电子装置与天线结构的制作方法

1.本发明涉及一种电子装置，特别是涉及一种具有支持lte全频段的天线结构的电子装置。


背景技术：

2.目前的电子装置，例如笔记本型计算机或平板计算机，除了在外观设计上朝向轻薄的趋势，亦同时要具备良好的通信传输质量。然而，为了因应现今笔记本型计算机或平板计算机等各种无线产品的窄边框外型设计趋势，使得电子装置内的天线结构设计的难度大幅上升。
3.因此，如何通过天线结构设计的改良，来满足电子装置的轻薄小型化的需求，同时也能够兼顾电子装置的通信质量，已成为该领域所欲解决的重要课题之一。
4.综上，需要提供一种电子装置与天线结构来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明主要针对现有技术的不足提供一种缩小化的天线结构，其能够支持包含band71在内的lte全频段，以解决现有技术中的天线结构用于窄边框需求时出现频宽大幅度缩减的问题。
6.为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是提供一种电子装置，其包括基板、第一辐射部、第二辐射部、接地部、短路部、第三辐射部、第一接地延伸部、馈入件以及第一电容元件。第一辐射部、第二辐射部、接地部、短路部、第三辐射部、第一接地延伸部、馈入件以及第一电容元件皆设置在基板。第二辐射部连接于第一辐射部。短路部连接于第二辐射部与接地部之间，短路部相较第一辐射部更接近接地部，短路部包含一第一区段、一第二区段以及一第三区段，第一区段连接于第二辐射部，第三区段连接于第二区段与接地部之间。第一接地延伸部连接于第三辐射部与接地部之间。馈入件耦接于第二辐射部与接地部之间，用于馈入一信号。第一电容元件耦接于第一区段与第二区段之间。短路部、第一接地延伸部以及第三辐射部相互耦合以用于产生一第一操作频带，而第一辐射部、短路部、第一接地延伸部与第三辐射部相互耦合且通过第一电容元件的匹配以用于产生一第二操作频带，第二操作频带高于第一操作频带。
7.为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是提供一种天线结构，其包括基板、第一辐射部、第二辐射部、接地部、短路部、第三辐射部、第一接地延伸部以及第一电容元件。第一辐射部、第二辐射部、接地部、短路部、第三辐射部、第一接地延伸部以及第一电容元件皆设置在基板。第二辐射部连接于第一辐射部。第二辐射部用于耦接一馈入件并且通过馈入件馈入一信号。短路部连接于第二辐射部与接地部之间，短路部相较第一辐射部更接近接地部，短路部包含一第一区段、一第二区段以及一第三区段，第一区段连接于第二辐射部，第三区段连接于第二区段与接地部之间。第一接地延伸部连接于第三辐射部与接地部之间。第一电容元件耦接于第一区段与第二区段之间。短路部、第一接地延
伸部以及第三辐射部相互耦合以用于产生一第一操作频带，而第一辐射部、短路部、第一接地延伸部与第三辐射部相互耦合且通过第一电容元件的匹配以用于产生一第二操作频带，第二操作频带高于第一操作频带。
8.本发明的有益效果在于，本发明所提供的电子装置与天线结构，其能通过短路部、第一接地延伸部以及第三辐射部之间相互耦合产生第一操作频带，再通过第一辐射部、短路部、第一接地延伸部与第三辐射部之间相互耦合且通过第一电容元件的匹配而产生第二操作频带，藉以支持包含低频在内的lte全频段。
9.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
10.图1为本发明的电子装置的立体示意图。
11.图2为本发明第一实施例的天线结构的示意图。
12.图3为本发明第一实施例的天线结构的另一实施型态示意图。
13.图4为本发明第二实施例的天线结构的示意图。
14.图5为本发明的天线结构在不同频率下的电压驻波比的曲线图。
15.主要组件符号说明：
16.d电子装置
17.a天线结构
18.s基板
19.1第一辐射部
20.11凸伸部
21.2第二辐射部
22.3第三辐射部
23.30开口
24.4接地部
25.5短路部
26.51第一区段
27.52第二区段
28.53第三区段
29.6第一接地延伸部
30.7第二接地延伸部
31.8延伸部
32.f馈入件
33.f1馈入端
34.f2接地端
35.l电感元件
36.c1第一电容元件
37.c2第二电容元件
38.g1第一耦合间隙
39.g2第二耦合间隙
40.g3第三耦合间隙
41.x、y、z坐标轴
具体实施方式
42.以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“电子装置与天线结构”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的构思的情况下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。另外，应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一元件与另一元件。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。另外，本发明全文中的“连接(connect)”是两个元件之间有实体连接且为直接连接或者是间接连接，且本发明全文中的“耦合(couple)”是两个元件之间彼此分离且无实体连接，而是藉由一元件的电流所产生的电场能量(electric field energy)激发另一元件的电场能量。
43.[实施例]
[0044]
参阅图1所示，本发明提供一种电子装置d，电子装置d可具有一天线结构a，电子装置d可通过天线结构a进行收发无线射频(radio frequency，rf)信号。举例来说，电子装置d可为平板计算机或是笔记本型计算机，然而本发明不以此为限。须说明的是，图1中所示的天线结构a在电子装置d中的位置仅为示意，并非用于限定天线结构a的具体位置。
[0045]
参阅图2所示，图2为本发明第一实施例的天线结构的示意图。天线结构a包括基板s以及设置在基板s的第一辐射部1、第二辐射部2、第三辐射部3、接地部4、短路部5、第一接地延伸部6以及第一电容元件c1。第一辐射部1与第二辐射部2、接地部4、短路部5、第一接地延伸部6以及第一电容元件c1设置在基板s上，而第三辐射部3设置在基板s的边缘。第一辐射部1、第二辐射部2、第三辐射部3、接地部4、短路部5以及第一接地延伸部6为具有导电效果的导电体。举例来说，第一辐射部1、第二辐射部2、接地部4、短路部5以及第一接地延伸部6可为铜箔，第三辐射部3可为铜箔或金属件，基板s的材质可为环氧树脂玻璃纤维基板(fr-4)，但本发明不以此为限。第二辐射部2连接第一辐射部1，具体来说，若以第一辐射部1与第二辐射部2之间的连接处为基准，第一辐射部1相对于该连接处往正x轴方向延伸，而第二辐射部2相对于该连接处往负x轴方向延伸。
[0046]
承上述，短路部5连接于第二辐射部2与接地部4之间，且短路部5相较第一辐射部1更接近接地部4。第一接地延伸部6沿着y轴方向连接于第三辐射部3与接地部4之间。进一步来说，短路部5包含第一区段51、第二区段52以及第三区段53，第一区段51连接于第二辐射部2，第三区段53连接于第二区段52与接地部4之间。第一电容元件c1耦接于第一区段51与第二区段52之间，电容元件c1的电容值可介于0.8～2.0pf，较佳为1.2pf。
[0047]
继续参阅图2，并且可先行参阅图5所示，图5为本发明的天线结构在不同频率下的电压驻波比的曲线图。电子装置d除了天线结构a之外还具有一馈入件f，馈入件f设置在基板s并且耦接于第二辐射部2与接地部4之间。馈入件f可为同轴电缆(coaxial cable)，但本发明不以为限。具体来说，馈入件f可具有一馈入端f1及一接地端f2，馈入端f1可电性连接于第二辐射部2，接地端f2可电性连接于接地部4。第二辐射部2可通过馈入件f馈入一信号，使得短路部5、第一接地延伸部6以及第三辐射部3相互耦合以用于产生一第一操作频带r1，而第一辐射部1、短路部5、第一接地延伸部6与第三辐射部3相互耦合并且通过第一电容元件c1的匹配以用于产生一第二操作频带r2。如图5所示，第二操作频带r2高于第一操作频带r1，第一操作频带r1的频率范围介于617mhz～698mhz，第二操作频带r2的频率范围介于1450mhz～2200mhz。此外，第三辐射部3具有一开口30，开口30相邻于第一辐射部1，开口30的设置能够改善第一操作频带r1的阻抗匹配。开口30的长度(平行x轴)小于45mm，较佳为27mm。开口30的宽度(平行z轴)大于0.3mm，较佳为1mm。
[0048]
值得一提的是，天线结构a还可额外设置一延伸部8来连接于第三辐射部3，藉此延长第一操作频带r1的耦合路径。如图2所示，延伸部8与天线结构a的其他元件设置在基板s的同一表面上，但第一辐射部1、第二辐射部2、短路部5、第一接地延伸部6以及第一电容元件c1较为靠近基板s的其中一侧边，而延伸部8则是靠近在基板s的另一相对侧边。延伸部8的设置等同于延长了第三辐射部3(也就是说延伸部8可视为第三辐射部3的延长部分)，有助于调整第一操作频带r1的频偏量与频宽。
[0049]
接着，参阅图3所示，图3为本发明第一实施例的天线结构的另一实施型态示意图。图3中的天线结构a与图2中的天线结构a相仿，其差异仅在第三辐射部3的组成材质的差异。图2中的第三辐射部3可为一铁制的金属件，其材质较硬，能够以垂直基板s的方向连接于基板s的边缘，因此由图2来看，图2的天线结构a为一立体结构，第三辐射部3沿z轴方向设置，基板s平行xy平面。相较之下，图3中的第三辐射部3可为铜箔，与第一辐射部1及第二辐射部2一样形成在基板s上，因此由图3来看，图3的天线结构a为一平面结构，第三辐射部3同样平行xy平面。
[0050]
参阅图4及图5所示，图4为本发明第二实施例的天线结构的示意图。图4中的天线结构a为立体结构，天线结构a除了包括基板s、第一辐射部1、第二辐射部2、第三辐射部3(第三辐射部3垂直于基板s)、接地部4、短路部5、第一接地延伸部6以及第一电容元件c1以外，还进一步包括电感元件l与第二电容元件c2。电感元件l的电感值可介于10～20nh，较佳为16nh，第二电容元件c2的电容值可介于0.4～1.8pf，较佳为0.6pf，但本发明不以为限。电感元件l耦接于第二辐射部2与接地部4之间，第二电容元件c2耦接于短路部5与接地部4之间。第三辐射部3位于开口30周围的部分、第一辐射部1、短路部5、第一接地延伸部6以及电感元件l共同激发产生一第三操作频带r3。如图5所示，第三操作频带r3高于第一操作频带r1，且第三操作频带r3低于第二操作频带r2。第三操作频带r3的频率范围介于698mhz～960mhz。本发明藉由电感元件l来进行第三操作频带r3的匹配，使得低频范围(617mhz～960mhz)产生双模态，即第一操作频带r1与第三操作频带r3。
[0051]
继续参阅图4及图5所示，第一辐射部1、短路部5以及第二电容元件c2共同产生一第四操作频带r4。如图5所示，第四操作频带r4高于第二操作频带r2，第四操作频带r4的频率范围介于2200mhz～2690mhz。详细来说，本发明可通过第一辐射部1与短路部5之间的耦
合来产生中频范围(1450mhz～2690mhz)的频带，接着利用第一电容元件c1进行中频范围的第一个模态的匹配，也就是第二操作频带r2，以及再利用第二电容元件c2进行中频范围的第二个模态的匹配，也就是第四操作频带r4，藉以产生中频范围的双模态。另外，值得一提的是，在本实施例中，图4中的第一辐射部1还具有一朝向正x轴方向延伸的凸伸部11。凸伸部11用于耦合上方的第三辐射部3，以进一步调整第四操作频带r4的匹配，来达到调整中频范围的双模态频率的功效。
[0052]
继续参阅图4及图5所示，第二辐射部2与接地部4之间相互耦合而产生一第五操作频带r5，第一辐射部1用于耦合第三辐射部3位于开口30周围的部位以产生出一第六操作频带r6。如图5所示，第六操作频带r6高于第五操作频带r5，第五操作频带r5高于第四操作频带r4。第五操作频带r5的频率范围介于3300mhz～4700mhz，第六操作频带r6的频率范围介于4700mhz～5925mhz。
[0053]
承上述，第二辐射部2与接地部4之间具有第一耦合间隙g1，通过调整第一耦合间隙g1的范围，有助于最佳化第五操作频带r5的阻抗匹配。第三区段53与第一辐射部1之间具有第二耦合间隙g2，通过调整第二耦合间隙g2的范围，有助于调整中频范围(1450mhz～2690mhz)的频宽。第三区段53与接地部4之间具有第三耦合间隙g3，通过调整第三耦合间隙g3的范围，有助于最佳化第四操作频带r4的阻抗匹配。第一耦合间隙g1、第二耦合间隙g2以及第三耦合间隙g3皆不大于(小于或等于)3mm。
[0054]
继续参阅图4所示，天线结构a还包括第二接地延伸部7，第二接地延伸部7相对于第一接地延伸部6呈斜向延伸。第二接地延伸部7连接于第一接地延伸部6与短路部5的第三区段53之间，更确切来说，第二接地延伸部7的其中一端与第一接地延伸部6相交并且共同连接于第三辐射部3，第二接地延伸部7的另一端则与短路部5的第三区段53相交而共同连接于接地部4。因此，第一辐射部1能够同时与第一接地延伸部6及第二接地延伸部7产生耦合，并藉由多路径(第一接地延伸部6及第二接地延伸部7)的耦合来调整低频范围(617mhz～960mhz)的阻抗匹配。
[0055]
[实施例的有益效果]
[0056]
本发明的有益效果在于，本发明所提供的电子装置d通过其内部的天线结构a的设计而产生第一操作频带r1、第二操作频带r2、第三操作频带r3、第四操作频带r4、第五操作频带r5以及第六操作频带r6，藉以支持包含低频在内的lte全频段(617mhz～5925mhz)，如图5所示。
[0057]
更进一步来说，通过本发明的天线结构a的结构设计，使得天线结构a能够进一步小型化(以图4来说，天线结构a的整体架构能够维持在y轴宽度10.5mm以及z轴高度3.5mm的尺寸)，进而应用在窄边框的电子装置d(例如平板计算机或笔记本型计算机)内部。因此，总的来说，本发明的天线结构a能够同时满足电子装置d的轻薄小型化的需求及兼顾电子装置d的通信质量。
[0058]
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等同技术变化，均包含于本发明的权利要求书的范围内。

技术特征：
1.一种电子装置，该电子装置包括：一基板；一第一辐射部，该第一辐射部设置在该基板；一第二辐射部，该第二辐射部设置在该基板且连接该第一辐射部；一接地部，该接地部设置于该基板；一短路部，该短路部连接于该第二辐射部与该接地部之间，该短路部相较该第一辐射部更接近该接地部，该短路部包括一第一区段、一第二区段以及一第三区段，该第一区段连接于该第二辐射部，该第三区段连接于该第二区段与该接地部之间；一第三辐射部，该第三辐射部设置在该基板；一第一接地延伸部，该第一接地延伸部连接于该第三辐射部与该接地部之间；一馈入件，该馈入件设置在该基板，该馈入件耦接于该第二辐射部与该接地部之间，用于馈入一信号；以及一第一电容元件，该第一电容元件设置在该基板，该第一电容元件耦接于该第一区段与该第二区段之间；其中，该短路部、该第一接地延伸部以及该第三辐射部相互耦合以用于产生一第一操作频带，而该第一辐射部、该短路部、该第一接地延伸部与该第三辐射部相互耦合且通过该第一电容元件的匹配以用于产生一第二操作频带，该第二操作频带高于该第一操作频带。2.如权利要求1所述的电子装置，该电子装置还包括一电感元件，该电感元件耦接于该第二辐射部与该接地部之间，该第三辐射部具有一开口，该第一辐射部、该第三辐射部位于该开口周围的部分、该短路部、该第一接地延伸部以及该电感元件用于产生一第三操作频带，该第三操作频带高于该第一操作频带，且该第三操作频带低于该第二操作频带。3.如权利要求2所述的电子装置，该电子装置还包括一第二电容元件，该第二电容元件耦接于该短路部与该接地部之间，该第一辐射部、该短路部以及该第二电容元件用于产生一第四操作频带，且该第四操作频带高于该第二操作频带。4.如权利要求3所述的电子装置，其中，该第二辐射部与该接地部相互耦合以用于产生一第五操作频带，且该第五操作频带高于该第四操作频带。5.如权利要求4所述的电子装置，其中，该开口相邻于该第一辐射部，该第一辐射部用于耦合该第三辐射部位于该开口周围的部位以用于产生出一第六操作频带，且该第六操作频带高于该第五操作频带。6.如权利要求1所述的电子装置，其中，该第二辐射部与该接地部之间具有一第一耦合间隙，该第一耦合间隙不大于3mm。7.如权利要求1所述的电子装置，其中，该第三区段与该第一辐射部之间具有一第二耦合间隙，该第二耦合间隙不大于3mm。8.如权利要求1所述的电子装置，其中，该第三区段与该接地部之间具有一第三耦合间隙，该第三耦合间隙不大于3mm。9.如权利要求1所述的电子装置，该电子装置还包括一第二接地延伸部，该第二接地延伸部相对于该第一接地延伸部呈斜向延伸，且该第二接地延伸部连接于该第一接地延伸部与该短路部的该第三区段之间。10.一种天线结构，该天线结构包括：
一基板；一第一辐射部，该第一辐射部设置在该基板；一第二辐射部，该第二辐射部设置在该基板且连接该第一辐射部，该第二辐射部用于耦接一馈入件并且通过该馈入件馈入一信号；一接地部，该接地部设置于该基板；一短路部，该短路部连接于该第二辐射部与该接地部之间，该短路部相较该第一辐射部更接近该接地部，该短路部包括一第一区段、一第二区段以及一第三区段，该第一区段连接于该第二辐射部，该第三区段连接于该第二区段与该接地部之间；一第三辐射部，该第三辐射部设置在该基板；一第一接地延伸部，该第一接地延伸部连接于该第三辐射部与该接地部之间；以及一第一电容元件，该第一电容元件设置在该基板，该第一电容元件耦接于该第一区段与该第二区段之间；其中，该短路部、该第一接地延伸部以及该第三辐射部相互耦合以用于产生一第一操作频带，而该第一辐射部、该短路部、该第一接地延伸部与该第三辐射部相互耦合且通过该第一电容元件的匹配以用于产生一第二操作频带，该第二操作频带高于该第一操作频带。11.如权利要求10所述的天线结构，该天线结构还包括一电感元件，该电感元件耦接于该第二辐射部与该接地部之间，该第三辐射部具有一开口，该第一辐射部、该第三辐射部位于该开口周围的部分、该短路部、该第一接地延伸部以及该电感元件用于产生一第三操作频带，该第三操作频带高于该第一操作频带，且该第三操作频带低于该第二操作频带。12.如权利要求11所述的天线结构，该天线结构还包括一第二电容元件，该第二电容元件耦接于该短路部与该接地部之间，该第一辐射部、该短路部以及该第二电容元件用于产生一第四操作频带，且该第四操作频带高于该第二操作频带。13.如权利要求12所述的天线结构，其中，该第二辐射部与该接地部相互耦合以用于产生一第五操作频带，且该第五操作频带高于该第四操作频带。14.如权利要求13所述的天线结构，其中，该开口相邻于该第一辐射部，该第一辐射部用于耦合该第三辐射部位于该开口周围的部位以用于产生出一第六操作频带，且该第六操作频带高于该第五操作频带。15.如权利要求10所述的天线结构，该天线结构还包括一第二接地延伸部，该第二接地延伸部相对于该第一接地延伸部呈斜向延伸，且该第二接地延伸部连接于该第一接地延伸部与该短路部的该第三区段之间。

技术总结
一种电子装置与天线结构。电子装置包括基板、第一辐射部、第二辐射部、接地部、短路部、第三辐射部、第一接地延伸部、馈入件及第一电容元件；第二辐射部连接于第一辐射部；短路部连接于第二辐射部与接地部之间，短路部相较第一辐射部更接近接地部；第一接地延伸部连接于第三辐射部与接地部之间；第一电容元件耦接于短路部的第一区段与第二区段之间；短路部、第一接地延伸部及第三辐射部相互耦合以用于产生第一操作频带，而第一辐射部、短路部、第一接地延伸部与第三辐射部相互耦合且通过第一电容元件的匹配以用于产生第二操作频带，第二操作频带高于第一操作频带。本发明提供的电子装置与天线结构，可支持包含低频在内的LTE全频段。可支持包含低频在内的LTE全频段。可支持包含低频在内的LTE全频段。


技术研发人员：林协志 喻勇杰 魏仕强
受保护的技术使用者：启碁科技股份有限公司
技术研发日：2022.05.26
技术公布日：2023/9/20