CN101997938A - 手持式装置 - Google Patents

Abstract

一种手持式装置，包括一天线区域与一外框，且外框包括一框体与一承载件。其中，天线区域用以传送具有一第一波长的射频信号，并具有一接地部与一馈入部。此外，天线区域内的接地部电性连接至一接地面。外框的框体具有一延伸区对应天线，以形成一馈入投射点。外框的承载件设置在框体的开口的周围。框体的周围具有电性连接至接地面的一第一接地点，且第一接地点与馈入投射点之间的间距相关于第一波长。

Description

手持式装置

技术领域

本发明是关于一种手持式装置，且特别是关于一种具有金属框体的装置，并在框体上设置接地点。

背景技术

天线是无线通信装置不可或缺的必要构件之一，其影响到无线通信装置的通信质量与可应用的范围。随着无线通信装置的普及，天线所辐射出的电磁波对人体所造成的影响也日益受到重视。因此，美国联邦通信委员会(FCC)规范了无线通信装置的特定吸收比率(specific absorption ratio，以下简称为SAR)，以借此限定无线通信装置可发射的能量或可辐射的最高限制量。

在众多的天线结构中，平面倒F型天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)具有较小的特定吸收率、低成本、高辐射效率并易于小型化设计等优点，而广泛地应用在无线通信装置中。图1A为传统平面倒F型天线的剖面示意图，参照图1A，平面倒F型天线100包括一天线辐射体110、一馈入部111与一接地部112。其中，接地部112电性连接至印刷电路板120上的接地面，而馈入部111则用以将天线辐射体110所接收到的信号传送至印刷电路板120上的集成电路。

一般来说，平面倒F型天线100的带宽直接正比于天线的高度。也就是说，平面倒F型天线100与印刷电路板120之间的间距越大，其带宽也就越大，但却也导致天线无法满足薄型化设计导向的通信装置。为了改善此种情况，图2B为传统混合式天线(hybrid antenna)的剖面示意图，参照图2B，平面倒F型天线100对应一净空区域130，并借此形成一混合式天线。借此，对应净空区域130的平面倒F型天线100将具有足够的带宽来克服高度的限制。

然而，现今的无线通信装置大多以金属质感的设计造型来吸引消费者的目光。此种设计方式，无线通信装置的机身大部分以金属包覆(例如金属框)，进而无法形成净空区域给平面倒F型天线使用，或天线区域与金属框有重叠(overlapping)之处。因此，现今的无线通信装置大多无法采用混合式天线来克服天线高度的限制。

发明内容

本发明提供一种手持式装置，利用在外框上所设置的接地点，来降低外框对天线区域所造成的影响。

本发明提出一种手持式装置包括一天线区域与一外框，且外框包括一框体与一承载件。其中，天线区域用以传送具有一第一波长的射频信号，并具有一接地部与一馈入部。此外，天线区域内的接地部电性连接至一接地面。外框的框体的表面覆盖一金属薄膜，并具有一延伸区对应天线区域，以形成一馈入投射点。外框的承载件设置在框体的开口的周围。其中，框体的周围具有电性连接至接地面的一第一接地点，且第一接地点与馈入投射点之间的间距相关于第一波长。

在本发明的一实施例中，上述的第一接地点与馈入投射点之间的间距为第一波长的1/15至1/30倍之间。

在本发明的一实施例中，上述的天线区域还用以传送具有一第二波长的射频信号，且框体的周围还具有电性连接至接地面的一第二接地点。其中，第一接地点与第二接地点沿着外框所形成的一第一电流路径的长度为第二波长的1/2倍。

在本发明的一实施例中，上述的天线区域还用以传送具有一第三波长的射频信号，且框体的周围还具有电性连接至接地面的一第三接地点。其中，第一接地点与第三接地点沿着外框所形成的一第二电流路径的长度为第三波长的1/2倍，且第一电流路径与第二电流路径互不重叠。

在本发明的一实施例中，上述的手持式装置还包括一基板、一金属内框以及一导电材料层。其中，基板相对于外框，且天线区域借由接地部与接地面电性连接。金属内框卡合于承载件，并电性连接至接地面。导电材料层以第一接地点为基准，覆盖在框体、承载件与金属内框上，以致使第一接地点通过导电材料层与金属内框电性连接至接地面。

基于上述，本发明是在具有导电性的框体上设置接地点(辅助接地点)，且接地点的设置位置是在框体的电流密度最强处。借此，与传统技术相比较之下，框体上的接地点将可防止框体在某一特定操作频率下所产生的破坏性谐振，将不会影响到天线区域内的操作频带，更可使用具有金属光泽的外框来增加手持式装置的外观价值与符合整体前卫的视觉设计。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为传统平面倒F型天线的剖面示意图。

图1B为传统混合式天线的剖面示意图。

图2所示为依据本发明一实施例的手持式装置的组合示意图。

图3所示为用以说明图2的手持式装置的分解透视示意图。

图4所示为外框与金属内框的分解透视示意图。

图5A与图5B分别所示为外框与金属内框正面及背面的组合示意图。

图6所示为依据本发明一实施例的手持式装置的结构示意图。

图7为当框体211没有设置接地点时天线区域240的电压驻波比图。

图8为当框体211设置第一接地点GP1时天线区域240的电压驻波比图。

图9为当框体211设置第一与第二接地点GP1～GP2时天线区域240的电压驻波比图。

图10为当框体211设置第一至第三接地点GP1～GP3时天线区域240的电压驻波比图。

图11所示为依据本发明另一实施例的手持式装置的结构示意图。

主要组件符号说明

100：平面倒F型天线

110：天线辐射体

111：馈入部

112：接地部

120：印刷电路板

130：净空区域

200、300：手持式装置

210：外框

211：框体

212：承载件

A2：延伸区

220：金属内框

230：基板

240：天线区域

241：接地部

242：馈入部

241’：接地投射点

242’：馈入投射点

250：接地面

311～312、321～322、331～332：锁固孔

410～420：锁固件

510：导电材料层

GP51、GP1～GP5：接地点

D61、D62：间距

P61、P62：电流路径

BD1、BD2：频带

具体实施方式

图2所示为依据本发明一实施例的手持式装置的正面(top view)组合示意图。参照图2，手持式装置200包括一外框210、一金属内框220以及一基板230，且外框210包括一框体211与一承载件212。

在本实施例中，外框210可由塑料材质所构成。为了符合金属质感的设计需求，在外框210的框体211的表面覆盖一层金属薄膜，进而导致外框210的框体211具有导电性。另一方面，承载件212设置在框体211的开口的周围。金属内框220卡合于承载件212，并据此与承载件212部分重叠，且承载件212由非导电材质所构成(例如塑料)。此外，基板230相对于外框210的内表面。借此，金属内框220、承载件212与基板230将形成从上而下依序排列的叠接结构。

再者，框体211也可由导电材质所构成，若该导电材质本身就具有所需的金属光泽与金属质感，就不须再额外覆盖一层金属薄膜；但若该由导电材质所形成的框体211不能符合外观金属光泽设计的要求，当然也可再覆盖一层合适的金属薄膜。值得注意的是，不管框体211由导电或非导电材质所构成，是否须覆盖一层金属薄膜，框体211与金属内框220两者因承载件212夹设于其中，故彼此电性不连接。然而，当于承载件212的合适处配置导电材料层时，便可将框体211与金属内框220两者达成电性连接，以下实施例的内容将详细说明。

为了说明方便起见，图3所示为用以说明图2的手持式装置的分解透视示意图。请同时参照图2与图3，手持式装置200还包括一天线区域240与一接地面250，且天线区域240包括一接地部241与一馈入部242。在实体配置上，天线区域240内可包括天线辐射体(图中未示)，且天线辐射体借由接地部241与基板230上的接地面250达成电性连接。此外，天线区域240相对于外框210的框体211可看成具有一延伸区A2。借此，天线区域240内的接地部241与馈入部242将可沿着垂直方向投影在框体211的延伸区A2，且其于延伸区A2的投影位置将可分别标示为一接地投射点241’与一馈入投射点242’。

在整体作动上，手持式装置200是通过天线区域240内的天线辐射体发射或是接收射频信号。其中，当手持式装置200操作在一射频波段内，故依据此射频波段的频道的划分，天线辐射体将可传送多个具有不同中心频率的射频信号。也就是说，手持式装置200可通过天线辐射体传送多个具有不同波长(λ)的射频信号。值得一提的是，天线区域240在收发无线信号的过程中，具有导电性的框体211会与天线区域240交互作用，而针对某几个中心频率产生具有破坏性的谐振模态。

为了避免框体211所产生的谐振模态影响到手持式装置200的无线信号收发的质量，故在框体211的周围设置有多个接地点(意即辅助接地点，其可将框体在操作频带内所产生的谐振影响降低)。其中，所述的多个接地点与天线区域240内的接地部242都电性连接至接地面250，且多个接地点的设置位置都与框体211可产生谐振的中心频率有关。以下将分别论述框体211上的多个接地点是如何电性连接至接地面250，以及接地点的设置位置与中心频率的相应关系。

图4所示为外框与金属内框的分解透视示意图。请同时参照图3与图4，手持式装置200还包括多个锁固件410～420。其中，锁固件410～420例如是传统螺丝或是陶瓷螺丝。在本实施例中，金属内框220、外框210的承载件212与基板230各自包括多个锁固孔，例如：金属内框220包括锁固孔311～312、外框210的承载件212包括锁固孔321～322、且基板230包括锁固孔331～332。

依照金属内框220、承载件212与基板230的叠接结构来看，金属内框220的锁固孔311、承载件212的锁固孔321与基板230的锁固孔331相互对应，且金属内框220的锁固孔312、承载件212的锁固孔322与基板230的锁固孔332相互对应。借此，锁固件410～420将可通过锁固孔311～312、321～322与331～332，而贯穿金属内框220、承载件212以及基板230，进而致使金属内框220与承载件212锁固于基板230上。值得注意的是，锁固件410～420为金属材质，且接地面250设置在基板230上，因此金属内框220可通过锁固件410～420电性连接至接地面250。

另一方面，图5A与图5B分别所示为外框与金属内框正面及背面的组合示意图。参照图5A，假设朝着外框210与金属内框220的正面看去时(topview)，外框210的框体211的左下角有一接地点GP51。此时，如图5B所示，手持式装置200还包括一导电材料层510。此导电材料层510是以接地点GP51为基准来设置，因此朝着外框210与金属内框220的背面看去时，导电材料层510位在右下角。在此，导电材料层510以接地点GP51为基准，同时覆盖在框体211的金属薄膜、承载件212与金属内框220上。

此时，位在框体211的接地点GP51将可通过导电材料层510电性连接至金属内框220。且知，金属内框220又通过锁固件410～420电性连接至接地面250。因此，位在框体211上的接地点GP51将可依序通过导电材料层510、金属内框220与锁固件410～420电性连接至接地面250。其中，本实施例可利用在外框210与金属内框220的内表面喷涂导电漆(conductive paint)，或是贴附导电贴布、导电胶带的方式，又甚至可在承载件212上开孔，在外框210与金属内框220之间置入一金属弹片，来达成框体211与金属内框220间的电性连接。

值得注意的是，图5A与图5B主要是用以列举位在框体211上的接地点是如何电性连接至接地面250，至于接地点的设置位置将详细叙述如下。图6所示为依据本发明一实施例的手持式装置的结构示意图。为了说明方便起见，图6仅标示出外框210与金属内框220，至于手持式装置200的细部结构则请参照上述各实施例。

在说明接地点的设置位置之前，首先假设天线区域240可应用在标准GSM 850、GSM 900、DCS 1800与PCS 1900的通信频段中。此外，当手持式装置200所传送的射频信号的中心频率位在第一至第三频率(例如：900MHz、754MHz、808MHz)时，上述具有导电性的框体211会产生具有破坏性的谐振模态而影响天线区域240的通信质量。其中，中心频率为第一至第三频率的射频信号，在该等操作频率下所对应的波长分别标示为第一至第三波长λ1～λ3。

在实际应用上，当手持式装置200分别操作在第一至第三频率时，具有导电性的框体211本身则分别会对应地产生1/2波长(λ1～λ3)的谐振。为了避免框体211的谐振对天线区域240的通信质量造成影响，优选实施例中，外框210的框体211上将可分别设置第一至第三接地点GP1～GP3，且第一至第三接地点GP1～GP3的设置位置都相关于第一至第三波长λ1～λ3。举例来说，如图6所示，第一接地点GP1与馈入投射点242’之间的间距D61为第一波长λ1(在第一操作频率下)的1/15至1/30倍之间，且其优选的设置位置可例如为第一波长λ1的1/20倍。此外，第一接地点GP1与第二接地点GP2沿着外框210所形成的一第一电流路径P61的长度为第二波长λ2(在第二操作频率下)的1/2倍。

再者，第一接地点GP1与第三接地点GP3沿着外框210所形成的一第二电流路径P62的长度为第三波长λ3(在第三操作频率下)的1/2倍，且第一电流路径P61与第二电流路径P62互不重叠。其中，第二接地点GP2与第三接地点GP3之间的间距D62近似于第一接地点GP1与馈入投射点242’之间的间距D61。借此，外框210的框体211上电流密度最强处将分别设置有接地点，如此将可降低框体211的谐振对天线区域240造成影响。

举例来说，图7为当框体211没有设置接地点时天线区域240的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)图，图8为当框体211仅设置第一接地点GP1时天线区域240的电压驻波比图，其中BD1为GSM 850与GSM900通信标准下的频带，BD2为DCS 1800、PCS 1900与WCDMA Band I通信标准下的频带。请同时参照图7与图8，可以看出，随着第一接地点GP1的加入，天线区域240回流的电流路径将相对地增长，进而导致框体211所谐振出的基频信号的频率从770MHz降低至742.73MHz。借此，将可防止框体211在此操作频率下所产生破坏性的谐振模态，不会影响到天线区域240内所操作的频带BD1与BD2。

此外，图9为当框体211设置第一与第二接地点GP1～GP2时天线区域240的电压驻波比图，图10为当框体211设置第一至第三接地点GP1～GP3时天线区域240的电压驻波比图。请同时参照图8至图10，可以看出，随着第二接地点GP2与第三接地点GP3的加入，框体211所谐振出的基频信号的频率会进行些许的改变，且框体211所谐振出的谐波的频率将进行相应的调整。也就是说，随着第二接地点GP2与第三接地点GP3的加入，将可导致框体211所谐振出的谐波与基频信号的频率比产生改变，进而降低框体211所谐振出的谐波对天线区域240所造成的影响。

综观图8至图10来说，框体211上的第一接地点GP1主要是用以调整框体211所谐振出的基频信号的频率(意即低频的信号)，且框体211上的第二接地点GP2与第三接地点GP3主要是用以调整框体211所谐振出的谐波的频率(意即高频的信号)。借此，框体211所产生的破坏性谐振将可被移至(out-band)天线区域240所操作的频带BD1与BD2外。值得注意的是，图11所示为依据本发明另一实施例的手持装置的结构示意图。请同时参照图6与图8，手持式装置300与手持式装置200最大不同之处在于，手持式装置300于外框210上还设置了第四接地点GP4与第五接地点GP5。

最小TRP(dBm)	GSM 850	DCS 1800	PCS 1900	WCDMA Band I
					手持式装置300	26	24.3	25	19.3
手持式装置200	29.02	25.4	25.04	19.59
					最小TIS(dBm)	GSM 850	DCS 1800	PCS 1900	WCDMA Band I
手持式装置300	-100.6	-103.2	-103.6	-104.6
					手持式装置200	-104.3	-104.8	-104.6	-105.7

表1

此时，如表1所示，针对手持式装置300与手持式装置200中的天线进行总辐射功率(Total Radiation Power，TRP)与总全向灵敏度(Total IsotropicSensitivity，TIS)的测试。两者相比较之下，额外配置两接地点GP4与GP5的手持式装置300，其天线所测量出的总辐射功率与总全向灵敏度并没有太大的变动。换句话说，在外框210的框体211上随意设置接地点(意即非设置于电流最强处)，是无法降低框体211对天线区域240所造成影响。

综上所述，本发明是在具有导电性的框体上设置接地点(辅助接地点)，且接地点的设置位置是在框体的电流密度最强处。借此，天线与框体的耦合效应将随着接地点的设置而产生相应的变化，进而致使框体在此操作频率下所产生破坏性的谐振模态，将不会影响到天线区域内所操作的频带，更可使用具有金属光泽的外框来增加手机的外观价值与符合整体前卫的视觉设计。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1.一种手持式装置，包括：

一天线区域，传送具有一第一波长的射频信号，并具有一接地部与一馈入部，该接地部电性连接至一接地面；以及

一外框，包括：

一框体，具有一延伸区对应该天线区域，以形成一馈入投射点；以及

一承载件，设置在该框体的开口的周围，

其中，该框体的周围具有电性连接至该接地面的一第一接地点，且该第一接地点与该馈入投射点之间的间距相关于该第一波长。

2.根据权利要求1所述的手持式装置，其中该第一接地点与该馈入投射点之间的间距为该第一波长的1/15至1/30倍之间。

3.根据权利要求1所述的手持式装置，其中该天线区域还用以传送具有一第二波长的射频信号，且该框体的周围还具有电性连接至该接地面的一第二接地点，其中该第一接地点与该第二接地点沿着该外框所形成的一第一电流路径的长度为该第二波长的1/2倍。

4.根据权利要求3所述的手持式装置，其中该天线区域还用以传送具有一第三波长的射频信号，且该框体的周围还具有电性连接至该接地面的一第三接地点，其中该第一接地点与该第三接地点沿着该外框所形成的一第二电流路径的长度为该第三波长的1/2倍，且该第一电流路径与该第二电流路径互不重叠。

5.根据权利要求4所述的手持式装置，其中该第二接地点与该第三接地点之间的间距等同于该第一接地点与该馈入投射点之间的间距。

6.根据权利要求1所述的手持式装置，还包括：

一基板，相对于该外框，且该天线区域借由该接地部与该接地面电性连接；

一金属内框，卡合于该承载件，并电性连接至该接地面；以及

一导电材料层，以该第一接地点为基准，覆盖在该框体、该承载件与该金属内框上，以致使该第一接地点通过该导电材料层与该金属内框电性连接至该接地面。

7.根据权利要求6所述的手持式装置，其中该框体的表面还包括一金属薄膜，该导电材料层覆盖于其上，以致使该框体上的该第一接地点通过该金属薄膜及该导电材料层与该金属内框电性连接至该接地面。

8.根据权利要求6所述的手持式装置，其中该框体由导电材质所构成，该导电材料层覆盖于其上，以致使该框体上的该第一接地点通过该导电材料层与该金属内框电性连接至该接地面。

9.根据权利要求6所述的手持式装置，其中该导电材料层为一金属弹片、一导电贴布、一导电胶带或是一导电漆。

10.根据权利要求6所述的手持式装置，还包括：

多个锁固件，贯穿该金属内框、该承载件以及该基板，以致使该金属内框与该承载件锁固于该基板上，其中该金属内框通过该些锁固件电性连接至该接地面。

11.根据权利要求4所述的手持式装置，还包括：

一金属内框，卡合于该承载件，并电性连接至该接地面；以及

一导电材料层，以该第一至该第三接地点为基准，覆盖在该框体、该承载件与该金属内框上，以致使该第一至该第三接地点通过该导电材料层与该金属内框电性连接至该接地面。

12.根据权利要求11所述的手持式装置，其中该第一至该第三接地点为该框体上电流最强处。

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