宽频单极型天线、电子装置、以及天线模块的利记博彩app

本发明有关于一种电子装置的天线，特别是有关于一种宽频天线，能在相对频宽上操作以适用于多种无线电存取技术。

背景技术：

随着移动语音与数据需求的增加，能在多种无线电存取技术下操作的无线电子装置的需求也增加。这些无线电存取技术操作在电磁频谱上的一频率范围。举例来说，大多数的移动语音与数据网络业者使用LTE、GSM、与UMTS频带，这些频带包含了由790至960MHz的低频带、由1710至2170MHz的中频带、以及由2500至2700MHz的高频带。为了使电子装置(例如移动装置)通过这些不同的无线存取技术来与语音与数据网络联系，移动装置将需要装配天线，而该天线在无线电存取技术的相对频宽上操作。一般而言，这需要有多个天线单元品项(stock keeping unit，SKU)，而每一单元品项被指示来提供对于通过多种无线电存取技术来进行有效通信所要求的总频宽的一次群组的存取。

此外，随着语音与数据服务的需求增加，移动装置的需求具有较佳的处理功率以及支持大量的使用者特性。即使对比于其包括用来容纳装载处理器、存储器、以及各种其他电子与机械架构(为了符合较佳处理功率与大量使用者特性的需求的架构)的较少内部物理空间的驱动器，此需求依然存在。

就这一点而言，在移动装置中较少的物理空间可给天线使用，以使得移动装置可通过各种无线电存取技术来操作。因此，需要一种单频宽的天线设计，其能在通过多个无线电存取技术的相关频率来操作。

技术实现要素：

本发明提供一种宽频单极型天线、电子装置、以及天线模块，解决了现有技术中天线空间利用率低、可用频宽不高的问题。

本发明提供一种宽频单极型天线。宽频单极型天线包括一天线馈入结构，用以感测信号，且将信号提供至接收器。宽频单极型天线更包括一第一共振器以及一第二共振器。第一共振器包括第一臂杆以及垂直于第一臂杆而配置的第二臂杆。第二共振器包括第一部分以及第二部分，第一部分平行于第一臂杆而延伸，且第二部分围绕第二臂杆。第一间隔距离形成于第一共振器的第一臂杆与第二共振器的第一部分之间。

本发明提供一种电子装置。此电子装置具有一宽频单极型天线且能进行多个电磁信号的无线接收。此电子装置包括一无线信号模块。电子装置也包括宽频单极型天线的一天线馈入结构，此天线馈入结构用来提供电磁信号至无线信号模块。电子装置还包括宽频单极型天线的一第一共振器，此第一共振器包括一第一臂杆以及垂直于第一臂杆而配置的第二臂杆。电子装置也包括宽频单极型天线的一二共振器，此第二共振器包括一第一部分以及一第二部分，第一部分平行于该一臂杆而延伸，且第二部分围绕该第二臂杆。一第一间隔距离形成于第一共振器的第一臂杆与该二共振器的第一部分之间。

本发明提供一种天线模块，其合并至一电子装置。天线模块包括一天线承载器，用以支托至少一天线结构。此至少一天线结构包括配置在天线承载器的一宽频单极型天线。宽频单极型天线包括一天线馈入结构，用以感测一信号，且将信号提供至一接收器。宽频单极型天线也包括一第一共振器，其包括一第一臂杆以及垂直于第一臂杆而配置的一第二臂杆。宽频单极型天线还包括一第二共振器，其包括一第一部分以及一第二部分，第一部分平行于第一臂杆而延伸，且第二部分围绕第二臂杆。一第一间隔距离形成于第一共振器的第一臂杆与第二共振器的第一部分之间。

本发明提供一种宽频单极型天线、电子装置、以及天线模块，能在通过多个无线电存取技术的相关频率来操作，空间利用率高，而且天线之间，以及天线与其它元件之间不会相互干扰。

附图说明

图1表示根据本发明实施例的天线模块的透视图，此天线模块包括与一电子装置的印刷电路板相关的至少一天线结构，例如宽频单极型天线。

图2的示意图表示根据本发明一实施例，在图1中的宽频单极型天线。

图3表示根据本发明实施例，在图1中的宽频单极型天线的折返损耗示意图。

图4表示根据本发明实施例，在图1中的宽频单极型天线的效率示意图。

图5表示根据本发明实施例，在图1中的宽频单极型天线包括一调整元件的情况下时的折返损耗示意图。

图6的示意图表示根据本发明另一实施例的宽频单极型天线。

图7的示意图表示根据本发明又一实施例的宽频单极型天线。

图8的示意图表示根据本发明再一实施例的宽频单极型天线。

图9的示意图表示根据本发明一实施例的宽频单极型天线。

图10表示根据本发明实施例，包括在图1中的宽频单极型天线的电子装置的示意图。

符号说明：

102～基底；

104、104a、104b、104c、104d～天线；

106、106a、106b、106c～第二共振器；

108、108a、108c～第一共振器；

110～接地结构；

112～天线馈入结构；

114～天线承载器；

116～主要支托结构；

118～次要支托结构；

120～第一平面；

122～第二平面；

202、202a、202c～第一臂杆；

204～第二臂杆；

206、206a、206b～第一部分；

208～第二部分；

210、210a、210b、210c～第三部分；

212～第一区段；

214～第二区段；

216～第三区段；

218～第一侧；

220～第二侧；

222～第三侧；

224～第四侧；

226、226a～第一段落；

228、228a～第二段落；

230、230a～第三段落；

232、232a、232b～第一轴线；

234、234a、234c～第二轴线；

236～末端；

702、802～段落；

1000～电子装置；

1002～无线信号模块；

D₁～第一间隔距离；

D₂～第二间隔距离；

t₁～厚度。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

图1表示根据本发明一实施例的天线模块。参阅图1，基底102支托着一宽频带单极型天线104，天线104存在于天线承载器114上。天线104可定义为第一共振器108、第二共振器106、与接地架构110的结合。基底102可以由一共用复合物(common compound)(例如FR-4)所组成的硬式印刷电路板(rigid printed circuit board(PCB))来表示，或者由一复合物所做成的软式印刷电路板(例如Kaptom^TM，DuPont的商标)来表示。基底102可包括一多层PCB，其中一层作为接地结构110(或者部分的接地结构110分散在PCB的多个层中)。接地结构110可以是平面的，或者在软性PCB的情况下则是弯曲表面。为了方便说明，接地结构110在此将视为一接地平面，而不限制其 他的可能性，例如，接地结构110可由非必要位在相同或任一基底的多个内部耦接的导电区段来弯曲或形成。PCB可支持用来组成部分的收发器(收发器包括一信号传送器以及一信号接收器)与控制器(参阅图10的无线信号模块1002)的元件。合适的接地结构也可由多个内部耦接的层或内部耦接的区段所组成，举例来说，折叠手机或是滑盖手机的接地结构，能以各种次结构的适当内部连接来实现。在一些实施例中，接地结构110的末端形成具有一长度尺寸以及一宽度尺寸且近似矩形的形状，这些长度尺寸以及宽度尺寸可能是平均尺寸。在一些手机设计中，例如折叠手机或滑盖手机，接地平面的长度可随着手机配件的方向来改变。形状则可能近似矩形，举例来说，这是因为其可能逐渐变细或变为不规则以符合外壳，以及如上所述，这是因为其可能被弯曲以与外壳相一致，此外，且其边缘可能不是笔直或平滑的，例如，当接地平面的边缘必须绕过外壳的一部分(例如塑料相连接脚或杆)时，边缘不是笔直或平滑的。

在本发明的实施例中，天线104包括天线馈入结构112、第二共振器106、以及第一共振器108。天线馈入结构112连接无线信号模块1002(参阅图10)。无线信号模块1002(参阅图10)配置来如同一信号源般运作，其提供一激励信号至第二共振器106以及第一共振器108，或者如同一信号目标般运作，以接收由第二共振器106以及第一共振器108所接收到的信号，例如电磁信号。第二共振器106通常配置在比第一共振器108还低的低频上共振，且第二共振器106以及第一共振器108可安排使得相互耦合以及在相反方向上的电流以增加天线104的可用频宽。

在本发明的实施例中，天线104是由天线承载器114所支托。天线承载器114是配置来支托至少一个天线，例如天线104。在其他实施例中，一或多个次要天线(例如WiFi/蓝牙天线)也可由天线承载器114所支托。天线104在外壳内使用，且天线承载器114包含在电子装置1000(参阅图10)的该外壳内，且在本发明的实施例中，天线承载器114沿着PCB102的底部和左侧而配置在PCB102上。然而，具有其他的适当配置，例如，天线承载器沿着PCB102的底部和右侧而配置在PCB102上。

天线承载器114包括主要支托结构116以及次要支托结构118。主要支托结构116沿着PCB102的底部配置，且支托天线104。在一些实施例中，主要支托结构116以两个平面来支托天线104。具体来说，具有第一平面120以及第二平面122，部分的天线104位于第一平面120或第二平面122。第二平面122是由一个平坦表面所组成，该平坦表面有大约介于30mm至45mm的长度以及大约介于2mm至7mm的宽度。第一平面120 被塑形，使得其能支托天线104而不会干扰位于电子装置1000(参阅图10)内的其他装置。举例来说，主要支托结构116被塑形，使得被支托的天线104不会干扰其他装置(例如相机(不论是前镜头还是后镜头)、快闪存储器、高速接口、扬声器、以及其他挠曲电路)。在此方式下，天线承载器114可配置来支托至少一天线结构，而不会干扰在天线104邻近区域的各种元件或者被天线104邻近区域的各种元件所干扰。

在本发明的实施例中，次要支托结构118是沿着PCB102的左侧配置的平坦表面。次要支托结构118具有大约介于20mm至35mm的长度以及大约介于2mm至7mm的宽度。此外，在一些实施例中，次要支托结构118可配置来支托次要天线，例如几乎不会干扰天线104效能的WiFi/蓝牙天线。

图2表示根据本发明实施例，天线104的近距离视图。如上所述，天线104包括第二共振器106以及第一共振器108。第二共振器106以及第一共振器108都连接至天线馈入结构112。第一共振器108还包括第一臂杆202以及第二臂杆204。第一臂杆202包括附着在天线馈入结构112的第一端以及附着在第二臂杆204的第二端，第一臂杆202具有跨越第一端与第二端的第一臂杆长度。第一臂杆202实质上是由天线馈入结构112开始笔直线形地延伸。

第二臂杆204附着在第一臂杆202的第一端。第二臂杆204具有实质上矩形的形状，包括第一侧218、第二侧220、第三侧222、以及第四侧224。在此实施例中，第二臂杆204包括垂直于第一臂杆202而配置的一实质上笔直线形长度。如图2所示，第一共振器208的第一臂杆202与第二臂杆204配形成“L”形状。

天线104也包括第二共振器106，其包括第一部分206、第二部分208、以及第三部分210。第一部分206连接天线馈入结构112于一连接端，且连接第二部分208于第一部分206的末端236。在此实施例中，第一部分206是实质上笔直线形长结构，其实质上平行于第一共振器108的第一臂杆202。

第二共振器106的第二部分208围绕第一共振器108的第二臂杆204。第二部分208包括第一区段212、第二区段214、以及第三区段216。第一区段212、第二区段214、以及第三区段216都是实质上笔直线形结构。第一区段212是以实质上垂直于第一部分206而配置，且其附着在第一部分206的末端236。第二区段214于其一端附着于第一区段212，且于其另一端附着于第三区段216。第二区段214是以实质上平行于第二臂杆204的第二侧220并且实质上垂直于第一区段212而配置。第三区段216于其一端附着于 第二区段214，且于其另一端附着于第三部分210。第三区段216是以实质上平行于第二臂杆204的第三侧222并且实质上垂直于第二区段214而配置。

在此实施例中，第三部分210附着于第二部分208的第三区段216的一端，而此端是相对于接触第二区段214的一端。此外，第三部分210以大致垂直的方向从第三区段216开始延伸。在一些实施例中，第三部分210包括多个段落，例如第一段落226、第二段落228、以及第三段落230。在此实施例中，第一段落226、第二段落228、以及第三段落230中的每一者实质上是笔直线形结构。第一段落226附着于第三区段216，且垂直地由第三区段216延伸。第二段落228附着于第一段落226的一端，而第一段落226的相对另一端附着于第三区段216。第二段落228实质上垂直地由第一段落226开始延伸。第三段落230实质上垂直地由第二段落228的一端开始延伸，且第二段落228的相对另一端附着于第一段落226。在此配置下，第一段落226与第三段落230通过实质上垂直于第一段落226与第三段落230的第二段落228来接合。

在图2的实施例中，第三部分210形成了由第一部分206与第二部分208向外延伸且接着朝着第一部分206与第二部分208绕回的结构。在此配置下，第二共振器106的第一段落226与第一部分206皆沿着第一轴线232配置，且第三段落228与第一共振器108的第一臂杆202则都沿着第二轴线234配置。

然而，在其他实施例中，第三部分210可以不同方式配置。举例来说，如图6所示的天线104a，第三部分210a包括第一段落226a、第二段落228a、以及第三段落230a。在图6的实施例中，第一段落226a以及第一共振器108a的第一臂杆202a都沿着第二轴线234a配置，第二共振器106a的第三段落230a以及第一部分206a都沿着第一轴线232a配置。在此实施例中，第一段落226a与第三段落230a通过实质上垂直于第一段落226a与第三段落230a第二段落228a来接合。

在另一实施例中，第三部分210仅包括单一笔直线形段落，如第7与8图所示，在图7中，第二共振器106b的段落702以及第一部分206b都沿着第一轴线232b配置。而在图8中，段落802以及第一共振器108c的第一臂杆202c都沿着轴线234c配置。

一般而言，第三部分210、210a、210b、与210c(参阅第1、6-8图)以相同的方式运作，在其中，这些是用来调整第二共振器106、106a、106b、与106c的共振频率。第三部分210、210a、210b、与210c的各种布局可使得天线104、104a、104b、与104c整合的空间与机械需求满足电子装置1000(参阅图10)。

现在参阅图2，天线102一般配置来以相对于多个无线电存取技术的多个频宽来共振。具体来说，在此实施例中，天线104配置来在与全球行动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)、通用行动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)、长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)无线存取技术相关且包含频率范围704-960MHz的低频带上具有共振。天线104更配置来在与全球行动通信系统(GSM)、通用行动通信系统(UMTS)、长期演进技术(LTE)无线存取技术相关且包含频率范围1710-2170MHz的中频带上具有共振。天线104配置来在包含介于2400-2485MHz频带的Wifi与蓝牙频率上具有共振。此外，天线104更配置来在与长期演进技术(LTE)无线存取技术相关且包含频率范围2500-2700MHz的频带上具有共振。就此而言，在本发明实施例中，天线104的运作如同能进一步提供收敛给Wifi与蓝牙频率的分集天线一般。在其他实施例中，当天线104以设计上适当的弹性并与所有损耗元件(例如，前镜头、后镜头、快闪存储器、扬声器、软性元件与电路，但不以此为限)之间具有间隔的方式来配置在装置结构的底部时，天线104的运作如同电子装置的主要天线一般。

低频带的共振由第二共振器106的总长度所产生，而第二共振器106的总长度包括第一部分206、第二部分208、以及第三部分230的总结合长度。因此，第二共振器106的总长度一般是相关频率的四分之一波长，且通常介于78mm-106mm之间。在中频带的共振由第一共振器108的总长度所产生，而第一共振器108的总长度包括第一臂杆202以及第二臂杆204的总结合长度。因此，第一共振器108的总长度一般是相关频率的四分之一波长，且通常介于34mm-44mm之间。

为了实现在带有给予Wifi与蓝牙频率的收敛的中频带上的宽大频带共振，必须调整第一共振器108与第二共振器106之间的相互影响。这可通过改变在第一共振器108与第二共振器106之间的各种间隔来实现。尤其是，在第二共振器106的第一部分206与第一共振器108的第一臂杆202之间的间隔产生第一间隔距离D₁。在第二共振器106的第二部分208与第一共振器108的第二臂杆204之间的间隔产生第二间隔距离D₂。通过改变D₁与D₂，可调整第一共振器108与第二共振器106之间的相互耦合，使得在某些部分，电流以在第一共振器108与第二共振器106之间的相对方向流动。第一间隔距离D₁与第二间隔距离D₂中的每一者可大致在介于0.5mm-2.5mm之间的范围内。

图3表示根据本发明实施例，在低、中、高、以及WiFi/蓝牙频率的相关频宽上， 天线104的折返损耗图。在折返损耗图的左上角落，提供了图例说明，其中，标号1至3关于低频带；标号4以及5包括中频带；标号6、7、8、9包括WiFi/蓝牙以及高频带。一般而言，在某频率上具有少于-3dB折返损耗的天线被视为在该频率上具有频宽。在图示中可得知，上述的每一个标号的最高数值折返损耗一般少于-3dB。然而，低频带的较高频率显示出稍微弱小的共振，这可通过使用调整元件来校正，将在图5中说明。如此一来，随着加入一些调整，天线104能支持在低、中、高、以及WiFi/蓝牙频率的相关频宽内的上述无线电存取技术的每一者。

图4表示根据本发明实施例的天线104的效能。天线104在低、中、高、以及WiFi/蓝牙频率的期望频宽上具有较佳的效能。如图所示，天线104在低频带上具有-7dB的最坏条件效能以及-3.8dB的最佳条件效能，且在中频带、高频带、以及WiFi蓝牙频宽上具有-6.1dB的最坏条件效能以及-3.8dB的最佳条件效能。

如图3的相关说明，使用调整器的阻抗匹配可能被要求来调整图3所示的特定共振与频宽以及图4的效能。举例来说，介于无线信号模块1002(参阅图10)与用于天线104的天线馈入结构112之间的阻抗匹配可用来实现在范围704-960MHz中的低频率的期望频宽，或者用于不同应用的任何其他频宽。图5表示集中在低频带的天线104的折返损耗图。由标号2与3可得知，在低频带中较高频率上的共振可通过加入一串联的调整电容器，以改善图3所示的问题。通过改变调整电容器的数值，频率可改变以在整个低频中提供较佳的共振而不会影响在中、高、以及WiFi/蓝牙频率上共振。一般而言，调整电容器在介于4.5pF-6.5pF的范围内。

回来参阅图2，天线馈入结构112包括厚度t₁。然而，此厚度可变窄，以符合关于将天线104结合至电子装置1000(参阅图10)的各种机构限制。举例来说，图9表示出具有与图2相比较窄的厚度t₁的天线104d。此厚度t₁可以是介于3mm-7mm。

图10表示根据本发明实施例的电子装置1000。电子装置1000可以是蜂窝式电话、智能手机、桌上型电脑、平板电脑、具有电脑操作系统的手表、个人数字助理(PDA)、游戏机、可穿戴或崁入式数字装置、或其他能通过各种无线电处理技术进行通信的若干装置中的任一者。如图所示，电子装置1000包括无线信号模块1002，其耦接天线104。无线信号模块1002包括收发电路以及用来处理信号的控制器，已通过天线103传送并处理接收自天线104的信号。收发器电路包括一传送器以及一接收器，以在至少一无线电处理技术上操作。在天线104作为分集天线的实施例中，收发器电路可能配置来 仅处理接收自天线104的信号，而不会通过天线104传送信号。无线信号模块1002可配置来通过任何无线电存取技术来进行通信。在一些实施例中，无线信号模块1002可配置来通过GSM、LTE、UMTS、GPSGLONASS、以及/或WiFi/蓝牙无线电处理技术中的任一者或所有以进行通信。

如本文所使用的，叙述“实质上的对齐”、“实质上的共同存在”、或“实质上的平行”是表示，在一些实施例中，在延长的导电区、臂杆、部分、或天线元件之间的最近间隔(间隙)与最长间隔(间隙)之间的比例可高达或大于1.5:1。在一些实施例中，这些间隙变换比率可实质上地更少，例如1.2:1，或低于1.05:1。

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本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以申请专利范围所界定者为准。