CN105990677A - 天线模块 - Google Patents

Abstract

天线模块，适用于具有开口的电子装置。电子装置具有无线通讯控制器，且其机壳形成有开口。天线模块包含电感性元件及金属机壳。电感性元件电性连接无线通讯控制器。金属机壳具有接点。金属机壳可拆卸地组装于电子装置并实质遮蔽开口。当金属机壳组装于电子装置上时，电感性元件经由接点电性连接金属机壳。且天线模块根据电子装置通过无线通讯控制器提供的电流产生磁场。

Description

天线模块

技术领域

本发明涉及一种天线模块，尤其涉及一种利用金属机壳产生磁场以进行无线通讯或无线充电的天线模块。

背景技术

近场通讯(Near Field Communication,NFC)是一种短距离的高频无线通讯技术，藉由在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能让电子装置在在短距离内与相对应的其他设备进行识别或数据交换。由于其快速感应以及装置简单的特性，近场通讯广泛应用于车票、门票、电子钱包等小额付款的应用。

另一方面，随着无线通讯技术的进步，国际联盟如无线电力联盟(Alliancefor Wireless Power,A4WP)也正如火如荼地订定关于无线充电的标准，也使无线充电的市场逐渐成形。

如前述，随着电子装置以及无线通讯技术的发展，为了容纳更多的功能于电子装置或是使电子装置微型化，其部件也需要与以往不同的实作方式以能符合相关电子装置发展的潮流。

发明内容

鉴于上述，本发明旨在揭露一种天线模块，用以使电子装置可以藉由金属机壳搭配电感性元件取代无线通讯或无线充电所需要的天线，藉此可以缩减与无线通讯或无线充电相关部件所占的空间，使相关电子装置更加微型化。

本发明揭露了一种天线模块，适用于电子装置，所述的电子装置具有无线通讯控制器，且电子装置的机壳形成开口。天线模块包含第一电感性元件及金属机壳。第一电感性元件包含有第一端与第二端，第一电感性元件的第一端电性连接无线通讯控制器的一端。金属机壳具有第一接点与第二接点，第一接点与第二接点间隔有预设距离。其中，第一接点与天线模块的第一电感性元件的第二端直接地或间接地电性连接，且第二接点与天线模块的无线通讯控制器直接地或间接地电性连接。

综上所述，本发明提供了一种天线模块，其藉由以金属机壳以及电感性元件形成具有所欲感值的天线模块。当输入电流于所述的天线模块时，天线模块产生相对应的磁场并发出特定频率的无线信号，以使装设有本发明天线模块的电子装置得以与相对应的其他电子装置进行无线通讯或无线充电。藉此，本发明的电子装置得以在无需额外增加元件体积下，提供较强的感应磁场，提升通讯及充电的品质，并广泛用于可携式电子装置中。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A本发明一实施例中天线模块暨电子装置的立体示意图；

图1B本发明另一实施例中天线模块暨电子装置的立体示意图；

图1C本发明更一实施例中天线模块暨电子装置的立体示意图；

图2A本发明一实施例中矩形镂空部与相对应电流路径的示意图；

图2B本发明一实施例中不规则蜿蜒形状镂空部与相对应电流路径的示意图；

图2C本发明一实施例中钥匙孔状镂空部与相对应电流路径的示意图。

其中，附图标记

1 电子装置

11 天线模块

111 金属机壳

113、115 电感性元件

116 等效电感性元件

117、119 接脚

12 电子装置的本体

14 底板

16 无线通讯控制器

18 应用模块

20 开口

H、H1、H2、H3 镂空部

N1、N2 接点

具体实施方式

以下在实施方式中叙述本发明的详细特征，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且依据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下实施例进一步说明本发明的诸面向，但非以任何面向限制本发明的范畴。

且需先一提的是，为使附图简明易懂，所附的附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本创作的基本结构与方法。因此，所显示的元件并非以实际实施时的数目、形状、尺寸比例等加以绘制，其实际实施时的规格尺寸以及壳体外型实为一种选择性的设计，且其元件布局形态可能更为复杂，先于叙明。

本发明提供了一种天线模块，所述天线模块配合具有开口的电子装置使用。请参照图1A以协助说明，图1A本发明一实施例中天线模块暨电子装置的立体示意图。天线模块11包含金属机壳111与电感性元件113、115。其中金属机壳111是以导电材质制成，并具有接点N1、N2；金属机壳111自某一边缘往内形成有镂空部H。接点N1、N2位于所述的某一边缘附近，而镂空部H位于接点N1与接点N2之间。所述导电材质例如可为铝、镁合金，但不以此为限。而电感性元件113、115则例如是陶瓷片式电感或电缆线(cable)。此外，镂空部H的形状可以为矩形、圆形、椭圆形、钥匙孔状或不规则蜿蜒状。

电子装置1的本体12至少包含有底板14与无线通讯控制器16，且本体12更形成有开口20以曝露相对应的部件于外。其中电子装置1例如为手机、平板电脑等行动电子装置或智慧型手表等穿戴式装置，是故所属技术领域具通常知识者当可理解本体12事实上可以设置有更多的部件，以使电子装置1具有相对应的功能。惟为求叙述简明，在此仅列出必要的部件，然实际上并不以此限。

如图1A所示，底板14设置于本体12，而无线通讯控制器16与电感性元件113、115设置于底板14上。金属机壳111可拆卸地组装于本体12并实质上遮蔽开口20，以保护设置于本体12内的诸多部件。金属机壳111可例如具有卡扣结构(未绘示于图1A)以如前述得以可拆卸地组装于本体12。电感性元件113、115的第一端分别电性连接无线通讯控制器16的两端点，而电感性元件113、115的第二端则分别曝露于开口20，以使金属机壳111组装于本体12时，电感性元件113、115的第二端分别抵顶金属机壳111的接点N1、N2并电性连接金属机壳111，藉以形成一电流路径。

无线通讯控制器16可输入电流于所述的电流路径，使天线模块11产生对应的磁场。电子装置1可藉所述磁场来收发无线信号，以进行无线通讯。于实务上，所述无线信号的频率可例如是13.56兆赫(mega Hertz,MHz)，使电子装置1可藉以进行近场通讯；而所述无线信号的频率更可以例如是6.78兆赫以符合无线电力联盟的规范以进行磁共振式(Magnetic Resonance)的无线充电。

而以等效的电路效能来说，金属机壳111串联于第一、第二电感性元件113、115之间，且金属机壳111与第一、第二电感性元件113、115更与无线通讯控制器16内部的电路形成完整的谐振电路，以产生所欲特定频率的无线信号。第一、第二电感性元件113、115的感值会影响到所述谐振电路的品质因数(Quality factor,Q值)，进而影响天线模块11用于无线通讯或无线充电时的通讯品质。而第一、第二电感性元件113、115的感值及对应的Q值牵涉到诸多系统设计实务上的考量，在此并不加以限制。

如前述，第一、第二电感性元件113、115与金属机壳111以及无线讯控制器16串联形成谐振电路。而于实务上，第一、第二电感性元件113、115更可等效合并为一个单一的等效电感性元件。此等效电感性元件的感值等于第一、第二电感性元件113、115两者的感值的总和。请参照图1B，图1B本发明另一实施例中天线模块暨电子装置的立体示意图。在图1B所对应的实施例中，天线模块11包含了如前述的等效电感性元件116，此等效电感性元件116的一端电性连接无线通讯控制器16，其另一端电性连接金属机壳111的接点N1，而接点N2直接地电性连接无线通讯控制器16。此时，等效电感性元件116与无线通讯控制器16以及金属机壳111串联形成等效于前述的谐振电路，且同样能协助电子装置1进行如前述的无线通讯以及无线充电。

值得注意的是，金属机壳111的镂空部H除了用以形成所述的电流路径之外，更可露出电子装置1的相关部件以进行相关应用。请再参照图1A，其中电子装置更包含应用模块18，应用模块18设置于底板14。由图1A可以明白，应用模块18的形状配合于镂空部H的形状，而得以自镂空部H曝露于本体12外。应用模块18可例如是摄影机或照相机的镜头，藉由露出于镂空部H而得以撷取得影像，在此并不加以限制。

由先前叙述可知，开口20实际上是用于露出电感性元件113、115的第二端，以在金属机壳111组装于本体12时，使电感性元件113、115得以分别电性连接金属机壳111的接点N1、N2。因此，开口20的范围实际上并不需如图1A所绘示地露出完整的底板14，其范围只要足以露出电感性元件113、115的第二端即可。换句话说，电子装置1除了可藉由金属机壳111保护设置于本体12的部件之外，更可增设其他的挡板(未绘示)以遮蔽开口20，并保护除了电感性元件113、115的第二端的外的部分。因此，本体12与金属机壳111实际上具有多种的实施态样，此惟所属技术领域具通常知识者可以自由设计，在此并不加以限制。

于实务上，本发明的天线模块11更具有另一种实施态样，所述实施态样是利用额外的两个接脚来提升传导电流至金属机壳111的品质。请参照图1C，图1C本发明又一实施例中天线模块暨电子装置的立体示意图。如图所示，天线模块11更包含接脚117、119，接脚117、119设置于底板14且分别以一端电性连接电感性元件113、115的另一端，而接脚117、119的另一端则曝露于开口20。当金属机壳111组装于本体12时，接脚117、119分别以其另一端抵顶接点N1、N2，以电性连接金属机壳111并形成如前述的电流路径。所述接脚117、119例如为弹簧连接器(POGO pin)，但不以此为限。

事实上，在此实施态样中，电感性元件113、115可如前述地合并成单一的等效电感性元件116。等效电感性元件116的一端电性连接接脚117的一端，等效电感性元件116的另一端电性连接无线通讯控制器16。金属机壳111的接点N1电性连接接脚117的另一端，且接脚119的两端分别电性连接无线通讯控制器16以及接点N2。此时，所述各部件串联形成等效于图1C所对应实施例中的谐振电路。

而如前述，金属机壳111具有一位于接点N1、N2之间的镂空部H。当金属机壳111组装于本体12而形成前述电流路径时，所述电流路径在金属机壳111上主要是由接点N1、N2及金属机壳111靠近镂空部H的边缘所构成。请参照图2A以协助说明，图2A本发明一实施例中矩形镂空部与相对应电流路径的示意图。在图2A所对应实施例中，镂空部H1为一矩形，并对应产生一绕行矩形镂空部H1的电流路径。更详细地来说，当无线通讯控制器16输入电流于所述电流路径时，电流于金属机壳111上自接点N1出发，沿着金属机壳111靠近镂空部H1的边缘行进，并随着镂空部H1形状变化而改变其行进方向，最后抵达接点N2。

需注意的是，由于电流路径集中于金属机壳111靠近镂空部H1的边缘部分，所述电流流经电流路径所对应产生的磁场主要也位于金属机壳111靠近镂空部H1的边缘部分。需注意的是，在此为求叙述简明，以单一方向的电流绘成示意图并进行说明。然所述电流实际上可为交流电而不断改变其行进方向及电流大小，意即所述电流交替地由接点N1流至接点N2或由接点N2流至接点N1。以下以相同方式进行说明，在此先予以叙明。

事实上，根据镂空部H形状的不同，金属机壳111会对应形成不同的电流路径，进而在输入电流时对应产生具有不同强度的磁场。请参照图2B，图2B本发明一实施例中不规则蜿蜒形状镂空部与相对应电流路径的示意图。在图2B所对应实施例中，镂空部H2为一不规则蜿蜒形状。当无线通讯控制器16输入电流时，电流自接点N1出发，并沿图2B中箭头所指方向依金属机壳111靠近镂空部H2的蜿蜒边缘行进，最后流至接点N2。且如前述，所述磁场主要位于金属机壳111靠近镂空部H2的边缘部分。

值得注意的是，根据电磁理论所述，在输入电流的强度相等的情况下，金属机壳111上的电流路径转折数越多可使单位面积的磁通量更密集，所对应产生的磁场强度越大。所以，在图2B所对应的实施例，蜿蜒形状的镂空部H2实具有比图2A中的矩形镂空部H1更多的转折，因此相对应电流路径所产生的磁场强度会大于图2A所对应实施例所产生的磁场强度。事实上，当应用本发明的天线模块11于近场通讯时，感应所需的最小高度或最小距离更受到电流路径的影响，意即镂空处H的设计会影响到所述的感应最小距离以及范围。

而于实务上除了可根据所需磁场强度之外，更可同时配合应用模块18的形状来决定应当如何设计镂空部H。请参照图2C，图2C本发明一实施例中钥匙孔状镂空部与相对应电流路径的示意图。如图所示，在图2C所对应实施例中，镂空部H3由一圆形以及一矩形组合而成。所述的圆形为了配合应用模块18的外型，且除了使应用模块18得以曝露于壳体外之外，金属机壳111更可遮蔽并保护其余不需露出的部件。此外，镂空部H3的矩形部分则用以延长电流路径以使产生的磁场具有所欲的强度。所述应用模块18例如为相机或摄影机的圆形镜头。

事实上，镂空部H3的形状更可搭配电子装置1的外观设计而变化，例如形成制造厂商的商标(trade mark)或其标志(logo)，在此并不加以限制。叙述至此，所属技术领域具通常知识者当可理解，只要金属机壳111的形状能配合接点N1与接点N2的相对位置而产生所欲的电流路径，金属机壳111不一定需具有如前述的镂空部H。因此，所述的镂空部H可以只是一种选择性的设计，而不是一个必须为之的条件。

综上所述，本发明提供了两种天线模块，藉由以金属机壳以及电感性元件形成具有所欲感值的天线模块以取代传统的线圈天线。当输入电流于本发明的天线模块时，同样可以产生相对应的磁场，并发出特定频率的无线信号，使设置有本发明天线模块的电子装置得以与相对应的其他电子装置进行无线通讯或无线充电。藉此，本发明的天线模块可以缩减无线通讯或无线充电相关部件所占的空间，使相关电子装置更加精简，可靠而得以广泛应用于可携式电子装置中，相当具有实用性。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线模块，适用于一电子装置，该电子装置具有一无线通讯控制器，且该电子装置的机壳形成一开口，其特征在于，该天线模块包含：

一第一电感性元件，该第一电感性元件包含有第一端与第二端，该第一电感性元件的第一端电性连接该无线通讯控制器的一端；以及

一金属机壳，具有一第一接点与一第二接点，该第一接点与该第二接点间隔有一预设距离；

其中，该第一接点与该天线模块的该第一电感性元件的第二端直接地或间接地电性连接，且该第二接点与该天线模块的该无线通讯控制器直接地或间接地电性连接。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该金属机壳形成有一镂空部，该镂空部位于该第一接点与该第二接点之间。

3.根据权利要求1或2所述的天线模块，其特征在于，更包含一第二电感性元件，该第二电感性元件包含第一端与第二端，该第二电感性元件的第一端电性连接该无线通讯控制器，该第二电感性元件的第二端电性连接该第二接点。

4.根据权利要求1或2所述的天线模块，其特征在于，当该无线通讯控制器输入一电流于该金属机壳时，该电流主要沿着该金属机壳的周边流动。

5.根据权利要求2所述的天线模块，其特征在于，该金属机壳的该镂空部的形状为一商标或标志的搭配设计、矩形、圆形、椭圆形、钥匙孔状或不规则蜿蜒状。

6.根据权利要求5所述的天线模块其特征在于，更具有一应用模块露出于该金属机壳的该镂空部。

7.根据权利要求3所述的天线模块，其特征在于，更包含：

一第一接脚，电性连接于该第一电感性元件的第二端与该金属机壳的该第一接点之间；以及

一第二接脚，电性连接于该第二电感性元件的第二端与该金属机壳的该第二接点之间。

8.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该电子装置通过该无线通讯控制器提供一电流给该天线模块时，该天线模块产生一磁场。

9.根据权利要求8所述的天线模块，其特征在于，该无线通讯控制器所产生的该电流从该金属机壳的该第一接点或该第二接点其中之一，绕行该金属机壳的边缘而流向另一接点。

10.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该金属机壳能够拆卸地组装于该电子装置并遮蔽该开口。