CN103138042A - 可携式通讯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种可携式通讯装置，至少包含外观件、基板以及切换式共振天线。基板是设置于外观件内，并具有接地面。切换式共振天线包含第一连接部、切换单元、第一金属件以及第二金属件，其中第一连接部电性耦接于接地面与切换单元之间，切换单元依据感测结果所对应产生的控制信号将第一连接部电性耦接至第一金属件或第二金属件，以产生第一共振模态。

Description

可携式通讯装置
技术领域
本发明是有关于一种通讯装置，且特别是有关于一种可携式通讯装置。
背景技术
随着无线通信技术的迅速发展，可携式通讯装置，如，移动电话、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)以及平板计算机(Tablet)等竞相涌现，成为现代人日常生活不可缺少的一部分。
在可携式通讯装置中，用来发射、接收无线电波以传递、交换无线电数据信号的天线装置，无疑是可携式通讯装置中最重要的组件之一。近年来，由于各种通讯系统及其应用的不断出现，使得天线必需朝向多频带设计，以涵盖多个系统操作频带。此外，可携式通讯装置的外观亦趋向轻薄与微型化，使得可携式通讯装置的天线设计受到结构尺寸上的限制，造成多频天线设计上的困难。
已知技术将可携式通讯装置的金属边框(bezel)截断成为多个金属区域，并经由巧妙的结构设计，使其成为天线辐射体的一部分。然而，金属边框的截断处具有很强的电容寄生效应，一旦使用者的手靠近或触碰到金属边框的截断处，天线的共振模态会受到电容效应的影响-而造成共振频率偏移与反射损耗增加，使得可携式通讯装置产生通讯中断或收讯不良等状况。
因此，迄今已知技术仍具有上述缺陷与不足的处需要解决。
发明内容
本发明的一方面是在提供一种可携式通讯装置，包含外观件、基板以及切换式共振天线。基板设置于外观件内，并具有接地面。切换式共振天线包含第一连接部、切换单元、第一金属件以及第二金属件，其中第一连接部电性耦接于接地面与切换单元之间，切换单元依据感测结果所对应产生的控制信号将第一连接部电性耦接至第一金属件或第二金属件，以产生第一共振模态。
依据本发明的一实施例，其中第一金属件以及第二金属件是属于外观件的一部分。
依据本发明的一实施例，其中当第一连接部电性耦接第一金属件时，第一金属件与接地面之间形成第一共振腔，当第一连接部电性耦接第二金属件时，第二金属件与接地面之间形成第二共振腔。
依据本发明的一实施例，其中外观件可包含边框。边框的一端与第一金属件之间具有第一间隙，边框的另一端与第二金属件之间具有第二间隙。
依据本发明的一实施例，其中边框可由金属材质或非金属材质所组成。
依据本发明的一实施例，其中第一金属件的电气长度与第一间隙为可调整，以控制第一共振腔所产生的第一共振模态；第二金属件的电气长度与第二间隙为可调整，以控制第二共振腔所产生的第一共振模态。
依据本发明的一实施例，其中第一金属件的有效电气长度等同于第二金属件的有效电气长度。
依据本发明的一实施例，上述可携式通讯装置还包含第一感测单元以及第二感测单元。第一感测单元设置邻近于第一间隙，用以感测物体是否靠近或触碰第一金属件，并据以输出第一感测信号。第二感测单元设置邻近于第二间隙，用以感测物体是否靠近或触碰第二金属件，并据以输出第二感测信号。
依据本发明的一实施例，上述可携式通讯装置还包含控制单元。控制单元电性耦接第一感测单元、第二感测单元以及切换单元，且控制单元依据所接收的感测信号以产生相对应的控制信号，以控制切换单元的切换动作。
依据本发明的一实施例，上述可携式通讯装置还包含平面式倒F天线。平面式倒F天线包含馈入部、接地端、第二连接部、第一辐射部以及第二辐射部。馈入部以及接地端是电性耦接至基板，且接地端电性耦接至基板的接地面上，其中第二连接部电性耦接馈入部、接地端、第一辐射部以及第二辐射部。
依据本发明的一实施例，其中外观件可包含壳体，第一辐射部以及第二辐射部可设置于壳体上或壳体内，分别用以产生第二共振模态以及第三共振模态。
依据本发明的一实施例，上述可携式通讯装置还包含单极天线、环型天线、槽孔天线以及倒F天线中至少一者，以产生所需操作频段的共振模态。
根据本发明上述实施方式所述的技术内容，可改善使用者靠近或触碰可携式通讯装置时，电容效应对天线共振模态的共振频率与反射损耗的影响，以维持可携式通讯装置的通讯质量。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1A是依照本发明一实施方式绘示一种可携式通讯装置的结构示意图；
图1B是依照本发明一实施方式绘示一种可携式通讯装置的电路方块示意图；
图2A是依照本发明一实施方式绘示一种可携式通讯装置的立体示意图；
图2B是绘示如图2A的可携式通讯装置的第一操作模式示意图；
图2C是绘示如图2A的可携式通讯装置的第二操作模式示意图；
图3A是绘示本发明一实施方式中可携式通讯装置的天线反射损耗示意图；
图3B是绘示如图2B所示的可携式通讯装置在第一操作模式下的天线反射损耗示意图；
图3C是绘示如图2C所示的可携式通讯装置在第二操作模式下的天线反射损耗示意图。
【主要组件符号说明】
10：物体
100、200：可携式通讯装置
110、210：外观件
2101：外观件第一表面
2102：外观件第二表面
2103：触控显示器模块
112、212：边框
120：基板
122：接地面
130：切换式共振天线
132：第一连接部
134：切换单元
136、236：第一金属件
138、238：第二金属件
142：第一感测单元
144：第二感测单元
146：控制单元
150、250：平面式倒F天线
151：馈入部
152：接地端
154：第二连接部
156：第一辐射部
158：第二辐射部
COM：共享端
L1：第一切换端
L2：第二切换端
G1：第一间隙
G2：第二间隙
G3：第三间隙
具体实施方式
以下将以附图及详细叙述清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
图1A是依照本发明一实施方式绘示一种可携式通讯装置100的结构示意图，其是从可携式通讯装置100的背面视角来解释相关组件的设置，其中所谓的背面视角乃相对于可携式通讯装置100的触控显示器模块(未绘示)而言。可携式通讯装置100可包含外观件(appearance)110、基板120以及切换式共振天线130。基板120设置于外观件110内，并具有接地面122。切换式共振天线130可包含第一连接部132、切换单元134、第一金属件136以及第二金属件138，其中第一连接部132电性耦接于接地面122与切换单元134之间，且切换单元134依据感测结果所对应产生的控制信号将第一连接部132电性耦接至第一金属件136或第二金属件138，以产生第一共振模态(或称为第一高频共振模态)，例如：UMTS-2100的1920MHz～2170MHz的可操作频率范围。
在本发明的一实施例中，第一金属件136以及第二金属件138是属于外观件110的一部分，其中所谓的外观件主要是为用以容纳可携式通讯装置100相关组件的机械结构，亦包含可携式通讯装置100的外框(frame)或边框(bezel)。需说明的是，第一金属件136以及第二金属件138可设置于外观件110的外侧以及内侧的任一者，其设置方式是由实际外观设计需求决定，而不以上述实施范例为限。
在本发明的一实施例中，外观件110可包含边框112。边框112的一端与第一金属件136之间具有第一间隙G1，边框112的另一端与第二金属件138之间具有第二间隙G2。需说明的是，边框112可由金属材质或非金属材质所组成，且边框112的结构型式与设置方式是由实际外观设计需求决定，而不以上述实施范例为限。值得注意的是，边框112、第一金属件136与第二金属件138皆可视为构成可携式通讯装置100的外观件110的一部分。
在本发明的一实施例中，当第一连接部132电性耦接第一金属件136时，第一金属件136与接地面122之间形成第一共振腔。当第一连接部132电性耦接第二金属件138时，第二金属件138与接地面122之间形成第二共振腔。需说明的是，第一共振腔与第二共振腔皆可用以产生第一共振模态，以收发相关的射频信号，并在第一共振模态所对应的可操作频率范围中提供较佳的反射损耗(Return Loss)，使得切换式共振天线130在此第一共振模态中具有较佳的辐射效能。
在本发明的一实施例中，第一金属件136的电气长度(即共振路径)与第一间隙G1的大小皆为可调整，以控制第一共振腔所产生的第一共振模态。举例来说，透过第一金属件136的电气长度与第一间隙G1的调整，可控制第一共振模态的可操作频率范围在，例如：UMTS-2100的1920MHz～2170MHz(第一高频)之间，并提供较佳的反射损耗(例如：Return loss＜-10dB)。同理，第二金属件138的电气长度与第二间隙G2的大小亦为可调整，以控制第二共振腔所产生的第一共振模态。此外，第一金属件136与第二金属件138之间具有第三间隙G3，且第三间隙G3的大小亦为可调整，以控制第一共振模态的可操作频率范围、带宽以及反射损耗中至少一者。除此的外，第一金属件136的有效电气长度是实质上等同于第二金属件138的有效电气长度。
请同时参照图1A与图1B。图1B是依照本发明一实施方式绘示一种可携式通讯装置100的简易电路方块示意图。在本发明的一实施例中，可携式通讯装置100更可包含第一感测单元142以及第二感测单元144。第一感测单元142设置邻近于第一间隙G1，用以感测物体是否靠近或触碰第一金属件136，并据以输出第一感测信号。第二感测单元144设置邻近于第二间隙G2，用以感测物体是否靠近或触碰第二金属件138，并据以输出第二感测信号。基本上，所谓的第一感测单元142及第二感测单元144可以是一般常用的传感器(sensor)，例如：光传感器、近接传感器、压力传感器、触控式传感器...等等。
在本发明的一实施例中，可携式通讯装置100还可包含处理器(未绘示)与控制单元146。基本上，处理器可接收第一感测单元142与第二感测单元144的感测信号，并将处理后的感测信号馈入至控制单元146。此外，控制单元146电性耦接第一感测单元142、第二感测单元144以及切换单元134，并依据所接收的感测信号以产生相对应的控制信号，进而控制切换单元134的切换动作。
举例来说，当物体(例如：使用者的手)靠近或触碰第二金属件138时，第二感测单元(例如：近接传感器Proximity Sensor)144感测到有物体靠近，并据以输出第二感测信号给控制单元146。随后，控制单元146依据第二感测信号产生相对应的控制信号给切换单元134，以控制切换单元134操作于第一切换模式，使得切换单元134的共享端COM连接第一切换端L1。因此，第一连接部132可电性耦接至第一金属件136，使得第一金属件136与接地面122之间形成第一共振腔。同理，当物体靠近或触碰第一金属件136时，第一感测单元(例如：近接传感器Proximity Sensor)142感测到有物体靠近，并据以输出第一感测信号给控制单元146。随后，控制单元146依据第一感测信号产生相对应的控制信号给切换单元134，以控制切换单元134操作于第二切换模式，使得切换单元134的共享端COM连接第二切换端L2。因此，第一连接部132可电性耦接至第二金属件138，使得第二金属件138与接地面122之间形成第二共振腔。换言的，当第一金属件136或第二金属件138因使用者的手所靠近或触碰而导致其辐射效能受到影响时，控制单元146将依据相关的感测结果产生相对应的控制信号，使切换单元134的共享端COM电性耦接至第一切换端L1或第二切换端L2，以维持最佳的天线发射与收讯质量。
在本发明的一实施例中，可携式通讯装置100更可包含平面式倒F天线150，其可设置于一天线载体(未绘示)或外观件110的上。平面式倒F天线150可包含馈入部151、接地端152、第二连接部154、第一辐射部156以及第二辐射部158。馈入部151以及接地端152可利用弹片(spring)或顶针(pogo pin)电性耦接至基板120，接地端152亦电性耦接至基板120的接地面122上，且弹片或顶针是可设置于基板120上。此外，第二连接部154电性耦接馈入部151、接地端152、第一辐射部156以及第二辐射部158。
在一实施例中，外观件110可包含壳体，且第一辐射部156以及第二辐射部158可设置于壳体上或壳体内。值得注意的是，平面式倒F天线150所在的平面是不同于基板120所在的平面，且第一辐射部156以及第二辐射部158的电气长度(即共振路径)为相异，使其可产生相异的第二共振模态以及第三共振模态，以收发相关的射频信号。举例来说，若第一辐射部156的电气长度小于第二辐射部158的电气长度时，第一辐射部156所产生的第二共振模态(或称为第二高频模态，例如：DCS-1800的1710MHz～1880MHz与PCS-1900的1850MHz～1990MHz的可操作频率范围)的共振频率(第二高频)高于第二辐射部158所产生的第三共振模态(或称为第一低频模态，例如：GSM-900的824MHz～960MHz的可操作频率范围)的共振频率(第一低频)。
值得注意的是，可携式通讯装置100的射频信号可经由平面式倒F天线150的馈入部151馈入至第二连接部154，再通过第二连接部154与第一连接部132之间的耦合效应，将射频信号馈入至第一金属件136或第二金属件138，以产生第一高频共振模态。
在本发明的一实施例中，可携式通讯装置100更可包含单极天线、环型天线、槽孔天线以及倒F天线中至少一者，以产生所需操作频段的共振模态，使得可携式通讯装置100具有多频带通信的功能。需说明的是，可携式通讯装置100所配置的天线型式及其设置方式不以上述实施范例为限。
图2A是依照本发明一实施方式绘示一种可携式通讯装置200的立体示意图，其是从可携式通讯装置200的背面视角来解释相关组件的设置，其中所谓的背面视角乃相对于可携式通讯装置100的触控显示器模块(未绘示)而言。可携式通讯装置200的结构与操作方式是与图1A与图1B所示的可携式通讯装置100相同或相似，于此不再赘述。在本实施例中，平面式倒F天线250可设置于外观件210的第一表面2101(例如：可携式通讯装置200的背面)。此外，边框212、第一金属件236以及第二金属件238可配置于外观件210的侧边。图3A是绘示本发明一实施方式中可携式通讯装置200的天线反射损耗示意图。在本实施例中，可利用同轴电缆连接上述天线的馈入部与网络分析仪(Network Analyzer)之间，以透过网络分析仪测量可携式通讯装置200的PIFA天线250与第一金属件236以及PIFA天线250与第二金属件238所产生的多个共振模态下的反射损耗，并分别以反射损耗曲线310以及反射损耗曲线320表示，如图3A所示。
图2B是绘示如图2A的可携式通讯装置200的第一操作模式示意图。在本发明的一实施例中，当可携式通讯装置200操作于第一操作模式时，例如：数据模式(Data mode)，用户的手10会靠近或触碰到外观件210的第二表面2102(例如：可携式通讯装置200的正面)上的触控显示器模块2103以及外观件210侧边的第一金属件236。此时，PIFA天线250与第一金属件236所产生的多个共振模态受到使用者的手10靠近或触碰第一金属件236时的电容效应影响下，造成共振频率偏移与反射损耗增加，使得可携式通讯装置200的通讯质量变差。图3B是绘示如图2B所示的可携式通讯装置200在第一操作模式下天线反射损耗示意图，其中反射损耗曲线312为可携式通讯装置200的PIFA天线250与第一金属件236在第一操作模式下的反射损耗测量结果。反射损耗曲线322为可携式通讯装置200的PIFA天线250与第二金属件238在第一操作模式下的反射损耗测量结果。当使用者的手10靠近或触碰第一金属件236时，可携式通讯装置200可透过如第1图所示的切换单元134选择第二金属件238形成共振腔，使得PIFA天线250与第二金属件238所产生的第一～第三共振模态的共振频率范围符合DCS-1800及/或PCS-1900、UMTS-2100以及GSM-900的频段，并在上述可操作频段中同时具有较佳的反射损耗，如反射损耗曲线322所示。
图2C是绘示如图2A的可携式通讯装置200的第二操作模式示意图。在本发明的一实施例中，当可携式通讯装置200操作于第二操作模式时，例如：语音模式(Voice mode)，用户的手10会靠近或触碰到外观件210侧边的第二金属件238。此时，PIFA天线250与第二金属件238所产生的多个共振模态受到使用者的手10靠近或触碰第二金属件238时的电容效应影响下，造成共振频率偏移与反射损耗增加，使得可携式通讯装置200的通讯质量变差。图3C是绘示如图2C所示的可携式通讯装置200在第二操作模式下天线反射损耗示意图，其中反射损耗曲线314为可携式通讯装置200的PIFA天线250与第一金属件236在第二操作模式下的反射损耗测量结果。反射损耗曲线324为可携式通讯装置200的PIFA天线250与第二金属件238在第二操作模式下的反射损耗测量结果。当使用者的手10靠近或触碰第二金属件238时，可携式通讯装置200可透过如图1A所示的切换单元134选择第一金属件236形成共振腔，使得PIFA天线250与第一金属件236所产生的第一～第三共振模态的共振频率范围符合DCS-1800及/或PCS-1900、UMTS-2100以及GSM-900的频段，并在上述可操作频段中同时具有较佳的反射损耗，如反射损耗曲线314所示。
除此之外，在本发明的另一实施例中，图1A中的第一辐射部156的电气长度是可通过调整，使得PIFA天线150的第二共振模态的可操作频率范围可依照实际需求而调整为1710MHz～1990MHz或1990MHz～2170MHz。再者，第一金属件136与第二金属件138的电气长度亦可通过调整，使得切换式共振天线130的第一共振模态的可操作频率范围可依照实际需求而调整为1575MHz的GPS频段或2.4GHz的Blue-tooth及/或WiFi频段。由此可知，本发明的可携式通讯装置100可同时具有上述多种频段的通讯能力，以符合现今各种无线通信规范的需求。
综上所述，本发明所揭露的技术内容是可透过感测单元感测用户所靠近或触碰的外观件区域，并透过切换开关选择适当的共振金属组件，以改善用户在操作时对天线共振模态的共振频率与反射损耗的影响，维持可携式通讯装置的通讯质量。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种可携式通讯装置，其特征在于，包含：
一外观件；
一基板，设置于该外观件内，且该基板具有一接地面；以及
一切换式共振天线，包含一第一连接部、一切换单元、一第一金属件以及一第二金属件，该第一连接部电性耦接于该接地面与该切换单元之间，该切换单元依据一感测结果所对应产生的一控制信号将该第一连接部电性耦接至该第一金属件或该第二金属件，以产生一第一共振模态。
2.根据权利要求1所述的可携式通讯装置，其特征在于，该第一金属件以及该第二金属件是属于该外观件的一部分。
3.根据权利要求1所述的可携式通讯装置，其特征在于，当该第一连接部电性耦接该第一金属件时，该第一金属件与该接地面之间形成一第一共振腔，当该第一连接部电性耦接该第二金属件时，该第二金属件与该接地面之间形成一第二共振腔。
4.根据权利要求3所述的可携式通讯装置，其特征在于，该外观件包含一边框，该边框的一端与该第一金属件之间具有一第一间隙，该边框的另一端与该第二金属件之间具有一第二间隙。
5.根据权利要求4所述的可携式通讯装置，其特征在于，该边框由金属材质或非金属材质所组成。
6.根据权利要求4所述的可携式通讯装置，其特征在于，该第一金属件的电气长度与该第一间隙为可调整，以控制该第一共振腔所产生的该第一共振模态；该第二金属件的电气长度与该第二间隙为可调整，以控制该第二共振腔所产生的该第一共振模态。
7.根据权利要求1所述的可携式通讯装置，其特征在于，该第一金属件的有效电气长度等同于该第二金属件的有效电气长度。
8.根据权利要求4所述的可携式通讯装置，其特征在于，还包含：
一第一感测单元，设置邻近于该第一间隙，用以感测一物体是否靠近或触碰该第一金属件，并据以输出一第一感测信号；以及
一第二感测单元，设置邻近于该第二间隙，用以感测该物体是否靠近或触碰该第二金属件，并据以输出一第二感测信号。
9.根据权利要求8所述的可携式通讯装置，其特征在于，还包含：
一控制单元，电性耦接该第一感测单元、该第二感测单元以及该切换单元，且该控制单元依据所接收的该些感测信号以产生相对应的该控制信号，以控制该切换单元的切换动作。
10.根据权利要求1所述的可携式通讯装置，其特征在于，还包含：
一平面式倒F天线，包含一馈入部、一接地端、一第二连接部、一第一辐射部以及一第二辐射部，该馈入部以及该接地端是电性耦接至该基板，且该接地端电性耦接至该基板的该接地面上，其中该第二连接部电性耦接该馈入部、该接地端、该第一辐射部以及该第二辐射部。
11.根据权利要求10所述的可携式通讯装置，其特征在于，该外观件包含一壳体，该第一辐射部以及该第二辐射部设置于该壳体上或该壳体内，分别用以产生一第二共振模态以及一第三共振模态。
12.根据权利要求1所述的可携式通讯装置，其特征在于，还包含单极天线、环型天线、槽孔天线以及倒F天线中至少一者，以产生所需操作频段的共振模态。
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