CN104468876B - 通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信装置，包括装置外壳、外部连接部以及第一金属部。装置外壳内具有一接地元件及一天线元件。接地元件具有第一边缘、第二边缘以及第一连接点。第一边缘与第二边缘彼此相对。第一连接点邻近或位于第二边缘，且天线元件邻近第一边缘。外部连接部位于装置外壳的外部，由一非导电性物质所形成。外部连接部大致为一带状结构，并与装置外壳大致形成一环圈结构。第一金属部由外部连接部所承载，第一金属部并耦接至第一连接点。

Description

通信装置

技术领域

本发明是一种通信装置，且特别是一种腕戴式通信装置。

背景技术

近年来随着移动通信科技蓬勃发展，移动通信装置的功能越来越多元而丰富。为了符合市场趋势与消费者的期待，穿戴式通信装置(例如：智能手表、智能眼镜等)逐渐受到人们的瞩目。其中，可应用在智能手表的通信装置的设计必须符合体积小、适合方便配戴的特性，然而这也将使得通信装置的接地面过小，进而致使天线元件无法操作在移动通信的低频频带(例如：900MHz频带)。因此，如何使可应用在通信装置的天线元件能够达成多频操作并藉此涵盖低频频带，已成为一项重要课题。

发明内容

本发明提供一种通信装置，其装置外壳与外部连接部形成一环圈结构，进而致使通信装置可应用在智能手表上。此外，装置外壳的外部具有一金属部，且金属部承载于外部连接部并耦接于装置外壳内的接地元件。藉此，接地元件将可有效增加接地元件的等效共振长度，使得装置外壳内的天线元件的共振模态能被有效激发，并可涵盖移动通信(例如：GSM900/1800/1900频带)的多频操作。

本发明提出一种通信装置，包括装置外壳、外部连接部以及第一金属部。装置外壳内具有接地元件及天线元件。接地元件具有第一边缘、第二边缘以及第一连接点。第一边缘与第二边缘彼此相对。第一连接点邻近或位于第二边缘，且天线元件邻近第一边缘。外部连接部位于装置外壳的外部，由一非导电性物质所形成。外部连接部大致为一带状结构，并与装置外壳大致形成一环圈结构。第一金属部由外部连接部所承载，且第一金属部并耦接至第一连接点。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的第一实施例的通信装置的结构示意图；

图1B为本发明的第一实施例的天线元件的返回损失图；

图2为本发明的第二实施例的通信装置的结构示意图；

图3为本发明的第二实施例的天线元件的返回损失图；

图4为本发明的第二实施例的天线元件的天线效率图；

图5为本发明的第三实施例的通信装置的结构示意图；

图6为本发明的第四实施例的通信装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、2、5、6：通信装置；

11：装置外壳；

12：接地元件；

121：第一边缘；

122：第二边缘；

123：第一连接点；

13：天线元件；

14：外部连接部；

15、25：第一连接线；

16、26、56：第一金属部；

17：信号源；

21、51、61：电感元件；

22：第二连接点；

23、63：第二连接线；

24、64：第二金属部；

31、32：返回损失曲线；

41、42：天线效率曲线；

561：第一部分；

562：第二部分；

65：连接线。

具体实施方式

图1A为本发明的第一实施例的通信装置的结构示意图。通信装置1包括一装置外壳11、一外部连接部14以及一第一金属部16。装置外壳11内设有一接地元件12及一天线元件13。接地元件12具有一第一边缘121、一第二边缘122以及一第一连接点123。第一边缘121与第二边缘122彼此相对。第一连接点123邻近或位于第二边缘122，且天线元件13邻近第一边缘121。此外，一信号源17耦接至天线元件13，并用以激发天线元件13。

外部连接部14位于装置外壳11的外部，并由一非导电性物质所形成。外部连接部14大致为一带状结构，且所述带状结构的两端分别耦接于装置外壳11的相对的两侧。藉此，外部连接部14与装置外壳11将可大致形成一环圈结构。此外，在实际应用上，使用者可通过所述环圈结构将通信装置1穿戴在手腕上，以便于携带与使用。换言之，通信装置1可例如是一种腕戴式通信装置，进而可应用在智能手表(smart watch)上。

第一金属部16设置在装置外壳11之外，并由外部连接部14所承载。举例来说，第一金属部16可被埋入于外部连接部14之内，并包括至少一金属线或一金属片。此外，第一金属部16经由一第一连接线15耦接至接地元件12的第一连接点123，且第一金属部16的长度至少为接地元件的长度的0.3倍。

藉此，第一金属部16将可用以调整接地元件12的等效共振长度。例如，可经由第一金属部16增加接地元件12的等效共振长度，进而致使天线元件13的共振模态可以被良好激发或是改善天线元件13操作在一频带下的阻抗匹配及辐射效率。此外，由于第一金属部16可被非导电性物质所形成的外部连接部14包覆着，因此在实际应用上，第一金属部16可以不被使用者直接地接触。如此一来，使用者将不会影响到第一金属部16对接地元件12的等效共振长度的调整。

图1B为本发明的第一实施例的天线元件的返回损失(return loss)图。其中，此实施例所列举的接地元件12的尺寸约为45x40mm²，且天线元件13的长度与高度分别约为30mm与10mm，且天线元件13形成于一FR4基板上。再者，此实施例是以6dB的返回损失，也即是3:1的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，简称VSWR)，来定义天线元件13的操作频宽。如图1B所示，随着第一金属部16的设置，天线元件13所操作的频带将可涵盖GSM1800频带。

图2为本发明的第二实施例的通信装置的结构示意图。第二实施例所列举的通信装置2基本上与第一实施例所列举的通信装置1相似。与第一实施例主要不同之处在于，通信装置2还包括一电感元件21与一第二金属部24，且接地元件12还具有邻近或是位于第二边缘122的一第二连接点22。

具体而言，第一金属部26经由一第一连接线25及电感元件21耦接至第一连接点123。第二金属部24设置在装置外壳11之外，并由外部连接部14所承载。例如，第二金属部24可被埋入于外部连接部14之内。此外，第二金属部24经由一第二连接线23耦接至接地元件12的第二连接点22，且第二金属部24的长度至少为接地元件的长度的0.2倍。

藉此，将可通过第一金属部26及第二金属部24，分别调整接地元件12在不同频带下的等效共振长度，进而改善天线元件13在不同频带下的阻抗匹配及辐射效率，并致使天线元件13达到多频操作的特性。举例来说，第一金属部26可用以调整接地元件12在一低频频带下的等效共振长度，且第二金属部24可用以调整接地元件12在一高频频带下的等效共振长度。藉此，将可致使天线元件13在低频与高频共振模态下均可达到较佳的阻抗匹配。

除此之外，由于第一金属部26是通过电感元件21耦接至第一连接点123，因此第一金属部26可以在改善天线元件13于低频共振模态下的阻抗匹配的同时，也不会影响到天线元件13在高频共振模态下的阻抗匹配。再者，由于第一金属部26与第二金属部24可被非导电性物质所形成的外部连接部14包覆着，因此在实际应用上，第一金属部26与第二金属部24可以不被使用者直接地接触。如此一来，使用者将不会影响到第一金属部26与第二金属部24对接地元件12的等效共振长度的调整。至于通信装置2的其余结构与第一实施例相似或是相同，故在此不与赘述。

图3为本发明的第二实施例的天线元件的返回损失图。其中，此实施例所列举的第一金属部26的长度约为35mm，电感元件21的电感值约为20nH，第二金属部24的长度约为18mm，且外部连接部14与装置外壳11所形成的环圈结构的长度约为230mm。此外，返回损失曲线31用以表示在未加入第一金属部26及第二金属部24下的返回损失，且返回损失曲线32用以表示在加入第一金属部26及第二金属部24下的返回损失。

如返回损失曲线31所示，在未加入第一金属部26及第二金属部24的情况下，天线元件13仅涵盖GSM1800频带(约1710～1880MHz)，也即是天线元件13只具有单频带操作的特性。再者，如返回损失曲线32所示，在加入第一金属部26及第二金属部24的情况下，天线元件13将可操作在一低频频带以涵盖GSM900频带(约880～960MHz)，且天线元件13也可操作在一高频频带以涵盖GSM1800/1900频带(约1710～1990MHz)。换言之，随着第一金属部26及第二金属部24的加入，天线元件13将可达到多频操作的特性。

图4为本发明的第二实施例的天线元件的天线效率图。其中，天线效率曲线42用以表示在未加入第一金属部26及第二金属部24下的天线效率(包含返回损失的辐射效率)，且天线效率曲线41用以表示在加入第一金属部26及第二金属部24下的天线效率(包含返回损失的辐射效率)。参照图4，可明显看出，随着第一金属部26及第二金属部24的加入，天线元件13的天线效率可从天线效率曲线42改善至天线效率曲线41。如此一来，天线元件13在GSM900频带的天线效率将可到达51%至71%，且天线元件13在GSM1800/1900频带的天线效率将可到达59%至87%，进而致使通信装置适合应用于移动通信的多频操作。

图5为本发明的第三实施例的通信装置的结构示意图。第三实施例所列举的通信装置5基本上与第一实施例所列举的通信装置1相似。与第一实施例主要不同之处在于，第一金属部56包括一第一部分561及一第二部分562，且一电感元件51穿插在第一部分561与第二部分562之间。具体而言，第一部分561耦接至第一连接点123，且第一部分561经由电感元件51耦接至第二部分562。换言之，电感元件51相当于将第一金属部56分隔为第一部分561以及第二部分562。此外，第一部分561的长度至少为第二部分562的长度的0.2倍。

值得注意的是，第一部分561可用以调整天线元件13在一高频频带的阻抗匹配与辐射效率。此外，由于电感元件51穿插在第一部分561与第二部分562之间，因此第一金属部56也可用以调整天线元件13在一低频频带的阻抗匹配与辐射效率。换言之，第一金属部56可同时改善天线元件13在不同两频带下的阻抗匹配与辐射效率，进而达成与第二实施例相似的功效。至于通信装置5的其余结构与第一实施例相似或是相同，故在此不与赘述。

图6为本发明的第四实施例的通信装置的结构示意图。第四实施例所列举的通信装置6基本上与第二实施例所列举的通信装置2相似。与第二实施例主要不同之处在于，第二金属部64经由一第二连接线63及一电感元件61耦接至第二连接点22，且通信装置6还包括至少一连接线65。

具体而言，第二金属部64与第一金属部26经由至少一连接线65电性连接。藉此，第二金属部64与第一金属部26将可等效成一较大的金属片，进而可以更进一步地改善天线元件13在一共振模态下的阻抗匹配。除此之外，由于第二金属部64经由电感元件61耦接至第二连接点22，因此可增加利用第二金属部64调整接地元件12的等效共振长度的弹性。在此相似结构下，第四实施例所列举的通信装置6也可达成与第二实施例相似的功效。至于通信装置6的其余结构与第二实施例相似或是相同，故在此不与赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种通信装置，其特征在于，包括：

一装置外壳，该装置外壳内具有一接地元件及一天线元件，该接地元件具有一第一边缘、一第二边缘及一第一连接点，该第一边缘与该第二边缘彼此相对，该第一连接点邻近或位于该第二边缘，该天线元件邻近该第一边缘；

一外部连接部，位于该装置外壳的外部，由一非导电性物质所形成，该外部连接部为一带状结构，并与该装置外壳大致形成一环圈结构；以及

一第一金属部，由该外部连接部所承载，并耦接至该第一连接点，

其中，该第一金属部经由一第一连接线耦接至该接地元件的该第一连接点。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该第一连接线为一电感元件。

3.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该第一金属部被埋入于该外部连接部内，并包括至少一金属线或一金属片。

4.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该第一金属部的长度至少为该接地元件的长度的0.3倍。

5.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该第一金属部包括一第一部分与一第二部分，该第一部分耦接至该第一连接点，并经由一电感元件耦接至该第二部分，且该第一部分的长度至少为该第二部分的长度的0.2倍。

6.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该通信装置还具有一第二金属部，该第二金属部由该外部连接部所承载，该第二金属部并耦接至该接地元件的一第二连接点，该第二连接点邻近或位于该第二边缘。

7.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，该第二金属部经由一电感元件耦接至该第二连接点。

8.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，该第二金属部被埋入于该外部连接部内。

9.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，该第二金属部的长度至少为该接地元件的长度的0.2倍。

10.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，该第二金属部与该第一金属部经由至少一连接线电性连接。