多频段天线的制作方法

本发明系关于一种多频段天线，且特别系关于一种结合金属背盖的多频段天线。

背景技术：

近年来，各公司陆续推出一体成型的金属背盖手机。目前的金属背盖手机于其金属背盖上设置有数条塑胶隙缝，并于系统主板上设置一缝隙，其主要功能为天线辐射。

对于金属背盖手机外观的最佳化来说，塑胶隙缝的存在是一大阻碍。然而，若金属背盖手机的金属背盖上没有塑胶隙缝，则手机的天线便无法正常运作，且系统主板上的缝隙亦可能存在电路线路走线(circuit layout)的问题。

因此，如何在天线正常运作的前提下，追求塑胶隙缝于金属背盖上配置的最佳化，对于结合金属背盖的天线设计是一大挑战。

技术实现要素：

本发明揭露的一方式是关于一种多频段天线包含金属背盖元件、辐射导体元件、非导体元件以及连接元件。非导体元件夹置于金属背盖元件与辐射导体元件之间，连接元件，连接金属背盖元件与辐射导体元件，其中连接元件能够改变金属背盖元件与辐射导体元件的连接路径以产生天线操作频段的改变。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过上述技术方案，可达到相当的技术进步，并具有产业上的广泛利用价值，本发明通过于天线架构中配置可随着天线操作频段的改变而移动的连接元件，可在追求金属背盖元件外观最佳化的同时，维持天线触发共振模态的功能，使天线正常运作。

附图说明

图1为根据本发明揭露的多个实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线 的设计背面示意图。

图2为根据本发明揭露的第一实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的设计示意图。

图3为根据本发明揭露的第一实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的设计示意图。

图4A与4B为根据本发明揭露的第一实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的立体设计示意图。

图5为根据本发明揭露的第一实施例中一种操作模式下所绘制的第一共振模态频率、第二共振模态频率、第三共振模态频率以及第四共振模态频率的操作反射损失图。

图6为根据本发明揭露的第一实施例中另一种操作模式下所绘制的第五共振模态频率、第六共振模态频率、第七共振模态频率以及第八共振模态频率的操作反射损失图。

图7为根据本发明揭露的第一实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。

图8为根据本发明揭露的第二实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的设计示意图。

图9为根据本发明揭露的第二实施例中一种操作模式下所绘制的第一共振模态频率的操作反射损失图。

图10为根据本发明揭露的第二实施例中一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。

图11为根据本发明揭露的第二实施例中另一种操作模式下所绘制的第二共振模态频率、第三共振模态频率以及第四共振模态频率的操作反射损失图。

图12为根据本发明揭露的第二实施例中另一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。

图13为根据本发明揭露的第三实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的设计示意图。

图14为根据本发明揭露的第三实施例中一种操作模式下所绘制的第一共振模态频率、第二共振模态频率、第三共振模态频率、第四共振模态频率、 第五共振模态频率以及第六共振模态频率的操作反射损失图。

图15为根据本发明揭露的第三实施例中一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。

图16为根据本发明揭露的第三实施例中另一种操作模式下所绘制的第七共振模态频率、第八共振模态频率、第九共振模态频率、第十共振模态频率、第十一共振模态频率以及第十二共振模态频率的操作反射损失图。

图17为根据本发明揭露的第三实施例中另一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。

图18为根据本发明揭露的第四实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的设计示意图。

图19为根据本发明揭露的第四实施例中一种操作模式下所绘制的第一共振模态频率、第二共振模态频率、第三共振模态频率以及第四共振模态频率的操作反射损失图。

图20为根据本发明揭露的第四实施例中一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。

图21为根据本发明揭露的第四实施例中另一种操作模式下所绘制的第五共振模态频率、第六共振模态频率以及第七共振模态频率的操作反射损失图。

图22为根据本发明揭露的第四实施例中另一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。

图23A、23B、23C以及23D为根据本发明揭露的多个实施例所绘制有关切断金属的非导体元件定义的示意图。

其中，附图标记说明如下：

102、202、802、1302、1802、2302 金属背盖元件

104、204、804、1304、1804、2304 辐射导体元件

106、206、806、1306、1806、2306、2308 非导体元件

108 连接元件

200、800、1300、1800 天线架构

208、309、808、1308、1808 基板元件

210、810、1310、1810 信号馈入线

212、214、812、814、1312、1314、1812 金属线

216、816、816、1316、1816 第一开关元件

218、818、1318、1818 第二开关元件

220 第三开关元件

222、224、822、824、1322、1324、1824 开路端

303 LCM显示模组

304 射频模组

305 基频模组

306 CPU模组

307 记忆体

308 相机模组

501、502、503、504、601、602、603、604 共振模态频率

701、702、703、704 曲线

819、1319、1817、1819 一对多端口开关

901、1101、1102、1103 共振模态频率

1001、1201、1202、1203 曲线

1401、1402、1403、1404、1405、1406 共振模态频率

1601、1602、1603、1604、1605、1606 共振模态频率

1501、1502、1503、1701、1702、1703 曲线

1901、1902、1903、1904、2101、2102、2103 共振模态频率

2001、2002、2003、2004、2201、2202、2203 曲线

2306a、2306b、2308a、2308b 端点

B1 断点

C1、C2 电容元件

L1、L2、L3 电感元件

N1 节点

R1、R2 电阻元件

具体实施方式

下文是举实施例配合所附图式作详细说明，以更好地理解本发明的方 式，但所提供的实施例并非用以限制本揭露所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本揭露所涵盖的范围。此外，根据业界的标准及惯常做法，图式仅以辅助说明为目的，并未依照原尺寸作图，实际上各种特征的尺寸可任意地增加或减少以便于说明。下述说明中相同元件将以相同的符号标示来进行说明以便于理解。

在全篇说明书与申请专利范围所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本发明揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本发明揭露的描述上额外的引导。

此外，在本发明中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指“包含但不限于”。此外，本发明中所使用的“及/或”，包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。

于本发明中，当一元件被称为“连接”或“耦接”时，可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本发明中使用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位，亦非用以限定本发明。

图1为根据本发明揭露的多个实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的设计背面示意图。如图1所示，非导体元件106与金属背盖元件102上下顶端紧密接合，并以连接元件108连接金属背盖元件102与辐射导体元件104。于一实施例中，连接元件108为一种切换式连接元件，连接元件108的位置移动系关连于天线操作频段的改变。应了解到，图1的连接元件108的型态仅为便于绘示，然此并非用于限定连接元件108的具体架构，以下将搭配图2、8、13、18来说明连接元件108的各种态样。

图2为根据本发明揭露的第一实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的设计示意图。于此实施例中，天线架构200包含金属背盖元件202、辐射导体元件204、非导体元件206、基板元件208、信号馈入线210、第一金属 线212、第二金属线214、第一开关元件216、第二开关元件218以及第三开关元件220。

第一开关元件216为一对多端口开关(于此实施例中，即一对二端口开关)，信号馈入线210连接至第一开关元件216的一端，第一开关元件的另一端可选择性连接至第一金属线212与第二金属线214的一端，且第一金属线212与第二金属线214的另一端皆连接至辐射导体元件204。此外，第二开关元件218以及第三开关元件220的一端分别连接至辐射导体元件204，其另一端接地。其中非导体元件206夹置于辐射导体元件204与金属背盖元件202之间，非导体元件206是由不同介电系数材料或是非导电材质所组成，其主要功能为支撑辐射导体元件204与金属背盖元件202。

于本发明第一实施例中，金属背盖元件202、辐射导体元件204、第一金属线212以及第二金属线214皆由金属元件、碳纤维元件或其他可导电材料元件所组成。信号馈入线210、第一金属线212、第二金属线214、第一开关元件216、第二开关元件218以及第三开关元件220皆设置于基板元件208上。基板元件208是由不可导电材料元件或不同介电系数材料所组成(如，环氧玻璃纤维板或软性电路板)。

于本发明第一实施例的天线架构200，当第一开关元件216切换连接至第一金属线212、第二开关元件218切换短路及第三开关元件220切换开路时，辐射导体元件204的端部为开路端222经过四分之一波长微带线在尾端连接至第二开关元件218形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线210和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗(resistance)50Ω，电抗(reactance)应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)，能量经由信号馈入线210至第一金属线212与辐射导体元件204产生一个较低频的第一共振模态频率(即图5，第一共振模态频率501)，第一共振模态频率是由辐射导体元件204的开路端222至辐射导体元件204上连接的第二开关元件218接地所控制，长度为四分之一波长，且产生第一共振模态频率时，以耦合(coupling)方式产生一个较高频的第二共振模态频率(即图5，第二共振模态频率502)，其长度为辐射导体元件204连接第二开关元件218形成短路，经过四分之一波长微带线在端部为开路端224，此路径为四分之一波长。

当第一开关元件216切换连接至第一金属线212、第二开关元件218切换开路及第三开关元件220切换短路时，辐射导体元件204的端部是开路端224经过四分之一波长微带线在尾端连接第三开关元件220形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线210和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线210到第一金属线212与辐射导体元件204产生一个较高频的第三共振模态频率(即图5，第三共振模态频率503)，第三共振模态频率是由辐射导体元件204的开路端224至辐射导体元件204上连接的第三开关元件220接地所控制，长度为四分之一波长，且产生第三共振模态频率时，以耦合方式产生一个较低频的第四共振模态频率(即图5，第四共振模态频率504)，其长度为辐射导体元件204连接至第三开关元件220形成短路，经过四分之一波长微带线在端部为开路端222，此路径为四分之一波长。

当第一开关元件216切换连接至第二金属线214、第二开关元件218切换短路及第三开关元件220切换开路时，辐射导体元件204的端部是开路端224经过四分之一波长微带线在尾端连接第二开关元件218形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线210和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线210至第二金属线214与辐射导体元件204产生一个较高频的第五共振模态频率(即图6，第五共振模态频率601)，第五共振模态频率是由辐射导体元件204的开路端224至辐射导体元件204上连接第二开关元件218接地所控制，长度为四分之一波长，且产生第五共振模态频率时，以耦合方式产生一个较低频的第六共振模态频率(即图6，第六共振模态频率602)，其长度为辐射导体元件204连接第第二开关元件218形成短路，经过四分之一波长微带线在端部为开路端222，此路径为四分之一波长。

当第一开关元件216切换连接至第二金属线214、第二开关元件218切换开路及第三开关元件220切换短路时，辐射导体元件204的端部是开路端224经过四分之一波长微带线在尾端连接第三开关元件220形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线210和短路之间距离找寻信 号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线210至第二金属线214与辐射导体元件204产生一个较高频的第七共振模态频率(即图6，第七共振模态频率603)，第七共振模态频率是由辐射导体元件204的开路端224至辐射导体元件204上连接的第三开关元件220接地所控制，长度为四分之一波长，且产生第七共振模态频率时，以耦合方式产生一个较低频的第八共振模态频率(即图6，第八共振模态频率604)，其长度为辐射导体元件204连接第三开关元件220形成短路，经过四分之一波长微带线在端部为开路端222，此路径为四分之一波长。此结合金属背盖的多频段天线可得到八个共振模态频率效果。

图3为根据本发明揭露的第一实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的设计示意图。本具体实施例中的结合金属背盖的多频段天线架构200，其中金属背盖元件202包含一或多个基板元件309，且通过弹片或导电材质元件连接至金属背盖元件202。基板元件309包含LCM显示模组303、射频模组304、基频模组305、CPU模组306、记忆体307、相机模组308以及其它功能模组等。

图4A与4B为根据本发明揭露的第一实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的立体设计示意图。如图4A与4B所示，于天线架构200中，非导体元件206夹置于辐射导体元件204与金属背盖元件202之间，用以连接辐射导体元件204与金属背盖元件202，其主要功能为支撑辐射导体元件204与金属背盖元件202。

图5为根据本发明揭露的第一实施例中一种操作模式下所绘制的第一共振模态频率、第二共振模态频率、第三共振模态频率以及第四共振模态频率的操作反射损失图。如图5所示，天线架构200具有第一共振模态频率501、第二共振模态频率502、第三共振模态频率503以及第四共振模态频率504。其中输入阻抗频宽以电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)4.5：1或4分贝的反射损失为标准，操作频率的阻抗频宽有涵盖分码多重接取2000(Code Division Multiple Access 2000，CDMA2000)/增强型通用封包无线服务技术(Enhanced General Packet Radio Service，EGPRS)/通用移动通讯系统(Universal Telecommunication System，UMTS)/长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)系统通讯频段所要求的频宽。

图6为根据本发明揭露的第一实施例中另一种操作模式下所绘制的第五共振模态频率、第六共振模态频率、第七共振模态频率以及第八共振模态频率的操作反射损失图。如图6所示，其中天线架构200具有第五共振模态频率601、第六共振模态频率602、第七共振模态频率603以及第八共振模态频率604。其中输入阻抗频宽以电压驻波比4.5：1或4分贝的反射损失为标准，操作频率的阻抗频宽有涵盖分码多重接取2000/增强型通用封包无线服务技术/通用移动通讯系统/长期演进技术系统通讯频段所要求的频宽。

图7为根据本发明揭露的第一实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。如图7所示，其中曲线701、曲线702、曲线703以及曲线704分别代表第一共振模态频率501与第二共振模态频率502、第三共振模态频率503与第四共振模态频率504、第五共振模态频率601与第六共振模态频率602以及第七共振模态频率603与第八共振模态频率604的天线操作模态增益。

图8为根据本发明揭露的第二实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的设计示意图。于此实施例中，天线架构800包含金属背盖元件802、辐射导体元件804、非导体元件806、基板元件808、信号馈入线810、第一金属线812、第二金属线814、第一开关元件816以及第二开关元件818。

第一开关元件816为一对多端口开关(于此实施例中，即一对二端口开关)，信号馈入线810连接至第一开关元件816的一端，第一开关元件816的另一端可选择性连接至第一金属线812与第二金属线814的一端，且第一金属线812的另一端于节点N1分歧，分别经由电容元件C1连接至辐射导体元件804与经由电感元件L1接地，第二金属线814的另一端连接至辐射导体元件804。此外，第二开关元件818为一对多端口开关819(于此实施例中，即为一对三端口开关)，第二开关元件818的一端可选择性经由第一端口与第二端口连接至辐射导体元件804，第三端口为开路，且第二开关元件818的另一端接地。非导体元件806夹置于辐射导体元件804与金属背盖元件802之间，且非导体元件806存在断点B1，将非导体元件806分为两区域，金属背盖元件802经由断点B1与辐射导体元件804连接。非导体元件806是由不同介电系数材料或是非导电材质所组成，其主要功能为支撑辐射导体元 件804与金属背盖元件802。

于本发明第二实施例中，金属背盖元件802、辐射导体元件804、第一金属线812以及第二金属线814皆由金属元件、碳纤维元件或其他可导电材料元件所组成。其中信号馈入线810、第一金属线812、第二金属线814、第一开关元件816以及第二开关元件818皆设置于基板元件808上。基板元件808是由不可导电材料元件或不同介电系数材料所组成(如，环氧玻璃纤维板或软性电路板)。

于本发明第二实施例的天线架构800，当第一开关元件816切换连接至第一金属线812，辐射导体元件804的端部为开路端822经过四分之一波长微带线在尾端经由断点B1形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线810和短路之间距离与匹配电路值(电容元件C1与电感元件L1)找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线810至第一金属线812与辐射导体元件804产生一个低频的第一共振模态频率(即图9，第一共振模态频率901)。

当第一开关元件816切换连接至第二金属线814、第二开关元件818经由第一端口切换短路时，辐射导体元件804的端部是开路端824经过四分之一波长微带线在尾端连接第二开关元件818形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线810和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线810至第二金属线814与辐射导体元件804产生一个高频的第二共振模态频率(即图11，第二共振模态频率1101)，第二共振模态频率是由辐射导体元件804的开路端824至辐射导体元件804上连接第二开关元件818接地所控制，长度为四分之一波长。

当第一开关元件816切换连接至第二金属线814、第二开关元件818经由第二端口切换短路时，辐射导体元件804的端部是开路端824经过四分之一波长微带线在尾端连接第二开关元件818形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线810和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线810至第二金属线814与 辐射导体元件804产生一个高频的第三共振模态频率(即图11，第三共振模态频率1102)，第三共振模态频率是由辐射导体元件804的开路端824至辐射导体元件804上连接第二开关元件818接地所控制，长度为四分之一波长。

当第一开关元件816切换连接至第二金属线814、第二开关元件818经由第三端口切换开路时，辐射导体元件804的端部是开路端824经过四分之一波长微带线在尾端连接断点B1形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线810和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线810至第二金属线814与辐射导体元件804产生一个高频的第四共振模态频率(即图11，第四共振模态频率1103)。此结合金属背盖的多频段天线可得到四个共振模态频率效果。

于此实施例中，金属背盖元件可结合一或多个基板元件，其结合方式与基板元件功能同于第一实施例中所示范。此外，此实施例中的金属背盖元件、辐射导体元件以及非导体元件之间的立体结合关系，亦同于第一实施例中所示范，故不在此详加叙述。

图9为根据本发明揭露的第二实施例中一种操作模式下所绘制的第一共振模态频率的操作反射损失图。如图9所示，天线架构800具有第一共振模态频率901。其中输入阻抗频宽以电压驻波比4.5：1或4分贝的反射损失为标准，操作频率的阻抗频宽有涵盖分码多重接取2000/增强型通用封包无线服务技术/通用移动通讯系统/长期演进技术系统通讯频段所要求的频宽。

图10为根据本发明揭露的第二实施例中一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。如图10所示，其中曲线1001代表第一共振模态频率901的天线操作模态增益。

图11为根据本发明揭露的第二实施例中另一种操作模式下所绘制的第二共振模态频率、第三共振模态频率以及第四共振模态频率的操作反射损失图。如图11所示，天线架构800具有第二共振模态频率1101、第三共振模态频率1102以及第四共振模态频率1103。其中输入阻抗频宽以电压驻波比4.5：1或4分贝的反射损失为标准，操作频率的阻抗频宽有涵盖分码多重接取2000/增强型通用封包无线服务技术/通用移动通讯系统/长期演进技术系统通讯频段所要求的频宽。

图12为根据本发明揭露的第二实施例中另一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。如图12所示，其中曲线1201、曲线1202以及曲线1203分别代表第二共振模态频率1101、第三共振模态频率1102以及第四共振模态频率1103的天线操作模态增益。

图13为根据本发明揭露的第三实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的设计示意图。于此实施例中，天线架构1300包含金属背盖元件1302、辐射导体元件1304、非导体元件1306、基板元件1308、信号馈入线1310、第一金属线1312、第二金属线1314、第一开关元件1316以及第二开关元件1318。

第一开关元件1316为一对多端口开关(于此实施例中，即一对二端口开关)，信号馈入线1310连接至第一开关元件1316的一端，第一开关元件1316的另一端可选择性连接至第一金属线1312与第二金属线1314的一端，且第一金属线1312与第二金属线1314的另一端皆连接至辐射导体元件1304。第二开关元件1318为一对多端口开关1319(于此实施例中，为一对四端口开关)，第二开关元件1318的一端可选择性经由耦接第一电感元件L1的第一端口、耦接电阻元件R1的第二端口、耦接电容元件C1的第三端口，以及耦接第二电感元件L2的第四端口接地，且第二开关元件1318的另一端连接至辐射导体元件1304，其中第一电感元件L1的电感值略大于第二电感元件L2。非导体元件1306夹置于辐射导体元件1304与金属背盖元件1302之间，此非导体元件1306是由不同介电系数材料或是非导电材质所组成，其主要功能为支撑辐射导体元件1304与金属背盖元件1302。

于本发明第三实施例中，金属背盖元件1302、辐射导体元件1304、第一金属线1312以及第二金属线1314皆由金属元件、碳纤维元件或其他可导电材料元件所组成。其中信号馈入线1310、第一金属线1312、第二金属线1314、第一开关元件1316以及第二开关元件1318皆设置于基板元件1308上。基板元件1308是由不可导电材料元件或不同介电系数材料所组成(如，环氧玻璃纤维板或软性电路板)。

于本发明第三实施例的天线架构1300，当第一开关元件1316切换连接至第一金属线1312、第二开关元件1318经由第二端口(经由电阻元件R1)切换短路时，辐射导体元件1304的端部为开路端1322经过四分之一波长微带 线在尾端连接至第二开关元件1318形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1310和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1310至第一金属线1312与辐射导体元件1304产生一个较低频的第一共振模态频率(即图14，第一共振模态频率1401)，第一共振模态频率是由辐射导体元件1304的开路端1322至辐射导体元件1304上连接的第二开关元件1318接地所控制，长度为四分之一波长，且产生第一共振模态频率时，以耦合方式产生一个较高频的第二共振模态频率(即图14，第二共振模态频率1402)，其长度为辐射导体元件1304连接第二开关元件1318形成短路，经过四分之一波长微带线在端部为开路端1324，此路径为四分之一波长。

当第一开关元件1316切换连接至第一金属线1312、第二开关元件1318经由第四端口(经由第二电感元件L2)切换短路时，辐射导体元件1304的端部为开路端1322经过四分之一波长微带线在尾端连接至第二开关元件1318形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1310和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1310至第一金属线1312与辐射导体元件1304产生一个较低频的第三共振模态频率(即图14，第三共振模态频率1403)，第三共振模态频率是由辐射导体元件1304的开路端1322至辐射导体元件1304上连接的第二开关元件1318接地所控制，长度为四分之一波长，且产生第三共振模态频率时，以耦合方式产生一个较高频的第四共振模态频率(即图14，第四共振模态频率1404)，其长度为辐射导体元件1304连接第二开关元件1318形成短路，经过四分之一波长微带线在端部为开路端1324，此路径为四分之一波长。

当第一开关元件1316切换连接至第一金属线1312、第二开关元件1318经由第一端口(经由第一电感元件L1)切换短路时，辐射导体元件1304的端部为开路端1322经过四分之一波长微带线在尾端连接至第二开关元件1318形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1310和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻 抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1310至第一金属线1312与辐射导体元件1304产生一个较低频的第五共振模态频率(即图14，第五共振模态频率1405)，第五共振模态频率是由辐射导体元件1304的开路端1322至辐射导体元件1304上连接的第二开关元件1318接地所控制，长度为四分之一波长，且产生第五共振模态频率时，以耦合方式产生一个较高频的第六共振模态频率(即图14，第六共振模态频率1406)，其长度为辐射导体元件1304连接第二开关元件1318形成短路，经过四分之一波长微带线在端部为开路端1324，此路径为四分之一波长。

当第一开关元件1316切换连接至第二金属线1314、第二开关元件1318经由第三端口(经由电容元件C1)切换短路时，辐射导体元件1304的端部为开路端1324经过四分之一波长微带线在尾端连接至第二开关元件1318形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1310和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1310至第二金属线1314与辐射导体元件1304产生一个较高频的第七共振模态频率(即图16，第七共振模态频率1601)，第七共振模态频率是由辐射导体元件1304的开路端1324至辐射导体元件1304上连接的第二开关元件1318接地所控制，长度为四分之一波长，且产生第七共振模态频率时，以耦合方式产生一个较低频的第八共振模态频率(即图16，第八共振模态频率1602)，其长度为辐射导体元件1304连接第二开关元件1318形成短路，经过四分之一波长微带线在端部为开路端1322，此路径为四分之一波长。

当第一开关元件1316切换连接至第二金属线1314、第二开关元件1318经由第二端口(经由电阻元件R1)切换短路时，辐射导体元件1304的端部为开路端1324经过四分之一波长微带线在尾端连接至第二开关元件1318形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1310和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1310至第二金属线1314与辐射导体元件1304产生一个较高频的第九共振模态频率(即图16，第九共振模态频率1603)，第九共振模态频率是由 辐射导体元件1304的开路端1324至辐射导体元件1304上连接的第二开关元件1318接地所控制，长度为四分之一波长，且产生第九共振模态频率时，以耦合方式产生一个较高频的第十共振模态频率(即图16，第十共振模态频率1604)，其长度为辐射导体元件1304连接第二开关元件1318形成短路，经过四分之一波长微带线在端部为开路端1322，此路径为四分之一波长。

当第一开关元件1316切换连接至第二金属线1314、第二开关元件1318经由第一端口(经由第一电感元件L1)切换短路时，辐射导体元件1304的端部为开路端1324经过四分之一波长微带线在尾端连接至第二开关元件1318形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1310和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1310至第二金属线1314与辐射导体元件1304产生一个较高频的第十一共振模态频率(即图16，第十一共振模态频率1605)，第十一共振模态频率是由辐射导体元件1304的开路端1324至辐射导体元件1304上连接的第二开关元件1318接地所控制，长度为四分之一波长，且产生第十一共振模态频率时，以耦合方式产生一个较低频的第十二共振模态频率(即图16，第十二共振模态频率1606)，其长度为辐射导体元件1304连接第二开关元件1318形成短路，经过四分之一波长微带线在端部为开路端1322，此路径为四分之一波长。此结合金属背盖的多频段天线可得到十二个共振模态频率效果。

于此实施例中，金属背盖元件可结合一或多个基板元件，其结合方式与基板元件功能同于第一实施例中所示范。尽管非导体元件中存在断点，但此差异并不影响此实施例中的金属背盖元件、辐射导体元件以及非导体元件之间的立体结合关系，且其配置关系亦类似于第一实施例中所示范，故不在此详加叙述。

图14为根据本发明揭露的第三实施例中一种操作模式下所绘制的第一共振模态频率、第二共振模态频率、第三共振模态频率、第四共振模态频率、第五共振模态频率以及第六共振模态频率的操作反射损失图。如图14所示，天线架构1300具有第一共振模态频率1401、第二共振模态频率1402、第三共振模态频率1403、第四共振模态频率1404、第五共振模态频率1405以及 第六共振模态频率1406。其中输入阻抗频宽以电压驻波比4.5：1或4分贝的反射损失为标准，操作频率的阻抗频宽有涵盖分码多重接取2000/增强型通用封包无线服务技术/通用移动通讯系统/长期演进技术系统通讯频段所要求的频宽。

图15为根据本发明揭露的第三实施例中一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。如图15所示，其中曲线1501、曲线1502以及曲线1503分别代表第一共振模态频率1401、第三共振模态频率1403与第五共振模态频率1405的天线操作模态增益。

图16为根据本发明揭露的第三实施例中另一种操作模式下所绘制的第七共振模态频率、第八共振模态频率、第九共振模态频率、第十共振模态频率、第十一共振模态频率以及第十二共振模态频率的操作反射损失图。如图16所示，天线架构1300具有第七共振模态频率1601、第八共振模态频率1602、第九共振模态频率1603、第十共振模态频率1604、第十一共振模态频率1605以及第十二共振模态频率1606。其中输入阻抗频宽以电压驻波比4.5：1或4分贝的反射损失为标准，操作频率的阻抗频宽有涵盖分码多重接取2000/增强型通用封包无线服务技术/通用移动通讯系统/长期演进技术系统通讯频段所要求的频宽。

图17为根据本发明揭露的第三实施例中另一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。如图17所示，其中曲线1701、曲线1702以及曲线1703分别代表第七共振模态频率1601、第九共振模态频率1603与第十一共振模态频率1605与的天线操作模态增益。

图18为根据本发明揭露的第四实施例所绘制结合金属背盖的多频段天线的设计示意图。于此实施例中，天线架构1800包含金属背盖元件1802、辐射导体元件1804、非导体元件1806、基板元件1808、信号馈入线1810、第一金属线1812、第一开关元件1816以及第二开关元件1818。

信号馈入线1810经由第一金属线1812连接至辐射导体元件1804。第一开关元件1816与第二开关元件1818皆为一对多端口开关1817与一对多端口开关1819(于此实施例中，皆为一对四端口开关)，第一开关元件1816的一端可选择性经由耦接第一电阻元件R1的第二端口、耦接第一电容元件C1的第三端口，以及耦接第二电容元件C2的第四端口接地，第一端口为开路， 且第一开关元件1816的另一端连接至辐射导体元件1804，第二开关元件1818的一端可选择性经由耦接第一电感元件L1的第一端口、耦接第二电感元件L2的第二端口、耦接第三电感元件L3的第三端口，以及耦接第二电阻元件R2的第四端口接地，且第二开关元件1818的另一端连接至辐射导体元件1804。其中第一电感元件L1的电感值略小于第二电感元件L2，第二电感元件L2的电感值略小于第三电感元件L3，第一电容元件C1的电容值略小于第二电容元件C2。其中非导体元件1806夹置于辐射导体元件1804与金属背盖元件1802之间，此非导体元件1806是由不同介电系数材料或是非导电材质所组成，其主要功能为支撑辐射导体元件1804与金属背盖元件1802。

于本发明第四实施例中，金属背盖元件1802、辐射导体元件1804、以及第一金属线1812皆由金属元件、碳纤维元件或其他可导电材料元件所组成。其中信号馈入线1810、第一金属线1812、第一开关元件1816以及第二开关元件1818皆设置于基板元件1808上。基板元件1808是由不可导电材料元件或不同介电系数材料所组成(如，环氧玻璃纤维板或软性电路板)。

于本发明第四实施例的天线架构1800，当第二开关元件1818经由第四端口(经由第二电阻元件R2)切换连接至辐射导体元件1804、第一开关元件1816切换开路时，辐射导体元件1804的端部为开路端1824经过四分之一波长微带线在尾端连接至第二开关元件1818形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1810和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1810至辐射导体元件1804产生一个低频的第一共振模态频率(即图19，第一共振模态频率1901)，第一共振模态频率是由辐射导体元件1804的开路端1824至辐射导体元件1804上连接的第二开关元件1818接地所控制，长度为四分之一波长。

当第二开关元件1818经由第一端口(经由第一电感元件L1)切换连接至辐射导体元件1804、第一开关元件1816切换开路时，辐射导体元件1804的端部为开路端1824经过四分之一波长微带线在尾端连接至第二开关元件1818形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1810和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量 经由信号馈入线1810至辐射导体元件1804产生一个低频的第二共振模态频率(即图19，第二共振模态频率1902)，第二共振模态频率是由辐射导体元件1804的开路端1824至辐射导体元件1804上连接的第二开关元件1818接地所控制，长度为四分之一波长。

当第二开关元件1818经由第二端口(经由第二电感元件L2)切换连接至辐射导体元件1804、第一开关元件1816切换开路时，辐射导体元件1804的端部为开路端1824经过四分之一波长微带线在尾端连接至第二开关元件1818形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1810和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1810至辐射导体元件1804产生一个低频的第三共振模态频率(即图19，第三共振模态频率1903)，第三共振模态频率是由辐射导体元件1804的开路端1824至辐射导体元件1804上连接的第二开关元件1818接地所控制，长度为四分之一波长。

当第二开关元件1818经由第三端口(经由第三电感元件L3)切换连接至辐射导体元件1804、第一开关元件1816切换开路时，辐射导体元件1804的端部为开路端1824经过四分之一波长微带线在尾端连接至第二开关元件1818形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1810和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1810至辐射导体元件1804产生一个低频的第四共振模态频率(即图19，第四共振模态频率1904)，第四共振模态频率是由辐射导体元件1804的开路端1824至辐射导体元件1804上连接的第二开关元件1818接地所控制，长度为四分之一波长。

当第二开关元件1818经由第四端口(经由第二电阻元件R2)切换连接至辐射导体元件1804、第一开关元件1816经由第四端口(经由第二电容元件C2)切换连接至辐射导体元件1804时，辐射导体元件1804的端部为开路端1824经过四分之一波长微带线在尾端连接至第一开关元件1816形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1810和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激 发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1810至辐射导体元件1804产生一个高频的第五共振模态频率(即图21，第五共振模态频率2101)，第五共振模态频率是由辐射导体元件1804的开路端1824至辐射导体元件1804上连接的第一开关元件1816接地所控制，长度为四分之一波长。

当第二开关元件1818经由第四端口(经由第二电阻元件R2)切换连接至辐射导体元件1804、第一开关元件1816经由第三端口(经由第一电容元件C1)切换连接至辐射导体元件1804时，辐射导体元件1804的端部为开路端1824经过四分之一波长微带线在尾端连接至第一开关元件1816形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1810和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1810至辐射导体元件1804产生一个高频的第六共振模态频率(即图21，第六共振模态频率2102)，第六共振模态频率是由辐射导体元件1804的开路端1824至辐射导体元件1804上连接的第一开关元件1816接地所控制，长度为四分之一波长。

当第二开关元件1818经由第四端口(经由第二电阻元件R2)切换连接至辐射导体元件1804、第一开关元件1816经由第二端口(经由第一电阻元件R1)切换连接至辐射导体元件1804时，辐射导体元件1804的端部为开路端1824经过四分之一波长微带线在尾端连接至第一开关元件1816形成短路，其中存在信号馈入点，阻抗匹配可由调整信号馈入线1810和短路之间距离找寻信号馈入共振点阻抗50Ω，电抗应趋近于零，可达到良好阻抗匹配而激发电磁波辐射传递信号，结构是一个平面倒F型天线，能量经由信号馈入线1810至辐射导体元件1804产生一个高频的第七共振模态频率(即图21，第七共振模态频率2103)，第七共振模态频率是由辐射导体元件1804的开路端1824至辐射导体元件1804上连接的第一开关元件1816接地所控制，长度为四分之一波长。此结合金属背盖的多频段天线可得到七个共振模态频率效果。

于此实施例中，金属背盖元件可结合一或多个基板元件，其结合方式与基板元件功能同于第一实施例中所示范。尽管非导体元件中存在断点，但此 差异并不影响此实施例中的金属背盖元件、辐射导体元件以及非导体元件之间的立体结合关系，且其配置关系亦类似于第一实施例中所示范，故不在此详加叙述。

图19为根据本发明揭露的第四实施例中一种操作模式下所绘制的第一共振模态频率、第二共振模态频率、第三共振模态频率以及第四共振模态频率的操作反射损失图。如图19所示，天线架构1800具有第一共振模态频率1901、第二共振模态频率1902、第三共振模态频率1903以及第四共振模态频率1904。其中输入阻抗频宽以电压驻波比4.5：1或4分贝的反射损失为标准，操作频率的阻抗频宽有涵盖分码多重接取2000/增强型通用封包无线服务技术/通用移动通讯系统/长期演进技术系统通讯频段所要求的频宽。

图20为根据本发明揭露的第四实施例中一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。如图20所示，其中曲线2001、曲线2002、曲线2003以及曲线2004分别代表第一共振模态频率1901、第二共振模态频率1902、第三共振模态频率1903以及第四共振模态频率1904的天线操作模态增益。

图21为根据本发明揭露的第四实施例中另一种操作模式下所绘制的第五共振模态频率、第六共振模态频率以及第七共振模态频率的操作反射损失图。如图21所示，天线架构1800具有第五共振模态频率2101、第六共振模态频率2102以及第七共振模态频率2103。其中输入阻抗频宽以电压驻波比4.5：1或4分贝的反射损失为标准，操作频率的阻抗频宽有涵盖分码多重接取2000/增强型通用封包无线服务技术/通用移动通讯系统/长期演进技术系统通讯频段所要求的频宽。

图22为根据本发明揭露的第四实施例中另一种操作模式下所绘制结合金属背盖的多频段天线的操作模态增益图。如图22所示，其中曲线2201、曲线2202以及曲线2203分别代表第五共振模态频率2101、第六共振模态频率2102以及第七共振模态频率2103的天线操作模态增益。

图23A、23B、23C以及23D为根据本发明揭露的多个实施例所绘制有关切断金属的非导体元件的定义的示意图。首先，定义非导体元件2306包含第一端点2306a与第二端点2306b，且非导体元件2306夹置于金属背盖元件2302与辐射导体元件2304之间，其中，非导体元件2306紧密接合金属 背盖元件2302与辐射导体元件2304，具体而言，金属背盖元件2302外侧经由第一端点2306a往辐射导体元件2304延伸，其区间内为平滑或无明显凹凸处，金属背盖元件2302外侧经由第二端点2306b往辐射导体元件2304延伸，其区间内为平滑或无明显凹凸处。

其次，以金属背盖元件上下顶端处任一点为基准，向其对侧端延伸长度2300，若于此范围内存在另一非导体元件2308，则非导体元件2308包含第三端点2308a与第四端点2308b，其中第三端点2308a与第一端点2306a存在于同一侧，而第四端点2308b与第二端点2306b存在于同一侧。

如图23A所示，以金属背盖元件2302上下顶端处任一点为基准，向其对侧端延伸长度2300，于此范围内存在非导体元件2308，且相同于非导体元件2306为由第一端点2306a延伸至第二端点2306b，非导体元件2308为由金属背盖元件2302外侧的第三端点2308a延伸至外侧的第四端点2308b，其中非导体元件2308的延伸方向与延伸长度2300之延伸方向为垂直关系，因此不符合本发明揭露“切断金属的非导体元件”的特征。

如图23B所示，以金属背盖元件2302上下顶端处任一点为基准，向其对侧端延伸长度2300，于此范围内存在非导体元件2308，且不同于非导体元件2306为由第一端点2306a延伸至第二端点2306b，非导体元件2308为由金属背盖元件2302内侧的第三端点2308a延伸至内侧的第四端点2308b，其中非导体元件2308的延伸方向与延伸长度2300之延伸方向为垂直关系，因此符合本发明揭露“切断金属的非导体元件”的特征。

如图23C所示，由金属背盖元件2302上下顶端处任一点为基准，向其对侧端延伸长度2300，于此范围内存在具有断点的非导体元件2308，且相同于非导体元件2306为由第一端点2306a延伸至第二端点2306b，非导体元件2308为由金属背盖元件2302外侧的第三端点2308a延伸至外侧的第四端点2308b，其中非导体元件2308的延伸方向与延伸长度2300之延伸方向为垂直关系，因此不符合本发明揭露“切断金属的非导体元件”的特征。

如图23D所示，由金属背盖元件2302上下顶端处任一点为基准，向其对侧端延伸长度2300，于此范围内存在具有复数断点的非导体元件2308，且相同于非导体元件2306为由第一端点2306a延伸至第二端点2306b，非导体元件2308为由金属背盖元件2302外侧的第三端点2308a延伸至外侧的第 四端点2308b，其中非导体元件2308的延伸方向与延伸长度2300之延伸方向为垂直关系，因此不符合本发明揭露“切断金属的非导体元件”的特征。上述实施例仅用以示范本发明对于切断金属的非导体元件之定义，并不用以限制本发明的实施方式。

本发明通过应用以上多个实施例，通过于天线架构中设置额外的连接元件，可在追求金属背盖元件的外观最佳化的同时，维持天线共振模态的正常运作。值得注意的是，在本发明所揭示的多个实施例中所揭示的各元件及部件之尺寸仅为方便说明之示例。换言之，该尺寸为本发明可能的实施方式，然而并非用以限制本发明。本领域普通技术人员亦可依实际需求调整该尺寸。

本领域普通技术人员可以容易理解到揭露的实施例实现一或多个前述举例的优点。阅读前述说明书之后，本领域普通技术人员将有能力对如同此处揭露内容作多种类的更动、置换、等效物以及多种其他实施例。因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者与其均等范围为主。