專利名稱：移動通信裝置及其天線結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種移動通信裝置及其天線結(jié)構(gòu)，特別是ー種其內(nèi)建天線具有屏蔽金屬墻及多頻操作頻帶的移動通信裝置。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，已促使長期演進(LTE, Long Term Evolution)移動通信技術(shù)的誕生，代表著移動通信裝置天線將需要更低的操作頻率且更寬的頻寬其所需的頻帶包含約704 960MHz及1710 2690MHz來涵蓋LTE700/2300/2500的三頻操作及無線廣域網(wǎng)絡(WWAN,Wireless Wide Area Network)的五頻操作。在可攜式通信裝置訴求輕薄短小且多頻操作的同時，可容納天線的空間相對縮減，因此通信裝置的內(nèi)建多頻天線的縮小化技術(shù)相當重要；此外在多功能化的需求下，移動通信裝置內(nèi)所需整合的元件相對 増加，因此如何設計具有屏蔽金屬墻的多頻天線，來有效整合移動通信裝置內(nèi)的各項元件，是天線設計在滿足多頻操作外，另ー重要的挑戰(zhàn)。臺灣專利公告號第1327786號“ー種電磁兼容之內(nèi)藏式多頻蜿蜒回圈天線”，掲示一種藉由蜿蜒回圈輻射體達成多頻操作，同時藉由整合一天線接地面來作為ー屏蔽金屬墻的概念，其操作頻帶可涵蓋WffAN五頻操作，但其頻寬仍未涵蓋LTE/WWAN八頻操作。目前在有限的天線容許空間下，要滿足現(xiàn)行移動通信裝置需求的LTE/WWAN八頻操作，同時具有降低移動通信裝置內(nèi)整合的元件對天線特性的影響，更是在移動通信裝置多功能化、多頻天線縮小化下必須解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一種移動通信裝置及其天線結(jié)構(gòu)，其內(nèi)建天線不但可以涵蓋LTE/WWAN的八頻操作，同時具有屏蔽金屬墻，可以有效整合通信裝置內(nèi)的各種元件。本發(fā)明的移動通信裝置，包含一天線結(jié)構(gòu)，且該天線結(jié)構(gòu)具有一接地元件及一天線元件，且該天線元件設置于該接地元件的ー側(cè)。該天線元件包含一天線接地面、一輻射部以及ー短路輻射部，其中該天線接地面電性連接至接地元件。該輻射部及該短路輻射部設置于一介質(zhì)基底上，其中該福射部包含一信號饋入點、一第一福射支路以及一第二福射支路。該信號饋入點設置于靠近該接地元件的一端；而該第一輻射支路及該第二輻射支路均連接至該信號饋入點，該第一輻射支路及該第二輻射支路的開ロ端朝向相同方向延伸，且該第一輻射支路及該第二輻射支路提供至少ニ個不同長度但延伸方向相同的共振路徑，產(chǎn)生至少ニ個共振模態(tài)以増加天線的操作頻寬。該短路輻射部，其長度至少為輻射部最短共振路徑的2倍，短路輻射部的一第一端電性短路至該天線接地面，其第二端為ー開ロ端，短路輻射部接近其第一端的特定區(qū)段與該輻射部之間具有ー耦合間距，經(jīng)由耦合間距，短路輻射部由輻射部耦合激發(fā)，產(chǎn)生至少ー個共振模態(tài)以増加天線的操作頻寬。其中，該天線元件為ー立體結(jié)構(gòu)，且該天線接地面與該輻射部位于該立體結(jié)構(gòu)的不同平面上。
本發(fā)明的天線結(jié)構(gòu)包含一接地元件及一天線元件，且該天線元件設置于該接地元件的ー側(cè)。該天線元件包含一天線接地面、一輻射部以及ー短路輻射部，其中該天線接地面電性連接至接地元件。該輻射部及該短路輻射部設置于一介質(zhì)基底上，其中該輻射部包含一信號饋入點、一第一輻射支路以及一第二輻射支路。該信號饋入點設置于靠近該接地元件的一端；而該第一輻射支路及該第二輻射支路均連接至該信號饋入點，該第一輻射支路及該第二輻射支路的開ロ端朝向相同方向延伸，且該第一輻射支路及該第二輻射支路提供至少ニ個不同長度但延伸方向相同的共振路徑，產(chǎn)生至少ニ個共振模態(tài)以増加天線的操作頻寬。該短路輻射部，其長度至少為輻射部最短共振路徑的2倍，短路輻射部的一第一端電性短路至該天線接地面，其第二端為ー開ロ端，短路輻射部接近其第一端的特定區(qū)段與該輻射部之間具有ー耦合間距，經(jīng)由耦合間距，短路輻射部由輻射部耦合激發(fā)，產(chǎn)生至少ー個共振模態(tài)以増加天線的操作頻寬。其中，該天線元件為ー立體結(jié)構(gòu)，且該天線接地面與該輻射部位于該立體結(jié)構(gòu)的不同平面上。本發(fā)明移動通信裝置的多頻天線是使用其天線接地面作為屏蔽金屬墻，并將輻射部及短路輻射部具有強電流區(qū)間(也即弱電場區(qū)間)設置于鄰近天線接地面附近，使得天線接地面對天線的多頻特性大致不受影響，同時有利干與裝置內(nèi)鄰近元件做緊密整合。多頻天線設計機制主要是利用具有ニ個不同長度但延伸方向相同的輻射部在高頻產(chǎn)生ニ個不同中心頻率的共振模態(tài)來涵蓋第二(高頻)操作頻帶的大部份頻寬，同時輻射部也可當成短路輻射部的耦合激發(fā)的能量來源。另外，輻射部的延伸方向為使得輻射部的開ロ端遠離天線接地面，利用短路輻射部接近短路端的部分區(qū)間與輻射部具有ー耦合間距來激發(fā)短路輻射部，此耦合間距少于3mm，短路輻射部長度至少為輻射部最短共振路徑的2倍，主要為使其能將輻射部的能量耦合至短路輻射部，得以有效激發(fā)短路輻射部，使其產(chǎn)生第一(低頻)操作頻帶足以涵蓋LTE700/GSM850/900 (約704 960MHz)三頻操作，并在高頻產(chǎn)生另一高階共振模態(tài)，并與輻射部所產(chǎn)生的共振模態(tài)合為第二(高頻)操作頻帶，其足以涵蓋 GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500 (約 1710 2690MHz)五頻操作，達成 LTE/WWAN 的八頻操作，使得本移動通信裝置可以涵蓋目前所有移動通信的操作頻帶。同時，本發(fā)明移動通信裝置的多頻天線尺寸僅約3X15X35mm3，同時具有屏蔽金屬墻的結(jié)構(gòu)，容易整合鄰近元件，符合實際應用需求。


圖I為本發(fā)明一種移動通信裝置及其天線結(jié)構(gòu)的第一實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明一種移動通信裝置及其天線結(jié)構(gòu)的第一實施例的量測回波損耗圖。圖3為本發(fā)明一種移動通信裝置及其天線結(jié)構(gòu)的第二實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明一種移動通信裝置及其天線結(jié)構(gòu)的第三實施例的結(jié)構(gòu)圖。其中，附圖標記說明如下1、3、4移動通信裝置10，30，40 接地元件101,301,401 主接地面102，302，402，403 突出接地面
20天線元件
11介質(zhì)基底12，32，42天線接地面121，122，123 接地點13，43 輻射部131，431信號饋入點132第一輻射支路133第二輻射支路14短路輻射部 141短路輻射部的第一端142短路輻射部的第二端143短路點144短路輻射部接近其第一端的特定區(qū)段15 f禹合間距21第一操作頻帶22第二操作頻帶221，222，223第二操作頻帶內(nèi)的共振模態(tài)X、Y、Z 坐標軸
具體實施例方式為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出本發(fā)明的具體實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。在說明書及權(quán)利要求書當中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及權(quán)利要求書并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。在通篇說明書及權(quán)利要求當中所提及的“包含”為ー開放式的用語，故應解釋成“包含但不限定干”。另外，“耦接” 一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述ー第一裝置耦接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或透過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。請參考圖1，圖I為本發(fā)明移動通信裝置I及其天線結(jié)構(gòu)的第一實施例的結(jié)構(gòu)圖。如圖I所示，移動通信裝置I包含一天線結(jié)構(gòu)，該天線結(jié)構(gòu)包含一接地元件10及一天線元件20。在本實施例中，接地元件10包含一主接地面101及一突出接地面102，該突出接地面102電性連接至該主接地面101的ー邊緣，且該突出接地面102與該主接地面101呈ーL字型，但此僅為范例說明，并非本發(fā)明的限制條件。而天線元件20則設置于該接地元件10的ー側(cè)，且該天線元件20包含一天線接地面12、一輻射部13以及ー接地輻射部14。在本實施例中，天線元件20的輻射部13與接地輻射部14設置于一介質(zhì)基底11上，而該天線接地面12則設置于該接地元件10的ー側(cè)，且天線接地面12藉由兩接地點121、122電氣連接至接地元件10。值得注意的是,該天線元件20為ー立體結(jié)構(gòu)，且該天線接地面12與該輻射部13位于該立體結(jié)構(gòu)的不同平面上。該輻射部13包含一信號饋入點131、一第一輻射支路132以及ー第二輻射支路133，該信號饋入點131設置于靠近該接地元件10的一端，而該第一輻射支路132及該第二輻射支路133均連接至該信號饋入點131，且該第一輻射支路132及該第二輻射支路133的開口端朝向相同方向延伸。需注意的是，在本實施例中，該輻射部13的該第一輻射支路132及該第二輻射支路133的延伸方向為使得該第一輻射支路132及該第二輻射支路133的開口端遠離該天線接地面12 ;此外，該第一輻射支路132的一第一長度小于該第二輻射支路133的一第二長度，換句話說，輻射部13提供至少二個不同長度但延伸方向相同的共振路徑，以產(chǎn)生至少二個共振模態(tài)來增加天線的操作頻寬。此外，該短路輻射部14也是設置在該介質(zhì)基底11上，且該短路輻射部14的一第一端141可經(jīng)由一短路點143電性短路至該天線接地面12，其一第二端142為一開口端。在本實施例中，該短路輻射部14可具有多個(二個以上)彎折，用以縮小尺寸，其長度至少為輻射部13的最短共振路徑的2倍，換句話說，該短路輻射部14的長度至少為該第一輻射支路132的該第一長度的兩倍。需注意的是，短路輻射部14接近該第一端141的一特定區(qū)段144與輻射部13之間具有一耦合間距15，經(jīng)由耦合間距15，短路輻射部14由輻射部13耦合激發(fā)，來產(chǎn)生至少一個共振模態(tài)以增加天線的操作頻寬，其中該耦合間距15小于3mm。 請再注意，在第一實施例中，該天線結(jié)構(gòu)的該天線元件20與該接地元件10位于立體空間中的不同平面上。舉例來說，該天線元件20的該輻射部13以及該接地輻射部14位于一第一平面上(如圖I所示的XY平面)，而該天線接地面12位于垂直于該第一平面的一第二平面上(如圖I所示的YZ平面)，以及該接地元件10的該主接地面101以及該突出接地面102則位于平行于該第一平面且垂直于該第二平面的一第三平面上(如圖I所示的另
一XY平面)。請一并參考圖2，圖2為本發(fā)明一種移動通信裝置第一實施例的量測回波損耗圖。在本實施例中，選擇介質(zhì)基底11的長度約為35mm、寬度約為15mm及高度約為3mm ;主接地面101長度約為100mm、寬度約為60mm ;突出接地面102長度約為15mm、寬度約為25mm ;福射部13及短路輻射部14形成于介質(zhì)基底11上，其中輻射部13具有第一輻射支路132以及第二輻射支路133，提供二個共振路徑，分別在高頻共振出二個模態(tài)222、223 ;短路輻射部14的長度約為100_，短路輻射部14接近其第一端141 (也即，短路端)的特定區(qū)段144與輻射部13之間具有約Imm的耦合間距15，可在低頻激發(fā)出一共振模態(tài)，形成天線元件20的一第一操作頻帶21，并在高頻激發(fā)出其倍頻模態(tài)221，使其與輻射部13所激發(fā)的二個模態(tài)222、223在高頻合為天線元件20的一第二操作頻帶22。由實驗結(jié)果，在一般要求的6dB回波損耗的定義下，第一操作頻帶21的頻寬可涵蓋LTE700/GSM850/900 (約704 960MHz)的三頻操作，而由模態(tài)221、222及223所形成的第二操作頻帶22的頻寬可涵蓋GSM1800/GSM1900/UMTS/LTE2300/LTE2500 (約1710 2690MHz)的五頻操作，因此該天線可滿足LTE/WWAN的八頻操作需求。接著請參考圖3，圖3為本發(fā)明一種移動通信裝置3及其天線結(jié)構(gòu)的第二實施例的結(jié)構(gòu)圖。第二實施例的移動通信裝置3的結(jié)構(gòu)基本上與第一實施例的移動通信裝置I類似，兩者不同之處在于圖3的移動通信裝置3的該天線接地面32包含一第一天線子接地面321以及一第二天線子接地面322，分別位于該天線元件20的二個相鄰側(cè)面，經(jīng)由短路點121、122及123電氣短路至接地元件30，此外，移動通信裝置3的該接地元件30由一主接地面301及一突出接地面302組成，且該主接地面301與該突出接地面302大致上為一凸字形，該突出接地面302電性連接至該主接地面301的一邊緣。由于第二實施例的移動通信裝置3與第一實施例的移動通信裝置I的結(jié)構(gòu)相似，因此也可達成與第一實施例的移動通信裝置I相似的功效，也可產(chǎn)生與第一實施例I相似的二個寬帶操作頻帶，涵蓋LTE/WWAN的八頻操作。接著請參考圖4，圖4為本發(fā)明一種移動通信裝置4的第三實施例的結(jié)構(gòu)圖。第三實施例的移動通信裝置4的結(jié)構(gòu)基本上與第一實施例的移動通信裝置I類似，兩者不同之處在于圖4的移動通信裝置4的該天線接地面42包含一第一天線子接地面421以及一第二天線子接地面422，分別位于該天線元件20的二個相鄰側(cè)面，經(jīng)由短路點121、122及123電氣短路至接地元件40，此外，移動通信裝置4的該接地元件40由一主接地面401及二個突出接地面402及403組成，該二個突出接地面402及403電性連接至該主接地面401的一邊緣。需注意的是，該輻射部43大致上受到該天線接地面42的延伸而微調(diào)輻射部43的信號饋入點431。由于第三實施例的移動通信裝置4與第一實施例的移動通信裝置I的輻射部具有相似結(jié)構(gòu)，也可共振出兩不同中心頻率的共振模態(tài)，而短路輻射部的結(jié)構(gòu)相同，因此第三實施例的移動通信裝置4也可達成與第一實施例的移動通信裝置I相似的功效，也 可產(chǎn)生與第一實施例I相似的二個寬帶操作頻帶，涵蓋LTE/WWAN的八頻操作。請再注意，在上述各實施例中，該突出接地面102、302、402可另用于置放與該移動通信裝置1、3、4外部信號傳輸?shù)囊粩?shù)據(jù)傳輸元件，來提供該移動通信裝置1、3、4與一外部設備的信號傳輸接口。上述的外部信號傳輸元件可由一通用串行總線(USB，universalserial bus)接頭元件來實現(xiàn)，但此并非本發(fā)明的限制條件。其中，該數(shù)據(jù)傳輸元件可設置于與該天線元件20位于同一側(cè)，或者該數(shù)據(jù)傳輸元件可設置于相對于該天線元件20的另一側(cè)，此皆隸屬本發(fā)明所涵蓋的范疇。毫無疑問地，熟知此項技藝者應可了解，在不違背本發(fā)明的精神下，圖I、圖3與圖4所提到的移動通信裝置及其天線結(jié)構(gòu)的各種各樣的變化皆是可行的。此外，輻射部及短路線的彎折個數(shù)并不局限，且各彎折的彎折方向、彎折角度以及彎折形狀也非本創(chuàng)作的限制條件。以上所述的實施例僅用來說明本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用來局限本發(fā)明的范疇。綜合上述，本發(fā)明的一種移動通信裝置及其天線結(jié)構(gòu)，其具有一個可以產(chǎn)生二個寬帶操作頻帶的天線，該天線具有結(jié)構(gòu)簡單，同時具有屏蔽金屬墻，可以有效整合通信裝置內(nèi)的各種元件，且該天線的二個操作頻帶可以分別涵蓋LTE700/GSM850/900的三頻操作(約704 960MHz)及 GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500 的五頻操作(約 1710 2690MHz)，涵蓋目前所有移動通信頻帶。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種移動通信裝置，包含一天線結(jié)構(gòu)，該天線結(jié)構(gòu)包含 一接地元件；以及 一天線元件，該天線元件設置于該接地元件的ー側(cè)，該天線元件包含 一天線接地面，該天線接地面電性連接至該接地元件； 一福射部，設置于一介質(zhì)基底上，該福射部包含 一信號饋入點，設置于靠近該接地元件的一端；以及 一第一輻射支路以及一第二輻射支路，該第一輻射支路及該第二輻射支路均連接至該信號饋入點，該第一輻射支路及該第二輻射支路的開ロ端朝向相同方向延伸；以及 一短路輻射部，設置于該介質(zhì)基底上，該短路輻射部的一第一端電性短路至該天線接地面，其一第二端為開ロ端，該短路輻射部接近該第一端的一特定區(qū)段與該輻射部之間具有ー耦合間距，經(jīng)由該耦合間距，該短路輻射部由該輻射部耦合激發(fā)，產(chǎn)生至少ー個共振模態(tài)以增加該天線的操作頻寬； 其中，該天線元件為ー立體結(jié)構(gòu)，且該天線接地面與該福射部位于該立體結(jié)構(gòu)的不同平面上。
2.如權(quán)利要求I所述的移動通信裝置，其特征在于，該接地元件具有一主接地面及至少ー突出接地面，該突出接地面電性連接至該主接地面的ー邊緣，且該突出接地面靠近該天線接地面。
3.如權(quán)利要求2所述的移動通信裝置，其特征在干，該至少一突出接地面用于置放與該移動通信裝置外部信號傳輸?shù)囊粩?shù)據(jù)傳輸元件。
4.如權(quán)利要求I所述的移動通信裝置，其特征在于，該耦合間距小于3mm。
5.如權(quán)利要求I所述的移動通信裝置，其特征在干，該天線接地面包含一第一天線子接地面以及ー第二天線子接地面，分別位于該天線元件的ニ個相鄰側(cè)面。
6.如權(quán)利要求I所述的移動通信裝置，其特征在于，該輻射部的該第一輻射支路及該第二輻射支路的延伸方向為使得該第一輻射支路及該第二輻射支路的開ロ端遠離該天線接地面。
7.如權(quán)利要求I所述的移動通信裝置，其特征在于，該第一輻射支路的ー第一長度小于該第二輻射支路的ー第二長度，且該第一輻射支路與該第二輻射支路提供兩個不同長度但延伸方向相同的共振路徑，以產(chǎn)生至少兩個共振模態(tài)來増加天線的操作頻寬。
8.如權(quán)利要求7所述的移動通信裝置，其特征在于，該短路輻射部的長度至少為該第一輻射支路的該第一長度的兩倍。
9.如權(quán)利要求I所述的移動通信裝置，其特征在于，該短路輻射部具有多個彎折。
10.如權(quán)利要求I所述的移動通信裝置，其特征在干，該天線元件的該輻射部以及該接地輻射部位于ー第一平面上，該天線接地面位于垂直于該第一平面的一第二平面上，以及該接地元件位于平行于該第一平面且垂直于該第二平面的一第三平面上。
11.ー種天線結(jié)構(gòu),包含 一接地元件；以及 一天線元件，該天線元件設置于該接地元件的ー側(cè)，該天線元件包含 一天線接地面，該天線接地面電性連接至該接地元件； 一福射部，設置于一介質(zhì)基底上，該福射部包含一信號饋入點，設置于靠近該接地元件的一端；以及 一第一輻射支路以及一第二輻射支路，該第一輻射支路及該第二輻射支路均連接至該信號饋入點，該第一輻射支路及該第二輻射支路的開ロ端朝向相同方向延伸；以及 一短路輻射部，設置于該介質(zhì)基底上，該短路輻射部的一第一端電性短路至該天線接地面，其一第二端為開ロ端，該短路輻射部接近該第一端的一特定區(qū)段與該輻射部之間具有ー耦合間距，經(jīng)由該耦合間距，該短路輻射部由該輻射部耦合激發(fā)，產(chǎn)生至少ー個共振模態(tài)以增加該天線的操作頻寬； 其中，該天線元件為ー立體結(jié)構(gòu)，且該天線接地面與該福射部位于該立體結(jié)構(gòu)的不同平面上。
12.如權(quán)利要求11所述的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，該接地元件具有一主接地面及至少一突出接地面，該突出接地面電性連接至該主接地面的ー邊緣，且該突出接地面靠近該天線接地面。
13.如權(quán)利要求11所述的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，該耦合間距小于3mm。
14.如權(quán)利要求11所述的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，該天線接地面包含一第一天線子接地面以及ー第二天線子接地面，分別位于該天線元件的ニ個相鄰側(cè)面。
15.如權(quán)利要求11所述的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，該輻射部的該第一輻射支路及該第ニ輻射支路的延伸方向為使得該第一輻射支路及該第二輻射支路的開ロ端遠離該天線接地面。
16.如權(quán)利要求11所述的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一輻射支路的ー第一長度小于該第二輻射支路的ー第二長度，且該第一輻射支路與該第二輻射支路提供兩個不同長度但延伸方向相同的共振路徑，以產(chǎn)生至少兩個共振模態(tài)來增加天線的操作頻寬。
17.如權(quán)利要求16所述的天線結(jié)構(gòu)，其特征在干，該短路輻射部的長度至少為該第一輻射支路的該第一長度的兩倍。
18.如權(quán)利要求11所述的天線結(jié)構(gòu)，其特征在干，該天線元件的該輻射部以及該接地輻射部位于ー第一平面上，該天線接地面位于垂直于該第一平面的一第二平面上，以及該接地元件位于平行于該第一平面且垂直于該第二平面的一第三平面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種移動通信裝置，包含一天線結(jié)構(gòu)，該天線結(jié)構(gòu)具有接地元件及天線元件。該天線元件包含天線接地面、輻射部及短路輻射部，該天線接地面電性連接至該接地元件。該輻射部包含信號饋入點、第一輻射支路及第二輻射支路。該第一、第二輻射支路均連接至該信號饋入點，該第一、第二輻射支路的開口端朝向相同方向延伸。該短路輻射部的第一端電氣短路至該天線接地面，其第二端為開口端，該短路輻射部接近其第一端的特定區(qū)段與該輻射部之間具有一耦合間距，經(jīng)由該耦合間距，該短路輻射部由該輻射部耦合激發(fā)，產(chǎn)生至少一個共振模態(tài)以增加天線的操作頻寬。
文檔編號H01Q5/00GK102683830SQ20111005974
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者翁金輅, 陳淑娟 申請人:宏碁股份有限公司