CN211789500U - 混合天线结构 - Google Patents

Abstract

一种混合天线结构。该混合天线结构包括：一第一天线结构、一第二天线结构、一第一电感器、一第二电感器、一第一电容器、一第一信号源，以及一第二信号源；第一天线结构具有一共同馈入点；第二天线结构包括一线圈辐射部，其中第二天线结构经由第一电感器耦接至第一天线结构，而线圈辐射部呈现一L字形；第一信号源经由第一电容器耦接至共同馈入点；第二信号源经由第二电感器耦接至共同馈入点；第一天线结构可涵盖一LTE频带，而第二天线结构可涵盖一NFC频带。本实用新型可同时涵盖LTE和NFC的宽带操作，至少具有小尺寸、宽频带、高隔离度，以及低制造成本等优势，故其很适合应用于各种各式的移动通信装置当中。

Description

混合天线结构

技术领域

本实用新型涉及一种混合天线结构，特别涉及一种可同时涵盖LTE(Long TermEvolution)频带和NFC(Near Field Communication)频带的混合天线结构。

背景技术

近场通信(Near Field Communication，NFC)，又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，其允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在十公分(3.9英寸)内交换数据。近场通信技术因所需的频率较低，故其所对应的天线元件通常具有较长的共振路径。然而，移动装置的内部设计空间往往极为有限，在此情况下，如何设计出具有小尺寸的近场通信天线来涵盖所需频带，已成为现今天线设计者的一大挑战。

因此，需要提供一种混合天线结构来解决上述问题。

实用新型内容

在较佳实施例中，本实用新型提出一种混合天线结构，包括：一第一天线结构，具有一共同馈入点；一第一电感器；一第二天线结构，包括一线圈辐射部，其中该第二天线结构经由该第一电感器耦接至该第一天线结构，而该线圈辐射部呈现一L字形；一第二电感器；一第一电容器；一第一信号源，经由该第一电容器耦接至该共同馈入点；以及一第二信号源，经由该第二电感器耦接至该共同馈入点；其中该第一天线结构涵盖一LTE频带，而该第二天线结构涵盖一NFC频带。

在一些实施例中，该LTE频带包括一第一频率区间和一第二频率区间，该第一频率区间介于699MHz至960MHz之间，而该第二频率区间介于1710MHz至2690MHz之间。

在一些实施例中，该NFC频带位于13.56MHz处。

在一些实施例中，该第一天线结构位于一第一平面上，该第二天线结构位于一第二平面上，而该第二平面与该第一平面大致互相垂直。

在一些实施例中，该第一天线结构包括：一馈入部，耦接至该共同馈入点；一第一辐射部，耦接至该馈入部；一第二辐射部，耦接至该第一辐射部，其中该第一辐射部和该第二辐射部共同形成一封闭循环；以及一连接部，其中该第一电感器经由该连接部耦接至该第一辐射部或该第二辐射部。

在一些实施例中，该馈入部包括一第一分支部分、一第二分支部分，以及一共同部分，该第一分支部分耦接至该共同馈入点，该第二分支部分耦接至一接地电位，而该第一分支部分和该第二分支部分皆还经由该共同部分耦接至该第一辐射部上的一第一连接点。

在一些实施例中，该第一辐射部呈现一C字形并具有一第一端和一第二端，而该第一连接点位于该第一辐射部的该第一端处。

在一些实施例中，该第二辐射部呈现一直条形并具有一第一端和一第二端，该第二辐射部的该第一端耦接至该第一辐射部的该第一端，而该第二辐射部的该第二端耦接至该第一辐射部的该第二端。

在一些实施例中，该第一电感器经由该连接部耦接至该第二辐射部上的一第二连接点，而该第二连接点介于该第二辐射部的该第一端和该第二端之间。

在一些实施例中，该线圈辐射部包围住一L字形非金属区域。

在一些实施例中，该线圈辐射部具有一第一端和一第二端，该线圈辐射部的该第一端耦接至该第一电感器，而该线圈辐射部的该第二端耦接至一接地电位。

在一些实施例中，该第一电感器的电感值约介于62nH至82nH之间。

本实用新型的混合天线结构，其可同时涵盖LTE和NFC的宽带操作。相较于传统设计，本实用新型至少具有小尺寸、宽频带、高隔离度，以及低制造成本等优势，故其很适合应用于各种各式的移动通信装置当中。

附图说明

图1显示根据本实用新型一实施例所述的混合天线结构的示意图。

图2显示根据本实用新型一实施例所述的混合天线结构的立体图。

图3显示根据本实用新型一实施例所述的第一天线结构的俯视图。

图4显示根据本实用新型一实施例所述的混合天线结构的示意图。

主要组件符号说明：

100、200、400 混合天线结构

110、210 第一天线结构

160、260 第二天线结构

170、270 线圈辐射部

180、280 第一信号源

190、290 第二信号源

215 直条形非金属区域

220 馈入部

224 馈入部的第一分支部分

225 馈入部的第二分支部分

226 馈入部的共同部分

230 第一辐射部

231 第一辐射部的第一端

232 第一辐射部的第二端

240 第二辐射部

241 第二辐射部的第一端

242 第二辐射部的第二端

250 连接部

265 L字形无金属区域

271 线圈辐射部的第一端

272 线圈辐射部的第二端

410 匹配电路

420 换衡器

C1 第一电容器

C2 第二电容器

C3 第三电容器

C4 第四电容器

C5 第五电容器

CP1 第一连接点

CP2 第二连接点

E1 第一平面

E2 第二平面

FP 共同馈入点

L1 第一电感器

L2 第二电感器

L3 第三电感器

L4 第四电感器

N1 第一节点

N2 第二节点

N3 第三节点

N4 第四节点

VSS 接地电位

具体实施方式

为让本实用新型的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本实用新型的具体实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”及“包括”一词为开放式的用语，故应解释成“包含但不仅限定于”。“大致”一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，“耦接”一词在本说明书中包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接至该第二装置，或经由其他装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。

以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公开叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下公开不同范例可能重复使用相同的参考符号或(且)标记。这些重复为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例或(且)结构之间有特定的关系。

图1显示根据本实用新型一实施例所述的混合天线结构(Hybrid AntennaStructure)100的示意图。混合天线结构100可应用于一移动装置(Mobile Device)当中，例如：一智能型手机(Smart Phone)、一平板计算机(Tablet Computer)，或是一笔记本型计算机(Notebook Computer)。如图1所示，混合天线结构100包括：一第一天线结构110、一第二天线结构160、一第一信号源(Signal Source)180、一第二信号源190、一第一电容器(Capacitor)C1、一第一电感器(Inductor)L1，以及一第二电感器L2，其中第一天线结构110和第二天线结构160皆可由金属材质所制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。

第一天线结构110可涵盖一LTE(Long Term Evolution)频带。在一些实施例中，前述的LTE频带包括一第一频率区间和一第二频率区间，其中第一频率区间介于699MHz至960MHz之间，而第二频率区间介于1710MHz至2690MHz之间。第一天线结构110的形状和种类在本实用新型中并不特别作限制。例如，第一天线结构110可以是一单极天线(MonopoleAntenna)、一偶极天线(Dipole Antenna)、一补丁天线(Patch Antenna)、一螺旋天线(Helical Antenna)、一平面倒F字形天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，或是一芯片天线(Chip Antenna)。

第二天线结构160可涵盖一NFC(Near Field Communication)频带。在一些实施例中，前述的NFC频带位于13.56MHz处。第二天线结构160包括一线圈辐射部(Coil RadiationElement)170，其中线圈辐射部170可以大致呈现一L字形。第二天线结构160经由第一电感器L1耦接至第一天线结构110。第一电感器L1用于降低第一天线结构110和第二天线结构160之间的互相干扰。

必须注意的是，第一天线结构110具有一共同馈入点(Common Feeding Point)FP，其可与第二天线结构160两者共享。第一信号源180可以是一LTE射频(Radio Frequency，RF)模块。第一信号源180经由第一电容器C1耦接至共同馈入点FP，以激发第一天线结构110，其中第一电容器C1用于滤除低频噪声(Low-Frequency Noise)。第二信号源190可以是一NFC芯片(NFC Chip)。第二信号源190经由第二电感器L2耦接至共同馈入点FP，以激发第二天线结构160，其中第二电感器L2用于滤除高频噪声(High-Frequency Noise)。

在本实用新型的设计下，第一天线结构110和第二天线结构160两者仅需要单一共同馈入点FP，而第一天线结构110还可视为第二天线结构160的一延伸部分并增加其等效共振长度，使得第二天线结构160可在不使用任何铁氧体(Ferrite)的情况下仍能维持良好的辐射特性。必须注意的是，第二天线结构160的线圈辐射部170大致呈现一L字形，非如传统设计的正方形或矩形，故第二天线结构160的整体尺寸还可以进一步作微缩，同时降低其整体制造成本。

以下将介绍混合天线结构100的具体实施方式。必须理解的是，这些附图和叙述仅为举例，使读者易于理解，而非用于限制本实用新型的范围。

图2显示根据本实用新型一实施例所述的混合天线结构200的立体图。在图2的实施例中，混合天线结构200包括：一第一天线结构210、一第二天线结构260、一第一信号源280、一第二信号源290、一第一电容器C1、一第一电感器L1，以及一第二电感器L2。第一天线结构210可位于一第一平面E1上，而第二天线结构260可位于一第二平面E2上，其中第二平面E2可与第一平面E1大致互相垂直。例如，混合天线结构200可套用于一智能型手机，其中第一天线结构210可设置于此智能型手机的一非导体侧壁(Nonconductive Sidewall)上，而第二天线结构260可设置于此智能型手机的一非导体背盖上(Nonconductive BackCover)(其可与非导体侧壁大致互相垂直)，但亦不仅限于此。

第一天线结构210可涵盖一LTE频带，而第二天线结构260可涵盖一NFC频带，其中第一天线结构210和第二天线结构260可共享一共同馈入点FP。详细而言，第一信号源280经由第一电容器C1耦接至共同馈入点FP，以激发第一天线结构210，而第二信号源290经由第二电感器L2耦接至共同馈入点FP，以激发第二天线结构260。

图3显示根据本实用新型一实施例所述的第一天线结构210的俯视图。请一并参考图2、图3。第一天线结构210包括：一馈入部(Feeding Element)220、一第一辐射部(Radiation Element)230、一第二辐射部240，以及一连接部(Connection Element)250。馈入部220可大致呈现一倒Y字形，并包括一第一分支部分(Branch Portion)224、一第二分支部分225，以及一共同部分(Common Portion)226，其中第一分支部分224耦接至共同馈入点FP，第二分支部分225耦接至一接地电位(Ground Voltage)VSS，而第一分支部分224和第二分支部分225皆还经由共同部分226耦接至第一辐射部230上的一第一连接点CP1。接地电位VSS可由混合天线结构200的一系统接地面(System Ground Plane)所提供(未显示)。

第一辐射部230可以大致呈现一C字形并具有一第一端231和一第二端232，其中第一连接点CP1位于或邻近于第一辐射部230的第一端231处。第二辐射部240可以大致呈现一直条形并具有一第一端241和一第二端242，其中第二辐射部240的第一端241耦接至第一辐射部230的第一端231，而第二辐射部240的第二端242耦接至第一辐射部230的第二端232。换言之，第一辐射部230和第二辐射部240可共同形成一封闭循环(Closed Loop)，其可包围住一直条形非金属区域215。

连接部250可为一直角弯折结构，其部分地位于第一平面E1上，且部分地位于第二平面E2上。第一电感器L1经由连接部250耦接至第二辐射部240上的一第二连接点CP2，其中第二连接点CP2介于第二辐射部240的第一端241和第二端242之间，并相对更靠近第二辐射部240的第二端242。然而，本实用新型并不仅限于此，在另一些实施例中，第一电感器L1亦可改为经由连接部250耦接至第一辐射部230上的任意连接点。

在一些实施例中，前述的LTE频带包括一第一频率区间和一第二频率区间，其中第一频率区间介于699MHz至960MHz之间，而第二频率区间介于1710MHz至2690MHz之间。第一辐射部230可用于激发产生前述的第一频率区间，而第二辐射部240可用于激发产生前述的第二频率区间。另外，馈入部220的分叉设计可用于调整第一天线结构210的阻抗匹配(Impedance Matching)。

第二天线结构260包括一线圈辐射部270，其中线圈辐射部270可以大致呈现一空心L字形，而线圈辐射部270还可包围住一L字形非金属区域265。详细而言，线圈辐射部270具有一第一端271和一第二端272，其中线圈辐射部270的第一端271经由第一电感器L1耦接至第一天线结构210的连接部250，而线圈辐射部270的第二端272耦接至接地电位VSS(中间可经由一跳线，其未显示)。第一电感器L1用于降低第一天线结构210和第二天线结构260之间的互相干扰，其可具有相对较大的电感值(Inductance)。例如，第一电感器L1的电感值可介于62nH至82nH之间。根据实际量测结果，若第一电感器L1的电感值变大，则前述的LTE频带会往更低频方向作偏移，而若第一电感器L1的电感值变小，则前述的LTE频带会往更高频方向作偏移。在一些实施例中，线圈辐射部270邻近于一相机模块(Camera Module)而设置，以节省整体设计空间。必须注意的是，本说明书中所谓“邻近”或“相邻”一词可指对应的二元件间距小于一既定距离(例如：10mm或更短)，但通常不包括对应的二元件彼此直接接触的情况(亦即，前述间距缩短至0)。图2的混合天线结构200的其余特征皆与图1的混合天线结构100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图4显示根据本实用新型一实施例所述的混合天线结构400的示意图。图4和图1相似。在图4的实施例中，混合天线结构400还包括一匹配电路(Matching Circuit)410、一换衡器(Balun Element)420、一第二电容器C2、一第三电容器C3、一第四电容器C4、一第五电容器C5、一第三电感器L3，以及一第四电感器L4。第一信号源180经由匹配电路410和第一电容器C1耦接至共同馈入点FP，其中匹配电路410可包括一或多个电抗元件(ReactanceElement)(未显示)。第二电感器L2耦接于共同馈入点FP和一第一节点N1之间。第二电容器C2耦接于第一节点N1和接地电位VSS之间。第三电容器C3耦接于第一节点N1和一第二节点N2之间。换衡器420具有一第一端、一第二端、一第三端，以及一第四端，其中换衡器420的第一端耦接至第二节点N2，换衡器的第二端耦接至接地电位VSS，换衡器420的第三端耦接至一第三节点N3，而换衡器420的第四端耦接至一第四节点N4。第四电容器C4耦接于第三节点N3和接地电位VSS之间。第五电容器C5耦接于第四节点N4和接地电位VSS之间。第二信号源190经由第三电感器L3耦接至第三节点N3，而第二信号源190还经由第四电感器L4耦接至第四节点N4。根据实际量测结果，使用前述更复杂的馈入电路的混合天线结构400可满足更多种匹配设计需求。图4的混合天线结构400的其余特征皆与图1的混合天线结构100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

本实用新型提出一种新颖的混合天线结构，其可同时涵盖LTE和NFC的宽带操作。相较于传统设计，本实用新型至少具有小尺寸、宽频带、高隔离度，以及低制造成本等优势，故其很适合应用于各种各式的移动通信装置当中。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状、元件参数，以及频率范围皆非为本实用新型的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本实用新型的混合天线结构并不仅限于图1-图4所图示的状态。本实用新型可以仅包括图1-图4的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于本实用新型的混合天线结构当中。

在本说明书以及权利要求书中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。

本实用新型虽以较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本实用新型的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，应当可做些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围应当视所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1.一种混合天线结构，其特征在于，该混合天线结构包括：

一第一天线结构，该第一天线结构具有一共同馈入点；

一第一电感器；

一第二天线结构，该第二天线结构包括一线圈辐射部，其中该第二天线结构经由该第一电感器耦接至该第一天线结构，而该线圈辐射部呈现一L字形；

一第二电感器；

一第一电容器；

一第一信号源，该第一信号源经由该第一电容器耦接至该共同馈入点；以及

一第二信号源，该第二信号源经由该第二电感器耦接至该共同馈入点；

其中该第一天线结构涵盖一LTE频带，而该第二天线结构涵盖一NFC频带。

2.如权利要求1所述的混合天线结构，其特征在于，该LTE频带包括一第一频率区间和一第二频率区间，该第一频率区间介于699MHz至960MHz之间，而该第二频率区间介于1710MHz至2690MHz之间。

3.如权利要求1所述的混合天线结构，其特征在于，该NFC频带位于13.56MHz处。

4.如权利要求1所述的混合天线结构，其特征在于，该第一天线结构位于一第一平面上，该第二天线结构位于一第二平面上，而该第二平面与该第一平面大致互相垂直。

5.如权利要求1所述的混合天线结构，其特征在于，该第一天线结构包括：

一馈入部，该馈入部耦接至该共同馈入点；

一第一辐射部，该第一辐射部耦接至该馈入部；

一第二辐射部，该第二辐射部耦接至该第一辐射部，其中该第一辐射部和该第二辐射部共同形成一封闭循环；以及

一连接部，其中该第一电感器经由该连接部耦接至该第一辐射部或该第二辐射部。

6.如权利要求5所述的混合天线结构，其特征在于，该馈入部包括一第一分支部分、一第二分支部分，以及一共同部分，该第一分支部分耦接至该共同馈入点，该第二分支部分耦接至一接地电位，而该第一分支部分和该第二分支部分皆还经由该共同部分耦接至该第一辐射部上的一第一连接点。

7.如权利要求6所述的混合天线结构，其特征在于，该第一辐射部呈现一C字形并具有一第一端和一第二端，而该第一连接点位于该第一辐射部的该第一端处。

8.如权利要求7所述的混合天线结构，其特征在于，该第二辐射部呈现一直条形并具有一第一端和一第二端，该第二辐射部的该第一端耦接至该第一辐射部的该第一端，而该第二辐射部的该第二端耦接至该第一辐射部的该第二端。

9.如权利要求8所述的混合天线结构，其特征在于，该第一电感器经由该连接部耦接至该第二辐射部上的一第二连接点，而该第二连接点介于该第二辐射部的该第一端和该第二端之间。

10.如权利要求1所述的混合天线结构，其特征在于，该线圈辐射部包围住一L字形非金属区域。

11.如权利要求1所述的混合天线结构，其特征在于，该线圈辐射部具有一第一端和一第二端，该线圈辐射部的该第一端耦接至该第一电感器，而该线圈辐射部的该第二端耦接至一接地电位。

12.如权利要求1所述的混合天线结构，其特征在于，该第一电感器的电感值介于62nH至82nH之间。

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