CN103579746B - 天线装置及应用其的通讯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线装置及应用其的通讯装置，其中通讯装置包括电路板、第一天线、以及金属片，电路板具有第一馈入点连接高频单元，第一天线具有第一辐射部电耦接第一馈入点，金属片接地并对应第一辐射部的投影形状设置，金属片与第一辐射部之间具有间隔，金属片大于或等于第一辐射部投影的面积，此结构用以降低SAR值。

Description

天线装置及应用其的通讯装置

技术领域

本发明是有关于一种天线装置及应用其的通讯装置，且特别是有关于一种可降低电磁波能量吸收比(SpecificAbsorptionRate，简称为SAR)值的天线装置及应用其的通讯装置。

背景技术

现今的行动通讯装置多是朝向轻薄短小的方向设计。有些行动通讯装置更配置了两支天线，可以同时收发讯号，以提供更多样化的应用。行动通讯装置的天线的辐射量必须通过电磁波能量吸收比(SpecificAbsorptionRate，简称为SAR)的检测，以避免让人体吸收过多的电磁辐射。

目前降低SAR值的技术有三种。第一种方法是藉由降低天线的传导功率(conductivepower)，来减少电磁波辐射以降低SAR值。然而，此种降低传导功率的作法，会使得天线的效率降低。第二种方法是在天线附近设置吸收件，藉由吸收件来吸收天线的部分电磁波以降低SAR值。然而，使用此方法亦会降低天线效率，并且会增加成本。第三种方法是于通讯装置中配置金属件于天线上方，以大面积的金属片去阻挡电磁波以降低SAR值，使用此方法也会增加成本且天线的辐射效率会因金属片的遮蔽而大幅降低，因此在成本考虑以及在不影响天线效率的情况下达到降低SAR的目的，乃业界所致力研究的方向之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降低电磁波能量吸收比(SpecificAbsorptionRate，简称为SAR)值的天线装置及应用其的通讯装置。

为达到上述目的，本发明的第一技术方案提供了一种通讯装置，包括：

电路板，具有第一馈入点，该第一馈入点连接高频单元；

第一天线，具有第一辐射部，该第一辐射部电耦接该第一馈入点；以及

金属片，设置于该第一辐射部的第一侧，该金属片接地并与该第一辐射部之间具有间隔，该金属片的面积大于或等于该第一辐射部的投影的面积，且该第一辐射部的投影落于该金属片上，其中该第一辐射部的投影指的是该第一辐射部于该金属片所在的平面的正投影。

较佳的，该通讯装置，更包括：

第一表面；以及

显示模组，具有显示单元，可于该第一表面上进行显示，其中该金属片设置于该第一表面与该第一天线之间。

较佳的，该显示模组更包括金属框，该金属框用以承载该显示单元，其中该金属片为该金属框的延伸。

较佳的，该电路板包括第一净空区及金属接地面，该第一天线与该金属片对应该第一净空区设置，该金属片为该金属接地面于该第一净空区的延伸。

较佳的，该电路板为多层印刷电路板，其中该金属片为该多层印刷电路板其中一层于该第一净空区的延伸。

较佳的，该电路板更具有第二馈入点，该第二馈入点连接该高频单元，该通讯装置更包括：

第二天线，具有第二辐射部，该第二辐射部电耦接该第二馈入点；

听筒，其中该第一天线邻近该听筒；以及

话筒，该第二天线邻近该话筒。

较佳的，该第一辐射部具有弹片部与本体部，该弹片部与该第一馈入点耦接，至少部分该弹片部沿着与该电路板的上表面实质上垂直的方向延伸，该本体部为长条形，该本体部的中点与该弹片部相连，该弹片部与该本体部形成T型结构。

本发明的第二技术方案提供了一种天线装置，用以设置于电路板上，该电路板具有第一馈入点，该第一馈入点连接高频单元，该天线装置包括：

第一天线，具有第一辐射部，该第一辐射部电耦接该第一馈入点；以及

金属片，设置于该第一辐射部的第一侧，该金属片接地并与该第一辐射部之间具有间隔，该金属片的面积大于或等于该第一辐射部的投影的面积，且该第一辐射部的投影落于该金属片上，其中该第一辐射部的投影指的是该第一辐射部于该金属片所在的平面的正投影。

较佳的，该金属片为金属框的延伸，该金属框承载显示单元并设置于该电路板上。

较佳的，该电路板包括第一净空区及金属接地面，该第一天线与该金属片对应该第一净空区设置，该金属片为该金属接地面于该第一净空区的延伸。

与现有技术相对比，本发明藉由设置对应第一天线的第一辐射部于其上的投影形状的金属片，阻挡电磁波对人体的影响，达成降低SAR值的目的；且相较于现有技术，本发明在有效地降低SAR值的同时，并不会有传统作法的天线效率降低的缺点，也不会增加额外的成本。

附图说明

图1绘示依照本发明第一实施例的通讯装置的部分立体图。

图2绘示依照本发明第一实施例的通讯装置侧面剖面的示意图。

图3绘示图2的通讯装置的俯视图。

图4绘示图2的电路板102的仰视图。

图5绘示依照本发明的第二实施例的通讯装置的部分立体图。

图6绘示依照本发明的第三实施例的通讯装置的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

请同时参考第1及图2。图1绘示依照本发明的第一实施例的通讯装置的部分立体图。图2绘示依照本发明的第一实施例的通讯装置侧面剖面的示意图。通讯装置100包括电路板102、第一天线104及金属片106。电路板102具有第一馈入点108，该第一馈入点连接高频单元110。第一天线104具有第一辐射部112，该第一辐射部112电耦接第一馈入点108。金属片106接地，金属片106的形状对应第一辐射部112的投影的形状，且金属片106包含第一辐射部112于该金属片106上的投影，也即该第一辐射部112的投影落于该金属片106上，其中该第一辐射部112的投影指的是该第一辐射部112于该金属片所在的平面的正投影。此外，该金属片以单片平面的方式设置；进一步的，金属片106与第一辐射部112之间至少具有间隔d，金属片106的面积略大于或等于第一辐射部112的投影的面积。藉由金属片106，可降低第一天线104的电磁波能量吸收比(SpecificAbsorptionRate，简称为SAR)值。另外，在本实施例中，金属片106设置于该第一辐射部112的第一侧，其中该第一侧指的是在使用者通讯装置中（接听电话），靠近人脑的一侧，也即在使用通讯装置过程中（贴近使用者头部时），该金属片较该第一辐射部而言，该金属片更靠近人脑。

此外，上述的金属片106的形状对应第一辐射部112的投影的形状，指的是该金属片106的形状与该第一辐射部112的投影的形状相同或相近似。

此设计的原理在于第一辐射部112与金属片106之间存在一个电容效应，以让电磁辐射集中在二者之间，以减少往垂直于金属片106平面的方向辐射的电磁波，另外，金属片106另外提供了金属屏蔽效应，让往垂直于金属片106平面的方向辐射的电磁波的量减少。如此，当使用者使用通讯装置而让头部靠近金属片106的外侧时，从第一辐射部112发出的电磁波面向金属片106的近场部分被挡住，减少电磁波到达使用者头部的辐射量。如此，可有效地降低本实施例的近场的辐射量以降低SAR值。由于金属片106的设置并不会影响到天线的远场的通讯，故本实施例的天线仍可维持良好的天线效率，与远端的无线收发装置或基地台维持良好的无线通讯品质。

在第一实施例中，高频单元110例如为信号处理电路，用以处理接收或发射高频无线信号。第一辐射部112具有弹片部114与本体部116，弹片部114与第一馈入点108耦接。至少部分的弹片部114是沿着与电路板102的上表面垂直的方向延伸。本体部116为长条形，本体部116的中部与弹片部114相连，弹片部114与本体部116形成T型结构。因此，对应第一辐射部112于其上的投影形状的金属片106的形状为平面T型。然而，并不以此为限。第一天线可为各种形状，只要金属片的形状对应于第一辐射部于该金属片上的投影形状并以单片平面设置，且金属片的面积大于或等于第一辐射部的投影的面积即可，换句话说，即第一天线于该金属片所在的平面的正投影落于该金属片上。

电路板102更具有净空区118，第一天线104与金属片106对应净空区118设置，也即净空区118设置于该第一天线104与该金属片106之间，第一天线104与该金属片106相对。电路板102更包括金属接地面(未绘示)，其中金属片106为金属接地面于净空区118的延伸。由于金属片106为金属接地面的延伸，故金属片106的设置并不需有额外的成本，净空区118内不包含金属元件以阻碍电池波发射。

如图2所示，通讯装置100更包括第一表面208及显示模组210。显示模组210具有显示单元212可显示画面于第一表面208。通讯装置100更包括听筒214及话筒216，其中第一天线104邻近听筒214，且第一天线104远离话筒216，这样的设计方式，目的在于针对使用者接听行动装置时，会将听筒214紧贴耳朵，此时若是有天线元件靠近耳朵，天线辐射能量可能会对脑部产生不好的影响，因此本发明，特别适用于靠近听筒附近的天线结构。通讯装置100更包括第二天线218，第二天线218邻近话筒216。在此实施例中，金属片106对应第一天线104设置于电路板102上。

第二天线218的设置可以增强通讯装置的功能与应用。举例来说，第一天线104与第二天线218可以分别为对应至不同频带的天线。其应用的一个例子为，当通讯装置100使用第二天线218来进行语音通讯的无线讯号传输时，通讯装置100可同时使用第一天线104来接收一般资料。另外，亦可将第一天线104及第二天线218皆设置为主天线，可同时启动多个系统，例如是GSM(GlobalSystemforMobileCommunications)、WCDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess)及LTE(LongTermEvolution)系统等，也可以是单一系统可同时以不同天线组进行讲电话及传输资料功能，提供使用者高便利性的操作。

另外，通讯装置100更包括外壳220及电池222。外壳220具有上述第一表面208。显示模组210设置外壳220与电池222之间。电路板102设置于显示模组210与电池222之间。第一天线104与第二天线218设置于电路板102的两端的不与电池222或显示模组110相重叠的位置。

请同时参考图3及图4。图3绘示图2的通讯装置的仰视图。图4绘示图2的电路板102的俯视图。听筒214及话筒216设置于通讯装置100的两侧，例如是上侧与下侧。电路板102更具有第二馈入点224，该第二馈入点连接至高频单元110。第二天线218具有第二辐射部226，该第二辐射部226电耦接第二馈入点224。电路板102更具有第一侧边228与第二侧边230，该第一侧边228与该第二侧边230分别设置于电路板102的两端，其中第一馈入点108设置于第一侧边228，第二馈入点224设置于第二侧边230。

在一实施例中，电路板102为多层印刷电路板。一般行动通讯装置所使用的印刷电路板的板厚度约为0.8mm～1mm，层数例如为8～10层。兹以电路板102为10层的电路板为例，靠近显示单元212的印刷电路板层，一般称为顶层(TopLayer)，靠近第一天线104的印刷电路板层，一般称为底层(BottomLayer)，印刷电路板层中间的层数为第2～9层。金属片106例如设置于多层印刷电路板的多层中的其中一层，可直接为金属接地面的延伸或是通过穿孔(via)与金属接地面电性连接。在此实施例中，是在第一天线104上方的电路板102的顶层配置有金属片106，该金属片106的形状大小与该第一天线104的第一辐射部的投影的形状大小相似，且金属片106接地，藉由此接地金属片106来阻挡电磁波对人体的影响，达成降低SAR值的目的。另外，需要说明的是，本文中的第一辐射部的投影指的是该第一辐射部于该金属片所在的平面的正投影

表一为传统的无金属片时的天线及配置有本实施例的接地金属片的天线的SAR值的比较，其中Δ为所减少的SAR值(亦即为于无金属片时的天线及配置有本实施例的接地金属片的天线的SAR值的差值)。

表一

表二为传统的无金属片时的天线及配置有本实施例的接地金属片的天线的天线效率的比较。

表二

由表一及表二可知，在1711～1910MHz的操作频带中，本实施例有接地金属片的通讯装置的SAR值小于无金属片的通讯装置的SAR值。且有接地金属片的天线效率与无金属片的通讯装置的天线效率几乎相同。有此可知，本实施例藉由使用接地金属片，可有效地降低SAR值，减少电磁波对人体的影响。在降低了SAR值的同时，天线的效率仍然可以维持与无金属片时几乎相同的效率，让通讯装置仍然可以维持良好的通讯品质。

此外，将本实施例与传统作法的藉由降低传导功率以降低SAR值的作法相较，此传统作法由于降低了传导功率，故天线效率也会随的降低，而影响了通讯品质。而本实施例由于维持了原有的传导功率，故仍可保有良好的天线效率，不会影响通讯品质。

再者，与传统的设置吸收件的作法相较，本实施例由于不需额外配置其他元件，故更具有节省成本的优点。此外，传统配置吸收件时，必须以人工的方式来配置吸收件，不仅耗费工时，亦常有配置误差产生而降低阻挡电磁波的效果。本实施例与配置吸收片的作法相较，由于金属片可直接由电路板上的金属层来达成，并不需要额外配置，故具有节省成本与工时的优点。由于本实施例并不会有配置上的误差，更可让产品品质具有高稳定性。甚者，吸收件的配置会使天线的效率的降低，且由于吸收片具有一定的厚度，故更会增加产品厚度。而本实施例的金属片的设置并不会影响到天线的效率，也不会有增加产品厚度的问题。

类似地，本实施例与传统的使用铁件来降低辐射量的作法相较，亦具有节省成本与节省元件空间的优点。

图5绘示依照本发明的第二实施例的通讯装置的部分立体图。通讯装置500与图1的通讯装置100的差异处在于，通讯装置500的第一天线504不仅包含第一辐射部112，更包含第一接地部516，该第一接地部516与该第一辐射部112相连。金属片506的形状对应于第一天线504的投影形状，亦即金属片506的形状包含了对应于第一接地部516的投影形状，也即第一天线504于该金属片506所在的平面的正投影落于该金属片506上。电路板502包括第一净空区514，第一天线504与金属片506对应第一净空区514设置。电路板502更包括金属接地面G，其中金属片506为金属接地面G于第一净空区514的延伸。由于金属片506为金属接地面G的延伸，故金属片506的设置亦不会有额外的成本。在其他实施例中，金属片506为一多层印刷电路板的其中一层于第一净空区514的延伸，并通过一穿孔H与金属接地面G相电耦接。需要说明的是，本实施例中的第一辐射部或第一天线（包括第一辐射部、第一接地部）的投影指的是该第一天线于该金属片所在的平面的正投影。

图6绘示依照本发明的第三实施例的通讯装置的示意图。通讯装置600与图2的通讯装置100的差异处在于，通讯装置600的显示模组210’更包括金属框620，金属框620设置于电路板102上方。金属框620具有四侧边622及与四侧边622相连接金属底部624，金属框620用以承载显示单元212。其中金属片606为金属底部624的延伸。由于金属片606为金属底部624的延伸，故金属片606的设置并不会有额外的成本。金属片606对应第一辐射部112的投影形状设置，且金属片606的面积大于或等于第一辐射部112的投影的面积，该第一辐射部112的投影落于该金属片上。本实施例中的第一辐射部的投影指的是该第一辐射部112于该金属片606所在的平面的正投影。

本发明藉由设置对应第一天线的第一辐射部的投影形状的金属片，阻挡电磁波对人体的影响，达成降低SAR值的目的。且相较于现有技术，本发明在有效地降低SAR值的同时，并不会有传统作法的天线效率降低的缺点，也不会增加额外的成本。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种通讯装置，其特征在于，包括：

电路板，具有第一馈入点，该第一馈入点连接高频单元；

第一天线，具有第一辐射部和第一接地部，该第一辐射部电耦接该第一馈入点，该第一接地部与该第一辐射部相连；以及

金属片，设置于该第一辐射部的第一侧，该金属片接地并与该第一辐射部之间具有间隔，该金属片的面积大于或等于该第一辐射部和该第一接地部的投影的面积，且该第一辐射部和该第一接地部的投影落于该金属片上，其中该第一辐射部和该第一接地部的投影指的是该第一辐射部和该第一接地部于该金属片所在的平面的正投影。

2.如权利要求1所述的通讯装置，其特征在于，更包括：

第一表面；以及

显示模组，具有显示单元，可于该第一表面上进行显示，其中该金属片设置于该第一表面与该第一天线之间。

3.如权利要求2所述的通讯装置，其特征在于，该显示模组更包括金属框，该金属框用以承载该显示单元，其中该金属片为该金属框的延伸。

4.如权利要求2所述的通讯装置，其特征在于，该电路板包括第一净空区及金属接地面，该第一天线与该金属片对应该第一净空区设置，该金属片为该金属接地面于该第一净空区的延伸。

5.如权利要求4所述的通讯装置，其特征在于，该电路板为多层印刷电路板，其中该金属片为该多层印刷电路板其中一层于该第一净空区的延伸。

6.如权利要求1所述的通讯装置，其特征在于，该电路板更具有第二馈入点，该第二馈入点连接该高频单元，该通讯装置更包括：

第二天线，具有第二辐射部，该第二辐射部电耦接该第二馈入点；

听筒，其中该第一天线邻近该听筒；以及

话筒，该第二天线邻近该话筒。

7.如权利要求1所述的通讯装置，其特征在于，该第一辐射部具有弹片部与本体部，该弹片部与该第一馈入点耦接，至少部分该弹片部沿着与该电路板的上表面实质上垂直的方向延伸，该本体部为长条形，该本体部的中点与该弹片部相连，该弹片部与该本体部形成T型结构。

8.一种天线装置，用以设置于电路板上，该电路板具有第一馈入点，该第一馈入点连接高频单元，其特征在于，该天线装置包括：

第一天线，具有第一辐射部和第一接地部，该第一辐射部电耦接该第一馈入点，该第一接地部与该第一辐射部相连；以及

金属片，设置于该第一辐射部的第一侧，该金属片接地并与该第一辐射部之间具有间隔，该金属片的面积大于或等于该第一辐射部和该第一接地部的投影的面积，且该第一辐射部和该第一接地部的投影落于该金属片上，其中该第一辐射部和该第一接地部的投影指的是该第一辐射部和该第一接地部于该金属片所在的平面的正投影。

9.如权利要求8所述的天线装置，其特征在于，该金属片为金属框的延伸，该金属框承载显示单元并设置于该电路板上。

10.如权利要求9所述的天线装置，其中该电路板包括第一净空区及金属接地面，该第一天线与该金属片对应该第一净空区设置，该金属片为该金属接地面于该第一净空区的延伸。