天线结构

技术领域

本公开涉及一种天线结构，尤其涉及一种多频段的天线结构。

背景技术

目前，LTE天线多由低频(698MHz至960MHz)和中高频(1710MHz至2700MHz)的两个天线组成。为了根据需求，能够提供多频段的天线是目前研究的目标。

发明内容

本公开提供一种天线结构，其可提供多频段。

本公开的一种天线结构，包括一第一辐射体、一第二辐射体及一第三辐射体。第一辐射体包括一第一段部、一第二段部及一第三段部，其中第一段部的一端包括一信号馈入端。第二段部和第三段部分别从第一段部的另一端往相反的方向延伸。第二辐射体包括一第四段部、一第五段部及由第四段部与第五段部的交会处延伸而出的一第六段部，其中第四段部包括一第一接地端，第五段部包括一第二接地端，第一接地端与第二接地端远离交会处，第二段部与第六段部之间具有一第一槽缝，第三段部以及第四段部与第六段部之间具有一第二槽缝。第三辐射体包括弯折地连接的一第七段部及一第八段部，其中第七段部包括一第三接地端，第一段部与第七段部以及第三段部与第八段部之间具有一第三槽缝。

根据本公开内容一实施方式，第一辐射体的第三段部包括弯折地连接的一第一子区间、一第二子区间及一第三子区间，第一子区间、第二子区间及第三子区间位于第四段部与第六段部旁，而使第二槽缝呈U型。

根据本公开内容一实施方式，第二辐射体的第六段部包括弯折地连接的一第四子区间、一第五子区间及一第六子区间，第二子区间及第三子区间分别位于第四子区间与第五子区间旁，且第一辐射体的第二段部位于第五子区间旁。

根据本公开内容一实施方式，第二段部的宽度小于第一段部的宽度，第二段部在靠近第一段部的部位与第一段部之间具有一第四槽缝。

根据本公开内容一实施方式，所述的天线结构还包括一绝缘支架，具有一第一长侧面、一第二长侧面、一第三长侧面及一第四长侧面，其中第一辐射体的第一段部的一部分、第二辐射体的第四段部的一部分、第五段部的一部分、第六段部的一部分及第三辐射体的第七段部的一部分位于第一长侧面；第一辐射体的第一段部的另一部分、第二辐射体的第四段部的另一部分、第五段部的另一部分及第三辐射体的第七段部的另一部分位于第二长侧面；第一辐射体的第一段部的剩余部分、第二段部、第三段部、第二辐射体的第四段部的剩余部分、第五段部的剩余部分、第六段部的另一部分、第三辐射体的第七段部的剩余部分及第八段部位于第三长侧面；第二辐射体的第六段部的剩余部分位于第四长侧面。

根据本公开内容一实施方式，在第一长侧面上，第三辐射体的第七段部的部分从第一长侧面的一边向内延伸，第六段部的部分从第一长侧面的另一边向内延伸，在第一长侧面上，第七段部与第六段部之间具有一耦合间距。

根据本公开内容一实施方式，绝缘支架的长度介于60毫米至70毫米之间，宽度介于8毫米至10毫米之间，高度介于4.5毫米至5.5毫米之间。

根据本公开内容一实施方式，第三接地端靠近信号馈入端，第二接地端远离信号馈入端，第一接地端位于第二接地端与第三接地端之间，第一接地端、第二接地端及第三接地端连接至一系统接地面。

根据本公开内容一实施方式，第一接地端串联一第一电容后连接至系统接地面。

根据本公开内容一实施方式，第二接地端串联一第二电容或一调谐电路后连接至系统接地面。

根据本公开内容一实施方式，系统接地面在靠近第一接地端或第二接地端处具有一电磁波吸收率感测电路，电磁波吸收率感测电路通过一检测引脚连接至第一接地端或第二接地端。

基于上述，本公开的天线结构通过第一接地端、第二接地端及第三接地端而以多路径的方式接地，且结合上述第一槽缝、第二槽缝、第三槽缝的电容式耦合的设计，以耦合出多种频段。

附图说明

图1是依照本公开的一实施例的一种天线结构的展开示意图。

图2A至图2D是图1的第一辐射体、第二辐射体及第三辐射体配置在绝缘支架上的多种视角的立体示意图。

图3是图2A的天线结构配置在一电子装置内的局部剖面示意图。

图4是图2A的天线结构的频率(698MHz至960MHz)-天线效率的关系图。

图5是图2A的天线结构的频率(1710MHz至2700MHz)-天线效率的关系图。

图6是图2A的天线结构的频率(698MHz至2700MHz)-电压驻波比的关系图。

图7是图2A的天线结构的频率(3300MHz至5925MHz)-电压驻波比的关系图。

具体实施方式

图1是依照本公开的一实施例的一种天线结构的展开示意图。请参阅图1，本实施例的天线结构100包括一第一辐射体110、一第二辐射体120及一第三辐射体130。第一辐射体110、第二辐射体120及第三辐射体130可设置在一软性基板105上，其后再包覆在绝缘支架50(图2A)上。当然，在一实施例中，第一辐射体110、第二辐射体120及第三辐射体130也可以激光直接成型技术(LDS)形成在绝缘支架50上。

如图1所示，在本实施例中，第一辐射体110包括一第一段部112(位置A1、A2、A3)、第二段部114(位置A3、A4)及一第三段部113(位置A3、A5、A6、A7)。第一段部112的一端包括一信号馈入端(位置A1)，第二段部114和第三段部113分别从第一段部112的另一端往相反的方向延伸。信号馈入端(位置A1)通过一同轴传输线60连接至主机板11(图3)。在本实施例中，第二段部114从第一段部112(位置A3)往左方延伸，第三段部113从第一段部112(位置A3)往右方延伸。

在本实施例中，第一辐射体110的第三段部113包括一第一子区间115(位置A3、A5、A6)、一第二子区间118(位置A6)及一第三子区间119(位置A7)。在本实施例中，第一子区间115包括一第一部分116(位置A3至A5)与一第二部分117(位置A5至A6)，第一部分116连接于第二部分117，且第一部分116与第二部分117具有不同的宽度。第二子区间118弯折地连接于第二部分117，第三子区间119弯折地连接于第二子区间118。

如图1所示，在本实施例中，第二辐射体120包括一第四段部122、123(位置G2、B2、B4)、一第五段部124(位置G3、B3、B4)及由第四段部123与第五段部124的交会处(位置B4)延伸而出的一第六段部121(位置B4、B5、B6、B7、B8)。

第四段部122弯折地连接于第四段部123，且第四段部122与第四段部123具有不同的宽度。第四段部122包括一第一接地端(位置G2)，第五段部124包括一第二接地端(位置G3)，第一接地端(位置G2)与第二接地端(位置G3)远离交会处(位置B4)。

第二辐射体120的第六段部121包括依序弯折地连接的一第四子区间125(位置B4)、一第五子区间126(位置B5、B6、B7)及一第六子区间129(位置B8)。

如图1所示，第一辐射体110的第二段部114位于第五子区间126(位置B7)旁，且第二段部114与第六段部121的第五子区间126(位置B7)之间具有一第一槽缝C1。在本实施例中，天线结构100由第一辐射体110的第一段部112、第二段部114的路径与第二辐射体120(接地端路径)及第一槽缝C1(电容式耦合间距)的设计，而耦合出698MHz和二倍频1710MHz的两个频段。当然，在其他实施例中，天线结构100的频段不以此为限制。

另一方面，第一辐射体110的第三段部113的第一子区间115的第二部分117位于第二辐射体120的第四段部123旁，第二子区间118位于第六段部121的第四子区间125旁，且第三子区间119位于第六段部121的第五子区间126(位置B5、B6)旁，而形成一第二槽缝C2，且第二槽缝C2呈开口朝左的U型。

在本实施例中，天线结构100由第一辐射体110的第一段部112、第三段部113与第二辐射体120(接地端路径)，通过U型缺口朝左的第二槽缝C2(电容式耦合间距)，使共振出960MHz和二倍频1900MHz的两个频带。此外，天线结构100可通过第三段部113的路径与接地路径之间的第二槽缝C2及位置B4、B5路径的线宽，来调整其960MHz的阻抗匹配频宽及共振频率点位置。

第三辐射体130包括弯折地连接的一第七段部132(位置G1、D1)及一第八段部134(位置D2)。第七段部132包括一第三接地端(位置G1)，第一辐射体110的第一段部112与第三辐射体130的第七段部132以及第一辐射体110的第三段部113与第三辐射体130的第八段部134之间具有一第三槽缝C3。第三槽缝C3呈倒L型。

在本实施例中，天线结构100的第一辐射体110的第一段部112、第三段部113的第一子区间115的第一部分116、第三辐射体130以及倒L型的第三槽缝C3(电容式耦合间距)，而共振出2300MHz至2700MHz的频带。此外，天线结构100可通过第三槽缝C3及第三辐射体130的线宽，来调整其2300MHz的阻抗匹配频宽及共振频率点位置。

另外，第一辐射体110的第二段部114的宽度小于第一段部112的宽度，第二段部114在靠近第一段部112的部位(位置A3)与第一段部112之间具有一第四槽缝C4。天线结构100可通过调整第二段部114的线宽(位置A3、A4路径)及第四槽缝C4，来调整其1710MHz的阻抗匹配频宽及共振频率点位置。

此外，第三接地端(位置G1)靠近信号馈入端(位置A1)，第二接地端(位置G3)远离信号馈入端(位置A1)，第一接地端(位置G2)位于第二接地端(位置G3)与第三接地端(位置G1)之间，第一接地端(位置G2)、第二接地端(位置G3)及第三接地端(位置G1)连接至一系统接地面10。

在本实施例中，第一接地端(位置G2)串联一第一电容30后连接至系统接地面10，且第二接地端(位置G3)串联一第二电容32后连接至系统接地面10。这样的设计可用来调整此天线结构100的低频在阻抗匹配中的变化，达到低频宽频的特性。在本实施例中，第一电容30与第二电容32的电容值例如分别为3.3pF(容值范围为2.7pF～4.7pF)，但第一电容30与第二电容32不以此为限制。在一未示出的实施例中，第二接地端也可以通过一调谐电路(Tuner)连接至系统接地面10。

此外，系统接地面10在靠近第一接地端(位置G2)或第二接地端(位置G3)处具有一电磁波吸收率(SAR)感测电路20，电磁波吸收率感测电路20通过一检测引脚22连接至第一接地端(位置G2)或第二接地端(位置G3)。

值得一提的是，为了符合电磁波的规范，公知的天线会将电磁波吸收率感测电路摆放于LTE主天线上，而使得LTE主天线会与电磁波吸收率感测电路结合构成一复合式(Hybrid)天线。电磁波吸收率感测电路可检测物体靠近，幷在此时降低发射功率，以符合测试SAR的认证规范，但上述的设计会使得天线的整体体积大，而占用较大的天线净空区。

在本实施例中，天线结构100通过第一接地端(位置G2)或第二接地端(位置G3)的下地路径连接到主机板11，幷将电磁波吸收率感测电路20设计在主机板11上，而可缩减天线结构100的空间。此外，根据实测，本实施例将电磁波吸收率感测电路20改配置在主机板11上的设计，不会影响天线结构100在低频上的天线特性。

此外，本实施例的天线结构100的第一辐射体110、第二辐射体120及第三辐射体130可弯折地贴覆在立体结构的不同表面上。在本实施例中，第二辐射体120的第六段部121(位置B5、B6、B7)的长度L1介于60毫米至70毫米之间，例如是65毫米。软性基板105的宽度由长度L2、L3、L4、L5、L6共同组成。长度L2介于8毫米至10毫米之间，例如是8.6毫米至9毫米。长度L3、L4介于2.5毫米至5毫米之间，长度L3例如是4.3毫米，长度L4例如是3毫米。长度L5与L6的总和可小于长度L2。由上述数值可知，本实施例的天线结构100具有很小的尺寸。

图2A至图2D是图1的第一辐射体、第二辐射体及第三辐射体配置在绝缘支架上的多种视角的立体示意图。请参阅图2A至图2D，天线结构100还包括一绝缘支架50。在本实施例中，软性基板105会贴附在绝缘支架50上，绝缘支架50的长度介于60毫米至70毫米之间，宽度介于8毫米至10毫米之间，高度介于4.5毫米至5.5毫米之间。绝缘支架50具有一第一长侧面51(图2A、图2D)、一第二长侧面52(图2A)、一第三长侧面53(图2B)及一第四长侧面54(图2C)。

请参阅图2A，第一辐射体110的第一段部112的一部分、第二辐射体120的第四段部122的一部分、第五段部124的一部分、第六段部121的一部分(第五子区间126)及第三辐射体130的第七段部132的一部分位于第一长侧面51。

在第一长侧面51上，第三辐射体130的第七段部132从第一长侧面51的一边向内延伸，第六段部121的第五子区间126从第一长侧面51的另一边向内延伸，在第一长侧面51上，第七段部132与第六段部121的第五子区间126之间具有一耦合间距C5。本实施例的天线结构100通过调整耦合间距C5，可提升其低频的阻抗频宽。

此外，请参阅图2B，第一辐射体110的第一段部112的另一部分、第二辐射体120的第四段部122的另一部分、第五段部124的另一部分及第三辐射体130的第七段部132的另一部分位于第二长侧面52。

此外，第一辐射体110的第一段部112的剩余部分、第二段部114、第一部分116、第二部分117、第二子区间118、第三子区间119、第二辐射体120的第四段部122、123的剩余部分、第五段部124的剩余部分、第六段部121的第六子区间129、第三辐射体130的第七段部132的剩余部分及第八段部134位于第三长侧面53。

请参阅图2C，第二辐射体120的第六段部121的剩余部分(第五子区间126)位于第四长侧面54。另外，请搭配图1与图2D，在本实施例中，第二辐射体120的第六段部121的第五子区间126具有两个孔洞127、128(位置E1、E2)，这是因为天线结构100设置在绝缘支架50上时，两个孔洞127、128处所对应到的位置为两个卡勾。在其他实施例中，若无需机构上的让位，第五子区间126上的孔洞127、128也可以被省略。

本实施例的天线结构100是通过第一接地端、第二接地端及第三接地端而以多路径的方式接地，且结合上述第一槽缝C1、第二槽缝C2、第三槽缝C3、第四槽缝C4、耦合间距C5的电容式耦合的设计，在不设计切换电路开关的条件下，即可达到低频支持698MHz至960MHz、高频支持1710MHz至2700MHz，而5G高频可支持3300MHz至3800MHz及5150MHz至5925MHz的特性。

图3是图2A的天线结构配置在一电子装置内的局部剖面示意图。请参阅图3，在本实施例中，电子装置1以触控式电子装置为例，但电子装置1的种类不以此为限制。电子装置1包括一玻璃板2、一背盖14、一屏幕金属区3、一天线结构100、一主机板11及一金属挡墙4。屏幕金属区3配置于玻璃板2的内表面，主机板11设置在背盖14的内表面。天线结构100设置于电子装置1内且靠近边缘。

背盖14包括一背盖金属区15及一背盖绝缘区16，背盖绝缘区16例如是塑胶开窗。主机板11包括一主板接地面12及一主板绝缘区13。背盖绝缘区16与主板绝缘区13对应于天线结构100。系统接地面10是由主板接地面12与背盖金属区15组成。天线结构100的信号馈入端(位置A1)通过弹片40搭接到同轴传输线60。在未示出的剖面上，天线结构100的接地端可通过其他弹片搭接到主机板11的主板接地面12。

金属挡墙4配置于天线结构100旁，用来提升其天线效率及系统接地的稳定性，以避免主机板11上的信号影响天线信号之外，还可以使屏幕金属区3与主板接地面12搭接。在本实施例中，金属挡墙4与电子装置1的边缘之间的距离L7介于15毫米至20毫米之间，例如是17毫米。在本实施例中，金属挡墙4为一3毫米宽的导电泡棉，但金属挡墙4不以此为限制。

屏幕金属区3与电子装置1的边缘之间的距离L8介于10毫米至13毫米之间，例如是11.3毫米。天线结构100的第一长侧面51上的耦合间距的长度L9例如介于1.5毫米至3.5毫米之间。屏幕金属区3与天线结构100之间的距离L10介于0.5毫米至1.5毫米之间，例如是0.8毫米。

在第三长侧面53上，辐射体与第三长侧面53的边缘之间的距离L11介于0.3毫米至0.5毫米之间，例如是0.4毫米。在本实施例中，触控屏幕的ITO线路与天线结构100之间重叠的距离为距离L11，天线结构100的辐射体在设计时可特意避开此段，而只使用到长度L2(例如是9毫米)扣掉距离L11(例如是0.4毫米)的区域(例如是长度为8.6毫米的区域)。

此外，天线结构100的顶面与主机板11之间的距离L12介于4毫米至6毫米之间，例如是5.1毫米。另外，经实测，在一实施例中，天线结构100与WiFi天线(未示出)为15毫米时，其两者之间的隔离度为-15dB，而可具有良好的表现。要说明的是，上述的尺寸仅为其中一种实施方式，实际上不以此为限制。

图4是图2A的天线结构的频率(698MHz至960MHz)-天线效率的关系图。请参阅图4，在本实施例中，天线结构100的频率在698MHz至960MHz的天线效率为-3.6dBi至-6.9dBi之间，而具有良好的表现。图5是图2A的天线结构的频率(1710MHz至2700MHz)-天线效率的关系图。请参阅图5，在本实施例中，天线结构100的频率在1710MHz至2700MHz的天线效率为-2.9dBi至-5.3dBi。

值得一提的是，在本实施例的天线结构100的频率在3300MHz至3800MHz的天线效率为-4.7dBi至-6.9dBi，天线结构100的频率在5150MHz至5925MHz的天线效率为-3.2dBi至-5.6dBi。因此，天线结构100无使用切换电路，即可达到宽频天线特性的功效，而拥有LTE宽频天线效率的表现。

图6是图2A的天线结构的频率(698MHz至2700MHz)-电压驻波比的关系图。请参阅图6，在本实施例中，天线结构100在频率为698MHz至960MHz时的电压驻波比可小于等于5，而在频率为1710MHz至2700MHz的电压驻波比可小于3.5，而具有良好的表现。

图7是图2A的天线结构的频率(3300MHz至5925MHz)-电压驻波比的关系图。请参阅图7，在本实施例中，天线结构100在频率为3300MHz至3800MHz与频率为5150MHz至5925MHz的电压驻波比都可小于3.5，而具有良好的表现。

综上所述，本公开的天线结构的一实施例利用第一接地端、第二接地端及第三接地端而以多路径的方式接地，且结合上述第一槽缝、第二槽缝、第三槽缝、第四槽缝、耦合间距的电容式耦合的设计，在不设计切换电路开关的条件下，即可达到低频支持698MHz至960MHz、高频支持1710MHz至2700MHz，而5G高频可支持3300MHz至3800MHz及5150MHz至5925MHz的特性，而能够达到多频段天线的特性。