CN103945568B

CN103945568B - 移动装置

Info

Publication number: CN103945568B
Application number: CN201310019658.2A
Authority: CN
Inventors: 张志华; 曾国华; 黄少榆
Original assignee: Acer Inc
Current assignee: Acer Inc
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2018-05-15
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: CN103945568A

Abstract

本发明公开一种移动装置，包括：一系统电路板、一接地元件、一通信模块、一第一天线、一第二天线、一第一天线切换模块，以及一第二天线切换模块。该第一天线用于接收或传送位于一第一频带的一第一信号。该第二天线用于接收或传送位于一第二频带的一第二信号。该第二频带不同于该第一频带。该第一天线切换模块耦接于该通信模块和该第一天线之间，并用于分离该第一信号的频率。该第二天线切换模块耦接于该通信模块和该第二天线之间，并用于分离该第二信号的频率。本发明的移动装置采用双天线系统可覆盖更宽的频带范围。

Description

移动装置

技术领域

本发明涉及一种移动装置，尤其涉及包括双天线的移动装置。

背景技术

随着移动通信装置市场的蓬勃发展，各式各样的移动通信产品也陆续的在市场上被推出，以目前的趋势来看大致上可以分成智能型手机、平板电脑以及笔记型电脑等三大类产品。为了追求更快速的联网速度与高品质网络影音的传输，第四代移动通信技术LTE(Long Term Evolution，长期演进技术)正在快速的商用化当中。LTE的频带范围从低频700MHz一直到高频的2690MHz，大概超过10几个应用频段。由于LTE通信系统并不同于传统的2G/3G通信系统，其依据不同国家、不同地区须搭配不同的应用频带。所以造成现有的LTE手持式装置还无法达到以单一机型涵盖全球的目标，其中一个重要的原因就是在于天线设计。

目前手机内部可以提供给天线的完整空间越来越小，再加上天线周围环境越来越复杂，因此要达成涵盖LTE/2G/3G的多频天线设计是相当困难的。在达成涵盖LTE频带的同时，天线本身还必须能够涵盖2G/3G通信频带。亦即，天线要一次涵盖至少7个以上操作频带，这使天线设计者面临很大的挑战。现在的手机天线设计趋势都是以单一天线达成多频操作，但天线设计者往往会发现，在调整LTE频段性能时将破坏2G/3G频段的性能，这是因为天线结构彼此之间有其互相耦合特性所导致。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种移动装置，包括：一系统电路板；一接地元件，设置于该系统电路板上；一通信模块；一第一天线，用于接收或传送位于一第一频带的一第一信号；一第二天线，用于接收或传送位于一第二频带的一第二信号，其中该第二频带不同于该第一频带；一第一天线切换模块，耦接于该通信模块和该第一天线之间，并用于分离该第一信号的频率；以及一第二天线切换模块，耦接于该通信模块和该第二天线之间，并用于分离该第二信号的频率，其中，该第一天线于该系统电路板上有一第一投影，该第二天线于该系统电路板上有一第二投影，而该第一投影和该第二投影皆与该接地元件不重叠。

另外，本发明提供一种移动装置，包括：一系统电路板；一接地元件，设置于该系统电路板上；一通信模块；一第一天线，用于接收或传送位于一第一频带的一第一信号；一第二天线，用于接收或传送位于一第二频带的一第二信号，其中该第二频带不同于该第一频带；以及一天线切换模块，其中该第一天线和该第二天线皆经由该天线切换模块耦接至该通信模块，而该天线切换模块用于分离该第一信号的频率或(且)该第二信号的频率；其中，该第一天线于该系统电路板上有一第一投影，该第二天线于该系统电路板上有一第二投影，而该第一投影和该第二投影皆与该接地元件不重叠。

本发明的移动装置采用双天线系统以分别涵盖WWAN和LTE频带。由于每一天线所须涵盖的频带范围较小，天线设计者可以很容易地制作此双天线系统并调整其辐射特性。在适当地设计下，此双天线系统可以比传统的单天线系统占据更少的空间。另外，因为改变一天线的结构不会影响另一天线的辐射特性，此二天线将能独立地运作而不会互相干扰。

附图说明

图1为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；

图2A为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的平面展开图；

图2B为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的立体图；

图3为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的第一天线和第二天线的返回损失图；

图4为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的第一天线和第二天线的天线效率图；

图5为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；

图6为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；以及

图7为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图

上述附图中的附图标记说明如下：

100、200、500、600、700～移动装置；

110～系统电路板；

120、220、520～接地元件；

130～通信模块；

140、240～第一天线；

150、250～第二天线；

160～第一天线切换模块；

170～第二天线切换模块；

180～第三天线；

190～第三天线切换模块；

241～第一馈入部；

242～第一辐射部；

243～第一辐射部的第一部分；

244～第一辐射部的第二部分；

245～第一辐射部的第三部分；

246～第一延伸部；

249～第一馈入点；

251～第二馈入部；

252～第二辐射部；

253～第二辐射部的第四部分；

254～第二辐射部的第五部分；

255～第二辐射部的第六部分；

256～第二延伸部；

259～第二馈入点；

257～电感器；

280～电子零件；

610、710～天线切换模块；

720～切换器；

FB1～第一频带；

FB2～第二频带；

LL1～弯折线；

S1～第一信号；

S2～第二信号；

S3～第三信号。

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合附图，作详细说明如下。

图1为显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的示意图。移动装置100可以是一智能型手机、一平板电脑，或是一笔记型电脑。如图1所示，移动装置100包括：一系统电路板110、一接地元件120、一通信模块130、一第一天线140、一第二天线150、一第一天线切换模块(Antenna Switch Module，ASM)160，以及一第二天线切换模块170。必须了解的是，移动装置100更可包括其他元件，例如：一处理器、一相机模块、一触控面板、一触控模块、一电池，以及一外壳(未显示)。

系统电路板110可以是一介质基板，例如：一FR4基板。接地元件120可以是设置于系统电路板110上的一接地面，并以金属制成，例如：铜、银，或是铝。通信模块130用于执行一信号处理程序。第一天线140用于接收或传送位于一第一频带的一第一信号S1，而第二天线150用于接收或传送位于一第二频带的一第二信号S2，其中该第二频带不同于该第一频带。在一些实施例中，该第一频带可涵盖WWAN(Wireless Wide Area Network)频带，而第二频带可涵盖LTE(Long Term Evolution)频带。第一天线140和第二天线150的种类在本发明中并不作限制。例如，第一天线140和第二天线150的任一者可为一单极天线(MonopoleAntenna)、一回圈天线(Loop Antenna)、一平面倒F形天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)、一补丁天线(Patch Antenna)，或是一芯片天线(Chip Antenna)。第一天线140和第二天线150可以分别大致设置于系统电路板110的一边缘的相对二角落处。在一些实施例中，第一天线140和第二天线150可以设置于系统电路板110的一表面上，或是大致与系统电路板110分离。在较佳实施例中，第一天线140于系统电路板110上有一第一投影，第二天线150于系统电路板110上有一第二投影，其中该第一投影和该第二投影皆与接地元件120不重叠。换言之，第一天线140和第二天线150设置于系统电路板110上的一非接地区域。第一天线切换模块160耦接于通信模块130和第一天线140之间，并用于分离第一信号S1的频率。第二天线切换模块170耦接于通信模块130和第二天线150之间，并用于分离第二信号S2的频率。第一天线切换模块160和第二天线切换模块170可以各自为一进多出(One-InputMulti-Output)的转换器，或(且)为多进一出(Multi-Input One-Output)的转换器，因此，移动装置100能轻易地操作于多重频带。

在较佳实施例中，本发明的移动装置100采用双天线系统以分别涵盖WWAN和LTE频带。由于每一天线所须涵盖的频带范围较小，天线设计者可以很容易地制作此双天线系统并调整其辐射特性。在适当地设计下，此双天线系统可以比传统的单天线系统占据更少的空间。另外，因为改变一天线的结构不会影响另一天线的辐射特性，此二天线将能独立地运作而不会互相干扰。

图2A为显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的平面展开图。图2B为显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的立体图。如图2A、图2B所示，在移动装置200中，一第一天线240和一第二天线250各自于系统电路板110上形成一立体结构。请一并参考图2A、图2B，而第一天线240和第二天线250的细部特征将于本实施例中详述如下。

第一天线240包括：一第一馈入部241、一第一辐射部242，以及一第一延伸部246。第一馈入部241经由第一天线切换模块160耦接至通信模块130。第一馈入部241可以大致为一矩形，而第一馈入部241的一第一馈入点249位于该矩形的一角落处。在一些实施例中，第一馈入部241的第一馈入点249经由一顶针(Pogo Pin)或一金属弹片(Metal Spring)(未显示)耦接至位于系统电路板110上的第一天线切换模块160。第一辐射部242与第一馈入部241分离，其中第一辐射部242的一端耦接至一接地元件220(例如：经由一顶针或一金属弹片)，而第一辐射部242的另一端与第一馈入部241之间形成一第一耦合间隙G1。第一延伸部246耦接至第一辐射部241。第一延伸部246可以大致为一矩形。

第一辐射部242为一蜿蜒结构。更详细地说，第一辐射部242包括一第一部分243、一第二部分244，以及一第三部分245，其中第一部分243经由第二部分244耦接至第三部分245。在一些实施例中，第一部分243大致为一U字形，第二部分244大致为一倒S字形，而第三部分245大致为一I字形。第一延伸部246耦接至第一部分243的一边缘和第二部分244的一边缘。在一些实施例中，第一延伸部246沿着图2A中的一弯折线LL1作弯折，使得第一辐射部242和第一延伸部246大致位于垂直的二平面上。

第二天线250包括一第二馈入部251、一第二辐射部252、一第二延伸部256，以及一电感器257。电感器257可以是一芯片电感器，用于提供额外的共振长度。第二馈入部251经由第二天线切换模块170耦接至通信模块130。第二馈入部251可以大致为一矩形，而第二馈入部251的一第二馈入点259位于该矩形的一角落处。在一些实施例中，第二馈入部251的第二馈入点259经由一顶针或一金属弹片(未显示)耦接至位于系统电路板110上的第二天线切换模块170。第二辐射部252与第二馈入部251分离，其中第二辐射部252的一端经由电感器257耦接至接地元件220(例如：更经由一顶针或一金属弹片)，而第二辐射部252的另一端与第二馈入部251之间形成一第二耦合间隙G2。第二延伸部256耦接至第二辐射部252。第二延伸部256可以大致为一矩形。

第二辐射部252为一蜿蜒结构。更详细地说，第二辐射部252包括一第四部分253、一第五部分254，以及一第六部分255，其中第四部分253经由第五部分254耦接至第六部分255。在一些实施例中，第四部分253大致为一U字形，第五部分254大致为一S字形，而第六部分255大致为一I字形。第二延伸部256耦接至第四部分253的一边缘和第五部分254的一边缘。在一些实施例中，第二延伸部256沿着图2A中的弯折线LL1作弯折，使得第二辐射部252和第二延伸部256大致位于垂直的二平面上。

在一些实施例中，移动装置200还可包括一电子零件280，其设置于系统电路板110上第一天线240和第二天线250之间。例如，电子零件280可以是一通用串行总线(UniversalSerial Bus，USB)插槽、一相机镜头、一发光二极管，或一扬声器。

图3为显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的第一天线240和第二天线250的返回损失(Return Loss)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表返回损失(dB)。如图3所示，第一天线240可以激发产生一第一频带FB1，而第二天线250可以激发产生一第二频带FB2。在较佳实施例中，第一频带FB1约由824MHz至960MHz，以及约由1710MHz至2170MHz；而第二频带FB2约由747MHz至787MHz，以及约由1710MHz至2690MHz。因此，第一天线240可以至少涵盖一些2G/3G频带，而第二天线250可以至少涵盖一些LTE频带。

图4为显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的第一天线240和第二天线250的天线效率(Antenna Efficiency)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表天线效率(%)。如图4所示，第一天线240于第一频带FB1中的天线效率约介于35%至90%之间，而第二天线250于第二频带FB2中的天线效率约介于40%至80%之间。因此，移动装置200的天线效率能够符合实际应用需要。

图5为显示根据本发明一实施例所述的移动装置500的示意图。图5和图1相似，两者的差异在于，移动装置500还包括一第三天线180和一第三天线切换模块190。第三天线180用于接收或传送位于一第三频带的一第三信号S3，其中该第三频带不同于前述的第一频带和第二频带。第三天线切换模块190耦接于通信模块130和第三天线180之间，并用于分离第三信号S3的频率。第三天线切换模块190可为一进多出(One-Input Multi-Output)的转换器，或(且)为多进一出(Multi-Input One-Output)的转换器。相似地，第三天线180于系统电路板110上有一第三投影，而该第三投影与一接地元件520不重叠。必须了解的是，移动装置500更可包括四个或更多天线和天线切换模块。图5的移动装置500的其余特征皆与图1的移动装置100相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图6为显示根据本发明一实施例所述的移动装置600的示意图。图6和图1相似，两者的差异在于，移动装置600仅包括单一天线切换模块610，而第一天线140和第二天线150皆经由天线切换模块610耦接至通信模块130。天线切换模块610用于分离第一信号S1的频率和第二信号S2的频率。在本实施例中，天线切换模块610可为两进多出(Two-InputMulti-Output)的转换器，或(且)为多进两出(Multi-Input Two-Output)的转换器。图6的移动装置600的其余特征皆与图1的移动装置100相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图7为显示根据本发明一实施例所述的移动装置700的示意图。图7和图1相似，两者的差异在于，移动装置700仅包括单一天线切换模块710，而移动装置700还包括一切换器720。切换器720根据来自通信模块130的一控制信号SC，选择性地耦接第一天线140和第二天线150两者之一至天线切换模块710。天线切换模块710用于分离第一信号S1的频率或第二信号S2的频率。在本实施例中，天线切换模块710可为一进多出(One-Input Multi-Output)的转换器，或(且)为多进一出(Multi-Input One-Output)的转换器。图7的移动装置700的其余特征皆与图1的移动装置100相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

在一些实施例中，本发明的元件尺寸和元件参数如下。请一并参考图2A、图2B图。接地元件220的长度约为110mm，宽度约为70mm。第一天线240的长度约为30mm，宽度约为10mm。第二天线250的长度约为30mm，宽度约为10mm。第一天线240和第二天线250可形成于厚度约为0.8mm的一弯折FR4基板上。第一天线240和第二天线250在系统电路板110上的总高度约为5mm。电感器257的一电感值约为13nH。系统电路板110的一介电常数约为4.4。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状、元件参数，以及频带范围皆非为本发明的限制条件。天线设计者可根据不同需求调整这些设定值。另外，图2A、2B所示的第一天线140和第二天线150的细部结构皆可套用至图1、图5、图6、图7的实施例当中。

在本说明书以及权利要求中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。

本发明虽以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种移动装置，包括：

一系统电路板；

一接地元件，设置于该系统电路板上；

一通信模块；

一第一天线，用于接收或传送位于一第一频带的一第一信号；

一第二天线，用于接收或传送位于一第二频带的一第二信号，其中该第二频带不同于该第一频带；

一第一天线切换模块，耦接于该通信模块和该第一天线之间，并用于分离该第一信号的频率；以及

一第二天线切换模块，耦接于该通信模块和该第二天线之间，并用于分离该第二信号的频率；

其中，该第一天线于该系统电路板上有一第一投影，该第二天线于该系统电路板上有一第二投影，而该第一投影和该第二投影皆与该接地元件不重叠；

其中该第一天线包括：

一第一馈入部，经由该第一天线切换模块耦接至该通信模块；

一第一辐射部，与该第一馈入部分离，其中该第一辐射部的一端耦接至该接地元件，而该第一辐射部的另一端与该第一馈入部之间形成一第一耦合间隙；以及

一第一延伸部，耦接至该第一辐射部。

2.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部包括一第一部分、一第二部分，以及一第三部分，其中该第一部分大致为一U字形，该第二部分大致为一倒S字形，该第三部分大致为一I字形，而该第一部分经由该第二部分耦接至该第三部分。

3.如权利要求2所述的移动装置，其中该第一延伸部耦接至该第一部分的一边缘和该第二部分的一边缘，而该第一辐射部和该第一延伸部大致位于垂直的二平面上。

4.如权利要求1所述的移动装置，其中该第二天线包括：

一第二馈入部，经由该第二天线切换模块耦接至该通信模块；

一电感器；

一第二辐射部，与该第二馈入部分离，其中该第二辐射部的一端经由该电感器耦接至该接地元件，而该第二辐射部的另一端与该第二馈入部之间形成一第二耦合间隙；以及

一第二延伸部，耦接至该第二辐射部。

5.如权利要求4所述的移动装置，其中该第二辐射部包括一第四部分、一第五部分，以及一第六部分，该第四部分大致为一U字形，该第五部分大致为一S字形，该第六部分大致为一I字形，而该第四部分经由该第五部分耦接至该第六部分。

6.如权利要求5所述的移动装置，其中该第二延伸部耦接至该第四部分的一边缘和该第五部分的一边缘，而该第二辐射部和该第二延伸部大致位于垂直的二平面上。

7.如权利要求1所述的移动装置，还包括：

一第三天线，用于接收或传送位于一第三频带的一第三信号，其中该第三频带不同于该第一频带和该第二频带；以及

一第三天线切换模块，耦接于该通信模块和该第三天线之间，并用于分离该第三信号的频率，其中该第三天线于该系统电路板上有一第三投影，而该第三投影与该接地元件不重叠。

8.一种移动装置，包括：

一系统电路板；

一接地元件，设置于该系统电路板上；

一通信模块；

一第二天线，用于接收或传送位于一第二频带的一第二信号，其中该第二频带不同于该第一频带；以及

一天线切换模块，其中该第一天线和该第二天线皆经由该天线切换模块耦接至该通信模块，而该天线切换模块用于分离该第一信号的频率或(且)该第二信号的频率；

其中该第一天线包括：

一第一延伸部，耦接至该第一辐射部。

9.如权利要求8所述的移动装置，还包括：

一切换器，根据来自该通信模块的一控制信号，选择性地耦接该第一天线和该第二天线两者之一至该天线切换模块。