天线结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种天线结构，包括基板及天线。基板包括上表面及下表面，且上表面与下表面相对。天线包括第一金属图案及第二金属图案。第一金属图案设置于上表面。第一金属图案包括馈入部及传输线，且传输线连接馈入部。第二金属图案设置于下表面，第二金属图案包括第一寄生接地臂、第二寄生接地臂、连接臂、接地面及接地带。连接臂具有寄生狭缝，且连接臂连接第一寄生接地臂及第二寄生接地臂。接地带连接连接臂及接地面。
【专利说明】天线结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种天线结构。
【背景技术】
[0002]在无线通讯装置中，用来收发无线信号的天线是相当重要的元件。天线的辐射效 率、方向性、频宽和阻抗匹配等特性对无线通讯装置的效能影响极大。目前天线可分为外置 式天线和内置式天线两类。由于外置式天线容易受到踫撞而产生弯曲或折断，因此越来越 多的无线通讯装置使用内置式天线。由于内置式天线使得无线通讯设备外形简洁，避免了 由于天线外置而受外物碰撞产生弯曲、折断的可能性，因而内置式天线成为无线通讯设备 应用的趋势。如此一来，如何设计一个效能良好的天线结构即成为一个相当重要的课题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种天线结构。
[0004] 根据本发明，提出一种天线结构。天线结构包括基板及天线。基板包括上表面及 下表面，且上表面与下表面相对。天线包括第一金属图案及第二金属图案，且第一金属图案 与第二金属图案在电性上相互耦合。第一金属图案设置于上表面。第一金属图案包括馈入 部及传输线，且传输线连接馈入部。第二金属图案设置于下表面，第二金属图案包括第一寄 生接地臂、第二寄生接地臂、连接臂、接地面及接地带。连接臂具有寄生狭缝，且连接臂连接 第一寄生接地臂及第二寄生接地臂。接地带连接连接臂及接地面。
[0005] 根据本发明提出的一种天线结构，其中连接臂与接地面之间、以及第一寄生接地 臂或第二寄生接地臂其中之一与接地面之间形成一非金属区，接地带穿过非金属区连接连 接臂及接地面。
[0006] 根据本发明提出的一种天线结构，其中第一寄生接地臂包含第一弯折与第一延伸 臂，第二寄生接地臂包含第二弯折与第二延伸臂，第一延伸臂与第二延伸臂相对设置但不 相连以形成一幵口，使得第一寄生接地臂、第二寄生接地臂与连接臂形成一半封闭区，半封 闭区为另一非金属区，且馈入部的投影位于半封闭区的中央。
[0007] 根据本发明提出的一种天线结构，其中第二金属图案更包括延伸臂，延伸臂与第 一寄生接地臂相连，并自第一寄生接地臂向第二寄生接地臂方向延伸而与馈入部的投影相 邻。
[0008] 根据本发明，提出另一种天线结构。天线结构包括基板及天线。基板包括上表面 及下表面，且上表面与下表面相对。天线包括第一金属图案、第二金属图案、第三金属图案 与第四金属图案，且第一金属图案与第二金属图案在电性上相互耦合，第三金属图案与第 四金属图案在电性上相互耦合。第一金属图案与第三金属图案设置于上表面，第一金属图 案包括馈入部及传输线，且传输线连接馈入部，第三金属图案的结构与第一金属图案相同。 第二金属图案与第四金属图案设置于下表面，第二金属图案包括第一寄生接地臂、第二寄 生接地臂、连接臂、接地面及接地带。连接臂具有寄生狭缝，且连接臂连接第一寄生接地臂 及第二寄生接地臂，第四金属图案的结构与第二金属图案相同。接地带连接连接臂及接地 面。其中第一金属图案与第三金属图案相互镜像设置于上表面，第二金属图案与第四金属 图案相互镜像设置于下表面。
[0009]根据本发明提出的另一种天线结构，其中第一金属图案与第三金属图案相互垂直 设置于上表面，第二金属图案与第四金属图案相互垂直设置于下表面。
[0010]根据本发明提出的另一种天线结构，其中第二金属图案与第四金属图案相互邻近 的接地面设置有去耦狭缝，去耦狭缝自非金属区向接地面延伸。
[0011]为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所 附附图，作详细说明如下：
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1绘示为依照第一实施例的上表面的金属图案的示意图；
[0013]图2绘示为依照第一实施例的下表面的金属图案的示意图；
[0014]图3绘示为依照第一实施例的天线结构的透视图；
[0015]图4绘示为基板的侧视图；
[0016]图5绘示为有寄生狭缝及无寄生狭缝的反射损失的示意图；
[0017]图6绘示为有接地带及无接地带的反射损失的示意图；
[0018]图7绘示为有寄生接地臂及无寄生接地臂的反射损失的示意图；
[0019]图8绘示为不同长度的传输线的S参数的示意图；
[0020]图9绘示为依照第二实施例的一种天线结构的透视图；
[0021]图10绘示为依照第三实施例的一种天线结构的透视图；
[0022]图11绘示为依照第四实施例的一种天线结构的透视图；
[0023]图12绘示为依照第四实施例的下表面的金属图案的示意图；
[0024]图13绘示为依照第五实施例的一种天线结构的透视图；
[0025]图14绘示为依照第五实施例的下表面的金属图案的示意图；
[0026]图15绘示为依照第六实施例的上表面的金属图案的示意图；
[0027]图16绘示为依照第六实施例的下表面的金属图案的示意图；
[0028] 图17绘示为依照第六实施例的天线结构的透视图；
[0029]图18绘示为有去耦狭缝及无去耦狭缝的隔离度的示意图；
[0030]图19绘示为依照第七实施例的上表面的金属图案的示意图；
[0031]图20绘示为依照第七实施例的下表面的金属图案的示意图；
[0032]图21绘示为依照第七实施例的天线结构的透视图。
[0033] 符号说明
[0034] 1、3、4、5、6、7、8 :天线
[0035] 2 :基板
[0036] lla、llb、51b、61a、61b、71a、71b、81a、81b :金属图案
[0037] 2a :上表面
[0038] 2匕：下表面3、8、10:天线
[0039] 114a、114b、125c、125b、121a、121b、112a、112b、112c、112d、142a、142b :曲线
[0040] 21、22、23、24 :基板侧边
[0041] 111 :馈入部
[0042] 112 :传输线
[0043] 112a、1211、1221 :弯折
[0044] 121、122 :寄生接地臂
[0045] 123 :连接臂
[0046] 124 :接地面
[0047] 125a、125b :接地带
[0048] 126、1212、1222 :延伸臂
[0049] 131、132、133 :非金属区
[0050] 133a:开口
[0051] 134 :间隔区
[0052] 141 :寄生狭缝
[0053] 142 :去耦狭缝
[0054] S11 :反射损失
[0055] S21 :隔离度
【具体实施方式】
[0056] 第一实施例
[0057] 请同时参照图1、图2、图3及图4,图1绘示为依照第一实施例的上表面的金属图 案的示意图，图2绘示为依照第一实施例的下表面的金属图案的示意图，图3绘示为依照第 一实施例的天线结构的透视图，图4绘示为基板的侧视图。天线结构例如是能操作于数个 频段的长程演进（Long Term Evolution, LTE)天线，且天线结构包括基板2及天线1。基板 2包括基板侧边21、基板侧边22、基板侧边23、基板侧边24、上表面2a及下表面2b，上表面 2a与下表面2b相对。基板侧边21与基板侧边23相对，且基板侧边22与基板侧边24相 对。基板侧边22连接基板侧边21及基板侧边23,且基板侧边24连接基板侧边21及基板 侧边 23。天线1包括金属图案11a及金属图案lib。金属图案11a设置于上表面2a，金属 图案lib设置于下表面2b。金属图案11a与金属图案lib在电性上相互耦合。
[0058] 金属图案11a包括馈入部111及传输线112,且传输线112的一端连接馈入部 111。金属图案lib包括寄生接地臂m、寄生接地臂122、连接臂I23、接地面124、接地带 (Grounding Strip) l25a及接地带l25b。传输线112横跨连接臂123〇连接臂123具有寄 生狭缝（parasitic slot) 141，且连接臂123连接寄生接地臂121及寄生接地臂122。接地 带125a及接地带12?连接连接臂123及接地面124,且接地带125a与接地带125b平行。 [0059] 进一步来说，寄生接地臂121及寄生接地臂122为L形，且寄生接地臂121及寄生 接地臂122相对。寄生接地臂m自连接臂123的一端向基板侧边21延伸后，再向基板侧 边24延伸。寄生接地臂122自连接臂123的另一端向基板侧边21延伸后，再向基板侧边 22延伸。寄生接地臂121、寄生接地臂121及连接臂123之间形成一非金属区133,馈入部 111与非金属区133相对设置。
[0060] 连接臂123与接地面124之间以及寄生接地臂121与接地面124之间形成非金属 区132。连接臂123与接地面124之间以及寄生接地臂122与接地面124之间形成非金属 区131。接地带12?穿过非金属区131或非金属区132连接连接臂123及接地面124。
[0061] 寄生接地臂121包含弯折1211与延伸臂1212,寄生接地臂122包含弯折1221与 延伸臂1222。延伸臂1211与延伸臂1222相对设置但不相连以形成开口 133a，使得寄生接 地臂121、寄生接地臂1M与连接臂123形成一半封闭区，半封闭区为非金属区133,且馈入 部111的投影位于半封闭区的中央。
[0062] 在第一实施例中，寄生狭缝141以L形为例说明，寄生狭缝141自非金属区131向 连接臂123延伸。寄生狭缝141自非金属区131向基板侧边21延伸后，再向基板侧边22 延伸。
[0063] 请参照图5,图5绘示为有寄生狭缝及无寄生狭缝的反射损失的示意图。曲线 114a为具有寄生狭缝的反射损失（return loss) S11，而曲线114b为无寄生狭缝的反射损 失S11。从图5绘示可明显地看出寄生狭缝能额外地感应2. 3Ghz?2. 7GHz的共振频段 (LTE2300/2500)。此外，从l.7lGHz?l.88GHz的频段（DSC-1800)中，可明显地看出有寄 生狭缝的反射损失S11比无寄生狭缝的反射损失S11要低。不仅如此，从790MHz?870MHz 的频段（LTE-S00)中，可明显地看出有寄生狭缝的反射损失S11比无寄生狭缝的反射损失 S11要低。
[0064] 请参照图6,图6绘示为有接地带及无接地带的反射损失的示意图。曲线125c为 有接地带的反射损失S11，而曲线125d为无接地带的反射损失S11。从图6绘示可明显地 看出于2. 3Ghz?2. 7GHz的频段中，可明显地看出有接地带的反射损失S11比无接地带的 反射损失S11要低。不仅如此，从790MHz?870fflz的频段中，可明显地看出有接地带S1 的反射损失S11比无接地带的反射损失S11要低。
[0065]请参照图7,图7绘示为有寄生接地臂及无寄生接地臂的反射损失的示意图。曲 线ma为有寄生接地臂的反射损失S11，而曲线121b为无寄生接地臂的反射损失S11。从 图7绘示可明显地看出于 2_ 3Ghz?2. 7GHz的频段中，可明显地看出有寄生接地臂的反射 损失S11比无寄生接地臂的反射损失S11要低。不仅如此，从1. 71GHz?1. 88GMHz的频段 中，可明显地看出有寄生接地臂的反射损失S11比无寄生接地臂的反射损失S11要低。 [00 66]请参照图8,图8绘示为不同长度的传输线的S参数的示意图。曲线112a为传输 线为5mm的S参数；曲线11?为传输线为 7mm的S参数；曲线11?为传输线为9mm的S参 数；曲线1ΙΜ为传输线为12_的S参数。由图8可看出，前述天线结构能进一步地通过调 整传输线的长度能找到较佳的阻抗匹配。
[0067] 第二实施例
[0068] 请同时参照图3及图9,图9绘不为依照第二实施例的一种天线结构的透视图。第 二实施例与与第一实施例不同之处主要在于天线3的寄生狭缝241的形状与寄生狭缝141 不同。寄生狭缝241自非金属区131向基板侧边21延伸后，除了向基板侧边22延伸，更向 基板侧边24延伸。寄生狭缝Ml向基板侧边料延伸后，再向基板侧边21延伸。
[0069] 第三实施例
[0070]请参照图10,图10绘示为依照第三实施例的一种天线结构的透视图。第三实施例 与与第一实施例不同之处主要在于天线4的传输线112包括弯折112a。天线4能通过弯折 112a进行阻抗匹配并改善虚部阻抗，而省略匹配电路。为方便说明起见，第三实施例以一个 弯折为例说明，但并不局限于此。传输线112中弯折个数可视实际设计而予以弹性调整。 [0071] 第四实施例
[0072]请同时参照图4、图11及图I2,图11绘示为依照第四实施例的一种天线结构的透 视图，图12绘示为依照第四实施例的下表面的金属图案的示意图。第四实施例与与第一实 施例不同之处主要在于天线5中位于下表面2b的金属图案Sib的接地面142具有去稱狭 缝（decoupling slot) 142,且去耦狭缝142为L形。天线5中位于上表面2b的金属图案与 第一实施例的金属图案11a相同。寄生接地臂121与接地面124之间形成非金属区132， 去耦狭缝142自非金属区I 32向接地面124延伸。进一步来说，去耦狭缝142自非金属区 132向基板侧边22延伸后，再向基板侧边23延伸。
[0073] 第五实施例
[0074]请同时参照图4、图13及图14,图13绘示为依照第五实施例的一种天线结构的透 视图，图14绘示为依照第五实施例的下表面的金属图案的示意图。第五实施例与与第一实 施例不同之处主要在于天线6中位于下表面2b的金属图案61b更包括延伸臂126,延伸臂 126自寄生接地臂121向第二寄生接地臂122方向延伸，且与馈入部m的投影相邻。 [0075] 第六实施例
[0076]请同时参照图4、图15、图I6及图I7,图15绘示为依照第六实施例的上表面的金 属图案的示意图，图16绘示为依照第六实施例的下表面的金属图案的示意图，图17绘示为 依照第六实施例的天线结构的透视图。第六实施例与第四实施例不同之处主要在于天线结 构除了天线5之外，更包括天线7。天线7包括金属图案71a及金属图案71b。金属图案 71a的结构与金属图案51a相同，且相互镜像设置于上表面2a。金属图案71b的结构与金 属图案51b相同，且相互镜像设置于下表面2b。金属图案71a与金属图案71b在电性上相 互耦合。金属图案51b与金属图案71b相互邻近接地面124的间隔区134。接地面124具 有去耦狭缝142,且去耦狭缝142自非金属区132向接地面124延伸。
[0077]请同时参照图1S，图1S绘示为有去耦狭缝及无去耦狭缝的隔离度的示意图。曲线 14?为有去耦狭缝的隔离度，而曲线14?为无去耦狭缝的隔离度。从图12绘示可明显地 看出于2. Xhz?2. 9GHz的频段中，可明显地看出有去耦狭缝的隔离度比无去耦狭缝的隔 离度要高。
[0078] 第七实施例
[0079] 请同时参照图4、图19、图20及图21，图19绘示为依照第七实施例的上表面的金 属图案的示意图，图2〇绘示为依照第七实施例的下表面的金属图案的示意图，图21绘示为 依照第七实施例的天线结构的透视图。第七实施例与与第一实施例不同之处主要在于天线 结构除了天线1之外，更包括天线8。天线8包括金属图案81a及金属图案81b。金属图案 81a的结构与金属图案11a相同，且与金属图案11a相互垂直设置于上表面2a。金属图案 81b的结构与金属图案lib相同，且与金属图案lib相互垂直设置于下表面2b。
[0080] 综上所述，虽然已结合以上较佳实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发 明。本发明所属【技术领域】中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更 动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
【权利要求】
1· 一种天线结构，包括： 基板，包括一上表面及一下表面，该上表面与该下表面相对；以及 第一天线，包括： 第一金属图案，设置于该上表面，该第一金属图案包括： 馈入部；及 传输线，连接该馈入部；及 第二金属图案，设置于该下表面，且该第一金属图案与该第二金属图案在电性上相互 耦合，该第二金属图案包括： 第一寄生接地臂； 第二寄生接地臂； 连接臂，具有一寄生狭缝（parasitic slot)，且该连接臂连接该第一寄生接地臂及该 第二寄生接地臂； 接地面；及 第一接地带（Grounding Strip)，连接该连接臂及该接地面。
2. 如权利要求1所述的天线结构，其中该第一寄生接地臂及该第二寄生接地臂为L形， 且该第一寄生接地臂与该第二寄生接地臂相对。
3. 如权利要求2所述的天线结构，其中该基板还包括第一基板侧边、第二基板侧边、 第三基板侧边及第四基板侧边，该第一基板侧边与该第三基板侧边相对，该第二基板侧边 与该第四基板侧边相对，该第一寄生接地臂自该连接臂的一端向该第一基板侧边延伸后， 再向该第四基板侧边延伸，该第二寄生接地臂自该连接臂的另一端向该第一基板侧边延伸 后，再向该第二基板侧边延伸。
4. 如权利要求1所述的天线结构，其中该连接臂与该接地面之间、以及该第一寄生接 地臂或该第二寄生接地臂其中之一与该接地面之间形成一非金属区，该第一接地带穿过该 非金属区连接该连接臂及该接地面，该寄生狭缝自该非金属区向该连接臂延伸。
5. 如权利要求4所述的天线结构，其中该基板还包括第一基板侧边、第二基板侧边、第 三基板侧边及第四基板侧边，该第一基板侧边与该第三基板侧边相对，该第二基板侧边与 该第四基板侧边相对，该寄生狭缝自该非金属区向该第一基板侧边延伸后，再向该第二基 板侧边延伸。
6. 如权利要求5所述的天线结构，其中该寄生狭缝为L形。
7. 如权利要求5所述的天线结构，其中该寄生狭缝自该非金属区向该第一基板侧边延 伸后，更向该第四基板侧边延伸，该寄生狭缝向该第四基板侧边延伸后，再向该第一基板侧 边延伸。
8. 如权利要求1所述的天线结构，其中该第二金属图案还包括： 第二接地带（Grounding Strip)，连接该连接臂及一接地面，且该第二接地带与该第一 接地带平行。
9. 如权利要求1所述的天线结构，其中该传输线横跨该连接臂。
10. 如权利要求9所述的天线结构，其中该传输线包括至少一弯折。
11. 如权利要求4所述的天线结构，其中该接地面具有一去稱狭缝（decouPling slot)，该去稱狭缝为L形。
12. 如权利要求11所述的天线结构，其中该去耦狭缝自该非金属区向该接地面延伸。
13. 如权利要求12所述的天线结构，其中该基板还包括第一基板侧边、第二基板侧边、 第三基板侧边及第四基板侧边，该第一基板侧边与该第二基板侧边相对，该第一基板侧边 与该第四基板侧边相对，该去耦狭缝自该非金属区向该第二基板侧边延伸后，再向该第三 基板侧边延伸。
14. 如权利要求1所述的天线结构，其中该第二金属图案还包括延伸臂，该延伸臂自该 第一寄生接地臂向该第二寄生接地臂方向延伸，且与该馈入部的投影相邻。
15. 如权利要求1所述的天线结构，其中该第一寄生接地臂、该第二寄生臂及该连接臂 之间形成一非金属区，该馈入部与该非金属区相对设置。
16. 如权利要求1所述的天线结构，其中还包括： 第二天线，包括： 第三金属图案，该第三金属图案的结构与该第一金属图案相同，且相互镜像设置于该 上表面；及 第四金属图案，该第四金属图案的结构与该第二金属图案相同，且相互镜像设置于该 下表面，该第三金属图案与该第四金属图案在电性上相互耦合。
17. 如权利要求16所述的天线结构，其中该连接臂与该接地面之间、以及该第一寄生 接地臂或该第二寄生接地臂其中之一与该接地面之间形成一非金属区，该第一接地带穿过 该非金属区连接该连接臂及该接地面，该第二金属图案与第四金属图案相互邻近该接地面 之一间隔区，该接地面具有一去耦狭缝，该去耦狭缝自该非金属区向该接地面延伸。
18. 如权利要求1所述的天线结构，其中还包括： 第二天线，包括： 第三金属图案，该第三金属图案的结构与该第一金属图案相同，且与该第一金属图案 相互垂直设置于该上表面；及 第四金属图案，该第四金属图案的结构与该第二金属图案相同，且与该第二金属图案 相互垂直设置于该下表面。
19. 如权利要求1所述的天线结构，其中该连接臂与该接地面之间、以及该第一寄生接 地臂或该第二寄生接地臂其中之一与该接地面之间形成一非金属区，该第一接地带穿过该 非金属区连接该连接臂及该接地面。
20. 如权利要求1所述的天线结构，其中该第一寄生接地臂包含第一弯折与第一延伸 臂，该第二寄生接地臂包含第二弯折与第二延伸臂，该第一延伸臂与该第二延伸臂相对设 置但不相连以形成一开口，使得该第一寄生接地臂、该第二寄生接地臂与该连接臂形成一 半封闭区，该半封闭区为另一非金属区，且该馈入部的投影位于该半封闭区的中央。
【文档编号】H01Q1/22GK104218309SQ201310395478
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年5月29日
【发明者】郭信郎, 林怡成, 林耿挚, 张宇翔, 郑世杰 申请人:智易科技股份有限公司