CN105375103B - 电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子装置，包括辐射部以及金属外框。辐射部为L形，包括馈入支路以及开路支路。金属外框包括第一金属部以及第二金属部。第一金属部为L形，其中第一边邻近辐射部的开路支路间并具有第一间距。第二金属部为L形，其中第一边的开路端对齐第一金属部的第一边的开路端并且具有第二间距。辐射部以及金属外框形成天线，用以收发多个射频信号。

Description

电子装置

技术领域

本发明是有关于一种电子装置，且特别是有关于一种具有金属外框的电子装置。

背景技术

随着科技的日新月异，智能手机以及平板电脑等移动电子装置更被广泛的运用于人们的生活中。而移动电子装置除了携带需求而日渐朝着轻薄短小的趋势设计外，质感也为使用者所重视的部分。因此，越来越多设计者使用了金属材质作为移动电子装置的外壳设计。然而，当移动电子装置的外壳设计使用了金属材质时，天线的收发性能则很难不受到影响，例如外壳平面可能造成的屏蔽效应，或是当金属外壳作为天线的一部分时，由人体触碰而造成天线能量的衰减等。因此，要如何在提升电子装置的外观质感下，兼顾天线的收发性能，成为本领域不可忽视的问题之一。

发明内容

本发明提供一种电子装置，将部分的金属外框融入天线的设计之中。

本发明的电子装置，包括：辐射部以及金属外框。辐射部为L形，包括馈入支路以及开路支路，其中馈路支路具有馈入端以及开路支路具有开路端。金属外框包括第一金属部以及第二金属部。第一金属部为L形，包括第一边以及第二边，第一边具有开路端以及第二边具有连接系统接地面的接地端，其中第一金属部的第一边邻近辐射部的开路支路以及第一金属部的第一边与辐射部的开路支路之间具有第一间距。第二金属部为L形，包括第一边以及第二边，第一边具有开路端以及第二边具有连接系统接地面的接地端，其中第二金属部的第一边的开路端对齐第一金属部的第一边的开路端，以及第二金属部的第一边的开路端与第一金属部的第一边之间具有第二间距。辐射部以及金属外框形成天线，用以收发多个射频信号。

基于上述，本发明提供一种电子装置，可利用辐射部和金属外框的组合，而收发位于不同频带的多种射频信号。

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1为具有单极天线耦合结构的天线的示意图；

图2为根据发明实施例所示出电子装置的示意图；

图3为图1所示天线以及图2中辐射部以及金属边框所形成的天线的频率响应图；

图4、5、6为根据本发明实施例所示出电子装置的示意图。

附图标记说明：

10：天线；

20：电子装置；

110、210：辐射部；

211：辐射部的馈入支路；

212：辐射部的开路支路；

220：第一金属部；

221：第一金属部的第一边；

222：第一金属部的第二边；

230：第二金属部；

231：第二金属部的第一边；

232：第二金属部的第二边；

120、240、250：寄生部；

241：寄生部的第一支路；

242：寄生部的第二支路；

FP：馈入点；

EP：延伸部；

OP1、OP2、OP3：开路端；

GP1、GP2：接地端；

GND：系统接地面；

G1：第一间距；

G2：第二间距；

W1、W2：宽度。

具体实施方式

图1为具有单极天线耦合结构的天线的示意图。请参照图1，天线10包括了L形的辐射部110以及L形的寄生部120。在此，天线10可被用来收发第一射频信号以及第二射频信号，辐射部110的长度则可被设置为接近于第一射频信号四分之一波长，而寄生部120的长度可被设置为接近第二射频信号四分之一波长。

辐射部110可以以单极天线的作动原理产生模态来收发第一射频信号(例如第一射频信号通过馈入点FP被馈入辐射部110，或第一射频信号通过辐射部110被传送至馈入点FP)。而天线10也可通过辐射部110耦合寄生部120的方式共振产生出另一模态来收发第二射频信号。通过这样的设置，设置此天线10的电子装置便可通过天线10来收发上述的第一射频信号以及第二射频信号。就一般的设置而言，寄生部120可设置的长度将长于辐射部110的长度，因此，第一射频信号可被设置为高频信号，而第二射频信号则可被设置为低频信号。

图2为根据发明实施例所示出电子装置的示意图。请参照图2，电子装置20包括：辐射部210以及金属外框。辐射部为L形，包括辐射部的馈入支路211以及辐射部的开路支路212，其中辐射部的馈入支路211具有馈入点FP以及辐射部的开路支路212具有开路端OP1。

金属外框包括第一金属部220以及第二金属部230。第一金属部220为L形，包括第一金属部的第一边221以及第一金属部的第二边222，第一金属部的第一边221具有开路端OP2以及第一金属部的第二边222具有连接系统接地面GND的接地端GP1。其中，第一金属部220的第一边221邻近辐射部210的开路支路212。以及，第一金属部220的第一边221与辐射部210的开路支路212之间具有第一间距G1。

第二金属部230为L形，包括第二金属部的第一边231以及第二金属部的第二边232。第二金属部230的第一边231具有开路端OP3以及第二金属部230的第二边232具有连接系统接地面GND的接地端GP2。其中，第二金属部230的第一边231的开路端OP3对齐第一金属部220的第一边221的开路端OP2，以及第二金属部230的第一边231的开路端OP3与第一金属部220的第一边221的开路端OP2之间具有第二间距G2。

在本实施例中，辐射部210以及金属外框(即，第一金属部220以及第二金属部230)形成天线，用以收发位于不同频带的多个射频信号。事实上，与上述图1所示实施例中的天线相似，辐射部210可以以单极天线的作动原理，产生第一模态来收发第一射频信号(从馈入点FP到开路端OP1的长度为第一射频信号的四分之一波长)。就结构而言，第一金属部220等同于从系统接地面GND延伸的寄生部(相似于图1所示寄生部120)，电子装置20也可通过辐射部110耦合寄生部120的方式共振产生出第二模态来收发第二射频信号(即，从开路端OP2到接地端GP1的长度为第二射频信号的四分之一波长)。

上述的第一射频信号或第二射频信号可由电子装置的信号处理单元(未示出)而被传送至馈入点FP，或者上述的信号处理单元由上述的馈入点FP接收第一射频信号或第二射频信号。上述电子装置20的信号处理单元可通过同轴线的内缘连接至馈入点FP，而外缘则连接系统接地面GND，但本发明并不限定于上述的实施方式。

而图2所示实施例不同于图1所示实施例的部分在于，在本实施例中，图2所示实施例还包括了第二金属部230，就结构而言，也等同于从系统接地面延伸的寄生部。第二金属部230的长度(即开路端OP3到接地端GP2的长度)可设置为接近第三射频信号的四分之一波长，当第三射频信号通过馈入点FP传送或是接收时，第二金属部230将经由系统接地面GND所回流的回流电流而共振产生第三模态。电子装置20即可通过此第三模态而收发上述的第三射频信号。

由于第二金属部230与第一金属部220同为电子装置20的金属外框，第二金属部230的长度将接近于第一金属部220。因此，第三射频信号可为中心频率接近于第二射频信号的中心频率的低频信号。就收发低频信号而言，从系统接地面GND回流的回流电流的能量较收发高频信号时的回流电流的能量强，因此如第二金属部230这样由回流电流所共振产生的第三模态，基本上也具有良好的收发性能。

在本实施例中，第一金属部220以及第二金属部230可为电子装置20的金属外壳的部分，例如为电子装置20的下缘，或为电子装置20的金属饰条。其中，第一金属部220以及第二金属部230的间断开并且不导电，第一金属部220以及第二金属部230两者中间的第二间距G2可利用例如FR4等不导电材质支撑。若第二间距G2的宽度加大则可能使得第二模态以及第三模态的操作频率上升，反之则下降，电子装置20的设置者则可根据需求而调整。为了考量外观的美观程度，第二间距G2不宜过大。在本发明实际实施状态中，约设置第二间距G2为1.5mm，但本发明并不限定于此设置。

图3为图1所示天线以及图2中辐射部以及金属边框所形成的天线的频率响应图。在此实施例中，图1中的辐射部110以及图2中的辐射部210的长度被设置接近于第一射频信号的四分之一波长，图1所示寄生部120与图2所示第一金属部220的长度被设置接近于第二射频信号的四分之一波长，而图2所示第二金属部230的长度被设置接近于第二射频信号的四分之一波长。在图3所示的实施方式中，第一射频信号、第二射频信号以即第三射频信号的中心频率则分别约为1940 MHz、704MHz以及892MHz。

由图3所示则可知，在图2所示实施例由辐射部210以及金属边框所形成的天线的频率响应(实线所示)相较于图1所示天线10的频率响应(虚线所示)增加了介于824～960MHz间的模态(即，第三模态)。并且相较于由图2所示辐射部210产生的第一模态以及图2所示辐射部210以及第一金属部220所共振产生的第二模态，第三模态具有可与上述两者相差不远的性能，甚至好过于第二模态的性能。

如上所述，金属边框(第一金属部220以及第二金属部230)为电子装置20的长度将对应于电子装置20的大小，但电子装置20的大小具有许多考量因素，并不一定可对应于欲收发的射频信号的波长长度。在本发明中，电子装置的设置者则可通过改变于第一金属部220以及第二金属部230上的电流路径长度而调整其操作频率。较佳的情况即为，第一金属部220以及第二金属部230所可产生的模态的操作频率与第二射频信号以及第三射频信号的中心频率十分接近。

图4为根据本发明实施例所示出电子装置的示意图。请参照图4，在本实施例中，第一金属部220的第二边222以及第二金属部230的第二边232的宽度(即宽度W1、W2)被加宽。由于在天线的收发过程中，收发射频信号所产生的电流以及能量将沿着最短的路径(即，以贴着第一金属部220的第二边222以及第二金属部230的第二边232的内侧)而传递，第一金属部220以及第二金属部230上的电流路径长度即可因为这样的设置而被缩短。电子装置的设置者便可通过调整宽度W1、W2使得路径长度CP1、CP2分别接近于第二射频信号以及第三射频信号的四分之一波长。

而当电子装置的设置者欲增加第一金属部220的第二边222以及第二金属部230的第二边232的宽度(即宽度W1、W2)时，并不需要实质上的增加第一金属部220的第二边222以及第二金属部230的第二边232的金属厚度，而仅需于第一金属部220的第二边222以及第二金属部230的第二边232与辐射部210之间的基板(例如不导电的FR4材质)上铺设与第一金属部220的第二边222以及第二金属部230的第二边232相连的导电金属层即可。

另一方面，如图2所示，由于辐射部210的开路支路212与第一金属部的第一边221平行且第一间距G1狭小，这样的结构则可能造成辐射部210与第一金属部220之间的耦合能量过大，使得运用辐射部210收发第一射频信号时的操作频率有频偏的情况(即操作频率降低而不符合第一射频信号的中心频率)，或甚至造成天线效率低落的问题。针对于这样的问题，可通过调整辐射部210的长度来改善频偏的情况，而耦合能量过强的部分则可通过调整第一间距G1来减少耦合能量过高的问题。

图5为根据本发明实施例所示出电子装置的示意图。其中，与图2所示实施例不同的是，在此实施例中，辐射部210的开路支路212并不平行于第一金属部220的第一边221。在本实施例中，辐射部210的馈入支路211与开路支路212的夹角被设置以小于90度，使得第一间距G1的宽度从辐射部210的连接点CP(即，辐射部的馈入支路211以及开路支路212相接之处)至开路端OP1逐渐加宽。

由于第一间距G1的宽度的改变，辐射部210与第一金属部220之间的耦合能量便可藉此而降低，使得电子装置20于收发第一射频信号时仍维持良好的天线效率。

在本发明中，辐射部210的周围也可设置其他的寄生元件，使得能够运用相同的结构(例如图2、3、5所示由辐射部与金属边框所形成的天线结构)收发更多不同频带的射频信号。图6为根据本发明实施例所示出电子装置的示意图。请参照图6，相较于图5所示实施例，图6所示电子装置20则还包括了寄生部240、250以及延伸部EP。寄生部240近似L形，具有寄生部的第一支路241以及寄生部的第二支路242，其中寄生部240的第一支路241邻近并平行于辐射部210的开路支路212。寄生部240的第二支路242邻近辐射部210的馈入支路211。其中，寄生部240的第一支路241也可不平行于辐射部210的开路支路212，可视实际实施时耦合能量是否影响天线效率的情况而调整。延伸部EP从辐射部210的馈入支路211朝向相反于辐射部210的开路端OP1的方向延伸。其中，延伸部EP的长度远短于辐射部210的开路支路212。寄生部250也为L形，从系统接地面GND延伸，具有开路端OP4，其中开路端OP4接近辐射部210的馈入支路211以及延伸部EP。

在本实施例中，寄生部240、250的长度分别被设置为近似第四射频信号以及第五射频信号的四分之一波长。而通过设置寄生部240、250，电子装置20便可分别通过辐射部210耦合寄生部240、250产生第四模态以及第五模态，以收发第四射频信号以及第五射频信号。其中，由电子装置20目前的结构可知，寄生部240、250的长度短于辐射部210的长度。因此，第四射频信号以及第五射频信号皆为中心频率高于第一射频讯号的高频信号。

例如，在本发明实施方式中，第四射频信号以及第五射频信号的中心频率分别为2.17GHz以及2.6GHz，配合如图3所示实施例的设置(即，第一射频信号、第二射频信号以即第三射频信号的中心频率则分别约为1940MHz、704MHz以及892MHz)，电子装置20便可通过辐射部、金属边框(第一金属部220以及第二金属部230)以及寄生部240、250所产生的多个模态，收发涵盖第二代移动通讯、第三代移动通讯以及第四代移动通讯的频带的射频信号，例如全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication,简称GSM)的850MHz、900MHz、1800MHz以及1900MHz频带、宽频码分多址协议(Wideband Code DivisionMultiple Access,简称WCDMA)的第一频带以及长期演进技术协议(Long Term Evolution,简称LTE)中的B7、B13、B17以及B20的频带。

综上所述，本发明提供种电子装置，运用辐射部结合电子装置的金属边框形成天线，并可通过此天线达成第二代移动通讯、第三代移动通讯以及第四代移动通讯全频带的操作。并且，经实验证明，由本发明所公开以辐射部结合金属边框所形成天线的天线也有优良的手握天线效能，即使金属边框遭到使用者的碰触，其天线效率仍可维持于良好的效能状态。

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 (6)

1.一种电子装置，其特征在于，包括：

辐射部，为L形，包括馈入支路以及开路支路，其中该馈入支路具有馈入端以及该开路支路具有开路端；以及

金属外框，包括：

第一金属部，为L形，包括第一边以及第二边，该第一边具有开路端以及该第二边具有连接系统接地面的接地端，其中该第一边邻近该辐射部的该开路支路以及该第一边与该辐射部的该开路支路之间具有第一间距；以及

第二金属部，为L形，包括第一边以及第二边，该第一边具有开路端以及该第二边具有连接该系统接地面的接地端，其中该第二金属部的该第一边的该开路端对齐该第一金属部的该第一边的该开路端，以及该第二金属部的该第一边的该开路端与该第一金属部的该第一边之间具有第二间距，

其中该辐射部以及该金属外框形成天线，用以收发多个射频信号。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：

该些射频信号包括第一射频信号、第二射频信号以及第三射频信号，其中该第一射频信号、该第二射频信号以及该第三射频信号的中心频率分别位于第一高频频率、第一低频率以及第二低频频率；

该辐射部的该馈入端到该开路端的长度为该第一射频信号的四分之一波长；

该第一金属部的该开路端至该第一金属部的该接地端的长度接近该第二射频信号的四分之一波长；以及

该第二金属部的该开路端至该第二金属部的该接地端的长度接近该第三射频信号的四分之一波长。

3.根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于：

该第一金属部的该第一边的宽度大于该第一金属部的该第二边的宽度，以及该第一金属部的该开路端至该系统接地面的最短距离接近该第二射频信号的四分之一波长；以及

该第二金属部的该第一边的宽度大于该第一金属部的该第二边的宽度，以及该第二金属部的该开路端至该系统接地面的该最短距离接近该第三射频信号的四分之一波长。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：

该辐射部的该馈入支路与该开路支路连接于连接点；以及

该辐射部的该连接点与该第一金属部的该第一边之间的该第一间距的宽度跟该辐射部的该开路端与该第一金属部的该第一边之间的该第一间距的宽度不同。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：

该些射频信号还包括第四射频信号，其中该第四射频信号的中心频率位于第二高频频率；以及

该电子装置还包括：

第一寄生部，为L形，具有第一支路以及第二支路，其中该第一寄生部的该第一支路邻近并平行于该辐射部的该开路支路，该第一寄生部的该第二支路邻近该辐射部的该馈入支路，以及该第一寄生部的长度为该第四射频信号的四分之一波长。

6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：

该些射频信号还包括第五射频信号，其中该第五射频信号的中心频率位于第三高频频率；以及

该电子装置还包括：

子延伸部，从该辐射部的该馈入支路朝向相反于该辐射部的该开路端的方向延伸，其中该子延伸部的长度远短于该辐射部的该开路支路；以及

第二寄生部，为L形，从该系统接地面延伸，具有开路端，其中该第二寄生部的该开路端接近该辐射部的该馈入支路以及该子延伸部，以及该第二寄生部的长度为该第五射频信号的四分之一波长。