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TWI679809B - 天線結構和電子裝置 - Google Patents

天線結構和電子裝置 Download PDF

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TWI679809B
TWI679809B TW107136752A TW107136752A TWI679809B TW I679809 B TWI679809 B TW I679809B TW 107136752 A TW107136752 A TW 107136752A TW 107136752 A TW107136752 A TW 107136752A TW I679809 B TWI679809 B TW I679809B
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slot
slots
antenna structure
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annular
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TW107136752A
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TW202017249A (zh
Inventor
蕭安廷
An Ting Hsiao
游上賢
Shang Sian You
詹長庚
Cheng Geng Jan
Original Assignee
啓碁科技股份有限公司
Wistron Neweb Corp.
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Publication date
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Priority to US16/595,963 priority patent/US10886632B2/en
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/106—Microstrip slot antennas
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    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave

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Abstract

一種天線結構，包括：一介質基板、一接地面，以及一主輻射部。主輻射部和接地面係分別設置於介質基板之相對二表面上。主輻射部具有一第一環形槽孔和一第二環形槽孔，其中第一環形槽孔係位於第二環形槽孔之內。第一環形槽孔包括一第一槽孔、一第二槽孔、一第三槽孔、一第四槽孔、一對第一分隔槽孔、一對第二分隔槽孔、一對第三分隔槽孔，以及一對第四分隔槽孔，其中第一槽孔、第二槽孔、第三槽孔，以及第四槽孔係與該等第一分隔槽孔、該等第二分隔槽孔、該等第三分隔槽孔，以及該等第四分隔槽孔作交錯排列。

Description

天線結構和電子裝置
本發明係關於一種天線結構(Antenna Structure)，特別係一種寬頻帶(Wideband)之天線結構。
隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
天線(Antenna)為無線通訊領域中不可缺少之元件。倘若用於接收或發射信號之天線其頻寬(Bandwidth)不足，則很容易造成行動通訊裝置之通訊品質下降。因此，如何設計出小尺寸、寬頻帶之天線元件，對天線設計者而言是一項重要課題。
在較佳實施例中，本發明提供一種天線結構，包 括：一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面；一接地面，設置於該介質基板之該第二表面上；以及一主輻射部，設置於該介質基板之該第一表面上，其中該主輻射部具有一第一環形槽孔和一第二環形槽孔，而該第一環形槽孔係位於該第二環形槽孔之內；其中該第一環形槽孔包括一第一槽孔、一第二槽孔、一第三槽孔、一第四槽孔、一對第一分隔槽孔、一對第二分隔槽孔、一對第三分隔槽孔，以及一對第四分隔槽孔；其中該第一槽孔、該第二槽孔、該第三槽孔，以及該第四槽孔係與該等第一分隔槽孔、該等第二分隔槽孔、該等第三分隔槽孔，以及該等第四分隔槽孔作交錯排列；其中該天線結構之一第一饋入點係位於該等第一分隔槽孔之間，而該天線結構之一第二饋入點係位於該等第二分隔槽孔之間。
在一些實施例中，該第一槽孔、該第二槽孔、該第三槽孔，以及該第四槽孔係彼此分離且皆排列於一同心圓之一第一圓周上。
在一些實施例中，該第一槽孔對應於一第一圓心角，該第二槽孔對應於一第二圓心角，該第三槽孔對應於一第三圓心角，該第四槽孔對應於一第四圓心角，而該第一圓心角、該第二圓心角、該第三圓心角，以及該第四圓心角皆介於70度至89.5度之間。
在一些實施例中，該第二環形槽孔係排列於該同心圓之一第二圓周上，該第二圓周之長度係大於該第一圓周之長度。
在一些實施例中，該等第一分隔槽孔之一者係連 接至該第四槽孔，該等第一分隔槽孔之另一者係連接至該第一槽孔，該等第二分隔槽孔之一者係連接至該第一槽孔，該等第二分隔槽孔之另一者係連接至該第二槽孔，該等第三分隔槽孔之一者係連接至該第二槽孔，該等第三分隔槽孔之另一者係連接至該第三槽孔，該等第四分隔槽孔之一者係連接至該第三槽孔，而該等第四分隔槽孔之另一者係連接至該第四槽孔。
在一些實施例中，該等第一分隔槽孔之間具有一第一夾角，該等第二分隔槽孔之間具有一第二夾角，該等第三分隔槽孔之間具有一第三夾角，該等第四分隔槽孔之間具有一第四夾角，而該第一夾角、該第二夾角、該第三夾角，以及該第四夾角皆介於0.5度至20度之間。
在一些實施例中，該主輻射部係由該第一環形槽孔和該第二環形槽孔分割為一中心輻射部、一環形輻射部，以及一接地輻射部，該中心輻射部係至少部份耦接至該環形輻射部，而該環形輻射部係與該接地輻射部分離。
在一些實施例中，該中心輻射部係位於該第一環形槽孔之內，該環形輻射部係位於該第一環形槽孔和該第二環形槽孔之間，而該接地輻射部係位於該第二環形槽孔之外。
在一些實施例中，該天線結構係涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶係介於1166MHz至1186MHz之間或介於1217MHz至1237MHz之間，該第二頻帶係介於1565MHz至1585MHz之間，該環形輻射部係激發產生該第一頻帶，而該中心輻射部係激發產生該第二頻帶。
在一些實施例中，該第二環形槽孔和該第一環形 槽孔之間距係介於該第一頻帶之1/140至1/40倍波長之間。
在一些實施例中，該第二環形槽孔之寬度和該第一環形槽孔之寬度皆介於該第一頻帶之1/350至1/250倍波長之間。
在一些實施例中，該介質基板包括彼此平行之一第一層和一第二層，該第一層係鄰近於該介質基板之該第一表面，該第二層係鄰近於該介質基板之該第二表面，而該第一層之一第一介電常數係不同於該第二層之一第二介電常數。
在一些實施例中，該第一介電常數係至少為該第二介電常數之3倍。
在一些實施例中，該接地面之面積係大於該主輻射部之面積，使得該主輻射部於該介質基板之該第二表面上之一垂直投影係完全位於該接地面之內部。
在一些實施例中，該天線結構更包括：一寄生輻射部，為浮接狀態並鄰近於該主輻射部。
在一些實施例中，該寄生輻射部具有一中心槽孔、一第三環形槽孔，以及一第四環形槽孔，而該第三環形槽孔係介於該中心槽孔和該第四環形槽孔之間。
在一些實施例中，該等第一分隔槽孔更分別連接至互相延伸遠離之一對第一附加槽孔，該等第二分隔槽孔更分別連接至互相延伸遠離之一對第二附加槽孔，該等第三分隔槽孔更分別連接至互相延伸遠離之一對第三附加槽孔，而該等第四分隔槽孔更分別連接至互相延伸遠離之一對第四附加槽孔。
在一些實施例中，該等第一分隔槽孔更分別連接至一對第一交叉槽孔，該等第二分隔槽孔更分別連接至一對第二交叉槽孔，該等第三分隔槽孔更分別連接至一對第三交叉槽孔，而該等第四分隔槽孔更分別連接至一對第四交叉槽孔。
在一些實施例中，該天線結構之一第三饋入點係位於該等第三分隔槽孔之間，而該天線結構之一第四饋入點係位於該等第四分隔槽孔之間。
在另一較佳實施例中，本發明提供一種電子裝置，包括：一殼體；以及一天線結構，位於該殼體之內，其中該天線結構包括：一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面；一接地面，設置於該介質基板之該第二表面上；以及一主輻射部，設置於該介質基板之該第一表面上，其中該主輻射部具有一第一環形槽孔和一第二環形槽孔，而該第一環形槽孔係位於該第二環形槽孔之內；其中該第一環形槽孔包括一第一槽孔、一第二槽孔、一第三槽孔、一第四槽孔、一對第一分隔槽孔、一對第二分隔槽孔、一對第三分隔槽孔，以及一對第四分隔槽孔；其中該第一槽孔、該第二槽孔、該第三槽孔，以及該第四槽孔係與該等第一分隔槽孔、該等第二分隔槽孔、該等第三分隔槽孔，以及該等第四分隔槽孔作交錯排列；其中該天線結構之一第一饋入點係位於該等第一分隔槽孔之間，而該天線結構之一第二饋入點係位於該等第二分隔槽孔之間。
100、300、400、500、620‧‧‧天線結構
110、310‧‧‧介質基板
120‧‧‧接地面
130、430、530‧‧‧主輻射部
131、431、531‧‧‧中心輻射部
132、432、532‧‧‧環形輻射部
133、433、533‧‧‧接地輻射部
150、450、550‧‧‧第一環形槽孔
151、551‧‧‧第一槽孔
152、552‧‧‧第二槽孔
153、553‧‧‧第三槽孔
154、554‧‧‧第四槽孔
161、162、461、462、561、562‧‧‧第一分隔槽孔
163、164、463、464、563、564‧‧‧第二分隔槽孔
165、166、465、466、565、566‧‧‧第三分隔槽孔
167、168、467、468、567、568‧‧‧第四分隔槽孔
170、570‧‧‧第二環形槽孔
181、481‧‧‧第一分隔槽孔之第一部份
182、482‧‧‧第二分隔槽孔之第二部份
311‧‧‧介質基板之第一層
312‧‧‧介質基板之第二層
440‧‧‧非導體支撐元件
450‧‧‧寄生輻射部
460‧‧‧中心槽孔
470‧‧‧第三環形槽孔
480‧‧‧第四環形槽孔
581、582‧‧‧第一附加槽孔
583、584‧‧‧第二附加槽孔
585、586‧‧‧第三附加槽孔
587、588‧‧‧第四附加槽孔
591、592‧‧‧第一交叉槽孔
593、594‧‧‧第二交叉槽孔
595、596‧‧‧第三交叉槽孔
597、598‧‧‧第四交叉槽孔
600‧‧‧電子裝置
610‧‧‧殼體
CT1、CT2‧‧‧圓心
D1、D2、D3、D4、D5、D6‧‧‧間距
E1‧‧‧介質基板之第一表面
E2‧‧‧介質基板之第二表面
FP1‧‧‧第一饋入點
FP2‧‧‧第二饋入點
FP3‧‧‧第三饋入點
FP4‧‧‧第四饋入點
L1、L2、L3、L4‧‧‧長度
R1、R2、R3、R4、R5‧‧‧半徑
W1、W2、W3、W4‧‧‧寬度
X‧‧‧X軸
Y‧‧‧Y軸
Z‧‧‧Z軸
εr1‧‧‧第一介電常數
εr2‧‧‧第二介電常數
θ1‧‧‧第一圓心角
θ2‧‧‧第二圓心角
θ3‧‧‧第三圓心角
θ4‧‧‧第四圓心角
Φ1、Φ5‧‧‧第一夾角
Φ2、Φ6‧‧‧第二夾角
Φ3、Φ7‧‧‧第三夾角
Φ4、Φ8‧‧‧第四夾角
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之側視 圖。
第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之主輻射部之俯視圖。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之軸比圖。
第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構之側視圖。
第4A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構之側視圖。
第4B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之主輻射部之俯視圖。
第4C圖係顯示根據本發明另一實施例所述之寄生輻射部之俯視圖。
第5A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構之側視圖。
第5B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之主輻射部之俯視圖。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置之示意圖。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來 指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構(Antenna Structure)100之側視圖。如第1A圖所示，天線結構100包括一介質基板(Dielectric Substrate)110、一接地面(Ground Plane)120，以及一主輻射部(Main Radiation Element)130。介質基板110可由一非導體材質所製成，並具有一第一介電常數(Dielectric Constant)εr1，其係大於或等於1。例如，介質基板110可為一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)、一軟性電路板(Flexible Circuit Board，FCB)，或是一複合電路板(Compound Circuit Board)。主輻射部130和接地面120皆可為由金屬材質所製成之平面式結構。介質基板110具有相對且互相平行之一第一表面E1和一第二表面E2，其中主輻射部130係位於介質基板110之第 一表面E1上，而接地面120係位於介質基板110之第二表面E2上。在一些實施例中，接地面120之面積係大於主輻射部130之面積，使得主輻射部130於介質基板110之第二表面E2上之一垂直投影(Vertical Projection)係完全位於接地面120之內部。
第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之主輻射部130之俯視圖。請一併參考第1A、1B圖以理解本發明。主輻射部130可以大致呈現一正方形或一長方形。主輻射部130具有一第一環形槽孔(Loop-shaped Slot)150和一第二環形槽孔170，其中第一環形槽孔150係完全位於第二環形槽孔170之內。第一環形槽孔150包括一第一槽孔(Slot)151、一第二槽孔152、一第三槽孔153、一第四槽孔154、一對(A Pair Of)第一分隔槽孔(Partition Slots)161、162、一對第二分隔槽孔163、164、一對第三分隔槽孔165、166，以及一對第四分隔槽孔167、168，其中第一槽孔151、第二槽孔152、第三槽孔153，以及第四槽孔154係與該等第一分隔槽孔161、162、該等第二分隔槽孔163、164、該等第三分隔槽孔165、166，以及該等第四分隔槽孔167、168呈現互相交錯排列。
主輻射部130係由第一環形槽孔150和第二環形槽孔170分割為一中心輻射部(Central Radiation Element)131、一環形輻射部(Loop-shaped Radiation Element)132，以及一接地輻射部(Grounding Radiation Element)133。詳細而言，中心輻射部131係至少部份耦接至環形輻射部132，而環形輻射部132係與接地輻射部133完全分離。中心輻射部131係位於第一環形槽孔150之內，環形輻射部132係位於第一環形槽孔150和第二 環形槽孔170之間，而接地輻射部133係位於第二環形槽孔170之外。在一些實施例中，接地輻射部133為浮接狀態(Floating)。在另一些實施例中，接地輻射部133係經由一或複數個導體貫通元件(Conductive Via Element)(未顯示)耦接至接地面120，其中前述導體貫通元件係穿透過介質基板110。
在一些實施例中，第一槽孔151、第二槽孔152、第三槽孔153，以及第四槽孔154係彼此分離且皆排列於一同心圓(Concentric Circle)之一第一圓周(Circumference)上，而第二環形槽孔170係排列於前述同心圓之一第二圓周上，其中第一圓周之半徑(Radius)R1係小於第二圓周之半徑R2，而第二圓周之長度係大於第一圓周之長度。詳細而言，第一槽孔151、第二槽孔152、第三槽孔153，以及第四槽孔154可各自呈現一圓弧形。根據此同心圓之一圓心CT1，第一槽孔151係對應於一第一圓心角(Central Angle)θ1，第二槽孔152係對應於一第二圓心角θ2，第三槽孔153係對應於一第三圓心角θ3，而第四槽孔154係對應於一第四圓心角θ4，其中第一圓心角θ1、第二圓心角θ2、第三圓心角θ3，以及第四圓心角θ4可以彼此相等或是不等。然而，本發明並不僅限於此。在另一些實施例中，第一槽孔151、第二槽孔152、第三槽孔153，以及第四槽孔154皆排列於一第一幾何圖形(Geometric Pattern)之外圍上，而第二環形槽孔170係排列於一第二幾何圖形之外圍上，其中第一幾何圖形和第二幾何圖形可具有各種形狀，例如：正方形、長方形、六邊形，或是橢圓形。
前述每一對分隔槽孔皆各自包括完全分離之二個 直條形槽孔，其可彼此平行或是彼此不平行。該等第一分隔槽孔161、162之間具有一第一夾角Φ1，該等第二分隔槽孔163、164之間具有一第二夾角Φ2，該等第三分隔槽孔165、166之間具有一第三夾角Φ3，而該等第四分隔槽孔167、168之間具有一第四夾角Φ4，其中第一夾角Φ1、第二夾角Φ2、第三夾角Φ3，以及第四夾角Φ4可以彼此相等或是不等。詳細而言，第一分隔槽孔161係連接至第四槽孔154之一端並與第四槽孔154至少部份垂直，第一分隔槽孔162係連接至第一槽孔151之一端並與第一槽孔151至少部份垂直，第二分隔槽孔163係連接至第一槽孔151之另一端並與第一槽孔151至少部份垂直，第二分隔槽孔164係連接至第二槽孔152之一端並與第二槽孔152至少部份垂直，第三分隔槽孔165係連接至第二槽孔152之另一端並與第二槽孔152至少部份垂直，第三分隔槽孔166之係連接至第三槽孔153之一端並與第三槽孔153至少部份垂直，第四分隔槽孔167係連接至第三槽孔153之另一端並與第三槽孔153至少部份垂直，而第四分隔槽孔168係連接至第四槽孔154之另一端並與第四槽孔154至少部份垂直。
在一些實施例中，該等第一分隔槽孔161、162包括一第一部份181和一第二部份182，其中第一部份181係指該等第一分隔槽孔161、162延伸進入中心輻射部131之一部份，而第二部份182係指該等第一分隔槽孔161、162延伸進入環形輻射部132之另一部份。亦即，該等第一分隔槽孔161、162之第一部份181和第二部份182可朝相反方向作延伸。該等第一分隔槽孔161、162之第一部份181之長度L1可大於該等第一分隔 槽孔161、162之第二部份182之長度L2(例如：長度L1可為長度L2之至少5倍)。另外，關於該等第一分隔槽孔161、162之第一部份181之間距D2(例如：第一部份181之二閉口端之間距D2)可小於或等於關於該等第一分隔槽孔161、162之第二部份182之間距D3(例如：第二部份182之二閉口端之間距D3)。根據實際量測結果，此種設計助於改善天線結構100之低頻阻抗匹配(Impedance Matching)。雖然此處僅以該等第一分隔槽孔161、162作舉例，但必須理解的是，該等第二分隔槽孔163、164、該等第三分隔槽孔165、166，以及該等第四分隔槽孔167、168皆具有與該等第一分隔槽孔161、162相似之結構，故在此不再重複說明。
天線結構100之一第一饋入點(Feeding Point)FP1係位於該等第一分隔槽孔161、162之間，或位於該等第一分隔槽孔161、162之二條延伸線之間。天線結構100之一第二饋入點FP2係位於該等第二分隔槽孔163、164之間，或位於該等第二分隔槽孔163、164之二條延伸線之間。在一些實施例中，第一饋入點FP1和第二饋入點FP2之間之一饋入相位差(Feeding Phase Difference)可約等於90度，使得天線結構100可產生圓極化(Circularly-Polarized，CP)之輻射場型(Radiation Pattern)。根據實際量測結果，前述之槽孔配置方式可有效增加第一饋入點FP1和第二饋入點FP2之間之隔離度(Isolation)。
在一些實施例中，天線結構100係涵蓋一第一頻帶(Frequency Band)和一第二頻帶，其中第一頻帶可介於1166MHz至1186MHz之間或介於1217MHz至1237MHz之間，而第二頻帶 可介於1565MHz至1585MHz之間。在天線原理方面，環形輻射部132係激發產生第一頻帶，而中心輻射部131係激發產生第二頻帶。因此，天線結構100至少可支援GPS(Global Positioning System)頻帶之雙頻操作。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構100之軸比(Axial Ratio)圖，其中橫軸代表天線結構100之天頂角(Zenith Angle)(以+Z軸為0度)，而縱軸代表天線結構100之軸比。根據第2圖之量測結果可知，若以軸比等於3dB作為標準，則天線結構100之波束寬度(Beam Width)可達到約200度，此已可滿足一般圓極化天線之實際應用需求。
在一些實施例中，天線結構100之元件尺寸可如下列所述。第二環形槽孔170和第一環形槽孔150之間距D1(或第二環形槽孔170和第一槽孔151、第二槽孔152、第三槽孔153，以及第四槽孔154之任一者之間距D1)可介於第一頻帶之1/140至1/40倍波長之間(λ/140~λ/40)。第二環形槽孔170之寬度W2和第一環形槽孔150之寬度W1(或第一槽孔151、第二槽孔152、第三槽孔153，以及第四槽孔154之任一者之寬度W1)皆可介於第一頻帶之1/350至1/250倍波長之間(λ/350~λ/250)。第一圓心角θ1、第二圓心角θ2、第三圓心角θ3，以及第四圓心角θ4皆可介於70度至89.5度之間。若第一圓心角θ1、第二圓心角θ2、第三圓心角θ3，以及第四圓心角θ4變大，則可增加天線結構100之第一頻帶之操作頻寬。第一夾角Φ1、第二夾角Φ2、第三夾角Φ3，以及第四夾角Φ4皆可介於0.5度至20度之間。若第一夾角Φ1、第二夾角Φ2、第三夾角Φ3，以及第四夾角Φ4變大，則 可增加天線結構100之第二頻帶之操作頻寬。由圓心CT1至中心輻射部131之外緣處之半徑R1可介於第一頻帶之0.07至0.1倍波長之間(0.07λ~0.1λ)。由圓心CT1至環形輻射部132之外緣處之半徑R2可介於第一頻帶之0.09至0.125倍波長之間(0.09λ~0.125λ)。該等第一分隔槽孔161、162之第一部份181之長度L1可介於第一頻帶之0.035至0.057倍波長之間(0.035λ~0.057λ)，其可用於微調天線結構100之第二頻帶之阻抗匹配。該等第一分隔槽孔161、162之第二部份182之長度L2可介於第一頻帶之0.005至0.018倍波長之間(0.005λ~0.018λ)，其可用於微調天線結構100之第一頻帶之阻抗匹配。以上尺寸範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化天線結構100之操作頻寬和圓極化之波束寬度。
第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構300之側視圖。第3圖和第1A圖相似。在第3圖之實施例中，天線結構300之一介質基板310包括彼此平行之一第一層311和一第二層312，其中第一層311係鄰近於介質基板310之一第一表面E1，而第二層312係鄰近於介質基板310之一第二表面E2。必須注意的是，本說明書中所謂「鄰近」或「相鄰」一詞可指對應之二元件間距小於一既定距離(例如：5mm或更短)，亦可包括對應之二元件彼此直接接觸之情況(亦即，前述間距縮短至0)。第一層311之一第一介電常數εr1係不同於第二層312之一第二介電常數εr2。例如，第一介電常數εr1可以大於第二介電常數εr2。在一些實施例中，第一介電常數εr1為第二介電常數εr2之3倍至5倍。根據量測結果，此種設計有助於提升天線結構300 之操作頻寬。第3圖之天線結構300之其餘特徵皆與第1A、1B圖之天線結構100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第4A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構400之側視圖。第4A圖和第1A圖相似。在第4A圖之實施例中，天線結構400更包括一寄生輻射部(Parasitic Radiation Element)450，其可為由金屬材質所製成之平面式結構。寄生輻射部450為浮接狀態並鄰近於天線結構400之一主輻射部430。在一些實施例中，天線結構400更可包括一非導體支撐元件440，其係設置於主輻射部430上並用於支撐及固定寄生輻射部450。
第4B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之主輻射部430之俯視圖。在第4B圖之實施例中，主輻射部430具有一第一環形槽孔450和一第二環形槽孔170。主輻射部430係由第一環形槽孔450和第二環形槽孔170分割為一中心輻射部431、一環形輻射部432，以及一接地輻射部433。第一環形槽孔450包括一第一槽孔151、一第二槽孔152、一第三槽孔153、一第四槽孔154、一對第一分隔槽孔461、462、一對第二分隔槽孔463、464、一對第三分隔槽孔465、466，以及一對第四分隔槽孔467、468。前述每一對分隔槽孔皆各自包括完全分離之二個直條形槽孔，其可彼此平行或是彼此不平行。必須注意的是，若第1B圖之主輻射部130之每一對分隔槽孔之間距為外寬內窄，則第4B圖之主輻射部430之每一對分隔槽孔之間距為外窄內寬。該等第一分隔槽孔461、462之間具有一第一夾角Φ5，該等第二 分隔槽孔463、464之間具有一第二夾角Φ6，該等第三分隔槽孔465、466之間具有一第三夾角Φ7，而該等第四分隔槽孔467、468之間具有一第四夾角Φ8，其中第一夾角Φ5、第二夾角Φ6、第三夾角Φ7，以及第四夾角Φ8可以彼此相等或是不等。例如，第一夾角Φ5、第二夾角Φ6、第三夾角Φ7，以及第四夾角Φ8皆可介於0.5度至20度之間。在一些實施例中，該等第一分隔槽孔461、462包括一第一部份481和一第二部份482，其中第一部份481係指該等第一分隔槽孔461、462延伸進入中心輻射部431之一部份，而第二部份482係指該等第一分隔槽孔461、462延伸進入環形輻射部432之另一部份。該等第一分隔槽孔461、462之第一部份481之長度L3可大於該等第一分隔槽孔461、462之第二部份482之長度L4(例如：長度L3可為長度L4之至少5倍)。關於該等第一分隔槽孔461、462之第一部份481之間距D4(例如：第一部份481之二閉口端之間距D4)可大於或等於關於該等第一分隔槽孔461、462之第二部份482之間距D5(例如：第二部份482之二閉口端之間距D5)。根據實際量測結果，此種設計有助於改善天線結構400之高頻阻抗匹配。雖然此處僅以該等第一分隔槽孔461、462作舉例，但必須理解的是，該等第二分隔槽孔463、464、該等第三分隔槽孔465、466，以及該等第四分隔槽孔467、468皆具有與該等第一分隔槽孔461、462相似之結構，故在此不再重複說明。
第4C圖係顯示根據本發明另一實施例所述之寄生輻射部450之俯視圖。寄生輻射部450可以大致呈現一正方形或一長方形，其中寄生輻射部450之面積可大致等同於主輻射部 430之面積。在第4C圖之實施例中，寄生輻射部450具有一中心槽孔460、一第三環形槽孔470，以及一第四環形槽孔480，其中第三環形槽孔470係介於中心槽孔460和第四環形槽孔480之間，而中心槽孔460、第三環形槽孔470，以及第四環形槽孔480係彼此完全分離。詳細而言，中心槽孔460可具有一第三圓周並位於另一同心圓之一圓心CT2處，第三環形槽孔470係排列於前述同心圓之一第四圓周上，而第四環形槽孔480係排列於前述同心圓之一第五圓周上，其中第三圓周之半徑R3係小於第四圓周之半徑R4，而第四圓周之半徑R4係小於第五圓周之半徑R5。在元件尺寸方面，第四環形槽孔480之寬度W4係遠大於第三環形槽孔470之寬度W3(例如：寬度W4可為寬度W3之至少5倍以上)。由圓心CT2至中心槽孔460之外緣處之半徑R3可介於天線結構400之第一頻帶之0.032至0.052倍波長之間(0.032λ~0.052λ)。由圓心CT2至第三環形槽孔470之內緣處之半徑R4可介於天線結構400之第一頻帶之0.08至0.12倍波長之間(0.08λ~0.12λ)。由圓心CT2至第四環形槽孔480之內緣處之半徑R5可介於天線結構400之第一頻帶之0.09至0.125倍波長之間(0.09λ~0.125λ)。第三環形槽孔470和第四環形槽孔480之間距D6可介於天線結構400之第一頻帶之0.0008至0.001倍波長之間(0.0008~0.001λ)。根據實際量測結果，寄生輻射部450與主輻射部430之間可產生交互耦合效應，此有助於增加天線結構400之操作頻寬。第4A、4B、4C圖之天線結構400之其餘特徵皆與第1A、1B圖之天線結構100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第5A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構500之側視圖。在第5A圖之實施例中，天線結構500之一主輻射部530係位於一介質基板110之一第一表面E1上。第5B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之主輻射部530之俯視圖。在第5B圖之實施例中，主輻射部530具有一第一環形槽孔550和一第二環形槽孔570。主輻射部530係由第一環形槽孔550和第二環形槽孔570分割為一中心輻射部531、一環形輻射部532，以及一接地輻射部533。第一環形槽孔550包括一第一槽孔551、一第二槽孔552、一第三槽孔553、一第四槽孔554、一對第一分隔槽孔561、562、一對第二分隔槽孔563、564、一對第三分隔槽孔565、566、一對第四分隔槽孔567、568、一對第一附加槽孔(Additional Slot)581、582、一對第二附加槽孔583、584、一對第三附加槽孔585、586、一對第四附加槽孔587、588、一對第一交叉槽孔(Crossing Slot)591、592、一對第二交叉槽孔593、594、一對第三交叉槽孔595、596，以及一對第四交叉槽孔597、598。
天線結構500之一第一饋入點FP1係位於該等第一分隔槽孔561、562之間，天線結構500之一第二饋入點FP2係位於該等第二分隔槽孔563、564之間，天線結構500之一第三饋入點FP3係位於該等第三分隔槽孔565、566之間，而天線結構500之一第四饋入點FP4係位於該等第四分隔槽孔567、568之間。在一些實施例中，第一饋入點FP1、第二饋入點FP2、第三饋入點FP3，以及第四饋入點FP4之任相鄰二者之間之一饋入相位差可約等於90度，使得天線結構500可產生圓極化之輻射場型。 例如，第一饋入點FP1之一饋入相位角可約等於0度，第二饋入點FP2之一饋入相位角可約等於90度，第三饋入點FP3之一饋入相位角可約等於180度，而第四饋入點FP4之一饋入相位角可約等於270度，但亦不僅限於此。根據實際量測結果，前述之槽孔配置方式可有效增加第一饋入點FP1、第二饋入點FP2、第三饋入點FP3，以及第四饋入點FP4之間之隔離度。另外，藉由使用更多饋入點來激發天線結構500亦可強化天線結構500之圓極化特性。
前述每一對附加槽孔皆各自包括完全分離之二個較長圓弧形槽孔。第一附加槽孔581係連接至第一分隔槽孔561之一端，而第一附加槽孔582係連接至第一分隔槽孔562之一端，其中該等第一附加槽孔581、582之二閉口端(Closed End)係彼此延伸遠離。第二附加槽孔583係連接至第二分隔槽孔563之一端，而第二附加槽孔584係連接至第二分隔槽孔564之一端，其中該等第二附加槽孔583、584之二閉口端係彼此延伸遠離。第三附加槽孔585係連接至第三分隔槽孔565之一端，而第三附加槽孔586係連接至第三分隔槽孔566之一端，其中該等第三附加槽孔585、586之二閉口端係彼此延伸遠離。第四附加槽孔587係連接至第四分隔槽孔567之一端，而第四附加槽孔588係連接至第四分隔槽孔568之一端，其中該等第四附加槽孔587、588之二閉口端係彼此延伸遠離。第一附加槽孔582和第二附加槽孔583皆介於第一槽孔551和第二環形槽孔570之間。第二附加槽孔584和第三附加槽孔585皆介於第二槽孔552和第二環形槽孔570之間。第三附加槽孔586和第四附加槽孔587皆介於第三 槽孔553和第二環形槽孔570之間。第四附加槽孔588和第一附加槽孔581皆介於第四槽孔554和第二環形槽孔570之間。
前述每一對交叉槽孔皆各自包括完全分離之二個較短圓弧形槽孔。第一交叉槽孔591係連接至第一分隔槽孔561，其中第一交叉槽孔591係延伸跨越第一分隔槽孔561之一中間部份。第一交叉槽孔592係連接至第一分隔槽孔562，其中第一交叉槽孔592係延伸跨越第一分隔槽孔562之一中間部份。第二交叉槽孔593係連接至第二分隔槽孔563，其中第二交叉槽孔593係延伸跨越第二分隔槽孔563之一中間部份。第二交叉槽孔594係連接至第二分隔槽孔564，其中第二交叉槽孔594係延伸跨越第二分隔槽孔564之一中間部份。第三交叉槽孔595係連接至第三分隔槽孔565，其中第三交叉槽孔595係延伸跨越第三分隔槽孔565之一中間部份。第三交叉槽孔596係連接至第三分隔槽孔566，其中第三交叉槽孔596係延伸跨越第三分隔槽孔566之一中間部份。第四交叉槽孔597係連接至第四分隔槽孔567，其中第四交叉槽孔597係延伸跨越第四分隔槽孔567之一中間部份。第四交叉槽孔598係連接至第四分隔槽孔568，其中第四交叉槽孔598係延伸跨越第四分隔槽孔568之一中間部份。該等第一交叉槽孔591、592、該等第二交叉槽孔593、594、該等第三交叉槽孔595、596，以及該等第四交叉槽孔597、598皆位於該第一槽孔551、該第二槽孔552、該第三槽孔553，以及該第四槽孔554所包圍之一第六圓周之內。根據實際量測結果，藉由使用具有蜿蜒形狀(Meandering Shape)之前述附加槽孔和前述交叉槽孔可以進一步微縮天線結構500之整體尺寸(例如，相 較於第4B圖，主輻射部530之面積再可縮小約20%)。第5A、5B圖之天線結構500之其餘特徵皆與第1A、1B圖之天線結構100和第4A、4B圖之天線結構400類似，故這些實施例均可達成相似之操作效果。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置(Electronic Device)600之示意圖。如第6圖所示，電子裝置600至少包括一殼體(Housing)610和一天線結構620，其中天線結構620係位於殼體610之內。例如，電子裝置600可為一無線分享器(Wireless Access Point)或是一行動裝置。殼體610可以至少部份由非導體材質所製成，以利天線結構620之電磁波能夠傳遞。舉例而言，天線結構620可為第1A、1B圖之實施例所述之天線結構100、第3圖之實施例所述之天線結構300、第4A、4B、4C圖之實施例所述之天線結構400，或是第5A、5B圖之實施例所述之天線結構500，其結構和功能在此不再重複說明。必須理解的是，雖然未顯示於第6圖中，但電子裝置600更可包括其他元件，例如：一處理器(Processor)、一儲存裝置(Storage Device)、一揚聲器(Speaker)、一電池模組(Battery Module)，或(且)一觸控面板(Touch Control Panel)。
本發明提出一種新穎之天線結構和電子裝置，藉由於主輻射部上適當地開設槽孔，所提之天線結構可提供良好之圓極化特性及足夠之操作頻寬。因此，本發明很適合應用於各種各式之行動通訊裝置當中。
值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據 不同需要調整這些設定值。本發明之天線結構和電子裝置並不僅限於第1-6圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-6圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之天線結構和電子裝置當中。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (19)

  1. 一種天線結構，包括：一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面；一接地面，設置於該介質基板之該第二表面上；以及一主輻射部，設置於該介質基板之該第一表面上，其中該主輻射部具有一第一環形槽孔和一第二環形槽孔，而該第一環形槽孔係位於該第二環形槽孔之內；其中該第一環形槽孔包括一第一槽孔、一第二槽孔、一第三槽孔、一第四槽孔、一對第一分隔槽孔、一對第二分隔槽孔、一對第三分隔槽孔，以及一對第四分隔槽孔；其中該第一槽孔、該第二槽孔、該第三槽孔，以及該第四槽孔係與該等第一分隔槽孔、該等第二分隔槽孔、該等第三分隔槽孔，以及該等第四分隔槽孔作交錯排列；其中該天線結構之一第一饋入點係位於該等第一分隔槽孔之間，而該天線結構之一第二饋入點係位於該等第二分隔槽孔之間；其中該等第一分隔槽孔之一者係連接至該第四槽孔，該等第一分隔槽孔之另一者係連接至該第一槽孔，該等第二分隔槽孔之一者係連接至該第一槽孔，該等第二分隔槽孔之另一者係連接至該第二槽孔，該等第三分隔槽孔之一者係連接至該第二槽孔，該等第三分隔槽孔之另一者係連接至該第三槽孔，該等第四分隔槽孔之一者係連接至該第三槽孔，而該等第四分隔槽孔之另一者係連接至該第四槽孔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該第一槽孔、該第二槽孔、該第三槽孔，以及該第四槽孔係彼此分離且皆排列於一同心圓之一第一圓周上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中該第一槽孔對應於一第一圓心角，該第二槽孔對應於一第二圓心角，該第三槽孔對應於一第三圓心角，該第四槽孔對應於一第四圓心角，而該第一圓心角、該第二圓心角、該第三圓心角，以及該第四圓心角皆介於70度至89.5度之間。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之天線結構，其中該第二環形槽孔係排列於該同心圓之一第二圓周上，該第二圓周之長度係大於該第一圓周之長度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該等第一分隔槽孔之間具有一第一夾角，該等第二分隔槽孔之間具有一第二夾角，該等第三分隔槽孔之間具有一第三夾角，該等第四分隔槽孔之間具有一第四夾角，而該第一夾角、該第二夾角、該第三夾角，以及該第四夾角皆介於0.5度至20度之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該主輻射部係由該第一環形槽孔和該第二環形槽孔分割為一中心輻射部、一環形輻射部，以及一接地輻射部，該中心輻射部係至少部份耦接至該環形輻射部，而該環形輻射部係與該接地輻射部分離。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中該中心輻射部係位於該第一環形槽孔之內，該環形輻射部係位於該第一環形槽孔和該第二環形槽孔之間，而該接地輻射部係位於該第二環形槽孔之外。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之天線結構，其中該天線結構係涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶係介於1166MHz至1186MHz之間或介於1217MHz至1237MHz之間，該第二頻帶係介於1565MHz至1585MHz之間，該環形輻射部係激發產生該第一頻帶，而該中心輻射部係激發產生該第二頻帶。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之天線結構，其中該第二環形槽孔和該第一環形槽孔之間距係介於該第一頻帶之1/140至1/40倍波長之間。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之天線結構，其中該第二環形槽孔之寬度和該第一環形槽孔之寬度皆介於該第一頻帶之1/350至1/250倍波長之間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該介質基板包括彼此平行之一第一層和一第二層，該第一層係鄰近於該介質基板之該第一表面，該第二層係鄰近於該介質基板之該第二表面，而該第一層之一第一介電常數係不同於該第二層之一第二介電常數。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之天線結構，其中該第一介電常數係至少為該第二介電常數之3倍。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該接地面之面積係大於該主輻射部之面積，使得該主輻射部於該介質基板之該第二表面上之一垂直投影係完全位於該接地面之內部。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，更包括：一寄生輻射部，為浮接狀態並鄰近於該主輻射部。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之天線結構，其中該寄生輻射部具有一中心槽孔、一第三環形槽孔，以及一第四環形槽孔，而該第三環形槽孔係介於該中心槽孔和該第四環形槽孔之間。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該等第一分隔槽孔更分別連接至互相延伸遠離之一對第一附加槽孔，該等第二分隔槽孔更分別連接至互相延伸遠離之一對第二附加槽孔，該等第三分隔槽孔更分別連接至互相延伸遠離之一對第三附加槽孔，而該等第四分隔槽孔更分別連接至互相延伸遠離之一對第四附加槽孔。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該等第一分隔槽孔更分別連接至一對第一交叉槽孔，該等第二分隔槽孔更分別連接至一對第二交叉槽孔，該等第三分隔槽孔更分別連接至一對第三交叉槽孔，而該等第四分隔槽孔更分別連接至一對第四交叉槽孔。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中該天線結構之一第三饋入點係位於該等第三分隔槽孔之間，而該天線結構之一第四饋入點係位於該等第四分隔槽孔之間。
  19. 一種電子裝置，包括：一殼體；以及一天線結構，位於該殼體之內，其中該天線結構包括：一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面；一接地面，設置於該介質基板之該第二表面上；以及一主輻射部，設置於該介質基板之該第一表面上，其中該主輻射部具有一第一環形槽孔和一第二環形槽孔，而該第一環形槽孔係位於該第二環形槽孔之內；其中該第一環形槽孔包括一第一槽孔、一第二槽孔、一第三槽孔、一第四槽孔、一對第一分隔槽孔、一對第二分隔槽孔、一對第三分隔槽孔，以及一對第四分隔槽孔；其中該第一槽孔、該第二槽孔、該第三槽孔，以及該第四槽孔係與該等第一分隔槽孔、該等第二分隔槽孔、該等第三分隔槽孔，以及該等第四分隔槽孔作交錯排列；其中該天線結構之一第一饋入點係位於該等第一分隔槽孔之間，而該天線結構之一第二饋入點係位於該等第二分隔槽孔之間；其中該等第一分隔槽孔之一者係連接至該第四槽孔，該等第一分隔槽孔之另一者係連接至該第一槽孔，該等第二分隔槽孔之一者係連接至該第一槽孔，該等第二分隔槽孔之另一者係連接至該第二槽孔，該等第三分隔槽孔之一者係連接至該第二槽孔，該等第三分隔槽孔之另一者係連接至該第三槽孔，該等第四分隔槽孔之一者係連接至該第三槽孔，而該等第四分隔槽孔之另一者係連接至該第四槽孔。
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