通信装置制造方法
【专利摘要】一种通信装置，包括一接地元件以及一天线元件。天线元件邻近于接地元件，且与接地元件不互相重叠。天线元件包括一第一部分及一第二部分。第一部分具有一第一端及一第二端，其中第一端为天线元件的一第一馈入点。第二部分具有一第三端及一第四端，其中第三端为天线元件的一第二馈入点，而第四端为一开口端。一第一切换开关耦接于第一部分的第二端与第二部分的第三端之间。第一切换开关还经由第一部分和一第一电抗电路耦接至一通信模块。一第二切换开关耦接至第二部分的第三端。第二切换开关还经由一第二电抗电路耦接至通信模块。本发明的该天线元件的总长度将远小于一般天线元件所需的最低操作频率的0.25倍波长，因此具有小尺寸的优点。
【专利说明】通信装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通信装置，尤其涉及一种包括可重组式双馈入接地面天线元件(Reconfigurable Dual-feed Ground Plane Antenna Element)的通信装置。
【背景技术】
[0002]近年来随着无线通信产业的蓬勃发展，为了满足使用者多元化的需求，移动通信装置的功能也日趋进步。一般而言，移动通信装置必须在符合薄形化的趋势下，同时加入相关的零组件。因此，如何在移动通信装置的有限空间内设计出具备更多功能的天线元件，并使得此天线元件能够达到实际使用的效能，是天线设计者的一项重要挑战。
[0003]有鉴于此，须要设计一种包括小尺寸天线的移动通信装置，以解决天线元件的可设计空间日渐缩减的难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种通信装置及其可重组式双馈入接地面天线元件(Reconfigurable Dual-feed Ground Plane Antenna Element)。该接地面天线兀件主要包括一天线元件及该通信装置内的一接地元件。该天线元件包括一第一部分及一第二部分。该第一部分与该第二部分之间设置有一切换开关，以使该天线元件可取得不同电流共振路径的组合。该切换开关还可用于控制该天线元件的多个不同共振模态的激发，进而达成该天线元件的多频操作。该第一部分与该第二部分的总长度可以小于该天线元件的最低操作频率的0.15倍波长。换言之，本发明的该天线元件的总长度将远小于一般天线元件所需的最低操作频率的0.25倍波长，因此具有小尺寸的优点。
[0005]在较佳实施例中，本发明提供一种通信装置，包括:一接地元件；以及一天线元件，邻近于该接地元件，并与该接地元件不互相重叠，其中该天线元件包括:一第一部分，具有一第一端及一第二端，其中该第一端为该天线元件的一第一馈入点；以及一第二部分，具有一第三端及一第四端，其中该第三端为该天线元件的一第二馈入点，而该第四端为一开口端；其中，一第一切换开关耦接于该第一部分的该第二端与该第二部分的该第三端之间，该第一切换开关还经由该第一部分和一第一电抗电路(reactive circuit)稱接至一通信模块，一第二切换开关耦接至该第二部分的该第三端，而该第二切换开关还经由一第二电抗电路耦接至该通信模块。
[0006]在一些实施例中，该天线元件大致沿着该接地元件的一第一边缘延伸，或是大致沿着该接地元件的二相邻边缘延伸。在一些实施例中，该天线元件邻近于该接地元件的一角落处。该第二部分大致沿着该接地元件的一第一边缘延伸，该第一部分大致沿着该接地元件的一第二边缘延伸，而该第一边缘邻近且垂直于该第二边缘。
[0007]在一些实施例中，当该第一切换开关闭路(closed，导通)且该第二切换开关开路(open,不导通)时,该天线元件经由该第一馈入点接收馈入能量,并操作于一第一频带。在一些实施例中，当该第二切换开关闭路且该第一切换开关开路时，该天线元件经由该第二馈入点接收馈入能量，并操作于一第二频带。在一些实施例中，该第一频带约介于704MHz至960MHz之间，而该第二频带约介于1710MHz至2690MHz之间。
[0008]在一些实施例中，该天线元件的该第一部分大致为一 L字形或一直条形。在一些实施例中，该天线元件的该第二部分大致为一 L字形或一直条形。
[0009]在本发明中，该天线元件与该接地元件形成不对称的一偶极天线(DipoleAntenna)结构,而借由控制这些切换开关可以选择性地I禹接该天线元件的不同馈入点至一信号源。该天线元件可以使用该第一部分加上该第二部分的组合，或是仅使用该第二部分，以得到不同的电流共振路径。该天线元件还可控制其多个不同共振模态的激发。更详细地说，该天线元件可用下列方式操作于多重频带。当该第一切换开关闭路且该第二切换开关开路时，该天线元件使用该第一部分加上该第二部分的组合来产生共振。另外，借由该第一电抗电路提供一第一阻抗值，该天线元件可以共振于该第一频带。该第一部分与该第二部分的总长度是小于该第一频带的最低频率的0.15倍波长。此时，该天线元件可产生一共振模态，以涵盖该天线元件的低频操作。当该第二切换开关闭路且该第一切换开关开路时，该天线元件仅使用该第二部分来产生共振。另外，借由该第二电抗电路提供一第二阻抗值，该天线元件可以共振于该第二频带。该第二部分的长度小于该第二频带的最低频率的0.15倍波长。此时，该天线元件可产生另一共振模态，以该涵盖天线元件的高频操作。
[0010]在一些实施例中，该天线元件大致为一平面结构，其总面积仅约为10 X 30mm2。在一些实施例中，该天线元件可切换操作于LTE700/GSM850/900的一低频频带以及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500的一高频频带。换言之，该天线元件可以涵盖约介于704MHz至960MHz之间的该第一频带，并涵盖约介于1710MHz至2690MHz之间的该第二频带，以达成LTE/WWAN的多重频带操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置的示意图；
[0012]图2是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件由第一馈入点馈入能量时的返回损耗图；
[0013]图3是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件由第二馈入点馈入能量时的返回损耗图；
[0014]图4是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件由第一馈入点馈入能量时的天线效率图；
[0015]图5是显示根据本发明第一实施例所述是天线元件由第二馈入点馈入能量时的天线效率图；
[0016]图6是显示根据本发明第二实施例所述的通信装置的示意图；
[0017]图7是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置的示意图。
[0018]【主要元件附图标记说明】
[0019]100,600,700 ~通信装置；
[0020]10~接地元件；
[0021]101~接地元件的第一边缘；
[0022]102~接地元件的第二边缘；
[0023]11、61、71?天线元件；
[0024]12、62、72?天线元件的第一部分；
[0025]13、63、73?天线元件的第二部分；
[0026]121、621、721?第一部分的第一端(第一馈入点)；
[0027]122、622、722?第一部分的第二端；
[0028]131、631、731?第二部分的第三端(第二馈入点)；
[0029]132、632、732?第二部分的第四端；
[0030]14、64、74?第一切换开关；
[0031]15、65、75?第二切换开关；
[0032]16、66、76?第一电抗电路；
[0033]17、67、77?第二电抗电路；
[0034]18?通信模块；
[0035]21?第一频带；
[0036]31?第二频带；
[0037]41、51?天线效率曲线。
【具体实施方式】
[0038]为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附的图，作详细说明如下。
[0039]图1是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置100的示意图。通信装置100可以是一智能型手机(Smart phone)、一平板电脑(Tablet Computer),或是一笔记本型电脑(Notebook Computer)。如图1所示,通信装置100至少包括一接地元件10及一天线元件11。天线元件11大致沿着接地元件10的一第一边缘101延伸。接地元件10可以是一金属平面，并铺设于一介质基板上(未显示)，例如:一 FR4基板或是一系统电路板。天线元件11邻近于接地元件10，并与接地元件10不互相重叠。天线元件11包括一第一部分12及一第二部分13。在本实施例中，第一部分12大致为一 L字形，而第二部分13大致为一直条形。本发明并不限于此，在其他实施例中，第一部分12和第二部分13中任一者可以大致为一直条形、一 L字形、一 J字形、一 U字形、一 W字形，或是一 S字形等等。第一部分12具有一第一端121及一第二端122，其中第一端121为天线元件11的一第一馈入点。第二部分13具有一第三端131及一第四端132，其中第三端131为天线元件11的一第二馈入点，而第四端132为一开口端。第一切换开关14耦接于第一部分12的第二端122与第二部分13的第三端131之间。第一切换开关14还经由第一部分12和一第一电抗电路16耦接至一通信模块18。一第二切换开关15也耦接至第二部分13的第三端131。第二切换开关15还经由一第二电抗电路17耦接至通信模块18。第一电抗电路16提供一第一阻抗值，而第二电抗电路17提供一第二阻抗值，其中该第一阻抗值可异于该第二阻抗值。在一些实施例中，第一电抗电路16和第二电抗电路17各自包括一或多个电感器和电容器，例如:晶片电感器和晶片电容器。通信模块18可视为天线元件11的一信号源。借由控制第一切换开关14和第二切换开关15，天线元件11选择性地使用该第一馈入点或是该第二馈入点接收来自该信号源的馈入能量，以操作于不同频带。第一切换开关14和第二切换开关15的种类在本发明中并不作限制。例如:第一切换开关14和第二切换开关15可各自用一 PIN型二极管(PIN d1de)实施之。在一些实施例中，通信装置100还包括一控制单元(未显示)，该控制单元可根据一使用者输入信号或是一检测信号，选择性地导通或不导通第一切换开关14和第二切换开关15中任一者。在一些实施例中，通信装置100还包括一感测器(未显示)，该感测器可以检测附近的一电磁信号的频率，并据以产生该检测信号。必须注意的是，通信装置100还可包括其他元件，例如:一触控面板、一处理器、一扬声器、一电池，以及一夕卜壳(未显不)。
[0040]图2是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件11由该第一馈入点(第一部分12的第一端121)馈入能量时的返回损耗(Return Loss)图。在本实施例中,接地元件10的总面积约为100X150mm2，为一典型平板电脑的接地元件尺寸，而天线元件11的总面积仅约为10X30mm2。当第一切换开关14闭路且第二切换开关15开路时，天线元件11是使用第一部分12加上第二部分13的组合来产生共振，以形成一第一频带21。在较佳实施例中，第一频带21可涵盖LTE700/GSM850/900频带(约介于704MHz至960MHz之间)。在本实施例中，第一部分12与第二部分13的总长度是小于第一频带21的最低频率的0.15倍波长。
[0041]图3是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件11由该第二馈入点(第二部分13的第三端131)馈入能量时的返回损耗图。当第二切换开关15闭路且第一切换开关14开路时，天线元件11仅使用第二部分13来产生共振，以形成一第二频带31，其中第二频带 31 可涵盖 GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500 频带(约介于 1710MHz 至 2690MHz 之间)。在本实施例中，第二部分13的长度小于第二频带31的最低频率的0.15倍波长。
[0042]图4是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件11由该第一馈入点馈入能量时的天线效率(Antenna Efficiency)图。在本实施例中,第一切换开关14闭路,而第二切换开关15开路。如图4所示，天线效率曲线41代表天线元件11操作于LTE700/GSM850/900频带时的天线效率。由此结果可知，天线元件11操作于LTE700/GSM850/900各频带时皆有不错的天线效率(已将S参数纳入考虑的辐射效率)，符合实际应用的需求。
[0043]图5是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件11由该第二馈入点馈入能量时的天线效率图。在本实施例中，第二切换开关15闭路，而第一切换开关14开路。如图5所示，天线效率曲线51代表天线元件11操作于GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带时的天线效率。由此结果可知，天线元件11操作于GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500各频带时皆有不错的天线效率(已将S参数纳入考虑的辐射效率)，符合实际应用的需求。
[0044]图6是显示根据本发明第二实施例所述的通信装置600的示意图。在第二实施例中，一天线元件61可以邻近于接地元件10的一角落处，并大致沿着接地元件10的二相邻边缘延伸，以节省通信装置600的内部设计空间。在第二实施例中，天线元件61的一第一部分62大致为一 L字形，而天线元件61的一第二部分63也大致为一 L字形。第二实施例的其余特征皆与第一实施例相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
[0045]图7是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置700的示意图。在第三实施例中，一天线元件71邻近于接地元件10的一角落处。天线元件71的一第二部分73大致沿着接地元件10的一第一边缘101延伸，而天线元件71的一第一部分72大致沿着接地元件10的一第二边缘102延伸，以节省通信装置700的内部设计空间，其中第一边缘101邻近且垂直于第二边缘102。在第三实施例中，天线元件71的第一部分72大致为一直条形，而天线元件71的第二部分73也大致为一直条形。第三实施例的其余特征皆与第一实施例相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
[0046]值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围皆非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。
[0047]在本说明书以及申请专利范围中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。
[0048]本发明虽以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本领域普通知识的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以所附的权利要求所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种通信装置，包括: 一接地元件；以及 一天线元件，邻近于该接地元件，并与该接地元件不互相重叠，其中该天线元件包括: 一第一部分，具有一第一端及一第二端，其中该第一端为该天线兀件的一第一馈入点；以及 一第二部分，具有一第三端及一第四端，其中该第三端为该天线元件的一第二馈入点，而该第四端为一开口端； 其中，一第一切换开关耦接于该第一部分的该第二端与该第二部分的该第三端之间，该第一切换开关还经由该第一部分和一第一电抗电路耦接至一通信模块，一第二切换开关耦接至该第二部分的该第三端，而该第二切换开关还经由一第二电抗电路耦接至该通信模块。
2.如权利要求1所述的通信装置，其中该天线元件大致沿着该接地元件的一第一边缘延伸，或是大致沿着该接地元件的二相邻边缘延伸。
3.如权利要求1所述的通信装置，其中该天线元件邻近于该接地元件的一角落处，该第二部分大致沿着该接地元件的一第一边缘延伸，该第一部分大致沿着该接地元件的一第二边缘延伸，而该第一边缘邻近且垂直于该第二边缘。
4.如权利要求1所述的通信装置，其中当该第一切换开关闭路且该第二切换开关开路时，该天线元件经由该第一馈入点接收馈入能量，并操作于一第一频带。
5.如权利要求4所述的通信装置，其中当该第二切换开关闭路且该第一切换开关开路时，该天线元件经由该第二馈入点接收馈入能量，并操作于一第二频带。
6.如权利要求5所述的通信装置，其中该第一频带约介于704MHz至960MHz之间，而该第二频带约介于1710MHz至2690MHz之间。
7.如权利要求4所述的通信装置，其中该第一电抗电路提供一第一阻抗值，使得该天线元件共振于该第一频带，而该第一部分与该第二部分的总长度小于该第一频带的最低频率的0.15倍波长。
8.如权利要求5所述的通信装置，其中该第二电抗电路提供一第二阻抗值，使得该第二部分共振于该第二频带，而该第二部分的长度小于该第二频带的最低频率的0.15倍波长。
9.如权利要求1所述的通信装置，其中该第一部分大致为一L字形或一直条形。
10.如权利要求1所述的通信装置，其中该第二部分大致为一L字形或一直条形。
【文档编号】H01Q1/22GK104051853SQ201310084140
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月15日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】翁金辂, 陈孟廷 申请人:宏碁股份有限公司