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CN108631058B - 天线结构及电子装置 - Google Patents

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CN108631058B
CN108631058B CN201711327612.1A CN201711327612A CN108631058B CN 108631058 B CN108631058 B CN 108631058B CN 201711327612 A CN201711327612 A CN 201711327612A CN 108631058 B CN108631058 B CN 108631058B
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Abstract

一种天线结构，包括一接地部、一馈入部、一第一辐射部、一第二辐射部及一第三辐射部。第一辐射部连接于馈入部，其中第一辐射部用于产生一低频共振模态。第二辐射部连接于馈入部，其中第一辐射部与第二辐射部之间具有一第一间隙，第二辐射部用于产生一第一高频共振模态。第三辐射部连接于馈入部，其中第三辐射部与接地部之间具有一第二间隙，第三辐射部用于产生一第二高频共振模态。此外，一种具有此天线结构的电子装置亦被提及。

Description

天线结构及电子装置
技术领域
本发明涉及一种天线结构及具有其的电子装置，且特别涉及一种包含多个辐射部的天线结构及具有其的电子装置。
背景技术
随着科技的进步，目前大众的通信方式已渐渐改为无线通信，像是智能手机(smart phone)、具有无线上网功能的平板电脑(tablet PC)及笔记本电脑(notebookcomputer)等等，皆是无线通信的范围，通常无线通信需要利用天线来传递讯息。
以笔记本电脑而言，其外壳多采用金属材料以满足消费者对于金属质感的产品外观的需求。金属外壳会对笔记本电脑的天线造成屏蔽而影响其信号收发能力，因此一些笔记本电脑的显示器背盖局部地配置塑料壳，并使配置于显示器的天线对位于塑料壳，然此举影响了笔记本电脑的外观。此外，在一些笔记本电脑中，单一天线结构被设计为包含多个辐射部以产生多种不同频率的共振模态，然而所述多个辐射部通常以依序相接续的方式延伸，如此使得天线结构的整体延伸长度过大，而较为占据笔记本电脑内部的配置空间。因此，如何在不影响笔记本电脑的外观的情况下使天线结构具有良好的信号收发能力，并节省天线结构的配置空间，为笔记本电脑的天线设计的重要议题。
发明内容
本发明提供一种天线结构及具有其的电子装置，可节省天线结构的配置空间。
本发明的天线结构，包括接地部、馈入部、第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部。第一辐射部连接于馈入部，其中第一辐射部用于产生低频共振模态。第二辐射部连接于馈入部，其中第一辐射部与第二辐射部之间具有第一间隙，第二辐射部用于产生第一高频共振模态。第三辐射部连接于馈入部，其中第三辐射部与接地部之间具有第二间隙，第三辐射部用于产生第二高频共振模态。
本发明的电子装置，包括机体及天线结构。机体具有壳体，其中壳体具有侧壁。天线结构配置于侧壁而位于壳体内，其中天线结构，包括接地部、馈入部、第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部。第一辐射部连接于馈入部，其中第一辐射部用于产生低频共振模态。第二辐射部连接于馈入部，其中第一辐射部与第二辐射部之间具有第一间隙，第二辐射部用于产生第一高频共振模态。第三辐射部连接于馈入部，其中第三辐射部与接地部之间具有第二间隙，第三辐射部用于产生第二高频共振模态。
在本发明的一实施例中，上述的第一辐射部及第二辐射部往第一方向延伸，第三辐射部往第二方向延伸，第一方向反向于第二方向。
在本发明的一实施例中，上述的接地部连接于壳体的接地面，第二辐射部与壳体的接地面之间具有第三间隙。
在本发明的一实施例中，上述的接地部、馈入部及第一辐射部构成第一平面倒F型天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，接地部、馈入部及第二辐射部构成第二平面倒F型天线，接地部、馈入部及第三辐射部构成第三平面倒F型天线。
在本发明的一实施例中，上述的低频共振模态的频率能够通过改变第一辐射部的长度、第一辐射部的宽度或第一间隙的宽度而调整，第一高频共振模态的频率能够通过改变第二辐射部的长度、第二辐射部的宽度或第三间隙的宽度而调整，第二高频共振模态的频率能够通过改变第三辐射部的长度、第三辐射部的宽度或第二间隙的宽度而调整。
在本发明的一实施例中，上述的低频共振模态的频率为2400～2500MHz，第一高频共振模态的频率为5470～5875MHz，第二高频共振模态的频率为5150～5350MHz。
在本发明的一实施例中，上述的壳体在侧壁具有一开口，壳体的材料包括金属，电子装置包括绝缘盖体，绝缘盖体覆盖开口，天线结构配置于绝缘盖体上。
在本发明的一实施例中，上述接地部连接于壳体的接地面，所述第二辐射部与所述壳体的接地面之间具有第三间隙。
在本发明的一实施例中，上述的电子装置包括金属挡墙，金属挡墙位于壳体内，天线结构位于绝缘盖体与金属挡墙之间。
在本发明的一实施例中，上述的电子装置包括电子元件，电子元件配置于壳体内，金属挡墙位于电子元件与天线结构之间。
在本发明的一实施例中，上述的电子装置包括扬声器，其中扬声器配置于壳体内且邻接天线结构，绝缘盖体遮蔽扬声器。
在本发明的一实施例中，上述的壳体具有顶壁，侧壁从顶壁的边缘倾斜地延伸至顶壁下方。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘盖体延伸至壳体的底部。
基于上述，本发明的天线结构通过单一接地部、单一馈入部及三个辐射部(即所述第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部)构成一体式的三个天线，以节省天线结构的配置空间。再者，第一辐射部与第二辐射部之间以及第三辐射部与接地部之间分别具有间隙(即所述第一间隙及第二间隙)。由此可知，第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部是分别独立地延伸，而不是以依序相接续的方式延伸，如此可避免这些辐射部因以依序相接续的方式延伸而使天线结构的整体延伸长度过大。从而，可进一步节省天线结构的配置空间。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的电子装置的部分构件示意图；
图2是图1的电子装置沿I-I线的部分构件剖面图；
图3是图1的电子装置的局部示意图；
图4是图3的天线结构的电压驻波比；
图5是图3的天线结构的天线效率；
图6是图3的天线结构的隔离度。
具体实施方式
图1是本发明一实施例的电子装置的部分构件示意图。图2是图1的电子装置沿I-I线的部分构件剖面图。请参考图1及图2，本实施例的的电子装置100例如是笔记本电脑，且包括一机体110、一显示器120、至少一天线结构130(绘示为两个)及一无线信号处理模块140。如图1所示，本实施例的天线结构130绘示为两个，两天线结构130分别配置于机体110的相对两侧。然本发明不以此为限，亦可仅配置一个天线结构130于机体110。
机体110例如是笔记本电脑的主机且具有一壳体112a，壳体112a具有一侧壁W1。显示器120例如是笔记本电脑的屏幕且连接于机体110，并能够展开或闭合于机体110。天线结构130配置于侧壁W1而位于壳体112a内，无线信号处理模块140例如是WIFI模块且配置于壳体112a内。天线结构130通过连接线电性连接于无线信号处理模块140以进行无线信号的收发。
在本实施例中，壳体112a在侧壁W1具有一开口H(标示于图1)，且壳体112a的材料包括金属。电子装置100包括一绝缘盖体112b，绝缘盖体112b覆盖开口H，天线结构130配置于绝缘盖体112b上。利用非金属材料的绝缘盖体112b遮蔽天线结构130，可避免天线结构130因受到金属屏蔽而降低信号收发能力。并且，如上述般将天线结构130配置于机体110的侧壁W1处，可使对应于天线结构130的绝缘盖体112b位于侧壁W1处而较不影响电子装置100的外观。
进一步而言，本实施例的电子装置100如图1所示包括一扬声器150，扬声器150配置于壳体112a内且邻接天线结构130。在其他实施例中，绝缘盖体112b除了用以遮蔽天线结构130，更可用以遮蔽扬声器150。亦即，将既有的扬声器150的绝缘外盖延伸成为绝缘盖体112b，使对应于天线结构130的绝缘结构与扬声器150的绝缘外盖为一体，以更降低所述绝缘结构对电子装置100的外观的影响程度。
此外，本实施例的壳体112a如图2所示具有一顶壁W2。侧壁W1从顶壁W2的边缘倾斜地延伸至顶壁W2下方，以使侧壁W1处的绝缘盖体112b在视觉上更为隐密。在本实施例中，绝缘盖体112b例如延伸至壳体112a的底部，以进一步降低天线结构130被金属外壳112a屏蔽的程度。
请参考图1及图2，本实施例的电子装置100包括一金属挡墙160及一电子元件170(绘示于图1)。电子元件170例如是电池且配置于壳体112a内，金属挡墙160位于壳体112a内。天线结构130位于绝缘盖体112b与金属挡墙160之间，且金属挡墙160位于电子元件170与天线结构130之间。由此，可通过金属挡墙160的屏蔽而避免电子元件170对天线结构130产生干扰，或阻隔设置在壳体112a中主板(图未示)所产生的噪声，使天线结构130能够正常地进行信号收发。
以下通过附图说明本实施例的天线结构130的结构设计方式。图3是图1的电子装置的局部示意图。请参考图3，本实施例的天线结构130包括一接地部132、一馈入部133、一第一辐射部134、一第二辐射部136及一第三辐射部138，且例如形成于一天线基板130a上。第一辐射部134、第二辐射部136及第三辐射部138连接于接地部132，馈入部133连接于第一辐射部134、第二辐射部136及第三辐射部138之间。接地部132、馈入部133及第一辐射部134例如构成低频共振模态(WIFI 2.4G，频率约为2400～2500MHz)的一第一平面倒F型天线，接地部132、馈入部133及第二辐射部136例如构成第一高频共振模态(WIFI 5G，频率约为5470～5875MHz)的一第二平面倒F型天线，且接地部132、馈入部133及第三辐射部138例如构成第二高频共振模态(WIFI 5G，频率约为5150～5350MHz)的一第三平面倒F型天线。天线结构130如上述般通过单一接地部132、单一馈入部133及三个辐射部(即第一辐射部134、第二辐射部136及第三辐射部138)构成一体式的三个平面倒F型天线，可节省天线结构130的配置空间。
此外，在本实施例中，第一辐射部134与第二辐射部136之间具有一第一间隙G1，且第三辐射部138与接地部132之间具有一第二间隙G2。由此可知，第一辐射部134、第二辐射部136及第三辐射部138不是以依序相接续的方式延伸，而是分别自馈入部133独立地延伸，如此可避免这些辐射部因以依序相接续的方式延伸而使天线结构130的整体延伸长度过大。从而，可进一步节省天线结构130的配置空间。
以下更详细说明本实施例的天线结构130的具体结构。请参考图3，第二辐射部136直接连接于接地部132，第一辐射部134通过馈入部133及第二辐射部136而连接于接地部132，第三辐射部138呈阶梯状且通过馈入部133及第二辐射部136而连接于接地部132。第一辐射部134与第二辐射部136之间的第一间隙G1具有相对的一第一封闭端E1及一第一开口端E2，第三辐射部138与接地部132之间的第二间隙G2具有相对的一第二封闭端E3及一第二开口端E4。
第一辐射部134及第二辐射部136往一第一方向D1延伸，第三辐射部138往反向于第一方向D1的一第二方向D2延伸。亦即，第一辐射部134与第二辐射部136平行，且第一辐射部134及第二辐射部136的延伸方向相反于第三辐射部138的延伸方向。相应地，第一封闭端E1及第二封闭端E3位于第一开口端E2与第二开口端E4之间。
请参考图2及图3，本实施例的电子装置100包括一接地元件180，接地元件180例如是铜箔且连接于天线结构130的接地部132与壳体112a之间，使接地部132通过接地元件180与壳体112a的接地面互相导通。其中第二辐射部136与壳体112a的接地面之间具有一第三间隙G3。此外，电子装置100包括一同轴传输线190，同轴传输线190的接地线连接于接地部132，且同轴传输线190的信号线连接于馈入部133。另外，馈入部133与接地部132之间具有一第四间隙G4，第四间隙G4连接于第二间隙G2，且第四间隙G4的宽度如图3所示略大于第二间隙G2的宽度。
如图1及图2所示，金属挡墙160与壳体112边缘的距离d1可为11.7～24毫米，较佳为12毫米，以使金属挡墙160不会因离天线结构130太近而对天线结构130产生干扰。此外，金属挡墙160的厚度d2(标示于图2)可为1.7～4毫米，较佳为2毫米。金属挡墙160的长度d5(标示于图1)可为80～180毫米，较佳为90毫米。金属外壳112a的厚度d3、d4(标示于图2)可为1～3毫米，较佳为1.5毫米。机体110的厚度d11(标示于图2)可为5～12毫米，较佳为5.9毫米。机体110内部空间的高度d12(标示于图2)可为4～10毫米，较佳为4.7毫米。金属外壳112a的厚度d9、d10(标示于图2)可为0.3～1.2毫米，较佳为0.6毫米。开口H的长度d6(标示于图1及图3)可为49～100毫米，较佳为50毫米。开口H的宽度d7(标示于图2)可为9.7～20毫米，较佳为10毫米。开口H的高度d8(标示于图2)可为4～9毫米，较佳为4.4毫米。天线基板130a的长度d13(标示于图3)可为39～80毫米，较佳为40毫米。天线基板130a的宽度d14(标示于图2及3)可为6～14毫米，较佳为7毫米。天线基板130a的厚度d15(标示于图2)可为0.1～0.4毫米，较佳为0.2毫米。天线基板130a与开口H内缘之间的距离d16、d17(标示于图3)可为4～10毫米，较佳为5毫米。第一间隙G1的宽度d18(标示于图3)可为0.7～2毫米，较佳为1毫米。第二间隙G2的宽度d19(标示于图3)可为0.2～1毫米，较佳为0.5毫米。第三间隙G3的宽度d20(标示于图3)可为1～3毫米，较佳为1.5毫米。接地元件(铜箔)180的长度d21(标示于图3)可为17～36毫米，较佳为18毫米。接地元件(铜箔)180的宽度d22(标示于图3)可为9～20毫米，较佳为10毫米。
本实施例的各构件的上列具体尺寸仅为举例，非用以限制本发明，其可依需求而加以调整。例如，金属挡墙160的面积可调整为适当大小以在金属挡墙160和绝缘盖体112b之间构成对应于5G频率的共振腔体，由此提升天线结构130的信号收发能力。此外，可通过改变第一辐射部134的长度、宽度或第一间隙G1的宽度来调整所述第一平面倒F型天线(即低频共振模态)的频率点位置或带宽。可通过改变第二辐射部136的长度、宽度或第三间隙G3的宽度来调整所述第二平面倒F型天线(即第一高频共振模态)的频率点位置或带宽。且可通过改变第三辐射部138的长度、宽度或第二间隙G2的宽度来调整所述第三平面倒F型天线(即第二高频共振模态)的频率点位置或带宽。
图4是图3的天线结构的电压驻波比(VSWR)。在图4中，频率2400～2500MHz对应于所述第一平面倒F型天线，频率5150～5875MHz对应于所述第二平面倒F型天线及所述第三平面倒F型天线，其中所述第二平面倒F型天线为5470～5875MHz，所述第三平面倒F型天线为5150～5350MHz。如图4所示，所述第一平面倒F型天线、所述第二平面倒F型天线及所述第三平面倒F型天线的电压驻波比皆小于3，而具有良好的电压驻波比。
图5是图3的天线结构的天线效率(Antenna Efficiency)。在图5中，频率2400～2500MHz对应于所述第一平面倒F型天线，频率5150～5875MHz对应于所述第二平面倒F型天线及所述第三平面倒F型天线，其中所述第二平面倒F型天线为5470～5875MHz，所述第三平面倒F型天线为5150～5350MHz。如图5所示，所述第一平面倒F型天线、所述第二平面倒F型天线及所述第三平面倒F型天线皆具有良好的天线效率。
图6是图3的天线结构的隔离度(Isolation)。在图6中，频率2400～2500MHz对应于所述第一平面倒F型天线，频率5150～5875MHz对应于所述第二平面倒F型天线及所述第三平面倒F型天线，其中所述第二平面倒F型天线为5470～5875MHz，所述第三平面倒F型天线为5150～5350MHz。如图6所示，所述第一平面倒F型天线、所述第二平面倒F型天线及所述第三平面倒F型天线的隔离度皆小于-30dB，而具有良好的隔离度。
综上所述，在本发明的电子装置中，天线结构配置于机体的侧壁，使得对应于天线结构的绝缘盖体位于所述侧壁处而较不影响电子装置的外观。此外，天线结构通过单一接地部、单一馈入部及三个辐射部(即所述第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部)构成一体式的三个平面倒F型天线，以节省天线结构的配置空间。再者，于所述天线结构中，第一辐射部与第二辐射部之间以及第三辐射部与接地部之间分别具有间隙(即所述第一间隙及第二间隙)。由此可知，第一辐射部、第二辐射部及第三辐射部是分别独立地延伸，而不是以依序相接续的方式延伸，如此可避免这些辐射部因以依序相接续的方式延伸而使天线结构的整体延伸长度过大。从而，可进一步节省天线结构的配置空间。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (16)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：
接地部；
馈入部，连接所述接地部；
第一辐射部，连接于所述馈入部，所述第一辐射部用于产生低频共振模态；
第二辐射部，连接于所述馈入部，其中所述第一辐射部与所述第二辐射部之间具有第一间隙，所述第二辐射部用于产生第一高频共振模态；以及
第三辐射部，连接于所述馈入部，其中所述第三辐射部与所述接地部之间具有第二间隙，所述第三辐射部用于产生第二高频共振模态，
其中所述第一辐射部、所述第二辐射部及所述第三辐射部分别自所述馈入部独立地延伸，
其中所述第一辐射部及所述第二辐射部往第一方向延伸，所述第三辐射部往第二方向延伸，所述第一方向反向于所述第二方向。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述接地部连接于壳体的接地面，所述第二辐射部与所述壳体的接地面之间具有第三间隙。
3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述接地部、所述馈入部及所述第一辐射部构成第一平面倒F型天线，所述接地部、所述馈入部及所述第二辐射部构成第二平面倒F型天线，所述接地部、所述馈入部及所述第三辐射部构成第三平面倒F型天线。
4.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述低频共振模态的频率能够通过改变所述第一辐射部的长度、所述第一辐射部的宽度或所述第一间隙的宽度而调整，所述第一高频共振模态的频率能够通过改变所述第二辐射部的长度、所述第二辐射部的宽度或所述第三间隙的宽度而调整，所述第二高频共振模态的频率能够通过改变所述第三辐射部的长度、所述第三辐射部的宽度或所述第二间隙的宽度而调整。
5.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述低频共振模态的频率为2400～2500MHz，所述第一高频共振模态的频率为5470～5875MHz，所述第二高频共振模态的频率为5150～5350MHz。
6.一种电子装置，其特征在于，包括：
机体，具有壳体，其中所述壳体具有侧壁；以及
天线结构，配置于所述侧壁而位于所述壳体内，其中所述天线结构包括：
接地部；
馈入部，连接所述接地部；
第一辐射部，连接于所述馈入部，其中所述第一辐射部用于产生低频共振模态；
第二辐射部，连接于所述馈入部，其中所述第一辐射部与所述第二辐射部之间具有第一间隙，所述第二辐射部用于产生第一高频共振模态；及
第三辐射部，连接于所述馈入部，其中所述第三辐射部与所述接地部之间具有第二间隙，所述第三辐射部用于产生第二高频共振模态，
其中所述第一辐射部、所述第二辐射部及所述第三辐射部分别自所述馈入部独立地延伸，
其中所述第一辐射部及所述第二辐射部往第一方向延伸，而所述第三辐射部往第二方向延伸，所述第一方向反向于所述第二方向。
7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述接地部连接于所述壳体的接地面，所述第二辐射部与所述壳体的接地面之间具有第三间隙。
8.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，所述接地部、所述馈入部及所述第一辐射部构成第一平面倒F型天线，所述接地部、所述馈入部及所述第二辐射部构成第二平面倒F型天线，所述接地部、所述馈入部及所述第三辐射部构成第三平面倒F型天线。
9.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，所述低频共振模态的频率能够通过改变所述第一辐射部的长度、所述第一辐射部的宽度或所述第一间隙的宽度而调整，所述第一高频共振模态的频率能够通过改变所述第二辐射部的长度、所述第二辐射部的宽度或所述第三间隙的宽度而调整，所述第二高频共振模态的频率能够通过改变所述第三辐射部的长度、所述第三辐射部的宽度或所述第二间隙的宽度而调整。
10.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述壳体在所述侧壁具有开口，所述壳体的材料包括金属，所述电子装置包括绝缘盖体，所述绝缘盖体覆盖所述开口，所述天线结构配置于所述绝缘盖体上。
11.根据权利要求10所述的电子装置，其特征在于，包括金属挡墙，其中所述金属挡墙位于所述壳体内，所述天线结构位于所述绝缘盖体与所述金属挡墙之间。
12.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括电子元件，所述电子元件配置于所述壳体内，所述金属挡墙位于所述电子元件与所述天线结构之间。
13.根据权利要求10所述的电子装置，其特征在于，包括扬声器，其中所述扬声器配置于所述壳体内且邻接所述天线结构，所述绝缘盖体遮蔽所述扬声器。
14.根据权利要求10所述的电子装置，其特征在于，所述绝缘盖体延伸至所述壳体的底部。
15.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述壳体具有顶壁，所述侧壁从所述顶壁的边缘倾斜地延伸至所述顶壁下方。
16.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述低频共振模态的频率为2400～2500MHz，所述第一高频共振模态的频率为5470～5875MHz，所述第二高频共振模态的频率为5150～5350MHz。
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