天线结构的制作方法
【专利摘要】一种天线结构包括接地部、平面倒F天线及镜像辐射部。镜像辐射部对应平面倒F天线配置。镜像辐射部的第一辅助段与平面倒F天线的第一辐射段以相对方向延伸，且第一辅助段包括实质上相同于第一辐射段的物理长度。镜像辐射部的第二辅助段与平面倒F天线的第二辐射段以相对方向延伸，且第二辅助段包括实质上相同于第二辐射段的物理长度。其中，第一辐射段及第一辅助段支援第一频段。第二辐射段及第二辅助段支援第二频段。第二频段大于第一频段且不与第一频段重叠。
【专利说明】
天线结构
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种天线结构，特别是一种用于宽频且可多频段使用的天线结构。【【背景技术】】
[0002]随着通讯技术蓬勃发展，电子装置已日渐普遍，例如:平板电脑、笔记本电脑、行动电话及多媒体播放器。而为了满足人们的需求，电子装置通常具有无线通讯的功能，例如:电子装置使用2G、3G、LTE (Long Term Evolut1n)甚至是5G通讯技术来进行无线通讯。而LTE 系统使用 700MHz、800MHz、900MHz、1700MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz 以及2600MHz的频带来进行通讯。而不论采用何种通讯技术，无线通讯均是经由天线来收发无线信号。
[0003]随着无线通讯技术的快速发展，无线通讯应用也越来越广泛。为了兼容多个通讯频带，双频或是多频天线的需求也与日倶增。在电子装置日趋朝向轻薄化发展下，平面倒F天线(Planar Inverted F Antenna ；PIFA)天线已广为电子装置所采用。
[0004]平面倒F天线产生的中心操作频率和天线的长度有关。平面倒F天线的长度需等于所需中心频率对应的二分之一波长(λ/2)或四分之一(λ/4)波长。因此，在有限的空间中，仅借由改变平面倒F天线的长度以同时涵盖不同需求的中心操作频率对设计者而言是一大挑战。
【
【发明内容】
】
[0005]在一实施例中，一种天线结构包括接地部、平面倒F天线及镜像辐射部。接地部包括接地段及第一连接段。平面倒F天线包括第一辐射段、第二连接段、第二辐射段及馈入点。镜像辐射部包括第一辅助段及第二辅助段。其中，第一辐射段及第一辅助段支援一第一频段。第二辐射段及第二辅助段支援第二频段。第二频段大于第一频段且不与第一频段重叠。
[0006]于此，第一连接段的第一端耦接接地段。第二连接段的第一端耦接第一辐射段的第一端。第二连接段的第二端耦接第一连接段的第二端。第二辐射段位在第一辐射段与接地段的延伸方向之间。第二辐射段与第一辐射段间隔第一间隙。第二辐射段的第一端耦接第二连接段。馈入点位在第二连接段的第二端上。
[0007]镜像辐射部耦接平面倒F天线。第一辅助段的第一端耦接第二连接段的第一端，并且第一辅助段与第一辐射段以相对方向延伸。第一辅助段包括实质上相同于第一辐射段的物理长度。第二辅助段位在第一辅助段与接地部的延伸方向之间。第二辅助段与第一辅助段间隔第二间隙。第二辅助段的第一端耦接第二连接段，并且第二辅助段与第二辐射段以相对方向延伸。第二辅助段包括实质上相同于第二辐射段的物理长度。
[0008]综上所述，根据本发明的天线结构借由镜像与耦合的方式产生多频段的天线，以致使天线可操作的频宽更宽，进而可操作于2G、2.5G、2.75G、3G、3.5G、3.75G、3.9G、4G等通讯技术的涵盖频段。再者，根据本发明的天线结构同时支援高频与低频，其中支援高频的结构间互为镜像，且支援低频的结构间也互为镜像，借以得到较佳的阻抗匹配，致使天线可操作的频宽更宽。再经由耦合间距将能量以电性耦合的方式传递，以增加整体的天线效率而使天线有较佳的辐射场型。
【【附图说明】】
[0009]图1为根据本发明的第一实施例的天线结构的示意图。
[0010]图2为根据本发明的第一实施例的天线结构的示意图。
[0011]图3为根据本发明的第二实施例的天线结构的示意图。
[0012]图4为根据本发明的第三实施例的天线结构的示意图。
[0013]图5为根据本发明的第一实施例的天线结构安装于电子装置时的天线效率图。
[0014]图6为根据本发明的第一实施例的天线结构安装于电子装置时的天线效率图。
[0015]图7为根据本发明的第一实施例的天线结构操作于700MHz至2210MHz频段的辐射场型图。
【【具体实施方式】】
[0016]图1为根据本发明的第一实施例的天线结构的示意图。请参照图1，天线100包括接地部110、平面倒F天线120与镜像辐射部130。在一些实施例中，接地部110、平面倒F天线120与镜像辐射部130可以导性材料(例如:铜、银、铁、铝或是其合金)制成，或者可为印刷电路板(Printed Circuit Board ；PCB)上的走线(trace) ο
[0017]接地部110用来提供信号接地。如图1所示，接地部110电性连接至电子装置中的系统接地端200，或者，接地部110属于系统接地端200的一部分。
[0018]图2为根据本发明的第一实施例的天线结构的示意图。请参照图2，接地部110包括接地段111及第一连接段112。第一连接段112的第一端112A耦接接地段111的一端IllAo接地段111耦接电子装置中的系统接地端(图未示)。
[0019]平面倒F天线120包括第一辐射段121、第二连接段123、第二辐射段122及馈入点124。在实体配置上，第二辐射段122的第一端122A耦接第一连接段112的第二端112B，换言之，平面倒F天线120经由接地部110耦接电子装置中的系统接地端。在一些实施例中，第一连接段112与接地段111之间可具有夹角，第一连接段112与第二辐射段122之间也具有夹角。
[0020]如图2所示，第二辐射段122位在第一辐射段121与接地段111的延伸线Dl之间。第一辐射段121的第一端12IA耦接第二连接段123的第一端123A。第二辐射段122的第一端122A耦接第二连接段123的第二端123B。在一些实施例中，第一辐射段121可垂直于第二连接段123，且第二辐射段122可垂直于第二连接段123。
[0021]第一辐射段121包括第一区段1211及第二区段1212。第一区段1211耦接在第二连接段123与第二区段1212之间，且第二区段1212的线宽W05大于第一区段1211的线宽W06。具体而言，第一辐射段121较佳地呈L字型以获得较佳的天线效率。设计者可根据第一辐射段121所需的操作频带来调整其形状以符合不同电子装置的需求。在一些实施例中，基于图2所示的方位，第一辐射段121的第一区段1211平行于第二辐射段122。并且，第一辐射段121的第二区段1212平行于接地段111的延伸线D1。
[0022]第二辐射段122包括第三区段1221及第四区段1222，第三区段1221耦接在第二连接段123与第四区段1222之间，且第三区段1221的线宽W07大于第四区段1222的线宽WOS0第二辐射段122呈L字型以获得较佳的天线效率。设计者可根据第二辐射段122所需的操作频带来调整其形状以符合不同电子装置的需求。在一些实施例中，基于图2所示的方位，第二辐射段122的第三区段1221平行于第一辐射段121。并且，第二辐射段122的第四区段1222平行于接地段111的延伸线Dl。
[0023]第一辐射段121远离第二连接段123的一侧(第二区段1212的一侧)至第二连接段123的绝对距离WOl大于第二辐射段122远离第二连接段123的一侧(第四区段1222的一侧)至第二连接段123的绝对距离W02。由于第一辐射段121的物理长度大于第二辐射段122的物理长度，所以第一辐射段121用来提供天线100较低频的工作频段，而第二辐射段122提供天线100较高频的工作频段。天线100经由第一辐射段121及第二辐射段122收发两个频段互不重叠的射频信号(为方便描述以下称为第一频段及第二频段)。第一频段支援低频，且第二频段支援高频。天线100经由第一辐射段121收发第一频段的射频信号，并且天线100经由第二辐射段122收发第二频段的射频信号。举例来说，以天线100支援LTE通讯技术中的频段为例，第一频段支援700MHz频段，而第二频段支援1800MHz频段。于此，虽以LTE通讯技术为例，但本发明不限于此，天线100支援的第一频段与第二频段亦可为2G、2.5G、2.75G、3G、3.5G、3.75G、3.9G或5G等通讯技术的涵盖频段。
[0024]镜像辐射部130包括第一辅助段131与第二辅助段132。在实体配置上，第二辅助段132位在第一辅助段131与接地部110的延伸线Dl之间。第一辅助段131的第一端131A耦接第二连接段123的第一端123A。第二辅助段132的第一端132A耦接第二连接段123的第二端123B，也就是说，镜像辐射部130通过第二连接段123耦接接地部110进而耦接电子装置中的系统接地端(图未示)。在一些实施例中，第一辅助段131的第一端131A可垂直于第二连接段123，且第二辅助段132与第二连接段123之间具有夹角。
[0025]馈入点124设置于平面倒F天线的第二连接段123的第二端123B上，且第一辐射段121、第二辐射段122、第一辅助段131及第二辅助段132均连接至馈入点124。馈入点124耦接于信号源(图未示)例如电子装置的射频模组。也就是说，天线100利用射频模组产生的电流来共振出天线100的操作频带，即前述的第一频段与第二频段。
[0026]更进一步地来看，前述的信号源将电流馈入第二辐射段122，第二辐射段122将接收的能量经由耦合间距Gl耦合至第一辐射段121，进而提升天线效率。在一些实施例中，耦合间距Gl并不为零，且较佳约介于2至3mm之间。
[0027]在一些实施例中，第一辐射段121的第一区段1211与接地部110的延伸线Dl之间的垂直距离不为零，且较佳约介于12至13mm之间。并且，第二辐射段122的第三区段1221与接地部110的延伸线Dl之间的垂直距离不为零，且较佳约介于5至8mm之间。
[0028]第一辅助段131为具有若干转折的蜿蜒线段。在一些实施例中，如图2所示，蜿蜒线段由若干U字型串接而成，且较佳地包含九个弯曲点。设计者可根据第一辅助段131所需的操作频带来调整蜿蜒线段的尺寸及形状以符合不同电子装置的需求。
[0029]第一辅助段131远离第二连接段123的一侧与第二连接段123之间的绝对距离W04相等于第二辅助段132远离第二连接段123的一侧与第二连接段123之间的绝对距离ff03o由此可知，由于第一辅助段131实质上的物理长度大于第二辅助段132的物理长度，所以第一辅助段131用来提供天线100较低频的工作频段，而第二辅助段132提供天线100较高频的工作频段。天线100经由第一辅助段131及第二辅助段132来收发前述的第一频段及第二频段的射频信号。
[0030]更进一步地来看，前述的信号源将电流馈入第二辅助段132，第二辅助段132将接收的能量经由耦合间距G2耦合至第一辅助段131，进而提升天线效率。在一些实施例中，耦合间距G2不为零，且较佳约介于2至3mm之间。
[0031]如图2所示，第一辅助段131与第一辐射段121以第二连接段123为中心分别朝第二连接段123两侧的方向延伸。第一辅助段131的物理长度与第一辐射段121的物理长度实质上相同。而第一辅助段131远离第二连接段123的一侧与第二连接段123之间的绝对距离W03可小于第一辐射段121远离第二连接段123的一侧与第二连接段123之间的绝对距离WOl。换言之，在有限的空间中，第一辅助段131得利用蜿蜒线段提供天线100支援第一频段所需的物理长度。基于第一辅助段131的结构，第一辅助段131所产生的频段与第一辐射段121所产生的频段实质上重叠。当前述的电子装置的射频模组产生的信号由馈入点124馈入时，第一辅助段131与第一辐射段121共同形成第一频段的共振路径。换言之，基于信号的传递路径，第一辅助段131根据第一辐射段121以镜像(mirror)方式配置。由两个相同物理长度但延伸方向相反的共振路径(即第一辐射段121与第一辅助段131)来产生两个相同的共振模态且得到较佳的阻抗匹配，致使天线100操作于第一频段的频宽增加。在一些实施例中，蜿蜒线段的线宽W09较佳地约为1mm。蜿蜒线段的线距G3不为零，且较佳约介于I至1.5mm之间，致使天线100操作于第一频段的频宽倍增。基此，天线100适用于LTE通讯技术。
[0032]同样地，如图2所示，第二辅助段132与第二辐射段122以第二连接段123为中心分别朝第二连接段123的方向延伸。第二辅助段132的物理长度与第二辐射段122的物理长度实质上相同。并且，第二辅助段132所产生的频段与第二辐射段122所产生的频段实质上重叠。第二辅助段132、第二辐射段122、馈入点124共同形成第二频段的共振路径。换言之，基于信号的传递路径，第二辅助段132根据第二辐射段122以镜像(mirror)方式配置。由两个相同物理长度但延伸方向相反的共振路径(即第二辐射段122与第二辅助段132)来产生两个相同的共振模态且得到较佳的阻抗匹配，致使天线100操作于第二频段的频宽倍增。
[0033]在一些实施例中，第一辐射段121的第二区段1212包括缺口 1212G。缺口 1212G的开口方向朝向接地端110的延伸线D1。如图2所示，缺口 1212G较佳地呈半圆形。基于第二区段1212的结构，第一辐射段121产生第一频段。在组装电子装置时，电子装置的电路元件可设置在缺口 1212G内。
[0034]图3为根据本发明的第二实施例的天线结构的示意图。请参照图3，相较于图2，两者的差异在于，天线100包括第一耦合段140。在实体配置上，第一耦合段140位于第二辐射段122与接地部110之间，且第一耦合段140的第一端1401耦接至电子装置的系统接地端(图未示)。第一耦合段140与第二辐射段122相隔一耦合间距G4，致使第一耦合段140与第二辐射段122电性耦合以产生频带更宽的第二频段。在一些实施例中，第二频段可支援2600MHz频段。
[0035]如图3所示，第一耦合段140可包含一弯折而呈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可平行于第二辐射段122的第四区段1222。再者，第一耦合段140的第二端1402与前述第四区段1222之间的垂直距离(耦合间距G4)不为零，且较佳约介于I至2mm之间。
[0036]图4为根据本发明的第三实施例的天线结构的示意图。请参照图4，相较于图2，两者的差异在于，天线100包括第二耦合段150。在实体配置上，第二耦合段150位于第一辐射段121与接地部110之间，且第二耦合段150的第一端1501耦接至电子装置的系统接地端(图未示)。第二耦合段150与第一辐射段121相隔一耦合间距G5，致使第二耦合段150与第一辐射段121电性耦合以产生频带更宽的第一频段。在一些实施例中，第一频段可支援900MHz频段。
[0037]如图4所示，第二耦合段150可包含一弯折而呈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可平行于第一辐射段121的第二区段1212。再者，第二耦合段150的第二端1502与前述第二区段1212之间的垂直距离(耦合间距G5)不为零，且较佳约介于I至2mm之间。
[0038]图5及图6为根据本发明的第一实施例的天线100安装于电子装置时的天线效率图，其中，天线效率图的横轴及纵轴分别表示操作频率(MHz)及天线效率(％ )。前述的电子装置可为平板电脑或笔记本电脑。请参照图5，天线100操作于700MHz至860MHz频段之间的天线效率约为30%以上。请参照图6，天线100操作于1710MHz至2210MHz频段之间的天线效率均为40%以上。因此，根据本发明的天线100至少可操作于2G、2.5G、2.75G、3G、3.5G、3.75G、3.9G、4G等通讯技术的涵盖频段。
[0039]图7为根据本发明的第一实施例的天线100操作于700MHz至2210MHz之间的频段的辐射场型图。如图7所示，根据其显示的能量分布可看出天线100于各方向上均有良好的辐射效率。
[0040]综上所述，根据本发明的天线结构借由镜像与耦合的方式产生多频段的天线，以致使天线可操作的频宽更宽，进而可操作于2G、2.5G、2.75G、3G、3.5G、3.75G、3.9G、4G等通讯技术的涵盖频段。再者，根据本发明的天线结构同时支援高频与低频，其中支援高频的结构间互为镜像，且支援低频的结构间也互为镜像，借以得到较佳的阻抗匹配，致使天线可操作的频宽更宽。再经由耦合间距将能量以电性耦合的方式传递，以增加整体的天线效率而使天线有较佳的辐射场型。
[0041]虽然本发明已以实施例揭露如上然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
【主权项】
1.一种天线结构，其特征在于，包括: 一接地部，包括: 一接地段；以及 一第一连接段，该第一连接段的一第一端耦接该接地段； 一平面倒F天线，包括: 一第一辐射段，支援一第一频段； 一第二连接段，该第二连接段的一第一端耦接该第一辐射段的一第一端，该第二连接段的一第二端耦接该第一连接段的一第二端； 一第二辐射段，支援一第二频段，位在该第一辐射段与该接地段之间以及位在该第一辐射段与该接地段的延伸线之间，与该第一辐射段间隔一第一间隙，该第二辐射段的一第一端耦接该第二连接段，其中该第二频段大于该第一频段且不与该第一频段重叠；以及一馈入点，位在该第二连接段的该第二端上；以及一镜像辐射部，耦接该平面倒F天线，该镜像辐射部包括: 一第一辅助段，支援一第一频段，该第一辅助段的一第一端耦接该第二连接段的该第一端，该第一辅助段与该第一福射段以相对方向延伸，该第一辅助段包括实质上相同于该第一辐射段的物理长度；以及 一第二辅助段，位在该第一辅助段与该接地部的延伸方向之间，与该第一辅助段间隔一第二间隙，该第二辅助段的一第一端耦接该第二连接段，该第二辅助段与该第二辐射段以相对方向延伸，该第二辅助段包括实质上相同于该第二辐射段的物理长度。2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第一辅助段产生的频段与该第一辐射段所产生的频段实质上重叠。3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第二辅助段产生的频段与该第二辐射段所产生的频段实质上重叠。4.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第一频段支援低频，该第二频段支援尚频。5.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第一辐射段与该接地端之间的最短距离实质上介于12至13mm之间。6.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第二辐射段与该接地端之间的最短距离实质上介于5至8mm之间。7.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第一辐射段垂直于该第二连接段，该第一辐射段包括一第一区段及一第二区段，该第一区段耦接在该第二连接段与该第二区段之间，该第二区段的线宽大于该第一区段的线宽。8.如权利要求7所述的天线结构，其特征在于，该第一辐射段的该第二区段包括一缺口，该缺口的开口方向朝向该接地端。9.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第二辐射段垂直于该第二连接段，该第二辐射段包括一第三区段及一第四区段，该第三区段耦接在该第二连接段与该第四区段之间，该第四区段的线宽大于该第三区段的线宽。10.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第一连接段与该接地段之间形成一夹角。11.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第一辅助段为具有若干转折的蜿蜒线段。12.如权利要求11所述的天线结构，其特征在于，该蜿蜒线段的线宽为1mm。13.如权利要求11所述的天线结构，其特征在于，该蜿蜒线段的线距实质上介于I至1.5mm之间。14.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第一辅助段远离该第二连接段的一侧与该第二连接段之间的绝对距离小于该第一辐射段远离该第二连接段的一侧与该第二连接段之间的绝对距离。15.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第一辅助段与该第二辅助段之间的间隙实质上介于2至3mm之间。16.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第一辐射段与该第二辐射段之间的间隙实质上介于2至3mm之间。17.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，该第一辅助段远离该第二连接段的一侧与该第二连接段之间的绝对距离相等于该第二辅助段远离该第二连接段的一侧与该第二连接段之间的绝对距离。18.如权利要求17所述的天线结构，其特征在于，包括一第一耦合段，位于该第二辐射段与该接地部之间，该第一耦合段的一第一端耦接该接地部，该第一耦合段用以与该第二辐射段电性耦合。19.如权利要求18所述的天线结构，其特征在于，包括一第二耦合段，位于该第一辐射段与该接地部之间，该第二耦合段的第一端耦接该接地部，该第二耦合段用以与该第一辐射段电性耦合。
【文档编号】H01Q5/20GK106033834SQ201510111494
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月13日
【发明人】黄嘉民
【申请人】神讯电脑(昆山)有限公司, 神基科技股份有限公司