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CN107681263B - 电子装置及其自耦合天线结构 - Google Patents

电子装置及其自耦合天线结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电子装置及其自耦合天线结构。自耦合天线结构包括基板、第一辐射件以及第二辐射件。第一辐射件设置在基板上。第二辐射件设置在基板上，且第二辐射件具有与第一辐射件在垂直方向彼此分离一垂直距离的第一辐射部。第一辐射件与第二辐射件位于基板的同一侧，且第二辐射件的第一辐射部的一部分与第一辐射件的一部分在垂直方向彼此重叠，以使得第一辐射件与第二辐射件相互耦合。

Description

电子装置及其自耦合天线结构
技术领域
本发明涉及一种电子装置及其天线结构，特别是涉及一种自耦合的天线结构以及一种使用自耦合天线结构的电子装置。
背景技术
现有的天线结构的设计中，为了维持天线的基本特性，放置天线的位置需要有一定的净空区。同时，为了因应电子装置的轻薄化趋势以及使用者对电子装置的多功能体验需求，多种天线结构会一同设置在有限的电路空间中。是故，天线结构的微小化设计变得相当的重要。
然而，现有的平面倒F天线(Planar Inverted F Antenna,PIFA)或是晶片天线的设计都需要较大的净空区来维持其天线特性，进而占用了较大的模块面积。如此一来阻碍了天线结构趋向微小化的设计。因此，现有技术中针对天线结构的整体设计仍有进步的空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种电子装置及其自耦合天线结构，其能实现天线结构微小化的目标。
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，提供一种自耦合天线结构，其包括一基板、一第一辐射件以及一第二辐射件。所述第一辐射件设置在所述基板上。所述第二辐射件设置在所述基板上，且所述第二辐射件具有与所述第一辐射件在垂直方向彼此分离一垂直距离的一第一辐射部。再者，所述第一辐射件与所述第二辐射件位于所述基板的同一侧，且所述第二辐射件的所述第一辐射部的一部分与所述第一辐射件的一部分在垂直方向彼此重叠，以使所述第一辐射件与所述第二辐射件相互耦合。
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，提供一种电子装置，其使用一自耦合天线结构。其中，所述自耦合天线结构包括一基板、一第一辐射件以及一第二辐射件。所述第一辐射件设置在所述基板上。所述第二辐射件是设置在所述基板上。其中，所述第二辐射件具有与所述第一辐射件在垂直方向彼此分离一垂直距离的一第一辐射部。再者，所述第一辐射件与所述第二辐射件位于所述基板的同一侧，且所述第二辐射件的所述第一辐射部的一部分与所述第一辐射件的一部分在垂直方向彼此重叠，以使所述第一辐射件与所述第二辐射件相互耦合。
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的电子装置及其自耦合天线结构，其能通过“所述第一辐射件与所述第二辐射件位于所述基板的同一侧”以及“所述第二辐射件的所述第一辐射部的一部分与所述第一辐射件的一部分在垂直方向彼此重叠”的技术方案，以使得所述第一辐射件与所述第二辐射件相互耦合。因此，本发明能降低天线净空区的面积，并增加电子元件使用效率，借此以实线天线微小化的目标。
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
图1为本发明一实施例的自耦合天线结构的立体示意图。
图2为本发明一实施例的自耦合天线结构的前视示意图。
图3为本发明一实施例的自耦合天线结构的另一前视示意图。
其中，附图标记说明如下：
自耦合天线结构 A
基板 S
第一辐射件 1
第一接地部 13
馈入部 15
第二辐射件 2
第一辐射部 21
第二辐射部 22
第二接地部 23
连接件 3
金属遮罩 C
基板材料 M
垂直距离 D1
水平距离 D2
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“电子装置及其自耦合天线结构”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，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。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。
本发明的目的在于提供一种自耦合天线结构，以实现天线微小化的目标。请一并参阅图1至图3，以下将详细说明本发明的自耦合天线结构。
根据本发明一实施例，自耦合天线结构A包括一基板S、一第一辐射件1以及一第二辐射件2。第一辐射件1设置在基板S上；第二辐射件2亦设置在基板S上。值得注意的是，第一辐射件1与第二辐射件2均位于基板S的同一侧。同时，第一辐射件1的一部分与第二辐射件2的一部分彼此重叠，以使第一辐射件1与第二辐射件2相互耦合。
具体而言，如图1及图2所示，第一辐射件1可进一步区分多个功能部。第一辐射件1可包括金属板体或是金属薄片，且该金属板体或金属薄片在垂直方向上以一预定距离远离基板S。同时，第一辐射件1具有向基板S延伸的第一接地部13，第一辐射件1通过第一接地部13使该金属板体与基板S连接。在本实施例中，第一接地部13可以是通路柱体(via)，故使第一辐射件1的金属板体与基板S大致平行。承前所述，第一辐射件1的一部分与第二辐射件2的一部分彼此重叠，于实际施用时，是金属板体的一部分与第二辐射件2的一部分彼此重叠。同时，第一辐射件1亦具有一馈入部15。馈入部15是从第一辐射件1的另一部分(不与第二辐射件2重叠的部分)向基板S延伸，并连接至基板S。由于第一辐射件1与基板S以一预定距离间隔，故馈入部15可以阶梯状递降的方式连接至基板S上。馈入部15用以提供自耦合天线结构A电路以及信号。馈入部15可外接一电子元件，其上可具有金属遮罩C加以屏蔽。
接着，第二辐射件2可包括金属板体或是金属薄片，且该金属板体或金属薄片在垂直方向上是以另一预定距离远离基板S。第二辐射件2与第一辐射件1设置在基板S的同一侧。同样地，第二辐射件2具有向基板S延伸的第二接地部23，第二辐射件2通过第二接地部23使该金属板体与基板S连接。在本实施例中，第二接地部23可以是通路柱体(via)，故使第二辐射件2的金属板体与基板S大致平行。此外，第二辐射件2可包括第一辐射部21以及第二辐射部22。详言之，第二辐射件2的第一辐射部21与第一辐射件1在垂直方向上彼此分离一垂直距离D1。第二辐射件2的第二辐射部22与第一辐射件1在水平方向上彼此分离一水平距离D2。第一辐射部21与第二辐射部22彼此之间可以为不分离的连续板体，亦可为彼此分离的两个独立板体。在本实施例中，第一辐射部21与第二辐射部22两者之间是通过连接件3彼此连接，并使第一辐射部21电性连接至第二辐射部22。
第二辐射件2的第一辐射部21与第一辐射件1彼此分离垂直距离D1。在本实施例中，第二辐射件2的第一辐射部21设置在第一辐射件1与基板S之间，且大致与第一辐射件1以及基板S平行。再者，第一辐射部21的一部分与第一辐射件1的一部分彼此重叠。换句话说，第二辐射件2实际上是通过其第一辐射部21与第一辐射件1进行耦合。换句话说，第一辐射件1与第一辐射部21可视为耦合电容，进而与基板S共振而达到自耦合的电磁辐射效果。再者，本发明的自耦合天线结构A可通过调整第一辐射件1与第一辐射部21的重叠面积，来调整谐振频率，进而调整天线的波长，加以实现所需天线的频率。
值得一提的是，于实际施用时，本发明的自耦合天线结构A可以被一基板材料M包覆。如图3所示，基板材料M填满基板S至第一辐射件1与第二辐射件2之间的空隙。此时，为了使整体自耦合天线结构A维持一定的天线特性，第一辐射件1与第二辐射件2的第二辐设部22是呈现共平面的状态且位于基板材料M的上表面而暴露于基板材料M，第二辐射件2的第一辐射部21则被基板材料M所包覆。
前述设计的优点在于，由于本发明自耦合天线结构A主要是通过第一辐射件1与第二辐射件2的第一辐射部21之间所产生的耦合电容，因此不裸露在外的第一辐射部21仍具有产生天线特性的功能。另外，第一辐射件1的金属板体与第二辐射件2的金属板体共平面的设置并靠近基板材料M的表面，其天线效能并不会被阻碍。
此外，前述设计的优点还在于，由于第一辐射件1与第二辐射件2分别以预定距离与基板S间隔，故可在间隔空间中进行共振。因此，本发明的自耦合天线结构A所需的净空区可配合第一辐射件1及第二辐射件2的形状而设置。值得一提的是，本发明的自耦合天线结构A的第一辐射件1与第二辐射件2两者的金属板体的形状可不受限制。在本实施例中，为了精简天线结构的面积，第一辐射件1与第二辐射件2的第二辐射部22的金属板体可设计成L型(如图1所示)，而第二辐射件2的第一辐射部21则根据天线频率需求，配合与第一辐射件1的重叠部分进行设计，可以是方形或L型。如此一来，净空区的面积仅须配合第一辐射件1与第二辐射件2的最大面积设计。因此，可大幅降低净空区的面积，增加基板上各电子元件的配置空间效率。
本实施例的自耦合天线结构A在频率为2.4GHz至2.5GHz的范围内有较佳的辐射效能，最佳为2.44至2.46GHz，然而，本发明不以此为限。相较于现有且具有相同频率并排天线的模块面积，本发明的自耦合天线结构A节省了约49％至87％的天线面积，同时也大幅缩小的净空区的面积。
本发明另一实施例提供使用前述自耦合天线结构A的电子装置。电子装置包括，但不限于，智慧手表、智能手机、平板、运动手环、智慧眼镜等。在本实施例中，电子装置E为智能手机，其包括自耦合天线结构A。
如前述，自耦合天线结构A包括基板S、第一辐射件1以及第二辐射件2。前述各元件的配置方式与前述实施例的自耦合天线结构A相同，在此不再赘述。在本实施例中，为了配合整体电路板其余电路元件的配置，第一辐射件1的宽度可为1.2mm至1.8mm，较佳为1.5mm、第一辐射件1与第二辐射件2的长度总和可为6mm至7mm，较佳为6.7mm。第一辐射件1与基板的预定距离可为0.26mm至0.27mm，较佳为0.265mm。另外，用以遮蔽电子元件的金属遮罩C厚度可以为1mm至1.3mm，较佳为1.1mm。
[实施例的有益效果]
本发明的其中一有益效果在于，本发明实施例所提供的电子装置及其自耦合天线结构A，其能通过“第一辐射件1与第二辐射件2位于基板S的同一侧”及“第二辐射件2的第一辐射部21的一部分与第一辐射件1的一部分在垂直方向彼此重叠”的技术方案，以使得第一辐射件1与第二辐射件2相互耦合。因此，本发明能降低天线净空区的面积，并增加电子元件使用效率，借此以实线天线微小化的目标。
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，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书内。

Claims (4)

1.一种自耦合天线结构，其特征在于，所述自耦合天线结构包括：
一基板；
一第一辐射件，其设置在所述基板上；以及
一第二辐射件，其设置在所述基板上，其中，所述第二辐射件具有一与所述第一辐射件在垂直方向彼此分离一垂直距离的第一辐射部；
其中，所述第一辐射件与所述第二辐射件位于所述基板的同一侧，且所述第二辐射件的所述第一辐射部的一部分与所述第一辐射件的一部分在垂直方向彼此重叠，以使所述第一辐射件与所述第二辐射件相互耦合；
其中，所述第二辐射件包括一与所述第一辐射件在水平方向彼此分离一水平距离的第二辐射部；
所述自耦合天线结构还进一步包括一连接件，所述第二辐射件的所述第一辐射部通过所述连接件以电性连接于所述第二辐射件的所述第二辐射部；
所述第一辐射件与所述第二辐射件的所述第二辐射部是共平面地设置。
2.根据权利要求1所述的自耦合天线结构，其特征在于，所述第一辐射件具有一向基板延伸的第一接地部以及一从所述第一辐射件的另一部分向所述基板延伸以连接至所述基板的馈入部，且所述第二辐射件具有一向所述基板延伸的第二接地部。
3.一种电子装置，其使用一自耦合天线结构，其特征在于，所述自耦合天线结构包括：
一基板；
一第一辐射件，其设置在所述基板上；以及
一第二辐射件，其设置在所述基板上，其中，所述第二辐射件具有一与所述第一辐射件在垂直方向彼此分离一垂直距离的第一辐射部；
其中，所述第一辐射件与所述第二辐射件位于所述基板的同一侧，且所述第二辐射件的所述第一辐射部的一部分与所述第一辐射件的一部分在垂直方向彼此重叠，以使所述第一辐射件与所述第二辐射件相互耦合；
其中，所述第二辐射件包括一与所述第一辐射件在水平方向彼此分离一水平距离的第二辐射部；
所述电子装置还进一步包括一连接件，所述第二辐射件的所述第一辐射部通过所述连接件以电性连接于所述第二辐射件的所述第二辐射部；
所述第一辐射件与所述第二辐射件的所述第二辐射部是共平面地设置。
4.根据权利要求3所述的电子装置，其特征在于，所述第一辐射件具有一向基板延伸的第一接地部以及一从所述第一辐射件的另一部分向所述基板延伸以连接至所述基板的馈入部，且所述第二辐射件具有一向所述基板延伸的第二接地部。
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