CN116266672A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种天线装置，其设置于一金属壳体的一侧边框上，此天线装置包含一第一槽孔、一介质基板、一馈入金属部、一接地部以及一馈入源。第一槽孔位于侧边框上，使侧边框被第一槽孔围住的部分作为一辐射金属部。介质基板具有一第一表面及一第二表面，介质基板通过第一表面设置于辐射金属部上。馈入金属部位于介质基板的第二表面上，使馈入金属部的垂直投影与辐射金属部重叠。接地部位于介质基板的第二表面上，接地部电性连接金属壳体。馈入源位于第二表面上，以分别电性连接馈入金属部及接地部。

Description

天线装置

技术领域

本申请是有关于一种结合金属壳体上的槽孔的天线装置。

背景技术

在产品外壳以金属为主的趋势，内建的天线环境总会受到金属外壳遮蔽影响，若需要通过更改天线环境材质，例如金属开窗，通常会增加机构成本。另外，若在金属外壳设有槽孔(slot)以形成槽孔天线，其通常都需要2.5～3.5mm的宽度，此种设计将影响到整体外观，需要额外的设计包装，且所需的天线尺寸也较大。

前述两种作法会影响到机构成本与整体外观，但若不是所述两种作法的天线环境，而是直接在金属外壳中设计天线，天线效能表现通常很差，不利天线收发信号。

发明内容

基于解决上述的技术问题，本申请的主要目的在于提供一种天线装置，其设置于一金属壳体的一侧边框上，此天线装置包含一第一槽孔、一介质基板、一馈入金属部、一接地部以及一馈入源。第一槽孔位于侧边框上，使侧边框被第一槽孔围住的部分作为一辐射金属部。介质基板具有一第一表面及一第二表面，介质基板通过第一表面设置于辐射金属部上。馈入金属部位于介质基板的第二表面上，使馈入金属部的垂直投影与辐射金属部重叠。接地部位于介质基板的第二表面上，接地部电性连接金属壳体。馈入源分别电性连接馈入金属部及接地部。

本申请另外提供一种天线装置，其设置于一金属壳体的一侧边框上，此天线装置包含一第一槽孔以及一馈入点。第一槽孔位于侧边框上，使侧边框被第一槽孔围住的部分作为一辐射金属部。馈入点位于辐射金属部上。

综上所述，本申请在金属壳体的侧边框上直接设计窄槽孔，并配合耦合馈入或直接馈入的天线结构设计来协助或激发侧边框辐射，可大幅缩减所需的空间，并达到收发信号的效果。基此，本申请不需要于金属壳体上设计天线窗，且在缩小槽孔的槽缝影响外观的程度下，仍可保持良好的天线效能表现。

有关本申请的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为根据本申请一实施例的天线装置安装于金属壳体上的外观示意图；

图2为根据本申请一实施例的天线装置组装前的结构示意图；

图3为根据本申请一实施例的天线装置组装后的结构示意图；

图4为根据本申请另一实施例的天线装置组装前的结构示意图；

图5为根据本申请另一实施例的天线装置组装后的结构示意图；

图6为根据本申请再一实施例的天线装置的平面结构示意图；

图7为根据本申请再一实施例的天线装置的结构示意图；

图8为根据本申请又一实施例的天线装置组装前的结构示意图；

图9为根据本申请又一实施例的天线装置组装后的结构示意图；

图10为根据本申请的天线装置在特定频率下产生的S参数模拟示意图；

图11为根据本申请的天线装置在特定频率下的辐射效率的模拟示意图。

具体实施方式

在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。

应当理解，虽然在此的术语“第一”和“第二”或是“一”、“另一”和“又一”等可以用于描述不同的元素，但这些元素不应被这些术语限制。这些术语仅用于将元素彼此区分。例如，第一元素可以被称为第二元素，并且，类似地，第二元素可以被称为第一元素而不背离本申请构思的保护范围。又例如，一元素可以被称为另一元素，并且，类似地，另一元素可以被称为又一元素而不背离本申请构思的保护范围。

请同时参阅图1、图2及图3所示，一天线装置10包含一第一槽孔12、一介质基板14、一馈入金属部16、一接地部18以及一馈入源20，且天线装置10位于一金属壳体30的其中一侧边框32上，以收发无线射频信号。

在一实施例中，金属壳体30可为一电子装置的一屏幕金属背盖(俗称A件)、电子装置的一键盘金属盖体(俗称C件)或是电子装置的一键盘金属基座(俗称D件)等。在前述的实施例中，电子装置为一笔记本电脑，但本申请不以此为限。

如图1、图2及图3所示，在此天线装置10中，第一槽孔12位于金属壳体30的侧边框32上，在此实施例中，第一槽孔12为L型槽孔，且侧边框32被第一槽孔12围住的部分作为一辐射金属部22，以通过第一槽孔12的设计使辐射金属部22作为天线的辐射路径。介质基板14具有一第一表面141及一第二表面142，介质基板14垂直放置于金属壳体30内且第一表面141面对辐射金属部22，使介质基板14通过第一表面141设置于辐射金属部22上，在一实施例中，介质基板14可以通过黏着剂或双面胶带贴附在侧边框32上。馈入金属部16位于介质基板14的第二表面142上，使馈入金属部16的垂直投影与辐射金属部22重叠，接地部18位于介质基板14的第二表面142上的边缘，且接地部18电性连接至金属壳体30而接地。馈入源20位于介质基板14的第二表面142上，馈入源20的一端电性连接至馈入金属部16，另一端电性连接至接地部18，以利用馈入源20接收或发射一射频信号。

在一实施例中，为加强高频模态，本申请也可在介质基板14上设置一金属支路24，此金属支路24位于介质基板14的第二表面142且位于馈入金属部16的一侧，金属支路24的一端连接至接地部18。在另一实施例中，金属支路24的另一端还可连接至馈入金属部16。

在一实施例中，介质基板14为一印刷电路板或塑料基板，但本申请不以此为限，任何可以于其上形成馈入金属部16、接地部18及金属支路24的载板皆可作为本申请的介质基板14。

在天线装置10中，通过介质基板14上的馈入金属部16，于适当位置将信号耦合馈入至辐射金属部22，以此设计出耦合环圈天线形式。其中，介质基板14的厚度等同于馈入金属部16与辐射金属部22之间的耦合间距，所以本申请可以改变介质基板14的厚度，增减与侧边框32(辐射金属部22)之间的距离，以调整天线模态匹配。另外，也可通过接地部18或金属支路24延伸增加所需频率模态，因应的介质基板14尺寸也可相对调整，以形成多频带操作的天线装置10。

请同时参阅图4及图5所示，在天线装置10中，第一槽孔12位于金属壳体30的侧边框32上，且于第一槽孔12一侧的侧边框32上更设有一第二槽孔26，在此实施例中，第一槽孔12为L型槽孔，第二槽孔26为I型槽孔，第一槽孔12及第二槽孔26围住侧边框32的部分作为辐射金属部22，即第一槽孔12及第二槽孔26互相配合而位于辐射金属部22的外围，以通过第一槽孔12及第二槽孔26的设计使辐射金属部22作为倒F型天线(Inverted-F Antenna，IFA)的辐射路径。介质基板14通过第一表面141设置于辐射金属部22上，于介质基板14的第二表面142上设有馈入金属部16、接地部18、馈入源20及金属支路24，使馈入金属部16的垂直投影与辐射金属部22重叠，接地部18电性连接至金属壳体30，馈入源20电性连接馈入金属部16及接地部18，且位于馈入金属部16一侧的金属支路24连接至接地部18。

在一实施例中，金属支路24的长度可以调整，且金属支路24的一端连接至接地部18，另一端的连接点也可依不同的天线图案设计而随之对应改变，例如金属支路24的另一端可以为一开放端(如图2及图3所示)，金属支路24的另一端也可垂直延伸连接至馈入金属部16(图中未示)。

在一实施例中，如图2至图5所示，馈入金属部16、接地部18以及金属支路24以印刷的方式形成于介质基板14的第二表面142上。例如，介质基板14及其上的馈入金属部16、接地部18及金属支路24为印制有天线图案的一印刷电路板(PCB)。

在一实施例中，如图2至图5所示，馈入金属部16、接地部18以及金属支路24等可由导电性材料制成，导电性材料可以是如银、铜、铁、铝或是其合金等，但本申请不以此为限。

请同时参阅图6及图7所示，一天线装置10设置于金属壳体30的一侧边框32上，此天线装置10包含一第一槽孔12、第二槽孔26以及一馈入点28。第一槽孔12位于侧边框32上，第二槽孔26也位于侧边框32上且位于第一槽孔12的一侧，使第一槽孔12及第二槽孔26围住侧边框32的部分作为一辐射金属部22，即第一槽孔12及第二槽孔26互相配合而位于辐射金属部22的外围，在此实施例中，第一槽孔12为L型槽孔，第二槽孔26为I型槽孔，第一槽孔12与第二槽孔26互相配合而环设在辐射金属部22周围，以通过第一槽孔12及第二槽孔26的设计使辐射金属部22作为倒F型天线(IFA)的辐射路径。馈入点28位于辐射金属部22上，可以直接电性连接一信号线34，以直接馈入方式作为收发信号的馈入源。

请同时参阅图8及图9所示，天线装置10设置于金属壳体30的一侧边框32上，此天线装置10包含一第一槽孔12、第二槽孔26、一馈入点28、一金属卡座36、一介质基板38、一金属弹片40、一导电线路42以及一馈入源44。第一槽孔12位于金属壳体30的一侧边框32上，第二槽孔26也位于侧边框32上且位于第一槽孔12的一侧，使第一槽孔12及第二槽孔26围住侧边框32的部分作为辐射金属部22。馈入点28位于辐射金属部22上，且于馈入点28上设置有金属卡座36，馈入点28电性连接金属卡座36。在介质基板38上设有金属弹片40、导电线路42以及馈入源44，导电线路42电性连接金属弹片40及馈入源44，介质基板38垂直放置于金属壳体30内且面对辐射金属部22，以通过金属弹片40卡固在金属卡座36上，使馈入源44通过导电线路42、金属弹片40、金属卡座36电性连接至馈入点28，以作为直接馈入路径。在一实施例中，馈入源44为同轴电缆连接器(Coaxial cable connector)，用以连接同轴电路线(Coaxial cable)，以通过馈入源44发射或接收射频信号。

如图2及图3所示，为维持金属壳体30的侧边框32的结构性强度，在第一槽孔12内还可以填满非导电材质(图中未示)。如图4至图8所示，为维持金属壳体30的侧边框32的结构性强度，在第一槽孔12及第二槽孔26内更可以填满非导电材质(图中未示)。

请同时参阅图2至图3所示，本发明利用介质基板14上的馈入金属部16位于第一槽孔12上方并配合辐射金属部22的作用，用以激发金属的侧边框32(辐射金属部22)所形成的耦合环圈天线，形成第一共振模态，并通过金属支路24的设计可以补充高频模态，以增加第二共振模态。其中，第一槽孔12的宽度为2mm，长度为22mm，高度为10mm，介质基板14的厚度为2mm，以此天线装置10为实施例具体进行实验模拟。

请参阅图10及图11所示，以前述图3的天线装置10进行S参数(S11)及天线效率仿真。天线装置10分别在低频操作频带及高频操作频带时，其S参数模拟结果如图10所示，由图式所显示的曲线可知，于图式上显示的低频共振模态及高频共振模态的反射系数(S11)均小于-10dB(S11<-10dB)，证明在低频操作频带以及高频操作频带均具有良好的反射系数。另一方面，如图11所示，在2400MHz(2.4GHz)频段以及5200MHz(5.2GHz)以上的操作频带，天线辐射效率可以达到-4dB～-5dB左右，表示天线装置10的天线辐射效率表现也相当好。

综上所述，本申请在金属壳体的侧边框上直接设计窄槽孔(宽为1～2mm，长为10～25mm)，并配合耦合馈入(如图2至图5所示的天线装置)或直接馈入(如图6至图9所示的天线装置)的天线结构设计来协助或激发侧边框(辐射金属部)辐射，可大幅缩减所需的空间，并达到收发信号的效果。基此，本申请不需要于金属壳体上设计天线窗，且在缩小槽孔的槽缝影响外观的程度下，仍可保持良好的天线效能表现。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。

Claims (13)

1.一种天线装置，其设置于金属壳体的侧边框上，其特征在于，所述天线装置包含：

第一槽孔，位于所述侧边框上，使所述侧边框被所述第一槽孔围住的部分作为辐射金属部；

介质基板，具有第一表面及第二表面，所述介质基板通过所述第一表面设置于所述辐射金属部上；

馈入金属部，位于所述介质基板的所述第二表面上，使所述馈入金属部的垂直投影与所述辐射金属部重叠；

接地部，位于所述介质基板的所述第二表面上，所述接地部电性连接所述金属壳体；以及

馈入源，电性连接所述馈入金属部及所述接地部。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，还包含金属支路，位于所述介质基板的所述第二表面且位于所述馈入金属部的一侧，所述金属支路的一端连接至所述接地部。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述金属支路的另一端连接至所述馈入金属部。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一槽孔为L型槽孔。

5.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，还包含第二槽孔，位于所述侧边框上且配合所述第一槽孔而位于所述辐射金属部外围。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述第二槽孔为I型槽孔。

7.一种天线装置，其设置于金属壳体的侧边框上，其特征在于，所述天线装置包含：

第一槽孔，位于所述侧边框上，使所述侧边框被所述第一槽孔围住的部分作为辐射金属部；以及

馈入点，位于所述辐射金属部上。

8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述馈入点为馈入源。

9.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，所述第一槽孔为L型槽孔。

10.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，还包含第二槽孔，位于所述侧边框上且配合所述第一槽孔而位于所述辐射金属部外围。

11.根据权利要求10所述的天线装置，其特征在于，所述第二槽孔为I型槽孔。

12.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，还包含介质基板，所述介质基板上设有金属弹片、导电线路以及馈入源，所述导电线路电性连接所述金属弹片及所述馈入源；以及金属卡座，位于所述馈入点上，以通过所述金属弹片卡固在所述金属卡座上，使所述馈入源通过所述导电线路、所述金属弹片、所述金属卡座电性连接至所述馈入点，以作为馈入路径。

13.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，还包含介质基板，所述介质基板上设有金属弹片、导电线路以及馈入源，所述导电线路电性连接所述金属弹片及所述馈入源；以及金属卡座，位于所述馈入点上，以通过所述金属弹片卡固在所述金属卡座上，使所述馈入源通过所述导电线路、所述金属弹片、所述金属卡座电性连接至所述馈入点，以作为馈入路径。

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