CN104518370B - 连接器、天线及电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种连接器，包括第一连接器本体及模态转换单元。第一连接器本体包括介质座体、壳体及接脚组。壳体与介质座体相固定。接脚组配置于介质座体上。模态转换单元包括基板及模态转换结构。基板固定于第一连接器本体且具有传输线。壳体构成波导管且藉由模态转换结构而耦接于传输线。信号从壳体透过模态转换结构被传递至传输线，或从传输线透过模态转换结构被传递至壳体并被发射至外界，故上述连接器可视为天线，其中所述信号为毫米波信号，该壳体的开口的截面相关于该壳体的截止频率。

Description

连接器、天线及电子装置
技术领域
本申请是有关于一种连接器及电子装置，且特别是有关于一种具有天线功能的连接器及具有此连接器的电子装置。
背景技术
天线在无线通信中是必备组件。随着无线通信对于数据传输量需求的增加，具有非常宽可用频宽(最宽可达7GHz)的60GHz频段毫米波通信成为近年来非常热门的应用标的。举例来说，可在手持式电子装置内设置毫米波信号收发模块，使手持式电子装置能够藉由毫米波信号来进行高速无线传输。
目前多数手持式电子装置采用一体成型(unibody)金属机壳，允许安装毫米波天线的位置更受限，且造成毫米波信号在金属空腔中共振与横向传播，降低天线辐射效率；手持式电子装置内若含多通信规格系统及天线，在有限手机空间中再配置毫米波模块必须避开既有的各种零组件空间干涉、功能干扰以及散热等问题，还需注意不被握持/操作的双手所遮挡，总而言之应用于消费性电子产品的毫米波天线模块除了要兼顾增益、波束角度与涵盖范围、体积、制作与组装成本等众多因素外，亦须考虑兼容性及使用者操作姿态等细节。然而，也有许多手持式电子装置其毫米波信号收发模块采用了数组式微带天线，装置的金属外壳对其内的天线造成屏蔽效应，因此多半需于天线数组上方金属机壳开孔提供电磁波传播路径，影响手持式电子装置的外观。此外，配置于装置内电路板上数组式微带天线其天线波束方向垂直于装置内电路板，当使用者操作、观看或握持手持式电子装置时毫米波将朝地面方向传播，或当两手持式电子装置平放于桌面欲进行数据对传时，两装置天线主波束皆朝向桌面而非相互对准，因此电磁波较无法有效率发射接收或甚至较无法发射接收。再者，当使用者握持手持式电子装置时，设置于手持式电子装置背盖下的数组式微带天线容易因使用者的手部的遮挡而降低信号收发。
发明內容
依据本申请一实施范例的连接器，包括第一连接器本体及模态转换单元。第一连接器本体包括至少一介质座体、壳体及接脚组。壳体与介质座体相固定。接脚组配置于介质座体上且用以连接第二连接器本体。模态转换单元包括基板及至少一模态转换结构。基板固定于第一连接器本体且具有至少一传输线。壳体构成模态转换单元的至少一波导管且用以无线收发信号。传输线与壳体藉由模态转换结构而相互耦接。信号从壳体透过模态转换结构被传递至传输线，或从传输线透过模态转换结构被传递至壳体并被发射至外界，其中所述信号为毫米波信号，该壳体的开口的截面相关于该壳体的截止频率。
依据本申请一实施范例的天线，包括模态转换单元及第一连接器本体。模态转换单元包括基板、至少一波导管及至少一模态转换结构。基板具有至少一传输线。波导管用以无线收发信号，其中所述信号为毫米波信号，该壳体的开口的截面相关于该壳体的截止频率。传输线与壳体藉由模态转换结构而相互耦接。信号从波导管透过模态转换结构被传递至传输线，或从传输线透过模态转换结构被传递至波导管并被发射至外界。第一连接器本体包括至少一介质座体及接脚组。波导管构成第一连接器本体的壳体并与介质座体相固定。接脚组配置于介质座体上且用以连接第二连接器本体。
依据本申请一实施范例的电子装置包括外壳、电路板、第一连接器本体及模态转换单元。外壳的边缘具有开孔。电路板配置于外壳内且具有信号收发模块。第一连接器本体配置于外壳内并对位于开孔而为电子装置的连接界面。第一连接器本体包括至少一介质座体、壳体及接脚组。壳体与介质座体相固定。接脚组配置于介质座体上。第二连接器本体为外接式装置的连接界面且适于透过开孔插接至第一连接器本体。接脚组用以连接第二连接器本体。模态转换单元包括基板及至少一模态转换结构。基板固定于第一连接器本体且具有至少一传输线。基板为电路板的一部分。传输线连接至信号收发模块。壳体构成模态转换单元的至少一波导管且用以无线收发信号。传输线与壳体藉由模态转换结构而相互耦接。信号从壳体透过模态转换结构被传递至传输线，或从传输线透过模态转换结构被传递至壳体并被发射至外界，其中所述信号为毫米波信号，该壳体的开口的截面相关于该壳体的截止频率。
为让本案的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施范例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依据本申请一实施范例的电子装置的立体图；
图2是图1的连接器的立体图；
图3是图2的连接器的局部结构立体图；
图4绘示第二连接器本体插接于图2的第一连接器本体；
图5是图1的连接器及信号收发模块的方块示意图；
图6A与图6B分别绘示图5的传输线与壳体的电磁场传播模态；
图7是依据本申请另一实施范例的连接器及电路板的立体图；
图8是图7的连接器的及电路板的局部放大图；
图9是图7的连接器及电路板于另一视角的立体图；
图10是图8的连接器及电路板的局部结构立体图；
图11是图8的连接器及电路板的局部结构立体图；
图12绘示介质波导结构插接于图2的第一连接器本体；
图13绘示介质波导结构插接于图9的壳体；
图14A至图14C是依据本申请其它实施范例的介质波导结构的立体图；
图15A绘示介质波导天线尺寸与其增益的关系；
图15B绘示传输线与模态转换单元相对位移与其所造成模态转换损耗的关系；
图16是依据本申请另一实施范例的连接器的立体图；
图17是图16的连接器的局部结构立体图；
图18是依据本申请另一实施范例的连接器及电路板的立体图；
图19是图18的连接器及电路板的局部结构立体图；
图20是图18的连接器及电路板的局部结构立体图；
图21绘示介质波导结构插接于图18的壳体；
图22是依据本申请另一实施范例的连接器的立体图；
图23A至图23B是图22的连接器的局部结构立体图；
图24A至图24B是图23A至图23B的连接器于另一视角的立体图；
图25是依据本申请另一实施范例的连接器及电路板的局部立体图；
图26绘示介质波导结构插接于图25的壳体；
图27绘示介质波导结构插接于图22的第一连接器本体；
图28绘示导体柱嵌入图27的壳体；
图29是依据本申请另一实施范例的连接器的立体图；
图30是图29的连接器的局部结构立体图；
图31绘示介质波导结构插接于图27的第一连接器本体；
图32是图31的介质波导结构的立体图；
图33A至图33C是依据本申请其它实施范例的介质波导结构的立体图；
图34是依据本申请另一实施范例的连接器的立体图；
图35是图34的连接器的局部结构立体图；
图36是依据本申请另一实施范例的连接器的立体图；
图37是图36的连接器的局部结构立体图；
图38绘示介质波导结构插接于图37的第一连接器本体；
图39是依据本申请另一实施范例的连接器的结构示意图；
图40是图39的连接器于I-I线的剖视示意图；
图41是图39的连接器的方块示意图；
图42是图39的外接式装置插接于电子装置的示意图；
图43是依据本申请另一实施范例的连接器的方块示意图。
其中，附图标记：
50、74：第二连接器本体
60：外接式装置
70、100：电子装置
72、110：外壳
72a、110a：边缘
72b、112：开孔
110b：背面
120：电路板
122、138’、138”：信号收发模块
130、130’、130”、530、630、830、830’、930：连接器
132、132’、532、632、832、832’、932：第一连接器本体
132a、132a’、532a、632a、832a、832a’、932a：介质座体
132b、132b’、132b”、532b、632b、832b、832b’、932b：壳体
132c、132c’、132c”、532c、632c、832c、832c’、932c：接脚组
1321b：开口
134、134’、134”、534、634、834、834’、934：模态转换单元
134a、134a’、134a”、534a、634a、834a、834a’、934a：基板
134b、134b’、134b”、534b、634b、834b、834b’、934b：模态转换结构
134c、534c、634c：波导管结构
1341、1341’、1341”、5341、6341、8341、8341’：传输线
136、136”、136a、536a、636a、236、236’、336’、436’、336、436、636、836、836’、936：介质波导结构
236a、236b：末端
236c、336c、436c：折弯部分
2361、3361、4361、8361：导体层
632d：导体柱
E、E’：封闭端
G：波导管
GP：接地面
H：高度
P：高度缩减部分
M1、M1’：外壳
M2、M2’：介质材料
S：槽孔
W：宽度
y、z：方向
具体实施方式
图1是依据本申请一实施范例的电子装置的立体图。请参考图1，本实施范例的电子装置100包括外壳110、电路板120及连接器130。电路板120及连接器130配置于外壳110内而在图1中以虚线绘示，外壳110的边缘110a具有开孔112对位于连接器130。在本实施范例中，电子装置100例如为手机、电脑、PDA、音信/多媒体收播装置等，而在其它实施范例中，电子装置100可为其它种类的装置，本申请不对此加以限制。
图2是图1的连接器的立体图。图3是图2的连接器的局部结构立体图。为使图式较为清楚，图2及图3中的基板134a以透视方式绘示。请参考图2及图3，详细而言，连接器130包括第一连接器本体132，第一连接器本体132配置于图1所示的外壳110内并对位于开孔112而为电子装置100的连接界面。第一连接器本体132包括至少一介质座体132a(绘示为一个)、壳体132b及至少一接脚组132c。壳体132b为导体(conductor)，其材质譬如为金属但并不以此为限。壳体132b与介质座体132a相固定，接脚组132c包括多个接脚且配置于介质座体132a上。图4绘示第二连接器本体插接于图2的第一连接器本体。请参考图4，第二连接器本体50例如为外接式装置的连接接口且适于透过图1所示的开孔112插接至第一连接器本体132，第一连接器本体132的接脚组132c用以连接第二连接器本体50的接脚组(图未显示)，以使电子装置100与上述外接式装置进行数据或电力的传输。在本实施范例中，第一连接器本体132及第二连接器本体50例如为通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)连接接口、耳机音频插座(Phone Jack)、苹果公司(Apple,Inc.)所制作的Lighting连接接口或其它种类的连接接口，本申请不对此加以限制。
图5是图1的连接器及信号收发模块的方块示意图。请参考图1至图3及图5，本实施范例的连接器130更包括模态转换单元134，电路板120具有信号收发模块122用以接收来自模态转换单元134的信号或传递信号至模态转换单元134，其中信号收发模块122例如位于电路板120上的收发机芯片中。详细而言，模态转换单元134包括基板134a及至少一模态转换结构134b(此实施例为一个)。基板134a为电路板120的一部分且固定于第一连接器本体132，并具有至少一传输线1341(此实施例为一个)，其中传输线1341连接至信号收发模块122。第一连接器本体132的壳体132b构成模态转换单元130的波导管且用以无线收发信号。壳体132b具有槽孔而构成上述模态转换结构134b，所述槽孔例如为矩形槽孔或其它适当形状的槽孔，其中槽孔对位于传输线1341的末端，槽孔的长度例如为所述信号的波长的0.1～0.75倍。图6A与图6B分别绘示图5的传输线与壳体的电磁场传播模态，藉由模态转换结构134b将图6A所示的传输线1341传播模态电磁场分布转换成图6B所示的壳体132b(波导管)传播模态，或将图6B所示的壳体132b(波导管)传播模态电磁场分布转换成图6A所示的传输线1341传播模态，使电磁能量可从任一端馈入而不会造成过为强烈的反射。信号从壳体132b透过模态转换结构134b被传递至传输线1341，或从传输线1341透过模态转换结构134b被传递至壳体132b并被辐射至外界。当信号从壳体132b透过模态转换结构134b被传递至传输线1341时，模态转换结构134b会转换信号的模态，以使来自壳体132b的信号能够藉由传输线1341而继续传递。反之，当信号从传输线1341透过模态转换结构134b被传递至壳体132b时，模态转换结构134b会转换信号的模态，以使来自传输线1341的信号能够藉由壳体132b而继续传递。
本实施范例的连接器130如上述般能够进行信号的收发，故整合了模态转换单元134的连接器130可等同于整合了连接器功能的天线，此天线的模态转换单元134的波导管构成了第一连接器本体132的壳体132b。换言之，壳体(等同于波导管)132b被第一连接器本体132与模态转换单元134所共享，而使连接器(等同于天线)130兼具了传统连接器的功能以及收发电磁信号的功能。据此，可不需增设额外的波导管就能够让模态转换单元134顺利地进行信号收发，以节省配置空间并进而避免其它组件过于邻近模态转换单元134而造成信号干扰。此外，透过电子装置100的外壳110设置的开孔112连接器130可跟另一外部连接器进行连接，而模态转换单元134亦会经由所述开孔112向外进行传输且不致因外壳110的屏蔽降低信号收发效率。另外，由于连接器130是设置邻近于电子装置100的外壳110的边缘110a而非设置邻近于外壳110的背面110b，因此整合于连接器130的模态转换单元134便于以较佳的方向收发信号，以进一步提升信号收发效率。再者，由于模态转换单元134如上述位于电子装置100的外壳110的边缘110a，因此当使用者握持电子装置100时，模态转换单元134不会被使用者的手部遮挡而可维持良好的信号收发能力。
在本实施范例中，壳体(等同于波导管)132b的开口1321b的截面相关于壳体132b的截止频率，而使壳体132b能够收发毫米波信号。具体而言，波导管的尺寸与信号波长呈比例关系，而毫米波信号的波长较微波信号的波长短，故一般连接器的壳体(如上述连接器130的壳体132b)的尺寸约在数毫米(millimeter)至数十毫米间，有机会用来作为毫米波信号的波导管。一般而言，矩形波导管截面可定义为宽度乘高度，举例来说，请参见图2，壳体132b的开口1321b的高度H、宽度W与所述截止频率fcut off、波速c以及传输模态参数m、n的关系，(m、n为整数)，可为譬如下式所列：
截止频率
而波导管内若填充介电常数εr的介质材料，则波速c会以1/εr 0.5的比例降低，截止频率也会随比例降低，可使同样截面的波导管传输更低频率的信号。
藉以透过壳体132b的开口1321b收发毫米波信号。此外，如图3所示，连接器130的壳体132b例如被设计为具有封闭端E，以使信号以单一方向沿壳体132b传递，避免来自外界的信号或是模态转换单元134所激发的信号通过壳体132b而直接进入电子装置100内部。
在图2及图3所示实施范例中，若信号收发模块与连接器的壳体相距较远，可在连接器与传输线之间配置波导管结构以提升信号传递效率，详述如下。图7是依据本申请另一实施范例的连接器及电路板的立体图。图8是图7的连接器及电路板的局部放大图。图9是图7的连接器及电路板于另一视角的立体图。图7至图9所示实施范例与图2及图3所示实施范例的不同处在于，在图7至图9中，模态转换单元134更包括波导管结构134c，基板134a(标示于图8，即图7所示的电路板120的一部分)的接地面GP具有另一槽孔S，波导管结构134c连接于壳体132b的槽孔(模态转换结构134b)与接地面GP的所述另一槽孔S之间，且传输线1341对位于所述另一槽孔S，使毫米波信号经由波导管结构134c进行传递，其中槽孔S的长度例如为所述信号的波长的的0.1～0.75倍。此实施例除了可提升电路板120上的空间配置自由度，更可藉由波导管结构134c的设置而缩减毫米波信号经非封闭式或同轴线毫米波波导(如传输线1341)的实体长度，以降低毫米波信号传递过程中造成的损耗或是不预期的辐射传播。
图10是图8的连接器及电路板的局部结构立体图。图11是图8的连接器及电路板的局部结构立体图。请参考图10及图11，本实施范例的波导管结构134c包括外壳M1及介质材料M2，其中外壳M1为导体，其材质譬如金属但并不以此为限，而介质材料M2可以是例如为塑料、铁氟龙或其它适当介质材料，本申请不对此加以限制。此外，亦可不在外壳M1内填充介质材料M2而使波导管结构134c为空心结构，本申请不对此加以限制。
本实施范例的连接器130除了可如图4所示供外接式装置的连接界面(如第二连接器本体50)插接以传输数据或电力之外，更可供介质波导结构插接以进一步提升模态转换单元130的信号收发能力，具体说明如下。图12绘示介质波导结构插接于图2的第一连接器本体。请参考图12，本实施范例的连接器130更包括介质波导结构136，介质波导结构136为辐射体并用以透过图1所示的开孔112插接于第一连接器本体132，且壳体132b透过介质波导结构136而收发信号。上述介质波导结构例如为介质柱状天线或介质波导管且其材质例如为塑料、铁氟龙或其它适当介质材料，本申请不对此加以限制。图13绘示介质波导结构插接于图9的壳体。类似地，可如图13所示将介质波导结构136a插接于图9的实施例中的壳体132b，且壳体132b透过介质波导结构136a而收发信号。图12及图13所示的介质波导结构136的形状仅为示意，本申请不对介质波导结构的形状加以限制，以下藉由图式对此加以举例说明。
图14A至图14C是依据本申请其它实施范例的介质波导结构的立体图。图14A所示的介质波导结构236的末端236a例如是用以插接于上述第一连接器本体132，且介质波导结构236的另一末端236b具有弯折部分236c，藉由弯折部分236c的弯折角度可以使介质波导结构236以适当的波束方向进行信号收发。本申请不限制介质波导结构的弯折部分的数量，举例来说，图14B所示的介质波导结构336具有两个弯折部分336c，而图14C所示的介质波导结构436具有三个弯折部分436c，以藉由多个弯折部分使介质波导结构能够沿多个波束方向进行信号收发。
在上述实施例中，壳体(等同于波导管)可视为天线结构，电磁波经由壳体开口或介质波导结构辐射，天线增益与波导管开口面积或介质波导结构截面积成正比，介质波导天线尺寸与其增益如图15A所示，其中介质波导的宽度例如固定为6.7mm，当介质波导截面积为1.64mm×6.7mm(通用序列总线连接器的壳体尺寸)，增益可达13dBi，但若介质波导天线的高度缩减至0.5mm时天线增益降至约3dBi。因此通用序列总线连接器的壳体高度作为波导高度可得到以该连接器作为天线时最高增益。如图15B所示传输线与模态转换单元相对位移会造成额外模态转换损耗，当y方向(标示于图2)的偏移量为0～0.5mm时，z方向(标示于图2)偏移0.3mm所造成的模态转换损耗可达8.75dB。由于上述实施例皆采固定式设计，如图2所示的壳体132b固定于基板134a而非可插拔式设计，因此可避免可插拔式结构长期使用因磨损或变形而导致传输线与模态转换单元相对位移，造成额外模态转换损耗。
在图2及图3所示的实施范例中，模态转换结构134b为槽孔的形式，然本申请不以此为限，以下藉由图式对此加以举例说明。图16是依据本申请另一实施范例的连接器的立体图。图17是图16的连接器的局部结构立体图。请参考图16及图17，在本实施范例的连接器530中，第一连接器本体532、介质座体532a、壳体532b、接脚组532c、模态转换单元534、基板534a及传输线5341的配置与作用方式类似于图2及图3所示的第一连接器本体132、介质座体132a、壳体132b、接脚组132c、模态转换单元134、基板134a及传输线1341的配置与作用方式，而可如同前述实施范例般将模态转换单元整合于连接器，于此不再赘述。连接器530与连接器130的不同处在于，模态转换结构534b为探针的形式而非槽孔的形式。具体而言，传输线5341的末端具有探针结构而构成模态转换结构534b，探针结构邻近壳体532b，探针结构的长度例如小于壳体532b的高度以避免与壳体532b产生短路，且传输线5341与壳体532b藉由模态转换结构534b而相互耦接。当信号从壳体532b透过模态转换结构534b被传递至传输线5341时，模态转换结构534b会转换信号的模态，以使来自壳体532b的信号能够藉由传输线5341而继续传递。反之，当信号从传输线5341透过模态转换结构534b被传递至壳体532b时，模态转换结构534b会转换信号的模态，以使来自传输线5341的信号能够藉由壳体532b而继续传递。
在图16及图17所示实施范例中，若信号收发模块与连接器的壳体相距较远，可在连接器与传输线之间配置波导管结构以提升信号传递效率，详述如下。图18是依据本申请另一实施范例的连接器及电路板的立体图。图19是图18的连接器及电路板的局部结构立体图。图20是图18的连接器及电路板的局部结构立体图。图18至图20所示实施范例与图16及图17所示实施范例的不同处在于，在图18至图20中，模态转换单元534更包括波导管结构534c，波导管结构534c连接于壳体532b与传输线5341末端的探针结构(模态转换结构534b)之间，使毫米波信号经由波导管结构534c进行传递。此举除了可提升电路板上的空间配置自由度，更可藉由波导管结构534c的设置而缩减毫米波信号经平面式或同轴线毫米波波导(如传输线5341)的实体长度，以降低毫米波信号传递过程中造成的损耗。
请参考图19及图20，本实施范例的波导管结构534c包括外壳M1’及介质材料M2’，其中外壳M1’为导体，其材质譬如金属但并不以此为限，而介质材料M2’例如为塑料、铁氟龙或其它适当介质材料，本申请不对此加以限制。此外，亦可不在外壳M1’内填充介质材料M2’而使波导管结构534c为空心结构，本申请不对此加以限制。图21绘示介质波导结构插接于图18的壳体。类似于图12的实施范例中具有介质波导结构136，可如图21所示将介质波导结构536a插接于图18的实施例中的壳体532b，且壳体532b透过介质波导结构536a而收发信号。
本申请不限制介质座体、接脚组、传输线、模态转换结构的数量及壳体所构成的波导管的数量，以下藉由图式对此举例说明。
图22是依据本申请另一实施范例的连接器的立体图。图23A至图23B是图22的连接器的局部结构立体图。图24是图23A至图23B的连接器于另一视角的立体图。请参考图22至图24A至图24B，本实施范例的连接器630例如为微型通用序列总线3.0(Micro USB3.0)连接器。在连接器630中，第一连接器本体632、介质座体632a、壳体632b、接脚组632c、模态转换单元634、基板634a、传输线6341及模态转换结构634b的配置与作用方式类似于图16及图17所示的第一连接器本体532、介质座体532a、壳体532b、接脚组532c、模态转换单元534、基板534a、传输线5341及模态转换结构534b的配置与作用方式，而可如同前述实施范例般将模态转换单元整合于连接器，于此不再赘述。连接器630与连接器530的不同处在于，至少一介质座体632a、至少一接脚组632c、至少一传输线6341、至少一模态转换结构634b以及由壳体632b所构成的至少一波导管的数量皆为多个(绘示为两个)，而构成了多个信号传递路径。具体而言，因操作频段低于壳体632b中间高度缩减部分波导管的截止频率，故可藉由壳体632b中间高度缩减部分P使壳体632b等效于两波导管，上述高度缩减部分P位于相邻的两波导管之间。
在图22至图24A和图24B所示实施范例中，若信号收发模块与连接器的壳体相距较远，可在连接器与传输线之间配置波导管结构以提升信号传递效率，详述如下。图25是依据本申请另一实施范例的连接器及电路板的局部立体图。图25所示实施范例与图22至图24A和图24B所示实施范例的不同处在于，在图25中，模态转换单元634更包括两波导管结构634c，波导管结构634c耦接于壳体632b与传输线6341之间，使毫米波信号经由波导管结构634c进行传递。波导管结构634c的具体连接方式及材质类似于上述波导管结构134c或上述波导管结构534c的连接方式及材质，于此不再赘述。藉由波导管结构634c的设置，除了可提升电路板上的空间配置自由度，更可缩减毫米波信号经平面式或同轴线毫米波波导(如传输线6341)的实体长度，以降低毫米波信号传递过程中造成的损耗。
图26绘示介质波导结构插接于图25的壳体。类似于图12的实施范例中具有介质波导结构136，可如图26所示将介质波导结构636a插接于图25的实施例中的壳体632b，且壳体632b透过介质波导结构636a而收发信号。图27绘示介质波导结构插接于图22的第一连接器本体。类似于图12所示的第一连接器本体132可插接介质波导结构136来提升信号收发能力，图27所示的第一连接器本体632所示插接介质波导结构636来提升信号收发能力。此外，依据第一连接器本体632的壳体形状。在其它实施范例中，介质波导结构可具有其它适当形状，本申请不对此加以限制。
当操作频段高于壳体632b的高度缩减部分P的截止频率时，如图28所示，可于壳体632b的高度缩减部分P内嵌入导体柱632d而缩减所述高度缩减部分P的高度，使第一连接器本体632如图24A至图24B所示插接介质波导结构636时，所述高度缩减部分P的截止频率高于操作频率，以提高壳体632b所构成的两波导管之间的隔离度。导体柱632d为导体，譬如金属但并不以此为限。
上述实施范例皆是以通用序列总线连接器为例进行说明，然本申请不限制连接器的种类，亦可将模态转换单元整合于音源连接器或其它种类的连接器。以下藉由图式对此加以举例说明。
图29是依据本申请另一实施范例的连接器的立体图。图30是图29的连接器的局部结构立体图。请参考图29及图30，本实施范例的第一连接器本体832并非通用序列总线连接接口而是音源连接接口，其中第一连接器本体832、介质座体832a、壳体832b、接脚组832c、模态转换单元834、基板834a、传输线8341及模态转换结构834b的配置与作用方式类似于图5及图6所示的第一连接器本体532、介质座体532a、壳体532b、接脚组532c、模态转换单元534、基板534a、传输线5341及模态转换结构534b的配置与作用方式，而可如同前述实施范例般将模态转换单元整合于连接器，于此不再赘述。
图31绘示介质波导结构插接于图29的第一连接器本体。图32是图31的介质波导结构的立体图。图19所示的第一连接器本体832可如图31所示插接介质波导结构836来提升信号收发能力。此外，在连接器830的壳体832b如图30所示具有较小尺寸的情况下，可如图32所示将导体层8361覆盖于介质波导结构836的部分表面，以利用导体层8361达成波导管的效果。
在其它实施范例中，可将导体层覆盖于各种形状的介质波导结构的部分表面，以达成波导管的效果，以下藉由图式对此加以举例说明。图33A至图33C是依据本申请其它实施范例的介质波导结构的立体图。图33A至图33C所示的介质波导结构236’、介质波导结构336’及介质波导结构436’的形状与作用方式分别类似于图14A至图14C所示的介质波导结构236、介质波导结构336及介质波导结构436的形状与作用方式。介质波导结构236’、介质波导结构336’及介质波导结构436’与介质波导结构236、介质波导结构336及介质波导结构436的不同处在于，介质波导结构236’、介质波导结构336’及介质波导结构436’的部分表面分别覆盖了导体层2361、导体层3361及导体层4361，以达成波导管的效果。
图34是依据本申请另一实施范例的连接器的立体图。图35是图34的连接器的局部结构立体图。请参考图34及图35，在本实施范例的连接器830’中，第一连接器本体832’、介质座体832a’、壳体832b’、接脚组832c’、模态转换单元834’、基板834a’、传输线8341’及模态转换结构834b’的配置与作用方式类似于图29至图31所示的第一连接器本体832、介质座体832a、壳体832b、接脚组832c、模态转换单元834、基板834a、传输线8341及模态转换结构834b的配置与作用方式，而可如同前述实施范例般将模态转换单元整合于连接器，于此不再赘述。连接器830’与连接器830的不同处在于，介质座体832a’内增设了波导管G，波导管G邻接壳体832b’而弥补了壳体832b’尺寸上的不足。当介质波导结构836’如图34所示插接于第一连接器本体832时，介质波导结构836’会局部地被金属波导管G包覆，故不需如同图31及图32所示的介质波导结构836在其表面上覆盖导体层。
图36是依据本申请另一实施范例的连接器的立体图。图37是图36的连接器的局部结构立体图。图38绘示介质波导结构插接于图37的第一连接器本体。请参考图36至图38，本实施范例的第一连接器本体932并非通用序列总线连接接口而是其它形式的数据传输连接接口(绘示为苹果公司(Apple,Inc.)所制作的Lighting连接接口)，其中第一连接器本体932、介质座体932a、壳体932b、接脚组932c、模态转换单元934、基板934a及模态转换结构934b的配置与作用方式类似于图16及图17所示的第一连接器本体532、介质座体532a、壳体532b、接脚组532c、模态转换单元534、基板534a及模态转换结构534b的配置与作用方式，而可如同前述实施范例般将模态转换单元整合于连接器，且可如图38所示将介质波导结构936插接于连接器930的第一连接器本体932以提升信号收发能力，于此不再赘述。
上述各种连接接口(如通用序列总线连接接口、音源连接接口及苹果公司(Apple,Inc.)所制作的Lighting连接界面)仅为举例，更可将模态转换单元整合于其它各种不同形式的连接接口，以利用连接器暨有的壳体作为模态转换单元的波导管，达成节省配置空间及提升信号收发能力的效果。
上述实施范例皆将模态转换单元整合于电子装置内的连接接口，然本申请不以此为限，亦可将模态转换单元整合于外接式装置的连接接口，使电子装置能够利用外接式装置的模态转换单元来进行信号收发。以下藉由图式对此加以说明。
图39是依据本申请另一实施范例的连接器的结构示意图。图40是图39的连接器于I-I线的剖视示意图。图41是图39的连接器的方块示意图。请参考图39至图41，在本实施范例的连接器130’中，第一连接器本体132’、介质座体132a’、壳体132b’、接脚组132c’、模态转换单元134’、基板134a’、传输线1341’及模态转换结构134b’的配置与作用方式类似于图2及图3所示的第一连接器本体132、介质座体132a、壳体132b、接脚组132c、模态转换单元134、基板134a、传输线1341及模态转换结构134b的配置与作用方式，而可如同前述实施范例般将模态转换单元整合于连接器，于此不再赘述。图39及图40所示的模态转换结构134b’仅为示意，其可类似于图2及图3所示的槽孔形式的模态转换结构134b、图14所示的探针形式的模态转换结构534b或其它适当形式的模态转换结构。连接器130’与连接器130的不同处在于，第一连接器本体132’为外接式装置60的连接介面，基板134a’具有信号收发模块138’，传输线1341’连接至信号收发模块138’，且信号收发模块138’电性连接于接脚组132c’。所述外接式装置60例如为无线网卡或其它类型的外接式装置，本申请不对此加以限制。
图42是图39的外接式装置插接于电子装置的示意图。请参考图42，电子装置70例如为智能型手机会其它类型的电子装置且包括外壳72，外壳72的边缘72a具有开孔72b。第二连接器本体74配置于外壳72内并对位于开孔72b而为电子装置70的连接界面。连接器130的第一连接器本体132’适于透过开孔72b插接至电子装置70的第二连接器本体74。当外接式装置60藉由第一连接器本体132’而插接至第二连接器本体74时，来自外界的信号被壳体132b’接收后会透过模态转换结构134b’及传输线1341’被传递至信号收发模块138’，信号经由信号收发模块138’进行处理后可透过接脚组132c’传递至电子装置70。另一方面，来自电子装置70的信号可透过接脚组132c’传递至信号收发模块138’并透过传输线1341’及模态转换结构134b’被传递至壳体132b’而被发射至外界。据此，电子装置70能够利用外接式装置70的模态转换单元134’来进行信号收发。
在本实施范例中，壳体132b’被设计为具有封闭端E’，以使信号以单一方向沿壳体132b’传递，避免来自外界的信号通过壳体132b’而直接进入电子装置70内部。
图43是依据本申请另一实施范例的连接器的方块示意图。请参考图43，在本实施范例的连接器130”中，壳体132b”、接脚组132c”、模态转换单元134”、基板134a”、传输线1341”、模态转换结构134b”及信号收发模块138”的配置与作用方式类似于图41所示的壳体132b’、接脚组132c’、模态转换单元134’、基板134a’、传输线1341’、模态转换结构134b’及信号收发模块138’的配置与作用方式，而可将模态转换单元整合于外接式装置的连接接口，于此不再赘述。连接器130”与连接器130’的不同处在于，连接器130”更包括介质波导结构136”，介质波导结构136”为辐射体且连接于壳体132b”，壳体132b”透过介质波导结构136”而收发信号，以进一步提升信号收发能力。
综上所述，本申请的连接器整合了模态转换单元，且连接器的壳体构成了模态转换单元的波导管。据此，可不需增设额外的波导管就能够让模态转换单元顺利地进行信号收发，以节省配置空间并进而避免其它组件过于邻近模态转换单元而造成信号干扰。此外，电子装置的外壳设有开孔对位于连接器，故模态转换单元亦会对位于所述开孔而不致因外壳的屏蔽降低信号收发效率，且使用者可透过开孔将介质波导结构结合于连接器的壳体，以增进信号收发能力。另外，由于连接器是设置于邻近电子装置的外壳的边缘而非位于外壳的背面，因此整合于连接器的模态转换单元便于以较佳的方向收发信号，以进一步提升信号收发效率。再者，由于模态转换单元如上述设置于邻近电子装置的外壳的边缘，因此当使用者握持电子装置时，模态转换单元较不会被使用者的手部遮挡而可维持良好的信号收发能力。
虽然本申请已以实施范例揭露如上，然其并非用以限定本案，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本申请的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本申请的权利要求保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (51)

1.一种连接器，其包括：
第一连接器本体，包括：
至少一介质座体；
壳体，该壳体与该介质座体相固定；以及
至少一接脚组，配置于该介质座体上且用以连接第二连接器本体；以及
模态转换单元，包括：
基板，固定于该第一连接器本体且具有至少一传输线；以及
至少一模态转换结构，该壳体构成该模态转换单元的至少一波导管且用以无线收发信号，该传输线与该壳体藉由该模态转换结构而相互耦接，该信号从该壳体透过该模态转换结构被传递至该传输线，或从该传输线透过该模态转换结构被传递至该壳体并被发射至外界，其中该信号为毫米波信号，该壳体的开口的截面相关于该壳体的截止频率。
2.如权利要求1所述的连接器，其中，该连接器适用于电子装置，该电子装置包括外壳及电路板，该外壳的边缘具有开孔，该第一连接器本体配置于该外壳内并对位于该开孔而为该电子装置的连接界面，该第二连接器本体为外接式装置的连接界面且适于透过该开孔插接至该第一连接器本体，该电路板配置于该外壳内且具有信号收发模块，该基板为该电路板的一部分，且该传输线连接至该信号收发模块。
3.如权利要求2所述的连接器，其中，该第一连接器本体为通用串行总线连接接口或音源连接接口。
4.如权利要求2所述的连接器，其更包括介质波导结构，其中该介质波导结构用以透过该开孔插接于该第一连接器本体，该壳体透过该介质波导结构而收发该信号。
5.如权利要求4所述的连接器，其中，导体层覆盖于该介质波导结构的部分表面。
6.如权利要求4所述的连接器，其中，该介质波导结构的末端用以插接于该第一连接器本体，该介质波导结构的另一末端具有一或多个弯折部分。
7.如权利要求1所述的连接器，其中，该至少一介质座体、该至少一接脚组、该至少一传输线、该至少一波导管及该至少一模态转换结构的数量皆为多个。
8.如权利要求7所述的连接器，该第一连接器本体更包括导体柱，其中该壳体具有高度缩减部分，该高度缩减部分位于相邻的两该波导管之间，该导体柱内嵌于该高度缩减部分。
9.如权利要求1所述的连接器，其中，该壳体具有槽孔而构成该模态转换结构，该槽孔对位于该传输线的末端。
10.如权利要求9所述的连接器，其中，该模态转换单元更包括波导管结构，该基板的接地面具有另一槽孔，该波导管结构连接于该壳体的该槽孔与该接地面的该另一槽孔之间，该传输线对位于该另一槽孔。
11.如权利要求10所述的连接器，其中，该波导管结构包括外壳及介质材料，该介质材料填充于该外壳内。
12.如权利要求1所述的连接器，其中，该传输线的末端具有探针结构而构成该模态转换结构。
13.如权利要求12所述的连接器，其中，该模态转换单元更包括波导管结构，该波导管结构连接于该壳体与该探针结构之间。
14.如权利要求13所述的连接器，其中，该波导管结构包括外壳及介质材料，该介质材料填充于该外壳内。
15.如权利要求1所述的连接器，其中，该连接器适用于电子装置，该电子装置包括外壳，该外壳的边缘具有开孔，该第二连接器本体配置于该外壳内并对位于该开孔而为该电子装置的连接界面，该第一连接器本体为外接式装置的连接界面且适于透过该开孔插接至该第二连接器本体，该基板具有信号收发模块，该传输线连接至该信号收发模块。
16.如权利要求1所述的连接器，更包括介质波导结构，其中该介质波导结构连接于该壳体，该壳体透过该介质波导结构而收发该信号。
17.如权利要求1所述的连接器，其中，该壳体具有封闭端。
18.如权利要求1所述的连接器，其中，该壳体构成一或多个波导管结构。
19.一种天线，其中，包括：
模态转换单元，包括：
基板，具有至少一传输线；
至少一波导管，用以无线收发信号，其中该信号为毫米波信号，该波导管的开口的截面相关于该波导管的截止频率；以及
至少一模态转换结构，该传输线与该波导管藉由该模态转换结构而相互耦接，该信号从该波导管透过该模态转换结构被传递至该传输线，或从该传输线透过该模态转换结构被传递至该波导管并被发射至外界；以及第一连接器本体，包括：
至少一介质座体，该波导管构成该第一连接器本体的壳体并与该介质座体相固定；以及
接脚组，配置于该介质座体上且用以连接第二连接器本体。
20.如权利要求19所述的天线，其中，该天线适用于电子装置，该电子装置包括外壳及电路板，该外壳的边缘具有开孔，该第一连接器本体配置于该外壳内并对位于该开孔而为该电子装置的连接界面，该第二连接器本体为外接式装置的连接界面且适于透过该开孔插接至该第一连接器本体，该电路板配置于该外壳内且具有信号收发模块，该基板为该电路板的一部分，且该传输线连接至该信号收发模块。
21.如权利要求20所述的天线，其中，该第一连接器本体为通用串行总线连接接口或音源连接接口。
22.如权利要求20所述的天线，更包括介质波导结构，其中该介质波导结构用以透过该开孔插接于该第一连接器本体，该波导管透过该介质波导结构而收发该信号。
23.如权利要求22所述的天线，其中，导体层覆盖于该介质波导结构的部分表面。
24.如权利要求22所述的天线，其中，该介质波导结构的末端用以插接于该第一连接器本体，该介质波导结构的另一末端具有一或多个弯折部分。
25.如权利要求19所述的天线，其中，该至少一波导管、该至少一介质座体、该至少一传输线及该至少一模态转换结构的数量皆为多个。
26.如权利要求25所述的天线，该第一连接器本体更包括导体柱，其中该壳体具有高度缩减部分，该高度缩减部分位于相邻的两该波导管之间，该导体柱内嵌于该高度缩减部分。
27.如权利要求19所述的天线，其中，该波导管具有槽孔而构成该模态转换结构，该槽孔对位于该传输线的末端。
28.如权利要求27所述的天线，其中，该模态转换单元更包括波导管结构，该基板的接地面具有另一槽孔，该波导管结构连接于该波导管的该槽孔与该接地面的该另一槽孔之间，该传输线对位于该另一槽孔。
29.如权利要求28所述的天线，其中，该波导管结构包括外壳及介质材料，该介质材料填充于该外壳内。
30.如权利要求19所述的天线，其中，该传输线的末端具有探针结构而构成该模态转换结构。
31.如权利要求30所述的天线，其中，该模态转换单元更包括波导管结构，该波导管结构连接于该波导管与该探针结构之间。
32.如权利要求31所述的天线，其中，该波导管结构包括外壳及介质材料，该介质材料填充于该外壳内。
33.如权利要求19所述的天线，其中，该天线适用于电子装置，该电子装置包括外壳，该外壳的边缘具有开孔，该第二连接器本体配置于该外壳内并对位于该开孔而为该电子装置的连接界面，该第一连接器本体为外接式装置的连接界面且适于透过该开孔插接至该第二连接器本体，该基板具有信号收发模块，该传输线连接至该信号收发模块。
34.如权利要求19所述的天线，更包括介质波导结构，其中该介质波导结构连接于该波导管，该波导管透过该介质波导结构而收发该信号。
35.如权利要求19所述的天线，其中，该波导管具有封闭端。
36.如权利要求19所述的天线，其中，该波导管构成一或多个波导管结构。
37.一种电子装置，其中，包括：
外壳，该外壳的边缘具有开孔；
电路板，配置于该外壳内且具有信号收发模块；
第一连接器本体，配置于该外壳内并对位于该开孔而为该电子装置的连接接口，其中该第一连接器本体包括：
至少一介质座体；
壳体，该壳体与该介质座体相固定；以及
接脚组，配置于该介质座体上，其中第二连接器本体为外接式装置的连接界面且适于透过该开孔插接至该第一连接器本体，该接脚组用以连接该第二连接器本体；以及
模态转换单元，包括：
基板，固定于该第一连接器本体且具有至少一传输线，其中该基板为该电路板的一部分，该传输线连接至该信号收发模块；以及
至少一模态转换结构，该壳体构成该模态转换单元的至少一波导管且用以无线收发信号，该传输线与该壳体藉由该模态转换结构而相互耦接，该信号从该壳体透过该模态转换结构被传递至该传输线，或从该传输线透过该模态转换结构被传递至该壳体并被发射至外界，其中该信号为毫米波信号，该壳体的开口的截面相关于该壳体的截止频率。
38.如权利要求37所述的电子装置，其中，该第一连接器本体为通用串行总线连接接口或音源连接接口。
39.如权利要求37所述的电子装置，更包括介质波导结构，其中该介质波导结构用以透过该开孔插接于该第一连接器本体，该壳体透过该介质波导结构而收发该信号。
40.如权利要求39所述的电子装置，其中，导体层覆盖于该介质波导结构的部分表面。
41.如权利要求39所述的电子装置，其中，该介质波导结构的末端用以插接于该第一连接器本体，该介质波导结构的另一末端具有一或多个弯折部分。
42.如权利要求37所述的电子装置，其中，该至少一波导管、该至少一介质座体、该至少一传输线及该至少一模态转换结构的数量皆为多个。
43.如权利要求42所述的电子装置，该第一连接器本体更包括导体柱，其中该壳体具有高度缩减部分，该高度缩减部分位于相邻的两该波导管之间，该导体柱内嵌于该高度缩减部分。
44.如权利要求37所述的电子装置，其中，该壳体具有槽孔而构成该模态转换结构，该槽孔对位于该传输线的末端。
45.如权利要求44所述的电子装置，其中，该模态转换单元更包括波导管结构，该基板的接地面具有另一槽孔，该波导管结构连接于该壳体的该槽孔与该接地面的该另一槽孔之间，该传输线对位于该另一槽孔。
46.如权利要求45所述的电子装置，其中，该波导管结构包括外壳及介质材料，该介质材料填充于该外壳内。
47.如权利要求37所述的电子装置，其中，该传输线的末端具有探针结构而构成该模态转换结构，该探针结构邻近该壳体。
48.如权利要求47所述的电子装置，其中，该模态转换单元更包括波导管结构，该波导管结构连接于该壳体与该探针结构之间。
49.如权利要求48所述的电子装置，其中，该波导管结构包括外壳及介质材料，该介质材料填充于该外壳内。
50.如权利要求37所述的电子装置，其中，该壳体具有封闭端。
51.如权利要求37所述的电子装置，其中，该壳体构成一或多个波导管结构。
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