通信裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種通信裝置，包括一接地元件以及一天線元件。天線元件包括一環(huán)圈金屬部及一支路金屬部。環(huán)圈金屬部鄰近于接地元件的一邊緣。環(huán)圈金屬部具有一饋入端及一接地端，其中接地端耦接至接地元件，而饋入端經(jīng)由一電容元件及一第一電感元件耦接至一信號(hào)源。環(huán)圈金屬部與接地元件的邊緣共同包圍住一封閉區(qū)間。支路金屬部經(jīng)由一第二電感元件耦接至環(huán)圈金屬部上的一連接點(diǎn)。連接點(diǎn)位于環(huán)圈金屬部的前半部分，其中前半部分包括饋入端。支路金屬部大致沿著環(huán)圈金屬部的外圍而延伸。本發(fā)明的天線元件具有低姿勢(shì)和小尺寸的優(yōu)點(diǎn)，其可用于涵蓋LTE/WWAN的多頻操作。
【專利說(shuō)明】通信裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信裝置,尤其涉及一種平板通信裝置(Tablet Communicat1nDevice)及其小型化的寬頻/多頻環(huán)圈天線兀件(Small-size Wideband/Mult1-band LoopAntenna Element)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，普羅大眾對(duì)無(wú)線通信產(chǎn)品的接受度也與日俱增。為了滿足大眾需求，移動(dòng)通信裝置必須提供更多元化的功能，同時(shí)其外型亦須符合薄型化的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。因此，如何在移動(dòng)通信裝置內(nèi)的有限空間中，設(shè)計(jì)出能相容于各種無(wú)線通信應(yīng)用的天線元件，實(shí)為天線設(shè)計(jì)者的一大挑戰(zhàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服先前技術(shù)所遭遇的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種通信裝置，其包括一小型化的寬頻 / 多頻環(huán)圈天線兀件(Small-size Wideband/Mult1-band Loop Antenna Element)。此天線元件具有低姿勢(shì)(Low-profile)和小尺寸(Small-size)的優(yōu)點(diǎn),其可用于涵蓋LTE/WffAN(Wireless Wide Area Network/Long Term Evolut1n)的多頻操作。
[0004]在較佳實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種通信裝置，包括:一接地元件；以及一天線元件，包括:一環(huán)圈金屬部，鄰近于該接地元件的一邊緣，其中該環(huán)圈金屬部具有一饋入端及一接地端，該接地端稱接至該接地元件，該饋入端經(jīng)由一電容元件及一第一電感元件I禹接至一信號(hào)源，而該環(huán)圈金屬部與該接地元件的該邊緣共同包圍住一封閉區(qū)間；以及一支路金屬部，經(jīng)由一第二電感元件耦接至該環(huán)圈金屬部上的一連接點(diǎn)，其中該連接點(diǎn)位于該環(huán)圈金屬部的前半部分，該前半部分包括該饋入端，而該支路金屬部大致沿著該環(huán)圈金屬部的外圍而延伸。
[0005]在一些實(shí)施例中，該環(huán)圈金屬部與該接地元件的該邊緣所包圍的該封閉區(qū)間大致為一倒L字形。在一些實(shí)施例中，該天線元件的該環(huán)圈金屬部本身可作為大致呈倒L字形的一環(huán)圈天線(Loop Antenna),其中該環(huán)圈天線可產(chǎn)生一低頻共振模態(tài)以及二高階共振模態(tài)。在一些實(shí)施例中，該低頻共振模態(tài)位于約750MHz處，而該等高階共振模態(tài)共同合成一寬頻頻帶，其中該寬頻頻帶約介于1710MHz至2690MHz之間。然而，該低頻共振模態(tài)的頻寬通常較窄，故一般而言無(wú)法涵蓋所需的704MHz至960MHz或是824MHz至960MHz的頻率范圍。
[0006]該天線元件的操作原理可如下列所述。該低頻共振模態(tài)的激發(fā)乃借助于該電容元件所提供的一電容值，而該電容值使得該環(huán)圈金屬部的長(zhǎng)度可以小于該天線元件的一第一(低頻)頻帶的最低頻率(例如:約704MHz)的0.2倍波長(zhǎng)。另外，該環(huán)圈金屬部的至少二高階共振模態(tài)共同合成一寬頻頻帶，此乃借助于該第一電感元件所提供的一電感值，其中該電感值可以使得該天線元件的一第二(高頻)頻帶的頻寬增加。
[0007]該天線元件還包括該支路金屬部，其經(jīng)由該第二電感元件耦接至該環(huán)圈金屬部上的該連接點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，該第二電感元件的一電感值大于該第一電感元件的一電感值。當(dāng)該天線元件操作于該第二頻帶時(shí)，該第二電感元件因具有一高電感值而近似一開(kāi)路狀態(tài)(Open-circuit)。因此,該支路金屬部大致上不會(huì)影響該天線元件于該第二頻帶中的操作。在一些實(shí)施例中，該支路金屬部的寬度小于該環(huán)圈金屬部的寬度。在一些實(shí)施例中，該支路金屬部的長(zhǎng)度介于該第一頻帶的最低頻率(例如:約704MHz)的0.05至0.15倍波長(zhǎng)之間。該環(huán)圈金屬部的該連接點(diǎn)位于該環(huán)圈金屬部的該前半部分，這是因?yàn)樵撉鞍氩糠值幕鶓B(tài)表面電流較強(qiáng)，同時(shí)高階模態(tài)通常較無(wú)無(wú)零表面電流。該支路金屬部大致沿著該環(huán)圈金屬部的外圍而延伸，故該支路金屬部與該環(huán)圈金屬部之間可形成一電容耦合間隙。綜合上述操作原理，該支路金屬部于該天線元件的一操作頻帶(例如:該第一頻帶)之外可產(chǎn)生一并接共振，其中該并接共振還于該操作頻帶內(nèi)產(chǎn)生一共振模態(tài)，從而增加該天線元件的操作頻寬。
[0008]在一些實(shí)施例中，該天線元件的整體尺寸僅約為10 X 35mm2。在此低姿勢(shì)及小尺寸的結(jié)構(gòu)下，該天線元件仍可至少涵蓋LTE/WWAN的多頻操作。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的通信裝置的示意圖。
[0010]圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的通信裝置的天線元件的返回?fù)p失圖。
[0011]圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的通信裝置的天線元件的天線效率圖。
[0012]圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例所述的通信裝置的示意圖。以及
[0013]圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例所述的通信裝置的示意圖。
[0014]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0015]100、400、500 ?通信裝置；
[0016]10?接地元件；
[0017]101?接地元件的邊緣；
[0018]11、41、51?天線元件；
[0019]12?環(huán)圈金屬部；
[0020]120?封閉區(qū)間；
[0021]121?環(huán)圈金屬部的饋入端；
[0022]122?連接點(diǎn)；
[0023]123?環(huán)圈金屬部的接地端；
[0024]13、43?支路金屬部；
[0025]14、54?電容元件；
[0026]15、55?第一電感兀件；
[0027]16,46?第二電感元件；
[0028]17?信號(hào)源；
[0029]21?第一頻帶；
[0030]22?第二頻帶；
[0031]31?第一頻帶中的天線效率曲線；
[0032]32?第二頻帶中的天線效率曲線；
[0033]t?支路金屬部的寬度；
[0034]w?環(huán)圈金屬部的寬度。

【具體實(shí)施方式】
[0035]圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的通信裝置100的示意圖。通信裝置100可以是一智能手機(jī)(Smart phone)、一平板電腦(Tablet Computer),或是一筆記本電腦(Notebook Computer)。如圖1所示,通信裝置100包括:一接地元件10、一天線元件11、一電容兀件14、一第一電感兀件15、一第二電感兀件16,以及一信號(hào)源17。接地兀件10可以是一金屬平面，并設(shè)置于一介質(zhì)基板上(未顯示)，例如:一 FR4(Flame Retardant4)基板。為節(jié)省設(shè)計(jì)空間，電容元件14可以是一芯片電容器(Chip Capacitor)，而第一電感元件15和第二電感元件16可以各自為一芯片電感器(Chip Inductor) 0天線元件11包括一環(huán)圈金屬部12及一支路金屬部13。環(huán)圈金屬部12鄰近于接地元件10的一邊緣101。環(huán)圈金屬部12具有一饋入端121及一接地端123，其中接地端123耦接至接地元件10，而饋入端121經(jīng)由電容元件14及第一電感元件15耦接至信號(hào)源17。信號(hào)源17可以是一射頻(Rad1 Frequency, RF)模塊,其用于激發(fā)天線元件11以產(chǎn)生一操作頻帶。環(huán)圈金屬部12與接地元件10的邊緣101共同包圍住一封閉區(qū)間120。在一些實(shí)施例中，封閉區(qū)間120大致為一倒L字形。在其他實(shí)施例中，封閉區(qū)間120亦可大致為其他形狀，例如:一直條形、一倒J字形，或是一 C字形。支路金屬部13經(jīng)由第二電感元件16耦接至環(huán)圈金屬部12上的一連接點(diǎn)122。連接點(diǎn)122位于環(huán)圈金屬部12的前半部分。環(huán)圈金屬部12的該前半部分包括饋入端121。支路金屬部13大致沿著環(huán)圈金屬部12的外圍而延伸。在一些實(shí)施例中，支路金屬部13大致為一直條形或一倒L字形。在一些實(shí)施例中，支路金屬部13的寬度t小于環(huán)圈金屬部12的寬度W。在一些實(shí)施例中,第二電感兀件16的一電感值大于第一電感元件15的一電感值。必須注意的是，通信裝置100還可包括其他元件,例如:一觸控面板、一處理器、一揚(yáng)聲器、一電池，以及一外殼(未顯不)。
[0036]圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的通信裝置100的天線元件11的返回?fù)p失(Return Loss)圖。如圖2所示,天線元件11可操作于至少一第一頻帶21及一第二頻帶22。在較佳實(shí)施例中，第一頻帶21可涵蓋LTE700/GSM850/900的頻率范圍(約介于704MHz至960MHz之間)，而第二頻帶22可涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500的頻率范圍(約介于1710MHz至2690MHz之間)。在一些實(shí)施例中，通信裝置100的元件尺寸和元件參數(shù)可如下列所述。接地元件10的長(zhǎng)度約為200mm,寬度約為150mm,此為一典型平板通信裝置的接地元件尺寸。天線元件11的高度約為10mm，長(zhǎng)度約為35mm。環(huán)圈金屬部12的長(zhǎng)度約為65mm。支路金屬部13的長(zhǎng)度約為38mm。電容兀件14的一電容值約為1.2pF。第一電感兀件15的一電感值約為5.6nH。第二電感元件16的一電感值約為22nH。環(huán)圈金屬部12的連接點(diǎn)122與饋入端121之間的距離約為7.5mm。環(huán)圈金屬部12的長(zhǎng)度小于第一頻帶21的最低頻率(例如:約704MHz)的0.2倍波長(zhǎng)。支路金屬部13的長(zhǎng)度介于第一頻帶21的最低頻率的0.05至0.15倍波長(zhǎng)之間。
[0037]在一些實(shí)施例中，天線元件11的操作原理可如下列所述。支路金屬部13于天線元件11的一操作頻帶(例如:第一頻帶21)的外產(chǎn)生一并接共振。該并接共振還于該操作頻帶內(nèi)產(chǎn)生一共振模態(tài)，從而增加天線元件11的操作頻寬。第一電感元件15所提供的一電感值可使得第二頻帶22的頻寬增加。當(dāng)天線元件11操作于第二頻帶22時(shí)，第二電感元件16將近似于一開(kāi)路狀態(tài)(Open-circuit)，使得支路金屬部13大致上不會(huì)影響天線元件11于第二頻帶中22的操作。
[0038]圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的通信裝置100的天線元件11的天線效率(Antenna Efficiency)圖。天線效率曲線31代表天線元件11于第一頻帶21 (約介于704MHz至960MHz之間)中的天線效率(已包括返回?fù)p失)，而天線效率曲線32代表天線元件11于第二頻帶22 (約介于1710MHz至2690MHz之間)中的天線效率(已包括返回?fù)p失)。如圖3所示，天線元件11于第一頻帶21中的平均天線效率約為50%，而天線元件11于第二頻帶22中的平均天線效率約為80%，可符合實(shí)際應(yīng)用需要。
[0039]圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例所述的通信裝置400的示意圖。在第二實(shí)施例的一天線元件41中，環(huán)圈金屬部12上的連接點(diǎn)122鄰近于環(huán)圈金屬部12的饋入端121。另外，一支路金屬部43經(jīng)由一第二電感元件46耦接至連接點(diǎn)122，而支路金屬部43大致沿著環(huán)圈金屬部12的外圍而延伸。更詳細(xì)地說(shuō)，支路金屬部43部分地包圍住環(huán)圈金屬部12的前半部分。支路金屬部43可以大致為一倒L字形。第二實(shí)施例的通信裝置400的其余特征皆與第一實(shí)施例的通信裝置100相似，故此二實(shí)施例均可達(dá)成相似的操作效果。
[0040]圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例所述的通信裝置500的示意圖。在第三實(shí)施例的一天線元件51中，環(huán)圈金屬部12的饋入端121與信號(hào)源17之間所耦接的一電容元件54及一第一電感元件55設(shè)置于接地元件10上方的一凈空區(qū)間內(nèi)。亦即，電容元件54及第一電感元件55均設(shè)置于接地元件10之外，且其垂直投影均不與接地元件10重疊。第三實(shí)施例的通信裝置500的其余特征皆與第一實(shí)施例的通信裝置100相似，故此二實(shí)施例均可達(dá)成相似的操作效果。
[0041]值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形狀，以及頻率范圍皆非為本發(fā)明的限制條件。天線設(shè)計(jì)者可以根據(jù)不同需要調(diào)整這些設(shè)定值。
[0042]在本說(shuō)明書以及申請(qǐng)專利范圍中的序數(shù)，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之間并沒(méi)有順序上的先后關(guān)系，其僅用于標(biāo)示區(qū)分兩個(gè)具有相同名字的不同元件。
[0043]本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種通信裝置，包括: 一接地元件；以及 一天線元件,包括: 一環(huán)圈金屬部，鄰近于該接地元件的一邊緣，其中該環(huán)圈金屬部具有一饋入端及一接地端，該接地端稱接至該接地元件，該饋入端經(jīng)由一電容元件及一第一電感元件稱接至一信號(hào)源，而該環(huán)圈金屬部與該接地元件的該邊緣共同包圍住一封閉區(qū)間；以及 一支路金屬部，經(jīng)由一第二電感元件耦接至該環(huán)圈金屬部上的一連接點(diǎn)，其中該連接點(diǎn)位于該環(huán)圈金屬部的前半部分，該前半部分包括該饋入端，而該支路金屬部大致沿著該環(huán)圈金屬部的外圍而延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中該支路金屬部的寬度小于該環(huán)圈金屬部的寬度。
3.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中該支路金屬部于該天線元件的一操作頻帶之外產(chǎn)生一并接共振，其中該并接共振還于該操作頻帶內(nèi)產(chǎn)生一共振模態(tài)，從而增加該天線元件的操作頻寬。
4.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中該天線元件至少操作于一第一頻帶及一第二頻帶，而該第一頻帶的頻率低于該第二頻帶的頻率。
5.如權(quán)利要求4所述的通信裝置，其中該支路金屬部的長(zhǎng)度介于該第一頻帶的最低頻率的0.05至0.15倍波長(zhǎng)之間。
6.如權(quán)利要求4所述的通信裝置，其中當(dāng)該天線元件操作于該第二頻帶時(shí)，該第二電感元件近似于一開(kāi)路狀態(tài)，使得該支路金屬部大致上不會(huì)影響該天線元件于該第二頻帶中的操作。
7.如權(quán)利要求4所述的通信裝置，其中該電容元件提供一電容值，而該電容值使得該環(huán)圈金屬部的長(zhǎng)度小于該第一頻帶的最低頻率的0.2倍波長(zhǎng)。
8.如權(quán)利要求4所述的通信裝置，其中當(dāng)該天線元件操作于該第二頻帶時(shí)，該第一電感元件提供一電感值，使得該第二頻帶的頻寬增加。
9.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中該第二電感元件的一電感值大于該第一電感元件的一電感值。
10.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中該環(huán)圈金屬部與該接地元件的該邊緣所包圍的該封閉區(qū)間大致為一倒L字形。
【文檔編號(hào)】H01Q7/00GK104377448SQ201310350371
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】翁金輅, 陳孟廷 申請(qǐng)人:宏碁股份有限公司