CN109309279B - 天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种天线结构。该天线结构包括一基板、一辐射件、一导电件、一接地件、一第一电感、一第二电感以及一馈入件；该辐射件设置于该基板上，该辐射件包括一第一辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部以及连接于该第一辐射部、该第二辐射部与该第三辐射部之间的一馈入部；该导电件设置于该基板上，该导电件连接于该馈入部；该接地件与该馈入部彼此分离；该第一电感设置于该基板上，且该第一电感耦接于该导电件与该接地件之间；该第二电感设置于该基板上，且该第二电感耦接于该导电件与该接地件之间；该馈入件连接于该馈入部与该接地件之间，该馈入件用来馈入一信号。本发明的天线结构能同时涵盖4G及5G频带，可达到多频带的应用。

Description

天线结构

技术领域

本发明涉及一种天线结构，特别涉及一种具有多操作频带的天线结构。

背景技术

首先，随着便携式电子装置(例如智能型手机、平板计算机、笔记本型计算机)的使用率日益提高，使得近年来便携式电子装置的无线通信技术更加被重视，而无线通信质量需视便携式电子装置中的天线效率而定。因此，如何提升天线的辐射效率及易于调整整体频率，已变得相当重要。

另外，随着次时代通信技术5G LAA(Licensed Assisted Access)的来临，现有天线结构的设计(例如平面型倒F型天线(Planar inverted-F antenna，PIFA))已经无法满足第五代通信系统的应用频带。虽然目前如美国专利公告第8,552,912号专利案，公开了一种“适用于薄型通信装置的天线(Antenna for thin communication apparatus)”，其能利用接地线段112、114(ground segments 112and 114)而达到提高带宽的特性。然而，第五代通信系统对于频带及带宽有着更高的需求，US 8,552,912号专利案并无法达到同时涵盖4G及5G频带的效果。

因此，需要提供一种天线结构来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种能同时涵盖4G及5G频带的天线结构。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种天线结构，该天线结构包括一基板、一辐射件、一导电件、一接地件、一第一电感、一第二电感以及一馈入件；该辐射件设置于该基板上，该辐射件包括一第一辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部以及连接于该第一辐射部、该第二辐射部与该第三辐射部之间的一馈入部；该导电件设置于该基板上，该导电件连接于该馈入部；该接地件与该馈入部彼此分离；该第一电感设置于该基板上，且该第一电感耦接于该导电件与该接地件之间；该第二电感设置于该基板上，且该第二电感耦接于该导电件与该接地件之间；该馈入件连接于该馈入部与该接地件之间，该馈入件用来馈入一信号。

本发明的其中一有益效果在于，本发明实施例所提供的天线结构，其能利用“第一电感耦接于导电件与接地件之间”、“第二电感耦接于导电件与接地件之间”及“馈入件连接于馈入部与接地件之间，以用来馈入一信号”的技术方案，而能使得天线结构同时涵盖4G及5G频带。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明第一实施例的天线结构的其中一俯视示意图。

图2为本发明第一实施例的天线结构的辐射件、馈入件以及接地件的连接示意图。

图3为本发明第一实施例的天线结构的另外一俯视示意图。

图4为本发明第一实施例的天线结构的再一俯视示意图。

图5为本发明第一实施例的天线结构在不同频率下的电压驻波比的曲线图。

图6为本发明第一实施例的第一辐射部的辐射示意图。

图7为本发明第一实施例的第二辐射部的辐射示意图。

图8为本发明第一实施例的第三辐射部的辐射示意图。

图9为本发明第二实施例的天线结构的俯视示意图。

图10为本发明第三实施例的天线结构的俯视示意图。

主要组件符号说明：

U 天线结构 72 接地端

1 基板 8 桥接件

2 辐射件 9 寄生件

21 第一辐射部 91 第一寄生部

22 第二辐射部 92 第二寄生部

23 第三辐射部 E 金属导体

24 馈入部 C1 第一电容

3 导电件 C2 第二电容

31 第一端部 F 馈入处

32 第二端部 W 预定狭缝

33 本体部 D1 第一预定距离

4 接地件 D2 第二预定距离

41 边缘 L1 第一预设距离

5 第一电感 L2 第二预设距离

6 第二电感 M1～M6 节点

7 馈入件 X、Y 方向

71 馈入端

具体实施方式

以下是通过特定的具体实例来说明本发明所公开有关“天线结构”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，予以声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的技术范围。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件或信号等，但这些组件或信号不应受这些术语限制。这些术语是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，如本文中所使用，术语“或”视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的所有组合。

[第一实施例]

首先，请参阅图1，图1为本发明第一实施例天线结构U的俯视示意图，本发明提供一种天线结构U，其包括一基板1、一辐射件2、一导电件3、一接地件4、一第一电感5、一第二电感6以及一馈入件7。辐射件2及导电件3可设置于基板1上，且导电件3可连接于辐射件2的一馈入部24。另外，接地件4与辐射件2的馈入部24彼此分离。再者，第一电感5可设置于基板1上，且第一电感5可耦接于导电件3与接地件4之间。同时，第二电感6可设置于基板1上，且第二电感6可耦接于导电件3与接地件4之间。馈入件7可连接于馈入部24与接地件4之间，且馈入件7用来馈入一信号。

承上述，值得说明的是，基板1、辐射件2、导电件3、接地件4以及馈入件7的材质可以使用任何种类的导电材质，并且上述组件也可以使用任何的成形方法制作，在此容不再赘述。举例来说，辐射件2及导电件3可以为一金属片、一金属导线或者是其他具有导电效果的导电体。另外，基板1可为一印刷电路板(Printed circuit board，PCB)。再者，馈入件7可以为一同轴电缆(Coaxial cable)。须说明的是，本发明不以上述举例为限。

承上述，请再参阅图1，辐射件2可与导电件3一体成型地设置，也就是说，辐射件2与导电件3可为一金属片。另外，接地件4可电性连接于一金属导体E，而金属导体E可与基板1彼此相互分离。进一步来说，以本发明实施例而言，辐射件2可包括一第一辐射部21、一第二辐射部22、一第三辐射部23以及连接于第一辐射部21、第二辐射部22与第三辐射部23之间的一馈入部24。第一辐射部21以及导电件3可相对于馈入部24而朝向一第一方向(负X方向)延伸，而第二辐射部22可相对于馈入部24而朝向一第二方向(正X方向)延伸，第一方向(负X方向)与第二方向(正X方向)彼此相异，举例来说，以图1的实施方式而言，第一方向(负X方向)与第二方向(正X方向)彼此相反。另外，第三辐射部23可设置于第一辐射部21与第二辐射部22之间，且第三辐射部23与部分的第一辐射部21及部分的第二辐射部22相互重叠。

承上述，请再参阅图1并且一并参阅图2，图2为图1的II部分的局部放大示意图，举例来说，馈入件7可以是一同轴电缆(Coaxial cable)，其具有一馈入端71与一接地端72，馈入端71可电性连接于馈入部24，接地端72可电性连接于接地件4，然而本发明不以上述所举的例子为限。须说明的是，为使得附图能易于了解，在其他的附图中，以替代符号作为如图2所示的同轴电缆的架构。

承上述，请再参阅图1，导电件3具有一第一端部31、一相对于第一端部31的第二端部32以及一连接于第一端部31与第二端部32之间的本体部33，第一端部31连接于馈入部24，藉此，如图1所示，第二端部32为相对于第一端部31而朝向第一方向(负X方向)延伸的部分。另外，馈入件7的馈入端71与导电件3之间的连接处或者是馈入件7的馈入端71与馈入部24之间的连接处定义为一馈入处F。藉此，馈入件7可通过导电件3而耦接于馈入部24或者是馈入件7可直接连接于馈入部24。以第一实施例而言，馈入件7的馈入端71可连接于辐射件2的馈入部24。

进一步来说，请再参阅图1，以第一实施例而言，第一电感5的其中一端可耦接于导电件3的本体部33，第一电感5的另外一端可耦接于接地件4。另外，第二电感6的其中一端可耦接于导电件3的本体部33，第二电感6的另外一端可耦接于接地件4。同时，第一辐射部21可相对于馈入件7而设置于馈入件7的一第一侧边，第二辐射部22可相对于馈入件7而设置于馈入件7的一第二侧边，第一电感5以及第二电感6可设置于第一侧边。换句话说，第一电感5及第二电感6都是设置在相对于馈入处F的同一侧边，然而本发明不以此为限。进一步地，如图1所示，第一辐射部21可设置于馈入件7的左侧，第二辐射部22可设置于馈入件7的右侧，且第一电感5及第二电感6都是设置在馈入件7的左侧。须说明的是，在其他实施方式中(请参阅第三实施例)，第一电感5及第二电感6可分别设置于馈入处F的两相反侧边。

接着，请参阅图3，由图3与图1的比较可知，图3中的实施方式与图1中的实施方式最大的差别在于：在图3所提供的天线结构U中，优选地，还可进一步包括一桥接件8，桥接件8可设置于基板1上，且桥接件8可连接于接地件4与第一电感5、第二电感6以及馈入件7之间。换句话说，第一电感5的其中一端可耦接于导电件3的本体部33，第一电感5的另外一端可耦接于桥接件8，以使得第一电感5通过桥接件8而耦接于接地件4。另外，第二电感6的其中一端可耦接于导电件3的本体部33，第二电感6的另外一端可耦接于桥接件8，以使得第二电感6通过桥接件8而耦接于接地件4。再者，馈入件7的馈入端71可耦接于导电件3，馈入件7的接地端72可耦接于桥接件8，以使得馈入件7通过桥接件8而耦接于接地件4。须说明的是，图3中所示的其他结构特征与前述对图1的说明内容相仿，在此不再赘述。

承上述，值得说明的是，以图3的实施方式而言，桥接件8设置的目的为使得接地件4能易于贴附于基板1上，虽然图3的实施方式中有说明可进一步设置桥接件8，然而，在其他实施方式中，也可以不用设置桥接件8。另外，值得一提的是，举例来说，桥接件8的材质可以为锡或者其他导电材料，接地件4的材质可以为铜或者其他导电材料，然而本发明不以此为限。

进一步来说，请再参阅图1及图3，馈入处F至第二端部32之间可具有一第一预设距离L1，馈入处F至接地件4的一边缘41之间具有一第二预设距离L2，接地件4的边缘41朝向该第一方向(负X方向)延伸，第一预设距离L1的长度大于第二预设距离L2的长度。换句话说，导电件3的第二端部32可相对于接地件4的边缘41而凸出。另外，第一电感5与馈入处F之间可具有一第一预定距离D1，第二电感6与馈入处F之间可具有一第二预定距离D2，第一预定距离D1可小于第二预定距离D2。再者，值得说明的是，以本发明实施例而言，第一电感5的电感值可小于第二电感6的电感值。

接着，请参阅图4，由图4与图2的比较可知，图4中的实施方式与图3中的实施方式最大的差别在于：在图4所提供的天线结构U中，还可进一步包括一寄生件9，寄生件9可设置于基板1上，且寄生件9的一端可连接于接地件4。进一步来说，寄生件9可具有一连接于接地件4的第一寄生部91以及一从第一寄生部91弯折且朝远离该馈入部24的方向延伸的第二寄生部92，须说明的是，在其他实施方式中，寄生件9的第一寄生部91可直接连接于接地件4。此外，寄生件9的第二寄生部92与第二辐射部22之间可具有一预定狭缝W(寄生件9的第二寄生部92相对于第二辐射部22的水平偏移距离，即寄生件9的第二寄生部92与第二辐射部22之间彼此相距的距离)。

接着，请同时参阅图5及以下表1，图5为本发明第一实施例的天线结构在不同频率下的电压驻波比(Voltage standing wave ratio，VSWR)的曲线图。

表1

节点	频率(MHz)	电压驻波比
			M1	698	4.60
M2	960	4.34
			M3	1425	5.35
M4	2690	1.61
			M5	5150	2.02
M6	5850	2.28

接着，请再参阅图4，并请一并参阅图6至图8，以本发明实施例而言，第一辐射部21的长度大于第二辐射部22的长度，第一辐射部21所提供的一第一操作频带的频率范围(带宽，bandwidth)可介于698MHz至960MHz之间，且第二辐射部22所提供的一第二操作频带的频率范围可介于1425MHz至2690MHz之间，以适用于4G LTE(Long Term Evolution)频带(Band)，然而本发明不以此为限。另外，一第三操作频带可由第三辐射部23、第一辐射部21的一部分以及第二辐射部22的一部分所产生，且第三操作频带的频率范围可介于5150MHz至5850MHz，以适用于5G WLAN(Wireless LAN)频带，然而本发明不以此为限。附带一提，为便于说明，下述实施例将以第一操作频带的频率范围介于698MHz至960MHz之间，第二操作频带的频率范围介于1425MHz至2690MHz之间，第三操作频带的频率范围介于5150MHz至5850MHz之间的例子进行说明。

请再参阅图4、图6至图8，以下将进一步说明第一辐射部21、第二辐射部22以及第三辐射部23的辐射状况，图6至图8中网点区块为提供操作频带的主要辐射部分。详细来说，如图6所示，一第一操作频带主要可由馈入件7、第一辐射部21、第三辐射部23、导电件3、第二电感6以及接地件4所产生。另外，如图7所示，一第二操作频带主要可由馈入件7、第二辐射部22、第三辐射部23、导电件3、第二电感6以及接地件4所产生。再者，如图8所示，一第三操作频带主要可由馈入件7、导电件3、第三辐射部23、第一辐射部21的一部分(第三辐射部23与第一辐射部21重叠的部分)、第二辐射部22的一部分(第三辐射部23与第二辐射部22重叠的部分)、第一电感5以及接地件4所产生。

值得说明的是，通过在天线结构U的第二辐射部22的附近所设置的寄生件9，可以用于强化第二辐射部22的操作频带(第二操作频带)的特性，优选地，可以强化2000MHZ至3000MHZ的特性，更优选地，可以为强化2600MHZ的特性。即，通过寄生件9的设置可以提高第二辐射部22的操作频带的高频部分的频率范围(带宽，bandwidth)。再者，通过调整第二寄生部92相对于第二辐射部22的水平偏移距离，可以调整第二辐射部22所产生的操作频带的中心频率所对应的阻抗值，进而调整操作频带的中心频率所对应的电压驻波比的值。

承上述，换句话说，本案可具有两个回路，一个是通过第一电感5的回路，另一个是通过第二电感6的回路，且这两个回路可利用一个辐射件2以及一个馈入件7而达到多频带的应用。另外，值得说明的是，通过调整第一电感5的电感值，可调整第三操作频带的中心频率所对应的阻抗值。同时，通过调整第二电感6的电感值，可调整第一操作频带的中心频率所对应的阻抗值以及第二操作频带的中心频率所对应的阻抗值。再者，请再参阅图3，第一预设距离L1的长度大小与天线结构U中第三辐射部23、第一辐射部21的一部分以及第二辐射部22的一部分所提供的第三操作频带的中心频率呈反比关系。换句话说，第二端部32相对于接地件4的边缘41而凸出的部分的长短，可调整第三操作频带的中心频率点。即，当第二端部32与接地件4的边缘41之间的距离越远时，可以使得第三操作频带的中心频率变低，反之，当第二端部32与接地件4的边缘41之间的距离越近时，可以使得第三操作频带的中心频率变高。

[第二实施例]

首先，请参阅图9，图9为本发明第二实施例的天线结构U的俯视示意图，由图9与图2的比较可知，第二实施例与第一实施例最大的差别在于：第二实施例中的天线结构U还可进一步包括一第一电容C1或是一第二电容C2。第一电容C1可设置于导电件3与接地件4之间，且第一电容C1与第一电感5相互串联。另外，第二电容C2可设置于导电件3与接地件4之间，且第二电容C2与第二电感6相互串联。再者，在其他变化实施例中，第一电容C1或第二电容C2的一端也可以连接至导电件3，以通过导电件3而连接于接地件4。

请再参阅图9，须说明的是，虽然图9中示出了第一电容C1及第二电容C2分别与第一电感5及第二电感6相互串联，但是，在其他实施方式中，可以只配置第一电容C1或是只配置第二电容C2。同时，通过第一电容C1和/或第二电容C2的设置，可以调整第一操作频带、第二操作频带和/或第三操作频带的阻抗值，此外，也能够调整第一操作频带、第二操作频带和/或第三操作频带的频率范围。另外，须特别说明的是，第二实施例中所示的其他结构特征与前述对第一实施例的说明内容相仿，在此不再赘述。

[第三实施例]

首先，请参阅图10，图10为本发明第三实施例的天线结构U的俯视示意图，由图10与图4的比较可知，第三实施例与第一实施例最大的差别在于：第一辐射部21以及第二电感6设置于馈入件7的一第一侧边，第二辐射部22以及第一电感5设置于馈入件7的一第二侧边。换句话说，第一电感5以及第二电感6分别设置于馈入处F的两相反侧边。即，第一辐射部21及第二电感6可设置于馈入件7的左侧，第二辐射部22及第一电感5可设置于馈入件7的右侧。

请再参阅图10所示，详细来说，馈入件7与导电件3之间或者是馈入件7与馈入部24之间具有一馈入处F，以第三实施例而言，馈入件7的馈入端71可连接于导电件3。此外，第一电感5与馈入处F之间具有一第一预定距离D1，第二电感6与馈入处F之间具有一第二预定距离D2，第一预定距离D1小于第二预定距离D2。此外，第一电感5的电感值小于第二电感6的电感值。

值得说明的是，以第三实施例而言，纵使第一电感5的配置位置不同于前述第一实施例，但是，一介于698MHz至960MHz之间的第一操作频带主要可由馈入件7、第一辐射部21、第三辐射部23、导电件3、第二电感6以及接地件4所产生。另外，一介于1425MHz至2690MHz之间的第二操作频带主要可由馈入件7、第二辐射部22、第三辐射部23、导电件3、第二电感以及接地件4所产生。再者，一介于5150MHz至5850MHz之间的第三操作频带主要可由馈入件7、导电件3、第三辐射部23、第一辐射部21的一部分(第三辐射部23与第一辐射部21重叠的部分)、第二辐射部22的一部分(第三辐射部23与第二辐射部22重叠的部分)、第一电感5以及接地件4所产生。另外，须特别说明的是，第三实施例中所示的其他结构特征与前述对第一实施例及第二实施例的说明内容相仿，在此不再赘述。

[实施例的有益效果]

本发明的其中一有益效果可以在于，本发明实施例所提供的天线结构U，其能利用“第一电感5耦接于导电件3与接地件4之间”、“第二电感6耦接于导电件3与接地件4之间”及“馈入件7连接于馈入部24与接地件4之间，以用来馈入一信号”的技术方案，而能使得天线结构U同时涵盖4G及5G频带。换句话说，本发明能利用一通过第一电感5的回路以及一通过第二电感6的回路，与一辐射件2以及一馈入件7相互配合而在单一天线架构下达到多频带的应用。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等同技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种天线结构，该天线结构包括：

一基板；

一辐射件，该辐射件设置于该基板上，该辐射件包括一第一辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部以及一馈入部，其中，该第三辐射部设置于该第一辐射部与该第二辐射部之间，且该第三辐射部连接于该馈入部；

一导电件，该导电件设置于该基板上，该导电件连接于该馈入部；

一接地件，该接地件与该馈入部彼此分离；

一第一电感，该第一电感设置于该基板上，且该第一电感耦接于该导电件与该接地件之间；

一第二电感，该第二电感设置于该基板上，且该第二电感耦接于该导电件与该接地件之间，该第二电感与该第一电感彼此具有一间距；以及

一馈入件，该馈入件连接于该馈入部与该接地件之间，该馈入件用来馈入一信号；

其中，一第一操作频带主要由该馈入件、该第一辐射部、该第三辐射部、该导电件、该第二电感以及该接地件所产生，其中，一第二操作频带主要由该馈入件、该第二辐射部、该第三辐射部、该导电件、该第二电感以及该接地件所产生，其中，一第三操作频带主要由该馈入件、该导电件、该第三辐射部、该第一辐射部的一部分、该第二辐射部的一部分、该第一电感以及该接地件所产生。

2.如权利要求1所述的天线结构，其中，该第一辐射部以及该导电件朝向一第一方向延伸，该第二辐射部朝向一第二方向延伸，该第一方向与该第二方向彼此相异。

3.如权利要求1所述的天线结构，其中，该导电件朝向一第一方向延伸，该导电件具有一第一端部、一相对于该第一端部的第二端部以及一连接于该第一端部与该第二端部之间的本体部，该第一端部连接于该馈入部，其中，该馈入件与该导电件之间的连接处或者是该馈入件与该馈入部之间的连接处为一馈入处，该馈入处至该第二端部之间具有一第一预设距离，该馈入处至该接地件的一边缘之间具有一第二预设距离，该第一预设距离大于该第二预设距离。

4.如权利要求3所述的天线结构，其中，该第一预设距离的长度大小与该天线结构所提供的一第三操作频带的中心频率呈反比关系。

5.如权利要求1所述的天线结构，其中，该第一辐射部以及该第二电感设置于该馈入件的一第一侧边，该第二辐射部以及该第一电感设置于该馈入件的一第二侧边。

6.如权利要求1所述的天线结构，其中，该第一辐射部设置于该馈入件的一第一侧边，该第二辐射部设置于该馈入件的一第二侧边，该第一电感以及该第二电感设置于该第一侧边。

7.如权利要求1所述的天线结构，其中，该馈入件通过该导电件而耦接于该馈入部或者是该馈入件直接连接于该馈入部。

8.如权利要求1所述的天线结构，其中，该馈入件与该导电件之间或者是该馈入件与该馈入部之间具有一馈入处，其中，该第一电感与该馈入处之间具有一第一预定距离，该第二电感与该馈入处之间具有一第二预定距离，该第一预定距离小于该第二预定距离。

9.如权利要求8所述的天线结构，其中，该第一电感的电感值小于该第二电感的电感值。

10.如权利要求1所述的天线结构，还进一步包括：一寄生件，该寄生件设置于该基板上，且该寄生件连接于该接地件，其中，该寄生件具有一连接于该接地件的第一寄生部以及一从该第一寄生部弯折且朝远离该馈入部的方向延伸的第二寄生部。

11.如权利要求1所述的天线结构，还进一步包括：一桥接件，该桥接件设置于该基板上，其中，该桥接件连接于该接地件与该第一电感、该第二电感以及该馈入件之间。

12.如权利要求1所述的天线结构，还进一步包括：一第一电容，该第一电容设置于该导电件与该接地件之间，且该第一电容与该第一电感相互串联。

13.如权利要求12所述的天线结构，还进一步包括：一第二电容，该第二电容设置于该导电件与该接地件之间，且该第二电容与该第二电感相互串联。

14.如权利要求1所述的天线结构，其中，该第一操作频带的频率范围介于698MHz至960MHz之间，该第二操作频带的频率范围介于1425MHz至2690MHz之间，该第三操作频带的频率范围介于5150MHz至5850MHz之间。

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