TWI628865B - 天線結構及電子裝置 - Google Patents
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Abstract
一種天線結構,包括一接地部、一饋入部、一第一輻射部、一第二輻射部及一第三輻射部。第一輻射部連接於饋入部,其中第一輻射部適於產生一低頻共振模態。第二輻射部連接於饋入部,其中第一輻射部與第二輻射部之間具有一第一間隙,第二輻射部適於產生一第一高頻共振模態。第三輻射部連接於饋入部,其中第三輻射部與接地部之間具有一第二間隙,第三輻射部適於產生一第二高頻共振模態。此外,一種具有此天線結構的電子裝置亦被提及。
Description
本發明是有關於一種天線結構及具有其之電子裝置,且特別是有關於一種包含複數輻射部的天線結構及具有其之電子裝置。
隨著科技的進步,目前大眾的通訊方式已漸漸改為無線通訊,像是智慧型手機(smart phone)、具有無線上網功能的平板電腦(tablet PC)及筆記型電腦(notebook computer)等等,皆是無線通訊的範疇,通常無線通訊需要利用天線來傳遞訊息。
以筆記型電腦而言,其外殼多採用金屬材質以滿足消費者對於金屬質感之產品外觀的需求。金屬外殼會對筆記型電腦的天線造成屏蔽而影響其訊號收發能力,因此一些筆記型電腦的顯示器背蓋局部地配置塑膠殼,並使配置於顯示器的天線對位於塑膠殼,然此舉影響了筆記型電腦的外觀。此外,在一些筆記型電腦中,單一天線結構被設計為包含多個輻射部以產生多種不同頻率的共振模態,然而所述多個輻射部通常以依序相接續的方式延伸,如此使得天線結構的整體延伸長度過大,而較為佔據筆記型電腦內部的配置空間。因此,如何在不影響筆記型電腦之外觀的情況下使天線結構具有良好的訊號收發能力,並節省天線結構的配置空間,為筆記型電腦之天線設計的重要議題。
本發明提供一種天線結構及具有其之電子裝置,可節省天線結構的配置空間。
本發明的天線結構,包括一接地部、一饋入部、一第一輻射部、一第二輻射部及一第三輻射部。第一輻射部連接於饋入部,其中第一輻射部適於產生一低頻共振模態。第二輻射部連接於饋入部,其中第一輻射部與第二輻射部之間具有一第一間隙,第二輻射部適於產生一第一高頻共振模態。第三輻射部連接於饋入部,其中第三輻射部與接地部之間具有一第二間隙,第三輻射部適於產生一第二高頻共振模態。
本發明的電子裝置,包括一機體及一天線結構。機體具有一殼體,其中殼體具有一側壁。天線結構配置於側壁而位於殼體內,其中天線結構,包括一接地部、一饋入部、一第一輻射部、一第二輻射部及一第三輻射部。第一輻射部連接於饋入部,其中第一輻射部適於產生一低頻共振模態。第二輻射部連接於饋入部,其中第一輻射部與第二輻射部之間具有一第一間隙,第二輻射部適於產生一第一高頻共振模態。第三輻射部連接於饋入部,其中第三輻射部與接地部之間具有一第二間隙,第三輻射部適於產生一第二高頻共振模態。
在本發明的一實施例中,上述的第一輻射部及第二輻射部往一第一方向延伸,第三輻射部往一第二方向延伸,第一方向反向於第二方向。
在本發明的一實施例中,上述的接地部連接於殼體之接地面,第二輻射部與殼體之接地面之間具有一第三間隙。
在本發明的一實施例中,上述的接地部、饋入部及第一輻射部構成一第一平面倒F型天線(Planar Inverted F Antenna,PIFA),接地部、饋入部及第二輻射部構成一第二平面倒F型天線,接地部、饋入部及第三輻射部構成一第三平面倒F型天線。
在本發明的一實施例中,上述的低頻共振模態的頻率適於藉由改變第一輻射部的長度、第一輻射部的寬度或第一間隙的寬度而調整,第一高頻共振模態的頻率適於藉由改變第二輻射部的長度、第二輻射部的寬度或第三間隙的寬度而調整,第二高頻共振模態的頻率適於藉由改變第三輻射部的長度、第三輻射部的寬度或第二間隙的寬度而調整。
在本發明的一實施例中,上述的低頻共振模態的頻率為2400~2500 MHz,第一高頻共振模態的頻率為5470~5875 MHz,第二高頻共振模態的頻率為5150~5350 MHz。
在本發明的一實施例中,上述的殼體在側壁具有一開口,殼體的材質包括金屬,電子裝置包括一絕緣蓋體,絕緣蓋體覆蓋開口,天線結構配置於絕緣蓋體上。
在本發明的一實施例中,上述的電子裝置包括一接地元件,接地元件連接於接地部與殼體之間。
在本發明的一實施例中,上述的第二輻射部與接地元件之間具有一第三間隙。
在本發明的一實施例中,上述的電子裝置包括一金屬擋牆,金屬擋牆位於殼體內,天線結構位於絕緣蓋體與金屬擋牆之間。
在本發明的一實施例中,上述的電子裝置包括一電子元件,電子元件配置於殼體內,金屬擋牆位於電子元件與天線結構之間。
在本發明的一實施例中,上述的電子裝置包括一揚聲器,其中揚聲器配置於殼體內且鄰接天線結構,絕緣蓋體遮蔽揚聲器。
在本發明的一實施例中,上述的殼體具有一頂壁,側壁從頂壁的邊緣傾斜地延伸至頂壁下方。
在本發明的一實施例中,上述的絕緣蓋體延伸至殼體的底部。
基於上述,本發明的天線結構藉其單一接地部、單一饋入部及三個輻射部(即所述第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部)構成一體式的三個天線,以節省天線結構的配置空間。再者,第一輻射部與第二輻射部之間以及第三輻射部與接地部之間分別具有間隙(即所述第一間隙及第二間隙)。由此可知,第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部是分別獨立地延伸,而不是以依序相接續的方式延伸,如此可避免這些輻射部因以依序相接續的方式延伸而使天線結構的整體延伸長度過大。從而,可進一步節省天線結構的配置空間。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是本發明一實施例的電子裝置的部分構件示意圖。圖2是圖1的電子裝置沿I-I線的部分構件剖面圖。請參考圖1及圖2,本實施例的的電子裝置100例如是筆記型電腦,且包括一機體110、一顯示器120、至少一天線結構130(繪示為兩個)及一無線訊號處理模組140。如圖1所示,本實施例的天線結構130繪示為兩個,兩天線結構130分別配置於機體110的相對兩側。然本發明不以此為限,亦可僅配置一個天線結構130於機體110。
機體110例如是筆記型電腦的主機且具有一殼體112a,殼體112a具有一側壁W1。顯示器120例如是筆記型電腦的螢幕且連接於機體110,並適於展開或閉合於機體110。天線結構130配置於側壁W1而位於殼體112a內,無線訊號處理模組140例如是WIFI模組且配置於殼體112a內。天線結構130透過連接線140電性連接於無線訊號處理模組140以進行無線訊號之收發。
在本實施例中,殼體112a在側壁W1具有一開口H(標示於圖1),且殼體112a的材質包括金屬。電子裝置100包括一絕緣蓋體112b,絕緣蓋體112b覆蓋開口H,天線結構130配置於絕緣蓋體112b上。利用非金屬材質的絕緣蓋體112b遮蔽天線結構130,可避免天線結構130因受到金屬屏蔽而降低訊號收發能力。並且,如上述般將天線結構130配置於機體110的側壁W1處,可使對應於天線結構130的絕緣蓋體112b位於側壁W1處而較不影響電子裝置100的外觀。
進一步而言,本實施例的電子裝置100如圖1所示包括一揚聲器150,揚聲器150配置於殼體112a內且鄰接天線結構130。在其他實施例中,絕緣蓋體112b除了用以遮蔽天線結構130,更可用以遮蔽揚聲器150。亦即,將既有的揚聲器150的絕緣外蓋延伸成為絕緣蓋體112b,使對應於天線結構130的絕緣結構與揚聲器150的絕緣外蓋為一體,以更降低所述絕緣結構對電子裝置100之外觀的影響程度。
此外,本實施例的殼體112a如圖2所示具有一頂壁W2。側壁W1從頂壁W2的邊緣傾斜地延伸至頂壁W2下方,以使側壁W1處的絕緣蓋體112b在視覺上更為隱密。在本實施例中,絕緣蓋體112b例如延伸至殼體112a的底部,以進一步降低天線結構130被金屬外殼112a屏蔽的程度。
請參考圖1及圖2,本實施例的電子裝置100包括一金屬擋牆160及一電子元件170(繪示於圖1)。電子元件170例如是電池且配置於殼體112a內,金屬擋牆160位於殼體112a內。天線結構130位於絕緣蓋體112b與金屬擋牆160之間,且金屬擋牆160位於電子元件170與天線結構130之間。藉此,可藉由金屬擋牆160的屏蔽而避免電子元件170對天線結構130產生干擾,或阻隔設置在殼體112a中主機板(圖未示)所產生的雜訊,使天線結構130能夠正常地進行訊號收發。
以下藉由圖式說明本實施例的天線結構130的結構設計方式。圖3是圖1的電子裝置的局部示意圖。請參考圖3,本實施例的天線結構130包括一接地部132、一饋入部133、一第一輻射部134、一第二輻射部136及一第三輻射部138,且例如形成於一天線基板130a上。第一輻射部134、第二輻射部136及第三輻射部138連接於接地部132,饋入部133連接於第一輻射部134、第二輻射部136及第三輻射部138之間。接地部132、饋入部133及第一輻射部134例如構成低頻共振模態(WIFI 2.4G,頻率約為2400~2500 MHz)的一第一平面倒F型天線,接地部132、饋入部133及第二輻射部136例如構成第一高頻共振模態(WIFI 5G,頻率約為5470~5875 MHz)的一第二平面倒F型天線,且接地部132、饋入部133及第三輻射部138例如構成第二高頻共振模態(WIFI 5G,頻率約為5150~5350 MHz)的一第三平面倒F型天線。天線結構130如上述般藉其單一接地部132、單一饋入部133及三個輻射部(即第一輻射部134、第二輻射部136及第三輻射部138)構成一體式的三個平面倒F型天線,可節省天線結構130的配置空間。
此外,在本實施例中,第一輻射部134與第二輻射部136之間具有一第一間隙G1,且第三輻射部138與接地部132之間具有一第二間隙G2。由此可知,第一輻射部134、第二輻射部136及第三輻射部138不是以依序相接續的方式延伸,而是分別自饋入部133獨立地延伸,如此可避免這些輻射部因以依序相接續的方式延伸而使天線結構130的整體延伸長度過大。從而,可進一步節省天線結構130的配置空間。
以下更詳細說明本實施例的天線結構130的具體結構。請參考圖3,第二輻射部136直接連接於接地部132,第一輻射部134透過饋入部133及第二輻射部136而連接於接地部132,第三輻射部138呈階梯狀且透過饋入部133及第二輻射部136而連接於接地部132。第一輻射部134與第二輻射部136之間的第一間隙G1具有相對的一第一封閉端E1及一第一開口端E2,第三輻射部138與接地部132之間的第二間隙G2具有相對的一第二封閉端E3及一第二開口端E4。
第一輻射部134及第二輻射部136往一第一方向D1延伸,第三輻射部138往反向於第一方向D1的一第二方向D2延伸。亦即,第一輻射部134與第二輻射部136平行,且第一輻射部134及第二輻射部136的延伸方向相反於第三輻射部138的延伸方向。相應地,第一封閉端E1及第二封閉端E3位於第一開口端E2與第二開口端E4之間。
請參考圖2及圖3,本實施例的電子裝置100包括一接地元件180,接地元件180例如是銅箔且連接於天線結構130的接地部132與殼體112a之間,使接地部132透過接地元件180與殼體112a之接地面互相導通。其中第二輻射部136與殼體112a之接地面之間具有一第三間隙G3。此外,電子裝置100包括一同軸傳輸線190,同軸傳輸線190的接地線連接於接地部132,且同軸傳輸線190的訊號線連接於饋入部133。另外,饋入部133與接地部132之間具有一第四間隙G4,第四間隙G4連接於第二間隙G2,且第四間隙G4的寬度如圖3所示略大於第二間隙G2的寬度。
如圖1及圖2所示,金屬擋牆160與殼體112邊緣的距離d1可為11.7~24毫米,較佳為12毫米,以使金屬擋牆160不會因離天線結構130太近而對天線結構130產生干擾。此外,金屬擋牆160的厚度d2(標示於圖2)可為1.7~4毫米,較佳為2毫米。金屬擋牆160的長度d5(標示於圖1)可為80~180毫米,較佳為90毫米。金屬外殼112a的厚度d3、d4(標示於圖2)可為1~3毫米,較佳為1.5毫米。機體110的厚度d11(標示於圖2)可為5~12毫米,較佳為5.9毫米。機體110內部空間的高度d12(標示於圖2)可為4~10毫米,較佳為4.7毫米。金屬外殼112a的厚度d9、d10(標示於圖2)可為0.3~1.2毫米,較佳為0.6毫米。開口H的長度d6(標示於圖1及圖3)可為49~100毫米,較佳為50毫米。開口H的寬度d7(標示於圖2)可為9.7~20毫米,較佳為10毫米。開口H的高度d8(標示於圖2)可為4~9毫米,較佳為4.4毫米。天線基板130a的長度d13(標示於圖3)可為39~80毫米,較佳為40毫米。天線基板130a的寬度d14(標示於圖2及3)可為6~14毫米,較佳為7毫米。天線基板130a的厚度d15(標示於圖2)可為0.1~0.4毫米,較佳為0.2毫米。天線基板130a與開口H內緣之間的距離d16、d17(標示於圖3)可為4~10毫米,較佳為5毫米。第一間隙G1的寬度d18(標示於圖3)可為0.7~2毫米,較佳為1毫米。第二間隙G2的寬度d19(標示於圖3)可為0.2~1毫米,較佳為0.5毫米。第三間隙G3的寬度d20(標示於圖3)可為1~3毫米,較佳為1.5毫米。銅箔180的長度d21(標示於圖3)可為17~36毫米,較佳為18毫米。銅箔180的寬度d22(標示於圖3)可為9~20毫米,較佳為10毫米。
本實施例的各構件的上列具體尺寸僅為舉例,非用以限制本發明,其可依需求而加以調整。例如,金屬擋牆160的面積可調整為適當大小以在金屬擋牆160和絕緣蓋體112b之間構成對應於5G頻率的共振腔體,藉以提升天線結構130的訊號收發能力。此外,可藉由改變第一輻射部134的長度、寬度或第一間隙G1的寬度來調整所述第一平面倒F型天線(即低頻共振模態)的頻率點位置或頻寬。可藉由改變第二輻射部136的長度、寬度或第三間隙G3的寬度來調整所述第二平面倒F型天線(即第一高頻共振模態)的頻率點位置或頻寬。且可藉由改變第三輻射部138的長度、寬度或第二間隙G2的寬度來調整所述第三平面倒F型天線(即第二高頻共振模態)的頻率點位置或頻寬。
圖4繪示圖3的天線結構的電壓駐波比(VSWR)。在圖4中,頻率2400~2500 MHz對應於所述第一平面倒F型天線,頻率5150~5875 MHz對應於所述第二平面倒F型天線及所述第三平面倒F型天線,其中所述第二平面倒F型天線為5470~5875 MHz,所述第三平面倒F型天線為5150~5350 MHz。如圖4所示,所述第一平面倒F型天線、所述第二平面倒F型天線及所述第三平面倒F型天線的電壓駐波比皆小於3,而具有良好的電壓駐波比。
圖5繪示圖3的天線結構的天線效率(Antenna Efficiency)。在圖5中,頻率2400~2500 MHz對應於所述第一平面倒F型天線,頻率5150~5875 MHz對應於所述第二平面倒F型天線及所述第三平面倒F型天線,其中所述第二平面倒F型天線為5470~5875 MHz,所述第三平面倒F型天線為5150~5350 MHz。如圖5所示,所述第一平面倒F型天線、所述第二平面倒F型天線及所述第三平面倒F型天線皆具有良好的天線效率。
圖6繪示圖3的天線結構的隔離度(Isolation)。在圖6中,頻率2400~2500 MHz對應於所述第一平面倒F型天線,頻率5150~5875 MHz對應於所述第二平面倒F型天線及所述第三平面倒F型天線,其中所述第二平面倒F型天線為5470~5875 MHz,所述第三平面倒F型天線為5150~5350 MHz。如圖6所示,所述第一平面倒F型天線、所述第二平面倒F型天線及所述第三平面倒F型天線的隔離度皆小於-30dB,而具有良好的隔離度。
綜上所述,在本發明的電子裝置中,天線結構配置於機體的側壁,使得對應於天線結構的絕緣蓋體位於所述側壁處而較不影響電子裝置的外觀。此外,天線結構藉其單一接地部、單一饋入部及三個輻射部(即所述第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部)構成一體式的三個平面倒F型天線,以節省天線結構的配置空間。再者,於所述天線結構中,第一輻射部與第二輻射部之間以及第三輻射部與接地部之間分別具有間隙(即所述第一間隙及第二間隙)。由此可知,第一輻射部、第二輻射部及第三輻射部是分別獨立地延伸,而不是以依序相接續的方式延伸,如此可避免這些輻射部因以依序相接續的方式延伸而使天線結構的整體延伸長度過大。從而,可進一步節省天線結構的配置空間。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧機體
112a‧‧‧殼體
112b‧‧‧絕緣蓋體
120‧‧‧顯示器
130‧‧‧天線結構
130a‧‧‧天線基板
132‧‧‧接地部
133‧‧‧饋入部
134‧‧‧第一輻射部
136‧‧‧第二輻射部
138‧‧‧第三輻射部
140‧‧‧無線訊號處理模組
150‧‧‧揚聲器
160‧‧‧金屬擋牆
170‧‧‧電子元件
180‧‧‧接地元件
190‧‧‧同軸傳輸線
d1、d16、d17‧‧‧距離
d2、d3、d4、d9、d10、d11、d15‧‧‧厚度
d5、d6、d13、d21‧‧‧長度
d7、d14、d18、d19、d20、d22‧‧‧寬度
d8、d12‧‧‧高度
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
E1‧‧‧第一封閉端
E2‧‧‧第一開口端
E3‧‧‧第二封閉端
E4‧‧‧第二開口端
G1‧‧‧第一間隙
G2‧‧‧第二間隙
G3‧‧‧第三間隙
G4‧‧‧第四間隙
H‧‧‧開口
W1‧‧‧側壁
W2‧‧‧頂壁
圖1是本發明一實施例的電子裝置的部分構件示意圖。 圖2是圖1的電子裝置沿I-I線的部分構件剖面圖。 圖3是圖1的電子裝置的局部示意圖。 圖4繪示圖3的天線結構的電壓駐波比。 圖5繪示圖3的天線結構的天線效率。 圖6繪示圖3的天線結構的隔離度。
Claims (16)
- 一種天線結構,包括:一接地部,該接地部連接於一殼體之接地面;一饋入部,連接該接地部;一第一輻射部,連接於該饋入部,該第一輻射部適於產生一低頻共振模態;一第二輻射部,連接於該饋入部,其中該第一輻射部與該第二輻射部之間具有一第一間隙,且該第二輻射部與該殼體之接地面之間具有一第三間隙,該第二輻射部適於產生一第一高頻共振模態;以及一第三輻射部,連接於該饋入部,其中該第三輻射部與該接地部之間具有一第二間隙,該第三輻射部適於產生一第二高頻共振模態。
- 如申請專利範圍第1項所述的天線結構,其中該第一輻射部及該第二輻射部往一第一方向延伸,該第三輻射部往一第二方向延伸,該第一方向反向於該第二方向。
- 如申請專利範圍第1項所述的天線結構,其中該接地部、該饋入部及該第一輻射部構成一第一平面倒F型天線,該接地部、該饋入部及該第二輻射部構成一第二平面倒F型天線,該接地部、該饋入部及該第三輻射部構成一第三平面倒F型天線。
- 如申請專利範圍第1項所述的天線結構,其中該低頻共振模態的頻率適於藉由改變該第一輻射部的長度、該第一輻射部 的寬度或該第一間隙的寬度而調整,該第一高頻共振模態的頻率適於藉由改變該第二輻射部的長度、該第二輻射部的寬度或該第三間隙的寬度而調整,該第二高頻共振模態的頻率適於藉由改變該第三輻射部的長度、該第三輻射部的寬度或該第二間隙的寬度而調整。
- 如申請專利範圍第1項所述的天線結構,其中該低頻共振模態的頻率為2400~2500MHz,該第一高頻共振模態的頻率為5470~5875MHz,該第二高頻共振模態的頻率為5150~5350MHz。
- 一種電子裝置,包括:一機體,具有一殼體,其中該殼體具有一側壁;以及一天線結構,配置於該側壁而位於該殼體內,其中該天線結構包括:一接地部,該接地部連接於一殼體之接地面;一饋入部,連接該接地部;一第一輻射部,連接於該饋入部,其中該第一輻射部適於產生一低頻共振模態;一第二輻射部,連接於該饋入部,其中該第一輻射部與該第二輻射部之間具有一第一間隙,且該第二輻射部與該殼體之接地面之間具有一第三間隙,該第二輻射部適於產生一第一高頻共振模態;及一第三輻射部,連接於該饋入部,其中該第三輻射部與該接地部之間具有一第二間隙,該第三輻射部適於產生一第 二高頻共振模態。
- 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置,其中該第一輻射部及該第二輻射部往一第一方向延伸,該第三輻射部往一第二方向延伸,該第一方向反向於該第二方向。
- 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置,其中該接地部、該饋入部及該第一輻射部構成一第一平面倒F型天線,該接地部、該饋入部及該第二輻射部構成一第二平面倒F型天線,該接地部、該饋入部及該第三輻射部構成一第三平面倒F型天線。
- 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置,其中該低頻共振模態的頻率適於藉由改變該第一輻射部的長度、該第一輻射部的寬度或該第一間隙的寬度而調整,該第一高頻共振模態的頻率適於藉由改變該第二輻射部的長度、該第二輻射部的寬度或該第三間隙的寬度而調整,該第二高頻共振模態的頻率適於藉由改變該第三輻射部的長度、該第三輻射部的寬度或該第二間隙的寬度而調整。
- 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置,其中該殼體在該側壁具有一開口,該殼體的材質包括金屬,該電子裝置包括一絕緣蓋體,該絕緣蓋體覆蓋該開口,該天線結構配置於該絕緣蓋體上。
- 如申請專利範圍第10項所述的電子裝置,包括一金屬擋牆,其中該金屬擋牆位於該殼體內,該天線結構位於該絕緣蓋體與該金屬擋牆之間。
- 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置,其中該電子裝置包括一電子元件,該電子元件配置於該殼體內,該金屬擋牆位於該電子元件與該天線結構之間。
- 如申請專利範圍第10項所述的電子裝置,包括一揚聲器,其中該揚聲器配置於該殼體內且鄰接該天線結構,該絕緣蓋體遮蔽該揚聲器。
- 如申請專利範圍第10項所述的電子裝置,其中該絕緣蓋體延伸至該殼體的底部。
- 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置,其中該殼體具有一頂壁,該側壁從該頂壁的邊緣傾斜地延伸至該頂壁下方。
- 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置,其中該低頻共振模態的頻率為2400~2500MHz,該第一高頻共振模態的頻率為5470~5875MHz,該第二高頻共振模態的頻率為5150~5350MHz。
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