CN104037501B - 移动装置 - Google Patents

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Abstract

一种移动装置，包括一主要天线以及一发夹形部。该发夹形部是靠近该主要天线，并大致为一U字形。该发夹形部用于增加该主要天线的频宽和天线效率。

Description

移动装置
技术领域
本发明是关于一种移动装置，特别是关于可改善天线频宽和天线效率的移动装置。
背景技术
随着移动通讯技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如：手提式计算机、移动电话、多媒体播放器以及其它混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，移动装置通常具有无线通讯的功能。有些涵盖长距离的无线通讯范围，例如：移动电话使用2G、3G、LTE(LongTermEvolution)4G系统及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通讯，而有些则涵盖短距离的无线通讯范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth、WLAN(WirelessLocalAreaNetwork)，以及WiMAX(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)系统使用2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。
在小型化移动装置中，由于用以无线通讯的天线和其它金属元件非常靠近，又多个天线之间彼此也会产生相互干扰，故往往对天线的效能产生不良影响。
发明内容
在一实施例中，本发明提供一种移动装置，包括：一主要天线；以及一发夹形部，靠近该主要天线，并大致为一U字形，其中，该发夹形部用于增加该主要天线的频宽和天线效率。
附图说明
图1是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；
图2A是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；
图2B是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置的示意图；
图3A是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；
图3B是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置的示意图；
图4A是显示主要天线的电压驻波比图；
图4B是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的主要天线的电压驻波比图；
图4C是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置的主要天线的电压驻波比图；
图5是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6是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置的示意图。
[标号说明]
100、200、250、300、350、500、600～移动装置；
110、210～主要天线；120、220、320～发夹形部；
181、184～馈入点；182、183～接地点；
190、290～信号源；214～调整部；
215～开孔；216～馈入部；
218～延伸支路；221、321、322～发夹形部的开路端；
222～发夹形部的接地端；510～边框；
515～背盖；520～壳体；
610～介质基板；D1～主要天线和发夹形部之间的距离；
FB1～频带；GND～接地电位。
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，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1是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(SmartPhone)或是一平板计算机(TabletComputer)。如图1所示，移动装置100至少包括一主要天线110和一发夹形部(HairpinElement)120。主要天线110的种类并无限制。在一些实施例中，主要天线110可以是一平面倒F形天线(PlanarInvertedFAntenna，PIFA)、一单极天线(MonopoleAntenna)、一循环天线(LoopAntenna)、一补钉天线(PatchAntenna)、一印刷式天线(PrintedAntenna)、一芯片天线(ChipAntenna)，或是一雷雕天线(LaserDirectStructuringAntenna)。发夹形部120可以用一导体材质制成，例如：银、铜、铁，或是铝。
发夹形部120是靠近主要天线110，并大致为一U字形。主要天线110和发夹形部120之间的距离D1必须小于10mm。发夹形部120是用于增加主要天线110的频宽和天线效率。在一实施例中，发夹形部120仅为一独立金属部。在另一实施例中，发夹形部120是作为独立于主要天线110之外的另一天线(例如：一平面倒F形天线(PlanarInvertedFAntenna，PIFA)，或是一单极天线(MonopoleAntenna)，其可用于接收数字电视(DigitalTelevision，DTV)信号、GPS(GlobalPositioningSystem)信号、GSM(GlobalSystemforMobileCommunications)信号、CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)信号、LTE(LongTermEvolution)信号…等等)。必须了解的是，移动装置100还可包括其它必要元件，例如：一处理器、一射频模块、一触控模块、一显示模块、一供电模块，以及一外壳(未显示)。
图2A是显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的示意图。移动装置200至少包括一主要天线210和一发夹形部220。如图2A所示，发夹形部220的一端为一开路端221，而发夹形部220的另一端为耦接至一接地电位GND的一接地端222，其为接地型式的一短路金属部(ShortingMetalElement)。接地电位GND可以由一接地元件所提供，例如：一金属接地面。发夹形部220可提供一共振频率，而主要天线210是操作于一工作频率。在本实施例中，主要天线210的工作频率约为发夹形部220的共振频率的(2N+1)倍，例如：3倍、5倍、7倍，或是9倍，其中N为一正整数。在较佳实施例中，该工作频率约为该共振频率的3倍。在元件尺寸方面，发夹形部220的长度约为该工作频率的波长的(2M+1)/4倍，例如：3/4倍、5/4倍、7/4倍，或是9/4倍，其中M为一正整数。在较佳实施例中，发夹形部220的长度约为该工作频率的波长的3/4倍。必须注意的是，由于主要天线210是操作于发夹形部220的一谐振频率(HarmonicFrequency)，在本发明中，发夹形部220不仅不会对主要天线210造成负面影响，还可以改善主要天线210的频宽和天线效率。
请再次参考图2A。主要天线210可以包括一调整部214、一馈入部216，以及一延伸支路218。馈入部216具有耦接至一信号源190的一馈入点181，以及耦接至接地电位GND的一接地点182。在一些实施例中，馈入点181和接地点182可以大致分别位于馈入部216的相对二角落处。调整部214是耦接至馈入部216，以调整主要天线210的阻抗匹配，其中一开孔215是形成于调整部214内。在一些实施例中，开孔215大致为一矩形。延伸支路218是耦接至调整部214，并大致朝向远离馈入部216的方向延伸。主要天线210的延伸支路218和发夹形部220之间的距离D1必须小于10mm。在本实施例中，调整部214大致为一空心矩形，馈入部216大致为一矩形，而延伸支路218大致为一L字形。然而，本发明并不限于此。在其它实施例中，主要天线210亦可用具有不同形状的其它种类天线实施之，并以发夹形部220改善其效能。
图2B是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置250的示意图。图2B和图2A相似，两者的差异在于，移动装置250的发夹形部220还具有一馈入点184，其耦接至另一信号源290。另外，馈入点184是邻近于发夹形部220的接地端222的一接地点183而设置。在本实施例中，发夹形部220是作为一平面倒F形天线，其独立于主要天线210之外。该平面倒F形天线可操作于另一工作频率，且提供一共振频率。在一些实施例中，主要天线210可操作于高频带的一第一工作频率，其约介于2300MHz至2900MHz之间(即Bluetooth/Wi-Fi频带)，而该平面倒F形天线(即发夹形部220)可操作于低频带的一第二工作频率，其约介于700MHz至896MHz之间(即LTE与GSM频带)。发夹形部220可提供上述高频带的共振频率，并成为主要天线210的一分集天线(DiversityAntenna)，藉以改善主要天线210的频宽和天线效率。
图3A是显示根据本发明一实施例所述的移动装置300的示意图。移动装置300至少包括一主要天线210和一发夹形部320。图3A和图2A相似，两者的差异在于，移动装置300的发夹形部320的二端为二开路端321、322，故为浮接型式的一金属部(FloatingMetalElement)。发夹形部320可提供一共振频率，而主要天线210是操作于一工作频率。在本实施例中，该工作频率约为该共振频率的2N倍，例如：2倍、4倍、6倍，或是8倍，其中N为一正整数。在较佳实施例中，该工作频率约为该共振频率的2倍。在元件尺寸方面，发夹形部320的长度约为该工作频率的波长的M/2倍，例如：1/2倍、1倍、3/2倍，或是2倍，其中M为一正整数。在较佳实施例中，发夹形部320的长度约为该工作频率的波长的1倍。相似地，主要天线210的延伸支路218和发夹形部320之间的距离D1必须小于10mm。必须注意的是，主要天线210是操作于发夹形部320的一谐振频率，在本发明中，发夹形部320甚至可以是同一装置中另一功能的天线。在依照上述设计方法的条件下，发夹形部320可能为操作于DTV、GSM、GPS、CDMA或LTE频带的天线。此设计不仅不会对主要天线210造成负面影响，还可以改善主要天线210的频宽和天线效率。
图3B是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置350的示意图。图3B和图3A相似，两者的差异在于，移动装置350的发夹形部320在靠近延伸支路218附近还具有一馈入点184，其耦接至另一信号源290。在本实施例中，发夹形部320是作为一单极天线，其独立于主要天线210之外。该单极天线可操作于另一工作频率，且提供一共振频率。在一些实施例中，主要天线210可操作于高频带的一第一工作频率，其约介于2300MHz至2900MHz之间(即Bluetooth/Wi-Fi频带)，而该单极天线(即发夹形部320)可操作于低频带的一第二工作频率，其约介于700MHz至896MHz之间(即LTE与GSM频带)。发夹形部320可提供上述高频带的共振频率，并成为主要天线210的一分集天线(DiversityAntenna)，藉以改善主要天线210的频宽和天线效率。
图4A是显示主要天线210的电压驻波比(VoltageStandingWaveRadio，VSWR)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。在没有任何发夹形部的情况下，主要天线210操作的该工作频率是位于一频带FB1内，并约介于2300MHz至2900MHz之间。换言之，主要天线210可用于涵盖Bluetooth/WLAN/WiMAX/LTE频带。
图4B是显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的主要天线210的电压驻波比图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。在具有开路端221和接地端222的发夹形部220加入移动装置200之后，主要天线210操作的该工作频率仍约介于2300MHz至2900MHz之间，而发夹形部220的该共振频率约介于500MHz至2000MHz之间。和图4A相比，移动装置200的主要天线210的电压驻波比于频带FB1内明显地下降。由此可知，本发明的发夹形部220能有效地改善主要天线210的频宽和天线效率。
图4C是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置300的主要天线210的电压驻波比图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。在具有开路端321、322的发夹形部320加入移动装置300之后，主要天线210操作的该工作频率仍约介于2300MHz至2900MHz之间，而发夹形部320的该共振频率约介于500MHz至2000MHz之间。和图4A相比，移动装置300的主要天线210的电压驻波比于频带FB1内明显地下降。由此可知，本发明的发夹形部320亦能有效地改善主要天线210的频宽和天线效率。
从图4B与图4C可明显看出，本发明的发夹形部可以有效地改善主要天线210的频宽和天线效率，其原因在于，发夹形部相对于主要天线210的设计位置，使得传递于发夹形部上的电流，相较于传递于主要天线上210的电流，两者之间具有较多电流同向的重迭路径，其中，电流路径的始点是从延伸支路218的开路端及发夹形部220的开路端221算起，在电流路径上是以一正弦波形(Sinewaveform)来作传递。因此，当电流同向的重迭路径愈多，愈能改善主要天线210的频宽和天线效率。
图5是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2A、2B相似，两者的差异在于，移动装置500还包括一壳体520，在一实施例中，壳体520可由非导电性材料所制成，即为一体成型的结构。在另一实施例中，壳体520可包括一边框510和一背盖515，其中背盖515可由导电或非导电性材料所制成，而边框510也可由导电或非导电性材料所制成。主要天线210和发夹形部220可设置于壳体520上，换言之，壳体520即为主要天线210和发夹形部220的一载体(Carrier)。壳体520可以是一智能型手机的一外壳，或是一平板计算机的一外壳。在一些实施例中，主要天线210和发夹形部220可设置于壳体520内的一软性电路板(未显示)上，或通过雷雕(LaserDirectStructuring，LDS)或涂布(Coating)的方式配置于壳体520的一内表面或一外表面上。须特别注意的是，主要天线210和发夹形部220可配置于壳体520上的任何位置，只要其载体不为导电性材料即可。另外，图2A、2B、3A、3B所示的主要天线210和发夹形部220、320亦可套用至图5所示的实施例中。
图6是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置600的示意图。图6和图2A、2B相似，两者的差异在于，移动装置600还包括一介质基板610，其中主要天线210和发夹形部220是设置于介质基板610上。介质基板610可以是移动装置600的一系统电路板，或是一FR4基板。当介质基板610具有一高介电系数时，主要天线210和发夹形部220的尺寸可以进一步微缩。必须注意的是，图2A、2B、3A、3B所示的主要天线210和发夹形部220、320亦可套用至图6所示的实施例中。
根据一些实施例的量测结果，主要天线210最初的总辐射功率(TotalRadiatedPower，TRP)约为6.6dBm，而全向灵敏度(TotalIsotropicSensitivity，TIS)约为-76.5dBm。在加入图2所示的发夹形部220后，主要天线210的总辐射功率上升至13.2dBm，而全向灵敏度下降至-82.7dBm。另一方面，在加入图3所示的发夹形部320后，主要天线210的总辐射功率上升至12.7dBm，而全向灵敏度下降至-82.4dBm。因此，本发明的发夹形部220、320皆能用于改善主要天线210的辐射效能，且不会因本身作为另一支天线而干扰到主要天线210。由于发夹形部220、320不须远离主要天线210，而隔离度的问题亦同时解决，本发明可节省移动装置内的设计空间，并适用于各种小型化的移动装置。
在本说明书以及申请专利范围中的序数，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露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，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范围所界定者为准。

Claims (26)

1.一种移动装置，包括：
一主要天线；以及
一发夹形部，靠近该主要天线，并大致为一U字形，
其中，该发夹形部用于增加该主要天线的频宽和天线效率，
其中该主要天线包括：
一馈入部，其中该馈入部具有耦接至一信号源的一馈入点，以及耦接至一接地电位的一接地点；
一调整部，耦接至该馈入部，其中一开孔是形成于该调整部内；以及
一延伸支路，耦接至该调整部，并大致朝向远离该馈入部的方向延伸，
其中该馈入部、该调整部、以及该延伸支路为一共平面结构。
2.根据权利要求1所述的移动装置，其中该主要天线和该发夹形部之间的距离是小于10mm。
3.根据权利要求1所述的移动装置，其中该发夹形部的一端为一开路端，而该发夹形部的另一端为一接地端。
4.根据权利要求3所述的移动装置，其中该发夹形部具有一共振频率，该主要天线是操作于一工作频率，而该工作频率约为该共振频率的(2N+1)倍，其中N为一正整数。
5.根据权利要求4所述的移动装置，其中该工作频率约为该共振频率的3倍。
6.根据权利要求5所述的移动装置，其中该共振频率约介于500MHz至2000MHz之间，而该工作频率约介于2300MHz至2900MHz之间。
7.根据权利要求4所述的移动装置，其中该发夹形部的长度约为该工作频率的波长的(2M+1)/4倍，其中M为一正整数。
8.根据权利要求7所述的移动装置，其中该发夹形部的该长度约为该工作频率的该波长的3/4倍。
9.根据权利要求3所述的移动装置，其中该发夹形部还具有耦接至一信号源的一馈入点，而该发夹形部是作为独立于该主要天线之外的一平面倒F形天线。
10.根据权利要求9所述的移动装置，其中该发夹形部的该馈入点是邻近于该发夹形部的该接地端。
11.根据权利要求9所述的移动装置，其中该主要天线是操作于一第一工作频率，该平面倒F形天线是操作于一第二工作频率，其中该第一工作频率约介于2300MHz至2900MHz之间，而该第二工作频率约介于700MHz至896MHz之间。
12.根据权利要求1所述的移动装置，其中该发夹形部的二端皆为开路端。
13.根据权利要求12所述的移动装置，其中该发夹形部具有一共振频率，该主要天线是操作于一工作频率，而该工作频率约为该共振频率的2N倍，其中N为一正整数。
14.根据权利要求13所述的移动装置，其中该工作频率约为该共振频率的2倍。
15.根据权利要求14所述的移动装置，其中该共振频率约介于500MHz至2000MHz之间，而该工作频率约介于2300MHz至2900MHz之间。
16.根据权利要求13所述的移动装置，其中该发夹形部的长度约为该工作频率的波长的M/2倍，其中M为一正整数。
17.根据权利要求16所述的移动装置，其中该发夹形部的该长度约为该工作频率的该波长的1倍。
18.根据权利要求12所述的移动装置，其中该发夹形部还具有耦接至一信号源的一馈入点，而该发夹形部是作为独立于该主要天线之外的一单极天线。
19.根据权利要求18所述的移动装置，其中该主要天线是操作于一第一工作频率，该单极天线是操作于一第二工作频率，其中该第一工作频率约介于2300MHz至2900MHz之间，而该第二工作频率约介于700MHz至896MHz之间。
20.根据权利要求1所述的移动装置，其中该馈入部大致为一矩形，而该调整部大致为一空心矩形。
21.根据权利要求1所述的移动装置，其中该延伸支路大致为一L字形。
22.根据权利要求1所述的移动装置，其中该发夹形部是作为独立于该主要天线之外的另一天线。
23.根据权利要求1所述的移动装置，还包括：
一壳体，其中该主要天线和该发夹形部是设置于该壳体内。
24.根据权利要求23所述的移动装置，其中该壳体包括一边框和一背盖，而该边框和该背盖是由导电或非导电性材料所制成。
25.根据权利要求23所述的移动装置，其中该主要天线和该发夹形部是通过雷雕或涂布的方式配置于该壳体的一内表面上。
26.根据权利要求1所述的移动装置，还包括：
一介质基板，其中该主要天线和该发夹形部是设置于该介质基板上。
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