電子裝置時的天線效率圖，其中，天線效率圖的橫軸及縱軸分別表示操作頻率(MHz)及天線效率(％ )。前述的電子裝置可為平板電腦或筆記本電腦。請參照圖5，天線100操作于700MHz至860MHz頻段之間的天線效率約為30%以上。請參照圖6，天線100操作于1710MHz至2210MHz頻段之間的天線效率均為40%以上。因此，根據本發明的天線100至少可操作于2G、2.5G、2.75G、3G、3.5G、3.75G、3.9G、4G等通訊技術的涵蓋頻段。
[0039]圖7為根據本發明的第一實施例的天線100操作于700MHz至2210MHz之間的頻段的輻射場型圖。如圖7所示，根據其顯示的能量分布可看出天線100于各方向上均有良好的輻射效率。
[0040]綜上所述，根據本發明的天線結構借由鏡像與耦合的方式產生多頻段的天線，以致使天線可操作的頻寬更寬，進而可操作于2G、2.5G、2.75G、3G、3.5G、3.75G、3.9G、4G等通訊技術的涵蓋頻段。再者，根據本發明的天線結構同時支援高頻與低頻，其中支援高頻的結構間互為鏡像，且支援低頻的結構間也互為鏡像，借以得到較佳的阻抗匹配，致使天線可操作的頻寬更寬。再經由耦合間距將能量以電性耦合的方式傳遞，以增加整體的天線效率而使天線有較佳的輻射場型。
[0041]雖然本發明已以實施例揭露如上然其并非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護范圍當視后附的權利要求書所界定者為準。
【主權項】
1.一種天線結構，其特征在于，包括: 一接地部，包括: 一接地段；以及 一第一連接段，該第一連接段的一第一端耦接該接地段； 一平面倒F天線，包括: 一第一輻射段，支援一第一頻段； 一第二連接段，該第二連接段的一第一端耦接該第一輻射段的一第一端，該第二連接段的一第二端耦接該第一連接段的一第二端； 一第二輻射段，支援一第二頻段，位在該第一輻射段與該接地段之間以及位在該第一輻射段與該接地段的延伸線之間，與該第一輻射段間隔一第一間隙，該第二輻射段的一第一端耦接該第二連接段，其中該第二頻段大于該第一頻段且不與該第一頻段重疊；以及一饋入點，位在該第二連接段的該第二端上；以及一鏡像輻射部，耦接該平面倒F天線，該鏡像輻射部包括: 一第一輔助段，支援一第一頻段，該第一輔助段的一第一端耦接該第二連接段的該第一端，該第一輔助段與該第一福射段以相對方向延伸，該第一輔助段包括實質上相同于該第一輻射段的物理長度；以及 一第二輔助段，位在該第一輔助段與該接地部的延伸方向之間，與該第一輔助段間隔一第二間隙，該第二輔助段的一第一端耦接該第二連接段，該第二輔助段與該第二輻射段以相對方向延伸，該第二輔助段包括實質上相同于該第二輻射段的物理長度。2.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第一輔助段產生的頻段與該第一輻射段所產生的頻段實質上重疊。3.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第二輔助段產生的頻段與該第二輻射段所產生的頻段實質上重疊。4.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第一頻段支援低頻，該第二頻段支援尚頻。5.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第一輻射段與該接地端之間的最短距離實質上介于12至13mm之間。6.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第二輻射段與該接地端之間的最短距離實質上介于5至8mm之間。7.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第一輻射段垂直于該第二連接段，該第一輻射段包括一第一區段及一第二區段，該第一區段耦接在該第二連接段與該第二區段之間，該第二區段的線寬大于該第一區段的線寬。8.如權利要求7所述的天線結構，其特征在于，該第一輻射段的該第二區段包括一缺口，該缺口的開口方向朝向該接地端。9.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第二輻射段垂直于該第二連接段，該第二輻射段包括一第三區段及一第四區段，該第三區段耦接在該第二連接段與該第四區段之間，該第四區段的線寬大于該第三區段的線寬。10.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第一連接段與該接地段之間形成一夾角。11.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第一輔助段為具有若干轉折的蜿蜒線段。12.如權利要求11所述的天線結構，其特征在于，該蜿蜒線段的線寬為1mm。13.如權利要求11所述的天線結構，其特征在于，該蜿蜒線段的線距實質上介于I至1.5mm之間。14.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第一輔助段遠離該第二連接段的一側與該第二連接段之間的絕對距離小于該第一輻射段遠離該第二連接段的一側與該第二連接段之間的絕對距離。15.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第一輔助段與該第二輔助段之間的間隙實質上介于2至3mm之間。16.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第一輻射段與該第二輻射段之間的間隙實質上介于2至3mm之間。17.如權利要求1所述的天線結構，其特征在于，該第一輔助段遠離該第二連接段的一側與該第二連接段之間的絕對距離相等于該第二輔助段遠離該第二連接段的一側與該第二連接段之間的絕對距離。18.如權利要求17所述的天線結構，其特征在于，包括一第一耦合段，位于該第二輻射段與該接地部之間，該第一耦合段的一第一端耦接該接地部，該第一耦合段用以與該第二輻射段電性耦合。19.如權利要求18所述的天線結構，其特征在于，包括一第二耦合段，位于該第一輻射段與該接地部之間，該第二耦合段的第一端耦接該接地部，該第二耦合段用以與該第一輻射段電性耦合。
【文檔編號】H01Q5/20GK106033834SQ201510111494
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月13日
【發明人】黃嘉民
【申請人】神訊電腦(昆山)有限公司, 神基科技股份有限公司