CN102769472B - 无线通讯装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无线通讯装置，其包括基板、天线模块以及金属框。基板具有第一表面与第二表面，其中第一表面具有净空区域与系统接地面。天线模块设置在基板的第二表面，并对应于至少一部分净空区域，且天线模块收发一射频信号。金属框包括侧边部与底部。其中，侧边部以第一缺口与第二缺口为基准划分成不电相连的第一区段与第二区段。第一缺口相对于侧边部的转角的最小间距小于1/N倍的金属框的长度，N为正整数。第一区段的长度取决于射频信号的波长。底部局部覆盖侧边部所形成的开口，并对应于净空区域，且底部电连接至系统接地面与第一区段。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线通讯装置，且特别是涉及一种具有金属框的无线通讯装置。
背景技术
在众多的天线架构中，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讯装置中。图1A为传统平面倒F型天线的示意图，参照图1A，平面倒F型天线100包括辐射体110、馈入部111与接地部112。其中，接地部112电连接至印刷电路板120上的接地面，而馈入部111则用以将辐射体110所接收到的信号传送至印刷电路板120上相关的集成电路作处理。
一般来说，平面倒F型天线100的频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，其频宽也就越大，但却也导致天线无法满足微型化设计导向的通讯装置。为了改善此种情况，图1B为传统混合式天线(hybrid antenna)的示意图，参照图1B，平面倒F型天线100对应一净空区域(clearance area)130，并由此形成一混合式天线。由此，对应净空区域130的平面倒F型天线100将具有足够的频宽来克服高度的限制。
然而，现今的无线通讯装置大多是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，无线通讯装置的机身大部分会被金属框所包覆。其中，金属框会与天线的辐射体产生电容耦合效应，进而产生1/2波长(λ)的共振。由此，混合式天线的收讯品质将会因应金属框的共振而大幅度地降低。因此，如何兼顾天线的收讯品质与通讯装置的外观设计，已是无线通讯装置在设计上所面临的一大课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线通讯装置，具有一金属框，并通过金属框的断开与接地，来降低金属框对天线模块的影响。
为达上述目的，本发明提出一种无线通讯装置，包括基板、天线模块以及金属框。基板具有第一表面与第二表面，其中第一表面具有净空区域与系统接地面。天线模块设置在基板的第二表面，并对应于至少一部分净空区域，且天线模块收发一射频信号。金属框包括侧边部与底部。其中，侧边部以第一缺口与第二缺口为基准划分成不电相连的第一区段与第二区段。第一缺口相对于侧边部的转角的最小间距小于1/N倍的金属框的长度，其中N为正整数。第一区段的长度取决于射频信号的波长。底部局部覆盖侧边部所形成的开口，并对应于净空区域，且底部电连接至系统接地面与第一区段。
在本发明的一实施例中，上述的底部通过一接地点电连接至系统接地面。此外，接地点投影在基板的第一表面而形成一投影接地点，与天线模块的馈入点投影在基板的第一表面而形成一投影馈入点，两者之间的间距取决于射频信号的波长。
在本发明的一实施例中，上述的第一缺口与第二缺口位在侧边部的相对的两侧，且射频信号的波长表示为λ，第一区段的长度介于λ/4至λ/3之间。
在本发明的一实施例中，上述的第一缺口与第二缺口位在侧边部的同一侧，且射频信号的波长表示为λ，第一区段的长度介于λ/15至3λ/15之间。
在本发明的一实施例中，上述的金属框与天线模块的馈入点不电相连。
基于上述，本发明是通过缺口的设置，将金属框分离成两部分。此外，本发明还将金属框的下半部电连接至系统接地面。如此一来，将可通过金属框的断开与接地，来降低金属框对天线模块的影响，进而兼顾到无线通讯装置的外观设计与收讯品质。
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，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A为传统平面倒F型天线的示意图；
图1B为传统混合式天线的示意图；
图2为依据本发明的一实施例的无线通讯装置的正面组合示意图；
图3为用以说明图2的无线通讯装置的分解示意图；
图4a、图4b为依据本发明的一实施例的无线通讯装置的剖视图；
图5a、图5b为依据本发明的另一实施例的无线通讯装置的剖视图；
图6为依据本发明的一实施例的无线通讯装置的实验数据图。
主要元件符号说明
100：平面倒F型天线
110：辐射体
111：馈入部
112：接地部
120：印刷电路板
130：净空区域
200：无线通讯装置
210：基板
220：天线模块
230：金属框
241、242：断开处
301：无线通讯装置的轮廓
310：侧边部
320：底部
330：金属框的接地点
330’：金属框的投影接地点
340：印刷电路板
350：净空区域
D：第一缺口
A：第二缺口
311：第一区段
312：第二区段
410：印刷电路板投影在基板的第二表面上的相对位置
420：天线模块投影在基板的第一表面上的相对位置
430：馈入点
430’：投影馈入点
440：接地点
440’：投影接地点
450：转角
L：金属框的长度
R：间距
610～650、610’～650’：用以说明图6实验数据的曲线
具体实施方式
图2为依据本发明的一实施例的无线通讯装置的正面组合示意图。参照图2，无线通讯装置200包括基板210、天线模块220以及金属框230。其中，基板210的第一表面对应金属框230，而基板210的第二表面上则设有天线模块220。此外，金属框230具有两个断开处241与242，以将金属框230分离成两部分，亦即上半部与下半部。其中，金属框230的下半部对应于天线模块220。
更进一步来看，图3为用以说明图2的无线通讯装置的分解示意图，其中虚线301用以表示无线通讯装置200的轮廓。请参照图3，在本实施例中，天线模块220可例如是一平面倒F型天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)。此外，基板210的第一表面包含有一印刷电路板340与一净空区域350，印刷电路板340一般都可视为无线通讯装置200的系统接地面。亦即，印刷电路板340并未布满基板210的第一表面，进而致使基板210的第一表面遗留一区块来形成净空区域350。此外，天线模块220对应至少一部分的净空区域350，以形成混合式天线(hybrid antenna)。
再者，金属框230包括侧边部310与底部320。其中，侧边部310环绕在无线通讯装置200的侧边，在水平面上形成一开口，其中该水平面平行于系统接地面。此外，底部320局部覆盖侧边部310所形成的开口，且所剩余的开口将用以曝露出无线通讯装置200的液晶显示模块(未绘示出)。更进一步来看，侧边部310具有第一缺口D与第二缺口A，亦即金属框230的两个断开处241与242。由此，侧边部310将以两缺口D与A为基准，划分成不电相连的第一区段311与第二区段312。
此外，第一区段311电连接底部320。由此，第一区段311与底部320将视为金属框230的下半部，而第二区段312则被视为金属框230的上半部。再者，金属框230的底部320通过一接地点330电连接至印刷电路板340，以致使金属框230的下半部接地。其中，接地点330可通过弹片、顶针或是螺丝...等导电构件电连接至印刷电路板340。此外，金属框230并不属于天线模块220的一部分，因此金属框230与天线模块220的馈入点在电性上是互不相连的，且金属框230不提供收发射频信号的功能。
整体而言，本实施例是在金属框230上设置两缺口A与D，并将金属框230的下半部电连接至印刷电路板340以接地。由此，本实施例将可先通过分离成两部分的金属框230，来抑制金属框230本身所产生的共振。除此之外，由于金属框230的下半部电连接至印刷电路板340，亦即系统接地面在等效上将可进一步地被延伸，因此本实施例还可通过系统接地面所产生的电感效应，来更进一步地消除金属框230与天线模块220之间的耦合效应。如此一来，金属框230对天线模块220的收讯品质所造成的影响将可被降到最低。
为了致使本领域具有通常知识者能更加了解本发明，以下将对金属框230的缺口A、D与接地点330的设置作更进一步地说明。图4a、图4b为依据本发明的一实施例的无线通讯装置的剖视图，其中图4a绘示为无线通讯装置的背面剖视图，因此在图4a中，可以看到基板210的第二表面以及设置在基板210的第二表面上的天线模块220，而虚线410则用以表示印刷电路板340投影射在基板210的第二表面上的相对位置。
再者，图4b绘示为无线通讯装置的正面剖视图，因此在图4b中，可以看到基板210的第一表面以及设置在基板210的第一表面上的印刷电路板340以及净空区域350，而虚线420则用以表示天线模块220投影在基板210的第一表面上的相对位置。此外，针对投影在基板210的投影点，图4a绘示为无线通讯装置的背面视图，且标示出天线模块220的馈入点430与接地点440，图4b还标示出相对应的投影馈入点430’与投影接地点440’，且图4a、图4b还标示出相对于金属框230的接地点330的投影接地点330’。
参照图4a、图4b，第一缺口D与第二缺口A位在侧边部310的相对的两侧。此外，第一缺口D相对于侧边部310的转角450的最小间距小于1/N倍的金属框230的长度，其中N为正整数。再者，第一区段311的长度(意即缺口D至缺口A)取决于射频信号的波长(λ)。另一方面，金属框230的投影接地点330’与天线模块220的投影馈入点430’，两者之间的间距R也取决于射频信号的波长(λ)。
举例来说，在本实施例中，金属框230长边的长度表示为L，且第一缺口D相对于侧边部310的转角450的最小间距，即为第一缺口D至转角450的间距。此外，第一缺口D至转角450的间距可例如是小于L/3(亦即N＝3)。换言之，第一缺口D只要设置在小于L/3的有效区域内即可。再者，第一区段311的长度可例如是介于λ/4至λ/3之间。因此，当第一缺口D设置完成后，第二缺口A将因应第一区段311的长度而被设置完成。
此外，随着第一缺口D在有效区域内的变动，第一缺口D与第二缺口A将可位在同一水平线上，或是不位在同一水平线上。例如，在本实施例中，第一缺口D与第二缺口A并非是位在同一水平线上。另一方面，在本实施例中，金属框230的投影接地点330’与天线模块220的投影馈入点430’，两者之间的间距R可例如是介于0.003λ至0.005λ之间。
图5a、图5b为依据本发明的另一实施例的无线通讯装置的剖视图，其中图5a、图5b实施例与图4a、图4b实施例两者最大不同之处在于，图5a、图5b实施例是将第一缺口D与第二缺口A设置在侧边部310的同一侧。此外，当第一缺口D与第二缺口A设置在侧边部310的同一侧时，第一区段311的长度将介于λ/15至3λ/15之间。至于图5a、图5b实施例的细部说明，已包含在图4a、图4b实施例中，故在此不予赘述。
图6为依据本发明的一实施例的无线通讯装置的实验数据图。如图6的左半边所示，无线通讯装置中的天线模块是应用在标准的GSM 850/900的通讯频段中，且如图6的右半边所示，无线通讯装置中的天线模块是应用在标准的DCS/PCS/UMTS 2100的通讯频段中。此外，针对上述的两通讯频段，无线通讯装置在没有设置金属框下所测得的天线平均增益(average gain)如曲线610与610’所示，且在设置金属框下所测得的天线平均增益如曲线620～650所示，其中曲线620与620’是在金属框断开且接地的情况下，曲线630与630’是在仅将金属框断开的情况下，曲线640与640’是在仅将金属框接地的情况下，而曲线650与650’是在仅将金属框浮接的情况下。
如图6所示，参照平均增益的比较，可以看出，当金属框断开并接地时，所测得的天线特性将趋近于装置没有设置金属框的情况。此外，与没设置金属框的情况相较之下，倘若将金属框断开并接地，则天线模块操作在GSM850/900频段下所测得的增益将高出0.5～3dB。再者，与仅将金属框断开的情况相较之下，倘若将金属框断开并接地，则天线模块在GSM 850/900频段下所测得的增益将高出1.8dB，且天线模块在DCS/PCS/UMTS 2100频段下所测得的增益将高出1.4dB。
综上所述，本发明是将金属框分离成两部分，并将金属框的下半部电连接至系统接地面。由此，断开的金属框将有助于降低其本身所产生的共振。此外，系统接地面将随着金属框的下半部的接地而予以扩大，进而更进一步地消除金属框与天线模块之间的耦合效应。如此一来，金属框对天线模块的收讯品质所造成的影响将可被最低，进而兼顾到无线通讯装置的外观设计与收讯品质。
虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (10)
1.一种无线通讯装置，包括：
基板，具有第一表面与第二表面，该第一表面具有净空区域与系统接地面；
天线模块，设置在该基板的该第二表面，并对应于至少一部分该净空区域，且该天线模块收发一射频信号；以及
金属框，包括：
侧边部，以一第一缺口与一第二缺口为基准划分成不电相连的一第一区段与一第二区段，其中该第一缺口相对于该侧边部的转角的一最小间距小于1/N倍的该金属框的长度，其中N为正整数，且该第一区段的长度取决于该射频信号的波长；以及
底部，局部覆盖该侧边部所形成的一开口，并对应于该净空区域，且该底部电连接该系统接地面与该第一区段。
2.如权利要求1所述的无线通讯装置，其中该底部通过一接地点电连接至该系统接地面，该接地点沿着垂直于该第一表面的方向投影在该基板的该第一表面以形成一投影接地点，该天线模块的馈入点沿着垂直于该第一表面的方向投影在该基板的该第一表面以形成一投影馈入点，且该投影接地点与该投影馈入点之间的间距取决于该射频信号的波长。
3.如权利要求2所述的无线通讯装置，其中该射频信号的波长表示为λ，且该投影接地点与该投影馈入点之间的间距介于0.003λ至0.005λ之间。
4.如权利要求1所述的无线通讯装置，其中N等于3。
5.如权利要求1所述的无线通讯装置，其中该第一缺口与该第二缺口位在该侧边部的相对的两侧。
6.如权利要求5所述的无线通讯装置，其中该射频信号的波长表示为λ，且该第一区段的长度介于λ/4至λ/3之间。
7.如权利要求1所述的无线通讯装置，其中该第一缺口与该第二缺口位在该侧边部的同一侧。
8.如权利要求7所述的无线通讯装置，其中该射频信号的波长表示为λ，且该第一区段的长度介于λ/15至3λ/15之间。
9.如权利要求1所述的无线通讯装置，其中该金属框与该天线模块的馈入点不电相连。
10.如权利要求1所述的无线通讯装置，其中该天线模块具有一平面倒F型天线。
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