CN103367917B

CN103367917B - 移动装置

Info

Publication number: CN103367917B
Application number: CN201210305796.2A
Authority: CN
Inventors: 饶佩宗; 童维信; 陈万明; 卢信嘉; 张宜隆
Original assignee: High Tech Computer Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-08-24
Also published as: DE102013204368B4; TW201411934A; US8760352B2; TWI482360B; CN103367877A; TWI509880B; US20130257668A1; TW201340464A; CN103367917A; DE102013205595A1; CN103367877B; DE102013204368A1; DE102013205595B4

Abstract

本发明公开一种移动装置，至少包括介质基板、天线阵列，以及收发器。天线阵列包括第一天线、第二天线，以及第三天线。第三天线位于第一天线和第二天线之间，用以减少第一天线和第二天线之间的耦合。第一天线、第二天线，以及第三天线皆内嵌于介质基板中，并大致排成一直线。第一天线和第二天线分别为一传送天线且第三天线为一接收天线，或者是第一天线和第二天线分别为一接收天线且第三天线为一传送天线。收发器耦接至天线阵列，用以传送或接收信号。

Description

移动装置

技术领域

本发明涉及一种移动装置，特别是涉及可改善天线阵列中多个天线之间的隔离度(Isolation)的移动装置，同时又可改善移动装置传送高分辩率的影像/影音数据至其他显示装置界面的速度。

背景技术

随着移动技术的进步，移动装置中的相机及录影机可取得高分辩率的影像或影片。一些高阶的移动装置使用高解析多媒体界面(High-DefinitionMultimediaInterface，HDMI)缆线做为传送高分辩率的影像/影音数据至其他显示装置的界面。然而，对于一般大众而言，无线传输更具便利性，特别是60GHz频带可提供足够的频宽来传送高品质的影像数据。

在传统技术中，用于传送数据的天线阵列(AntennaArray)通常占用移动装置许多空间，且多个天线之间的耦合情况非常严重，传输速度又不佳。这将降低移动装置的通讯品质。

发明内容

为解决上述问题，在一实施例中，本发明提供一种移动装置，至少包括：一介质基板；一天线阵列，包括：一第一天线；一第二天线；以及一第三天线，位于该第一天线和该第二天线之间，用以减少该第一天线和该第二天线之间的耦合，其中，该第一天线、该第二天线，以及该第三天线皆内嵌于该介质基板中，并大致排成一直线；以及其中，该第一天线和该第二天线分别为一传送天线且该第三天线为一接收天线，或者是该第一天线和该第二天线分别为该接收天线且该第三天线为该传送天线；以及一收发器，耦接至该天线阵列，用以传送或接收一信号。

附图说明

图1A是本发明一实施例所述的移动装置的立体图；

图1B是本发明另一实施例所述的移动装置的立体图；

图2是本发明一实施例所述的天线阵列的示意图；

图3A是本发明一实施例所述的槽孔天线的立体图；

图3B是本发明一实施例所述的槽孔天线的俯视图；

图4是本发明一实施例所述的槽孔天线的返回损失图；

图5A是本发明一实施例所述的单极天线的立体图；

图5B是本发明一实施例所述的单极天线的俯视图；

图6是本发明一实施例所述的单极天线的返回损失图；

图7是本发明一实施例所述的移动装置的示意图；

图8是本发明另一实施例所述的移动装置的示意图。

主要元件符号说明

100、190、700、800～移动装置；

110～介质基板；

112、114～介质基板的边缘；

130、150、820～天线阵列；

131、132、133～天线；

170～收发器；

172～传送接收切换器

174～调整器；

300～槽孔天线；

310、510～接地结构；

315～槽孔；

320、530～馈入件；

350～腔室结构；

351～腔室结构的开口侧；

390、590～信号源；

500～单极天线；

515～接地结构的小孔；

520～主辐射件；

521、522～次辐射件；

525～主辐射件的一端；

AT～传送天线；

AR～接收天线；

D12、D13、D23～距离；

FB1、FB2～频带；

ML～金属层；

MLH～金属层的圆孔；

VA～穿透件；

X、Y、Z～方向。

具体实施方式

图1A是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的立体图。移动装置100可以是智慧型手机、平板电脑，或是笔记型电脑。如图1A所示，移动装置100至少包括：介质基板110、天线阵列130，以及收发机(Transceiver)170。本技术领域人士应能理解，即使未显示于图1A中，移动装置100还可包括处理器、显示模块、触控模块、输入模块，或是其它电子元件。在一些实施例中，介质基板110可以是一FR4基板或一低温共烧多层陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramics，LTCC)基板，而收发器170可以是一收发芯片，其设置于介质基板110之上。收发器170电耦接至天线阵列130以传送或接收一信号。

天线阵列130靠近介质基板110的一侧边缘112处，用以产生端射(End-Fire)辐射，例如：大致朝向图1A中的X方向。在一实施例中，收发器170可用以调整天线阵列130的主波束(MainBeam)朝向一特定方向，其中该特定方向可为其他显示装置(例如显示器，电视，投影装置，移动装置)界面的接收端方向。天线阵列130可包括用于传送信号之一或多个传送天线AT，以及用于接收信号之一或多个接收天线AR。由于这些传送天线AT和接收天线AR交错地排列(Interleave)，将能改善传送天线AT之间的隔离度或(且)接收天线AR之间的隔离度。另外，天线阵列130的所有传送天线AT和接收天线AR皆内嵌于介质基板110当中，因此介质基板110的表面具有足够的空间以容纳其他元件，例如：收发芯片。在一实施例中，这些接收天线AR或(且)传送天线AT可以是槽孔天线(Slotantenna)、单极天线(MonopoleAntenna)、偶极天线(DipoleAntenna)，或是八木天线(YagiAntenna)。

图1B是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置190的立体图。如图1B所示，移动装置190还包括另一天线阵列150，其靠近介质基板110的另一侧边缘114处以产生端射辐射，该边缘114大致垂直于边缘112。在本实施例中，天线阵列130的主波束大致朝向X方向，而天线阵列150的主波束大致朝向Y方向。相似地，收发器170可用以依据其他显示装置界面的接收端所在方向，分别动态地调整天线阵列130、150的主波束于此特定方向。

图2是显示根据本发明一实施例所述的天线阵列130(或150)的示意图。如图2所示，天线阵列130(或150)至少包括三支天线131、132、133。天线133位于天线131、132之间以减少天线131、132之间的耦合。值得注意的是，临近的两个天线必为不同种类的天线以改善隔离度。在一实施例中，天线131、132分别为一传送天线AT，而天线133为一接收天线AR；在另一实施例中，天线131、132分别为一接收天线AR，而天线133为一传送天线AT。值得注意的是，由于天线131、132为同种类的天线，故可通过收发器170本身所具有的切换与调整功能，辅以分别改变天线131、132所辐射的输入相位或能量，达成波束合成的功效，动态地调整天线阵列130、150的主波束的辐射方向。因此，其他显示装置界面可获得最佳的传输接收品质，并提升无线传输的效率。在本发明较佳实施例中，天线131、132、133皆内嵌于介质基板110中，并大致排成一直线。天线131和天线132之间的距离D12约为天线阵列130的一中心操作频率的二分之一波长(λ/2)。在另一实施例中，天线131和天线133之间的距离D13大约等于天线132和天线133之间的距离D23。天线阵列130(或150)也可包括更多传送天线AT和接收天线AR，如图1A所示。

图3A是显示根据本发明一实施例所述的槽孔天线300的立体图。图3B是显示根据本发明一实施例所述的槽孔天线300的俯视图。在较佳实施例中，天线阵列130(或150)中的每一个接收天线AR可以是内嵌于介质基板110的一槽孔天线300。如图3A、图3B所示，槽孔天线300包括：接地结构310、馈入件320，以及腔室(Cavity)结构350。接地结构310、馈入件320，以及腔室结构350皆可用金属制成，例如：铝或铜。接地结构310本质上为一平面，并具有一槽孔315，其中接地结构310与槽孔315平行。馈入件320电耦接到一信号源390，并延伸跨越接地结构310的槽孔315以激发槽孔天线300。腔室结构350本质上为一中空金属外壳，并电耦接至接地结构310，其中腔室结构350的开口侧351朝向接地结构310的槽孔315。腔室结构350用以反射电磁波并提高槽孔天线300的增益。在其他实施例中，腔室结构350也可由槽孔天线300中移除。在本发明较佳实施例中，介质基板110为一低温共烧多层陶瓷基板，其包括多个金属层(MetalLayer)ML和多个穿透件(Via)VA，而接地结构310和腔室结构350皆由该多个金属层ML和该多个穿透件VA的一部分所形成。该多个穿透件VA电耦接于该多个金属层ML之间。为了避免电磁波外漏(LeakageWave)，两相邻的穿透件VA的间距应小于天线阵列130的一中心操作频率的八分之一波长(λ/8)。馈入件320还可穿过上层金属层ML的一圆孔MLH而延伸至腔室结构350的内部。在一实施例中，馈入件320包括一微带线(MicrostripLine)或一带状线(Stripline)。

图4是显示根据本发明一实施例所述的槽孔天线300的返回损失(ReturnLoss)图，其中纵轴代表返回损失(单位：dB)，而横轴代表操作频率(单位：GHz)。如图4所示，槽孔天线300激发产生一频带FB1，其约介于57GHz和66GHz之间。因此，槽孔天线300可涵盖60GHz频带。

图5A是显示根据本发明一实施例所述的单极天线500的立体图。图5B是显示根据本发明一实施例所述的单极天线500的俯视图。在较佳实施例中，天线阵列130(或150)中的每一个传送天线AT可以是内嵌于介质基板110的一单极天线500，且传送天线AT是以垂直于介质基板110的一方向(例如是X方向)延伸。如图5A、图5B所示，单极天线500包括：接地结构510、主辐射件520、馈入件530，以及反射结构550。接地结构510、主辐射件520、馈入件530，以及反射结构550皆可用金属制成，例如：铝或铜。接地结构510本质上为一平面，并具有一小孔515。主辐射件520的一端525垂直地延伸穿过接地结构510的小孔515。在一实施例中，主辐射件520可包括两个次辐射件：I字形的一次辐射件521，以及J字形的另一次辐射件522，其中I字形的次辐射件521穿过接地结构510的小孔515，而J字形的次辐射件522电耦接至I字形的次辐射件521的一端。在其他实施例中，主辐射件520也可为其他形状，例如：I字形、C字形，或是Z字形。馈入件530电耦接至主辐射件520的一端525，并电耦接至一信号源590。在一实施例中，馈入件530包括一方形同轴电缆(RectangularCoaxialCable)，其大致和接地结构510平行，并大致和主辐射件520垂直。反射结构550本质上为一平面，它电耦接至接地结构510，并大致和接地结构510垂直。反射结构550靠近主辐射件520，用以反射电磁波并调整单极天线500的辐射场型。在其他实施例中，反射结构550也可由单极天线500中移除。相似地，在本发明较佳实施例中，介质基板110为一低温共烧多层陶瓷基板，其包括多个金属层和多个穿透件。虽然未图示于图5A、图5B中，接地结构510和反射结构550也可由该多个金属层和该多个穿透件的一部分所形成。值得注意的是，若槽孔天线300和单极天线500相邻接，图3A的接地结构310将电耦接至图5A的接地结构510。

图6是显示根据本发明一实施例所述的单极天线500的返回损失图，其中纵轴代表返回损失(单位：dB)，而横轴代表操作频率(单位：GHz)。如图6所示，单极天线500激发产生一频带FB2，其约介于57GHz和66GHz之间。因此，单极天线500可涵盖60GHz频带。根据图4、图6可知，天线阵列130(或150)可涵盖一阵列频带，其约介于57GHz和66GHz之间。

图7是显示根据本发明一实施例所述的移动装置700的示意图。如图7所示，移动装置700的收发器170可包括一传送接收切换器(TransmissionandReceptionSwitch，TRSwitch)172和一调整器174。传送接收切换器172用以将传送天线AT和接收天线AR的功能互换。换言之，传送天线AT可用以接收信号，而接收天线AR可用以传送信号。调整器174用以动态地调整天线阵列130的主波束朝向一特定方向(例如其他显示装置界面的接收端方向)。传送接收切换器172和调整器174皆可为一收发芯片的一部分电路。在其他实施例中，传送接收切换器172也可独立于收发器170之外。

图8是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置800的示意图。如图8所示，移动装置800还包括另一天线阵列820，其设置于介质基板110的一表面之上，并电耦接至收发器170。在本实施例中，天线阵列130的主波束大致朝向X方向，而天线阵列820的主波束大致朝向Z方向，其垂直于X方向。相似地，天线阵列820也可包括一或多个传送天线或接收天线，例如：平板天线(PatchAntenna)。

关于元件参数，在本发明一实施例中，介质基板110可为一低温共烧多层陶瓷基板。介质基板110的厚度约为1.45mm，而介质基板110的介电常数约为7.5。以上参数可根据所需频带进行调整。

本发明的移动装置及其天线阵列有以下优点：(1)天线阵列内嵌于移动装置的介质基板中，可节省设计空间；(2)天线阵列中接收天线和传送天线交错排列，可减少交互耦合并减少天线阵列的总长度；(3)天线阵列靠近于介质基板的边缘，可产生水平方向的端射辐射；以及(4)天线阵列的主波束方向容易调整。

虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种移动装置，至少包括：

介质基板；

天线阵列，包括：

第一天线；

第二天线；以及

第三天线，位于该第一天线和该第二天线之间，用以减少该第一天线和该第二天线之间的耦合，

其中，该第一天线、该第二天线，以及该第三天线皆内嵌于该介质基板中，并大致排成一直线；以及

其中，当该第一天线和该第二天线分别为传送天线时，该第三天线为接收天线，且当该第一天线和该第二天线分别为接收天线时，该第三天线为传送天线；其中，当第一天线和该第二天线是传送天线时，第一天线和第二天线传送一相同频带信号以形成一合成波束；以及当第一天线和第二天线是接收天线时，第一天线和第二天线接收一相同频带信号以形成一合成波束；和

收发器，耦接至该天线阵列，用以传送或接收该信号。

2.如权利要求1所述的移动装置，其中该介质基板为一低温共烧多层陶瓷基板或一FR4基板。

3.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一天线和该第二天线之间的距离约为该天线阵列的一中心操作频率的二分之一波长。

4.如权利要求1所述的移动装置，其中该天线阵列靠近该介质基板的一侧边缘处，用以产生端射辐射。

5.如权利要求1所述的移动装置，其中该接收天线为一槽孔天线。

6.如权利要求第5项所述的移动装置，其中该槽孔天线包括：

第一接地结构，具有槽孔；以及

第一馈入件，耦接到一信号源，并延伸跨越该第一接地结构的该槽孔。

7.如权利要求6所述的移动装置，其中该槽孔天线还包括：

腔室结构，耦接至该第一接地结构，其中该腔室结构的一开口侧朝向该第一接地结构的该槽孔。

8.如权利要求7所述的移动装置，其中该介质基板包括多个金属层和多个穿透件，而该第一接地结构和该腔室结构皆由该多个金属层和该多个穿透件所形成。

9.如权利要求7所述的移动装置，其中该第一馈入件延伸至该腔室结构的内部。

10.如权利要求1所述的移动装置，其中该传送天线为一单极天线。

11.如权利要求10所述的移动装置，其中该单极天线包括：

第二接地结构，具有小孔；

主辐射件，其中该主辐射件的一端垂直地延伸穿过该第二接地结构的该小孔；以及

第二馈入件，耦接至该主辐射件的该端，并耦接至一信号源。

12.如权利要求11所述的移动装置，其中该主辐射件包括：

第一次辐射件，穿过该第二接地结构的该小孔；以及

第二次辐射件，耦接至该第一次辐射件。

13.如权利要求11所述的移动装置，其中该单极天线还包括：

反射结构，靠近该主辐射件，并耦接至该第二接地结构，且大致和该第二接地结构垂直。

14.如权利要求13所述的移动装置，其中该介质基板包括多个金属层和多个穿透件，而该第二接地结构和该反射结构皆由该多个金属层和该多个穿透件所形成。

15.如权利要求11所述的移动装置，其中该第二馈入件包括一方形同轴电缆，该方形同轴电缆大致和该第二接地结构平行，并大致和该主辐射件垂直。

16.如权利要求1所述的移动装置，其中该天线阵列涵盖一阵列频带，该阵列频带约介于57GHz和66GHz之间。

17.如权利要求1所述的移动装置，其中该收发器还用以动态地调整该天线阵列的主波束朝向一特定方向。

18.如权利要求1所述的移动装置，还包括：

传送接收切换器，用以将该传送天线和该接收天线的功能互换。

19.如权利要求4所述的移动装置，其中该天线阵列为第一天线阵列，而该移动装置还包括：

第二天线阵列，耦接至该收发器，其中该第一天线阵列的主波束大致朝向一第一方向，而该第二天线阵列的主波束大致朝向垂直于该第一方向的一第二方向。

20.如权利要求19所述的移动装置，其中该第二天线阵列设置于该介质基板的一表面上。

21.如权利要求19所述的移动装置，其中该第二天线阵列设置于靠近该介质基板的另一侧边缘处，用以产生端射辐射。