天線、寬帶天線以及電子裝置的製作方法

2023-05-30 21:15:51

本發明是有關於一種移動裝置的天線，特別是有關於一種寬帶天線(broadbandantenna)，能夠在多個無線存取技術下而操作於相關頻寬。
背景技術：
：：當移動語音和數據的需求增加，對於能夠操作於多個無線存取技術(radioaccesstechnologies)的無線移動裝置的需求隨之增加。各種無線存取技術操作在電磁波頻譜的頻率的範圍內。為了使移動裝置以這些無線存取技術存取移動語音和數據網絡，移動裝置必須配備天線以操作在這些無線存取技術的相關頻寬。通常情況下，這需要具有多個天線庫存單位(StockKeepingUnits，SKU)，每個天線庫存單位涉及提供存取總頻寬中所需的以多種無線存取技術有效通信所需的子集。再者，當語音和數據服務的需求增加，具有較佳處理能力以及滿足更多使用者功能數目的移動裝置的需求也隨之增加。即使在一個相對較薄的移動裝置，具有較小的內部實體空間以容納處理器、存儲器以及許多其他電子和機構來滿足具有較佳處理能力以及滿足更多使用者功能數目的需求，此需求依舊存在。在此情況下，移動裝置具有較少的實體空間供天線使用以使得移動裝置操作於多種無線存取技術。技術實現要素：本發明提供一種天線、寬帶天線以及電子裝置，以解決上述一項或多項缺失。本發明一實施例提供一種天線。天線包括一激發元件，被配置為耦合至一天線饋電，上述天線饋電攜帶由一信號源所產生的一激發信號；以及一接地寄生元件，具有一寄生元件長度。其中上述激發元件包括一饋入線，具有相距一饋入線長度的一第一末端以及一第二末端；一第一分支，具有一第一分支長度，其中上述第一分支由上述第二末端以一第一方向延伸；以及一第二分支，具有一第二分支長度，其中上述第二 分支由上述第二末端以一第二方向延伸。其中上述寄生元件至少部分與上述激發元件共同延伸，使得於上述寄生元件與上述第一分支之間形成具有一第一間距的一第一間隙，以及於上述寄生元件與上述第二分支之間形成具有一第二間距的一第二間隙。本發明另一實施例提供一種電子裝置，具有一寬帶天線，能夠無線傳輸。電子裝置包括一無線信號模塊以及一天線，耦接至上述無線信號模塊。上述天線包括一激發元件，被配置為耦合至一天線饋電，上述天線饋電攜帶由一信號源所產生的一激發信號；以及一寄生元件，具有一寄生元件長度。其中上述激發元件包括：一饋入線，具有一第一末端以及一第二末端；一第一分支，具有一第一分支長度，其中上述第一分支由上述第二末端以一第一方向延伸並遠離上述饋入線；以及一第二分支，具有一第二分支長度，其中上述第二分支由上述第二末端以一第二方向延伸並遠離上述饋入線。其中上述寄生元件至少部分與上述激發元件共同延伸，使得於上述寄生元件與上述第一分支之間形成具有一第一間距的一第一間隙，以及於上述寄生元件與上述第二分支之間形成具有一第二間距的一第二間隙。本發明另一實施例提供一種寬帶天線。寬帶天線包括：一激發元件，被配置為耦合至一天線饋電，上述天線饋電攜帶由一信號源所產生的一激發信號；以及一寄生元件，具有一寄生元件長度。其中上述激發元件包括一饋入線，具有一第一末端以及一第二末端；一第一分支，具有一第一分支長度，其中上述第一分支由上述第二末端以一第一方向延伸；一第二分支，具有一第一端以及一第二端，上述第一端以及上述第二端相距一第二分支長度，上述第二分支的上述第一端連接至上述激發元件的上述第二末端，其中上述第二分支由上述第二末端以一第二方向延伸；以及一第二延伸分支，連接至上述第二分支的上述第二端，其中上述第二延伸分支與上述第二分支垂直。其中上述寄生元件至少部分與上述激發元件共同延伸。本發明實施例的寬帶天線能夠操作於多個無線存取技術的相關頻率。附圖說明為使本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。所示的一或多實施例是為用以舉例說明，並未限制於附圖，且附圖形成說明書的一部分。在圖示中：圖1顯示根據本發明一實施例所述的天線的示意圖，適用於一移動裝置。圖2顯示根據本發明一實施例所述的圖1的天線的結構示意圖。圖3顯示根據本發明一實施例所述的圖1的天線的反射損耗的曲線圖。圖4顯示根據本發明一實施例所述的圖1的天線的效率的示意圖。圖5顯示根據本發明一特定實施例所述的天線的結構示意圖。圖6顯示根據本發明一特定實施例所述的天線的結構示意圖。圖7顯示根據本發明一特定實施例所述的天線的結構示意圖。圖8顯示根據本發明一特定實施例所述的天線的結構示意圖。圖9顯示根據本發明一特定實施例所述的天線的結構示意圖。圖10顯示根據本發明一實施例所述的電子裝置的方塊圖，具有圖1所示的天線。符號說明：102～基板104、104a、104b、104c、104d、104e～天線106、106e～激發元件108、108d、108e～寄生元件110～接地結構、接地面112～接地導體114～第一平面116～第二平面202～饋入線204～第一末端206～第二末端208～第一分支210、210e～第二分支212、216～第一端214、218、218e～第二端220、220e～第一部分222、222e～第二部分224、224e～第三部分226、226d、226e～第四部分228、228e～第五部分230～第六部分802～第一分區804～第二分區806～第一軸線808～第二軸線902～第二延伸分支1000～電子裝置1002～無線信號模塊D1～第一間距D2～第二間距D3～第三間距D4～距離F～饋入點G～接地點l1～第一分支長度l2～第二分支長度t1、t2～厚度具體實施方式圖1顯示根據本發明一實施例所述的用以承持天線104的基板102的示意圖。天線104可定義為天線元件(激發元件106、寄生元件108)以及接地結構110的結合。基板102可以由剛性印刷電路板(rigidprintedcircuitboard，PCB)或軟性印刷電路板來表示，剛性印刷電路板可由常見的合成物(compound)例如FR-4構成，而軟性印刷電路板可由KaptonTM(DuPont的商標)構成。基板102可包括多層印刷電路板，具有一層接地結構110(或分散在印刷電路板的多層的多個部分的接地結構110)。接地結構110可為平面，在軟性印刷電路板的情況下，可為曲面。為了方便說明，以下以接地面110說明接地結構110，但不可排除其他可能的結構，例如接地結構110可為曲面或以無須 屬於相同或任何基板的許多內連導電部分所形成。印刷電路板可承持構成收發器的部分和控制器(參見圖10的無線信號模塊1002)的元件。適合的接地結構可以從由多個內連層(inter-coupledlayer)或內連部分所構成(例如，貝殼機(clamshell)或滑蓋(slider)手機具有接地結構，此接地結構由各種子結構所適合的內連線所實現)。在一些實施例中，接地結構110的末端(extremities)形成具有長度維度和寬度維度，其可以是平均尺寸為大致矩形的形狀。在一些手機的設計中，例如貝殼機或滑蓋手機，接地面的長度可以依照手機元件的方向而改變。其形狀可大致為矩形，也可為例如錐形或梯形以適應殼體，或如上所述，可以是彎曲的以符合殼體，並且其邊緣可以不是直的或平滑的，例如當接地面的邊緣繞過殼體的特定位置例如塑料相連接腳(matingpin)或支柱(post)。在上述實施例中，天線104包括激發(excitation)元件106和寄生元件108。激發元件106電連接至無線信號模塊1002(如圖10所示)的饋入點(feedpoint)F(如圖2所示)。無線信號模塊1002(如圖10所示)被配置作為一信號源，用以在饋入點F提供激發信號給激發元件106。寄生元件108通過接地導體112接合至接地結構110。寄生元件108用以於低於激發元件106的頻率諧振以增加天線104的可用頻寬。圖2顯示根據本發明一實施例所述的天線104的近距離俯視示意圖。如上所述，天線104包括激發元件106和寄生元件108。激發元件106還包括饋入線202，具有相距一饋入線長度的第一末端204以及第二末端206。饋入點F是位於第一末端204。激發元件106還包括第一分支208以及第二分支210。第一分支208具有第一端212以及第二端214，第一分支長度l1為第一端212與第二端214的距離。第一分支208以第一端212相連至饋入線202的第二末端206。第一分支208以第一方向延伸而遠離第二末端206。在所述的實施例中，第一方向以垂直於饋入線202的方向遠離第二末端206。第二分支210具有第一端216以及第二端218，第二分支長度l2為第一端216以及第二端218的距離。在所述的實施例中，第一端216與第一分支208的第一端212的位置大體相同。第二分支210以第一端216相連至饋入線202的第二末端206。第二分支210以與第一分支208的第一方向不同的第二方向延伸而遠離第二末端206。在所述的實施例中，第二方向以垂直於饋入線202的方向遠離第二末端206並與第一分支208的第一方向相反。如圖2所示，激發元件形成一非對稱T型。天線104同樣包括寄生元件108，其繞著激發元件106，並通過接地導體112由接地 點G電連接到接地面110(參閱圖1)。在所述的實施例中，寄生元件108包括第一部分220、第二部分222、第三部分224、第四部分226、第五部分228與第六部分230。必須理解的是，第一部分220的長度和饋入線202的長度可以不同。再者，天線104的所有元件不需要置於同一平面。舉例來說，如圖1所示，部分天線104可位於第一平面114而天線104的其他部分可位於第二平面116，而第一平面114與第二平面116互相垂直。寄生元件108的至少部分與激發元件106對齊或共同延伸(coextensive)。在所述的實施例中，寄生元件108的第一部分220至少部分與激發元件106的饋入線202共同延伸。寄生元件108的第二部分222至少部分與激發元件106的第一分支208共同延伸。寄生元件108的第六部分230至少部分與激發元件106的第二分支210共同延伸。再者，在一些實施例中，第三部分224大體與第二部分222垂直，第四部分226大體與第三部分224垂直，而第五部分228大體與第四部分226和第六部分230垂直。在此，所謂「共同延伸」意指至少兩天線分支的長度方向大體平行。再者，在說明中，所謂「大體對齊」、「大體共同延伸」、「大體平行」的意義為在一些實施例中，導線、分支、部分或天線元件的中心線之間，最接近的距離(間隙)和最大距離(間隙)的比值可以高達1.5：1。在一些實施例中，這些間隙的變化比值可大體小於例如1.2:1或1.05:1。在所述的實施例中，激發元件106與寄生元件108之間共同延伸的配置產生三個間隙，分別具有與激發元件106與寄生元件108的相關部分的間距。第一間隙具有一第一間距D1，形成於激發元件106的第一分支208與寄生元件108的第二部分222之間。第二間隙具有一第二間距D2，形成於激發元件106的第二分支210與寄生元件108的第六部分230之間。第三間隙具有一第三間距D3，形成於激發元件106的饋入線202與寄生元件108的第一部分220之間。第一間距D1、第二間距D2與第三間距D3的範圍可約為0.1～1.0毫米(mm)之間。天線104通常覆蓋多個無線存取技術所相應的頻寬。更詳細的說，在所述的實施例中，天線104配置為諧振於覆蓋704～960MHz頻率範圍內的低頻段，此頻段與全球移動通信系統(GSM)，通用移動電信系統(UMTS)和長期演進無線存取技術(LTE)的頻段相關。天線104更配置為諧振於覆蓋1575～1610MHz頻率範圍內的頻段，此頻段與全球定位系統(GPS)或全球導航衛星系統(GLONASS)的頻段相關。天線104 更配置為諧振於覆蓋1710～2170MHz頻率範圍內的中頻段，此頻段與全球移動通信系統(GSM)，通用移動電信系統(UMTS)和長期演進無線存取技術(LTE)的頻段相關。天線104更配置為諧振於覆蓋2400～2485MHz頻率範圍內的頻段，此頻段與WiFi和藍牙(Bluetooth)技術的頻段相關。天線104更配置為諧振於覆蓋2500～2700MHz頻率範圍內的高頻段，此頻段與長期演進無線存取技術(LTE)的頻段相關。在高頻段的諧振是通過激發元件106的第一分支208的第一分支長度l1所產生。在中頻段的諧振是通過激發元件106的第二分支210的第二分支長度l2所產生。在低頻段的諧振是通過寄生元件108的總長度所產生。因此，激發元件106的第一分支208的長度l1範圍約為25～30毫米(mm)之間，激發元件106的第二分支210的長度l2範圍約為34～44毫米(mm)之間，而寄生元件108的總長度範圍約為78～106毫米(mm)之間。長度範圍系根據計算所需諧振頻率的四分之一波長來決定的。此外，寄生元件108的第一部分220和第二部分222之間以及饋入線202與激發元件106的第一分支208之間的耦合延伸了高頻帶諧振的頻寬，使其也覆蓋了WiFi和藍牙(Bluetooth)技術的2400～2485MHz的頻率範圍。寄生元件108的第六部分230和激發元件106的第二分支210之間的耦合延伸了中頻帶諧振的頻寬，使其也覆蓋了GPS和GLONASS的1575～1610MHz的頻率範圍。上述天線元件耦合的程度系由第一間距D1、第二間距D2與第三間距D3所控制，距離越小，相關天線元件耦合的程度則越高。圖3顯示天線104在低頻段、中頻段、高頻段、GPS/GLONASS和WiFi/藍牙頻率的反射損耗的曲線圖。在反射損耗曲線的左上角，提供了圖例，其說明了標誌1、3與低頻段有關，標誌4、5、6覆蓋了中頻段與GPS/GLONASS，標誌7、9覆蓋了高頻段與WiFi/藍牙。在一般情況下，在某一頻率具有小於-3dB的反射損耗的天線被視為於此頻率共振。如圖例所示，上述標誌的反射損耗最高值為-5.1233dB。因此，天線104能夠支持上述低頻段、中頻段、高頻段、GPS/GLONASS和WiFi/藍牙頻率的頻段的無線存取技術。圖4顯示天線104的效率的示意圖。天線104對於低頻段、中頻段、高頻段、GPS/GLONASS和WiFi/藍牙所需的頻段具有良好的效率。如上所述，天線104在低頻段具有最差情況的-5dB的效率以及最佳情況的-2.5dB的效率，在GPS/GLONASS頻段具有-2.2dB的效率，在中頻段具有最差情況的-2.5dB的效率以及最佳情況的-1.8dB的效率，以及在高頻以及WiFi/藍牙頻段具有最差情況的-2.5dB的效率以及最佳情況的 -2dB的效率。另外，可能需要阻抗匹配以調整圖3所示的特定的諧振和頻寬以及圖4所示的效率。例如，可利用天線104的無線信號模塊1002(參見圖10)以及饋入點F之間的阻抗匹配以達到所需以及改善704～960MHz或其它任何的低頻段頻寬。回到圖2，覆蓋704～960MHz的低頻段頻寬可藉由改變厚度t1以及t2而調整。藉由共同或獨立的調整這些厚度，低頻段可以被調整為覆蓋所需的頻寬。圖5～圖7說明天線104a、104b、104c具有不同的厚度t1以及t2的實施例。厚度t1可位於1～10毫米(mm)之間，而厚度t2可位於1～10毫米(mm)之間。圖8顯示根據本發明一實施例所述的天線104d的結構示意圖，其中寄生元件108d的第四部分226d被配置成箱車布局(boxcarlayout)，包括多個第一分區802和多個第二分區804。第一分區802和第二分區804相連以形成第四部分226d的單一箱車布局。再者，多個第一分區802在第三部分224e與第五部分228e之間沿著第一軸線806配置，而多個第二分區804在第三部分224e與第五部分228e之間沿著第二軸線808配置。在所述的實施例中，第一軸線806和第二軸線808大體平行。此結構提高了寄生元件108d的總長度，因此有效地調整低頻段的諧振覆蓋較低的頻率。圖9顯示根據本發明一實施例所述的天線104e的示意圖，其中天線104e的激發元件106e的第二分支210e包括一第二延伸分支902。第二延伸分支902連接到第二分支210e的第二端218e。第二延伸分支902包括一第二延伸分支長度，其延伸方向與第二分支210e垂直。寄生元件108e至少部分與第二延伸分支902共同延伸。寄生元件108e是由第一部分220e，第二部分222e，第三部分224e，第四部分226e和第五部分228e所構成。以這種方式，第二延伸分支902至少部分與第五部分228e共同延伸。再者，距離D4是第二延伸分支902和寄生元件108e的第五部分228e之間的間距。此實施例說明了較長的第二分支210e，這將使得中頻段的頻率向下調整。再者，寄生元件108e的第五部分228e和第二延伸分支902之間的耦合可以用來調整中頻段所需的頻寬，其耦合可通過調整距離D4而控制，距離越小，耦合的程度則越高。圖10顯示根據本發明一實施例所述的電子裝置1000的方塊圖。電子裝置1000可以是移動手機(cellularphone)，智慧型手機(smartphone)，平板電腦(tabletcomputer)，膝上型電腦(laptopcomputer)，具有電腦作業系統的手錶，個人數字助理(PDA)，視頻遊戲控制臺(videogameconsole)，可佩戴或嵌入數碼裝置，或能夠通過一個或 多個無線存取技術通信的其他裝置的任何一種。如上所述，電子裝置1000包括電連接至天線104的無線信號模塊1002。無線信號模塊1002包括收發器電路以及控制器。控制器用以處理通過天線104傳送以及接收自天線104的信號。無線信號模塊1002可用以使用任何無線存取技術來通信。在一些實施例中，無線信號模塊1002可用以通過全球移動通信系統(GSM)、長期演進無線存取技術(LTE)、通用移動電信系統(UMTS)、全球定位系統(GPS)/全球導航衛星系統(GLONASS)或WiFi和藍牙(Bluetooth)技術的任一或所有技術來通信。所有參考文獻，包括出版物，專利申請和專利，本文引用作為參考而併入本文的相同內容，如每個參考文獻個別而具體指明作為引用者，在此併入並闡述其全部內容。在描述本發明(特別是在以下申請專利範圍的內容中)的上下文中使用的術語「一」以及「一個」以及「該」以及「至少一」以及類似指示代名詞，可被解釋為既包括單數和多個，除非在此明確地指示或明顯上下文相矛盾者。在使用術語「至少一」後面的一個或多個項目(例如，「至少一A以及B」)應被解釋為是指從列出的項目(A或B中)或任何兩或多個列出的項目(A以及B)的任意組合中選出一個項目，除非在此明確地指示或是明顯與上下文矛盾者。除非另有說明，術語「包括」，「具有」以及「包含」應被解釋為開放式術語(也就是，意為「包括，但不限於」)。除非在此另有說明，本發明數值範圍的列舉的目的在於用作單獨提及每一個單獨的數值落在該範圍內，並且本發明中單獨的列舉數值均併入至說明書中。本發明中所描述的所有方法可以任何合適的順序進行，除非本發明另有說明或明顯與上下文明顯矛盾者。本發明所使用的任何以及所有的範例或示例性語言(例如，「如」)僅旨在於更清楚地闡明本發明，並不構成限制本發明的範圍，除非文中另有要求。在說明書中沒有任何語彙應該被解釋為，代表任何未要求保護的元件作為實現本發明的基本要素。本發明所提到的較佳實施例，包括發明人所知用於實施本發明的最佳模式。這些較佳實施例的變型可通過閱讀以上的描述而變得對所屬領域的技術人員而言顯得顯而易見。發明人預期所屬領域的技術人員適當的使用這些變形，且發明人希望本發明能夠以本發明在此所述的其他方式所實現。因此，本發明包括在所附的法律允許的權利要求的標的的所有變形以及等同物。此外，除非在此另有說明或明顯與上下文明顯矛盾者，在上述文中的元件的所有可能變化形式的任何組合，皆屬於本發明的範圍，除非本文另外指出或與上下文明顯矛盾。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp