CN106374193B - 移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种移动装置，包括一接地面、一天线元件，以及至少一延伸部。该接地面具有一第一区域和一第二区域。该天线元件设置于该第一区域。该延伸部具有一开路端和一连接端，其中该延伸部的该连接端耦接至该第二区域的一侧。该延伸部用于增强该天线元件于一天顶方向的辐射增益。

Description

移动装置

技术领域

本发明涉及一种移动装置，特别是涉及一种移动装置及其天线元件。

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：手提式电脑、移动电话、多媒体播放器以及其他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(Long Term Evolution)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系统使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。

全球定位系统(Global Positioning System，GPS)是现今无线通讯中一种重要的定位技术，几乎已成为所有移动装置的标准配备。然而，由于移动装置的内部空间狭小，常常无法令全球定位系统天线的最大增益方向能完全指向天顶，因此造就许多定位不精准的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种移动装置，包括：一接地面，具有一第一区域和一第二区域；一天线元件，设置于该第一区域；以及一第一延伸部，具有一开路端和一连接端，其中该第一延伸部的该连接端耦接至该第二区域的一第一侧。

在一些实施例中，该移动装置还包括：一第二延伸部，具有一开路端和一连接端，其中该第二延伸部的该连接端耦接至该第二区域的一第二侧。

在一些实施例中，该第一延伸部的长度和该第二延伸部的长度都等于该天线元件的一中心操作频率的四分之一波长。

在一些实施例中，该天线元件为一全球定位系统天线，并朝向一天顶方向。

在一些实施例中，该第一延伸部和该第二延伸部用于增强该天线元件于该天顶方向的辐射增益。

在优选实施例中，本发明提供一种移动装置，包括：一接地面，具有一第一区域和一第二区域；以及一天线元件，设置于该第一区域；其中一第一槽孔形成于该接地面的该第二区域上，该第一槽孔具有一开口端和一闭口端，而该第一槽孔的该开口端位于该第二区域的一第一侧。

在一些实施例中，一第二槽孔还形成于该接地面的该第二区域上，该第二槽孔具有一开口端和一闭口端，而该第二槽孔的该开口端位于该第二区域的一第二侧。

在一些实施例中，该第一槽孔的长度和该第二槽孔的长度都等于该天线元件的一中心操作频率的四分之一波长。

在一些实施例中，该天线元件为一全球定位系统天线，并朝向一天顶方向。

在一些实施例中，该第一槽孔和该第二槽孔用于增强该天线元件于该天顶方向的辐射增益。

附图说明

图1A为本发明一实施例所述的移动装置的俯视图；

图1B为本发明一实施例所述的移动装置的侧视图；

图2为本发明一实施例所述的移动装置的天线元件的返回损失图；

图3为移动装置不具任何延伸部时天线元件的三维增益图；

图4为本发明一实施例所述的移动装置具有第一延伸部和第二延伸部时天线元件的三维增益图；

图5A为本发明一实施例所述的移动装置的俯视图；

图5B为本发明一实施例所述的移动装置的侧视图；

图6为本发明一实施例所述的移动装置的天线元件的返回损失图；以及

图7为本发明一实施例所述的移动装置具有第一槽孔和第二槽孔时天线元件的三维增益图。

符号说明

100、500～移动装置；

110、510～接地面；

111、511～接地面的第一区域；

112、512～接地面的第二区域；

113、513～第一区域的第一侧；

114、514～第一区域的第二侧；

115、515～第二区域的第一侧；

116、516～第二区域的第二侧；

120、520～天线元件；

130～第一延伸部；

131～第一延伸部的开路端；

132～第一延伸部的连接端；

140～第二延伸部；

141～第二延伸部的开路端；

142～第二延伸部的连接端；

190、590～信号源；

530～第一槽孔；

531～第一槽孔的开口端；

532～第一槽孔的闭口端；

540～第二槽孔；

541～第二槽孔的开口端；

542～第二槽孔的闭口端；

CC1～第一曲线；

CC2～第二曲线；

CC3～第三曲线；

CC4～第四曲线；

D1～天线元件和第一延伸部的开路端的间距；

D3～天线元件和第一槽孔的开口端的间距；

L1～第一延伸部的长度；

L2～第二延伸部的长度；

L3～第一槽孔的长度；

L4～第二槽孔的长度；

W1～第一延伸部的宽度；

W2～第二延伸部的宽度；

W3～第一槽孔的宽度；

W4～第二槽孔的宽度；

X～座标X轴；

Y～座标Y轴；

Z～座标Z轴。

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，并配合所附的附图，作详细说明如下。

图1A显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的俯视图。图1B显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的侧视图。请一并参考图1A、图1B。移动装置100可以是一智能型手机(Smart Phone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记型电脑(NotebookComputer)。如图1A、图1B所示，移动装置100包括：一接地面110、一天线元件120，一第一延伸部130，以及一第二延伸部140。接地面110、天线元件120，第一延伸部130、以及第二延伸部140都可用导体材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。必须理解的是，移动装置100还可包括其他元件，例如：一处理器、一显示器、一触控模块、一电池，以及一外壳(未显示)。

接地面110大致为一矩形，并具有一第一区域111和一第二区域112，其中第一区域111位于接地面110的上半部并朝向一天顶方向(例如：图中+Z轴方向)，而第二区域112位于接地面110的下半部并朝向一地面方向(例如：图中-Z轴方向)。天线元件120设置于接地面110的第一区域111。天线元件120的形状、种类在本发明中并不特别做限制。例如，天线元件120可以是一单极天线(Monopole Antenna)、一偶极天线(Dipole Antenna)、一回圈天线(Loop Antenna)、一螺旋天线(Helical Antenna)、一平面倒F字形天线(Planar InvertedF Antenna，PIFA)，或是一芯片天线(Chip Antenna)。第一延伸部130和第二延伸部140都邻近于接地面110的第二区域112。在另一些实施例中，移动装置100也可仅包括第一延伸部130或第二延伸部140二者择一。第一延伸部130和第二延伸部140可与接地面110作整合，它们可以共同印刷于一介质基板(Dielectric Substrate)的平面上。

在图1A、图1B的实施例中，移动装置100内的元件配置可如下列所述。必须理解的是，这些内容仅为举例说明，使读者易于理解，并非用于限制本发明的专利范围。

天线元件120为一全球定位系统(Global Positioning System，GPS)天线。例如，天线元件120可以是一平面倒F字形天线，并由一信号源190所激发。天线元件120设置于第一区域111的一第一侧113，以形成一不对称分布，并朝向天顶方向(图中+Z轴方向)。在另一些实施例中，天线元件120也可设置于第一区域111的一第二侧114。

第一延伸部130大致为一L字形。第一延伸部130具有一开路端131和一连接端132，其中第一延伸部130的连接端132耦接至第二区域112的一第一侧115，而第一延伸部130的开路端131朝靠近天线元件120的方向作延伸。第二延伸部140也大致为一L字形。第二延伸部140具有一开路端141和一连接端142，其中第二延伸部140的连接端142耦接至第二区域112的一第二侧116，而第二延伸部140的开路端141朝靠近天线元件120的方向作延伸。第二区域112的第一侧115和第二侧116彼此相对。详细而言，第一延伸部130的长度L1和第二延伸部140的长度L2都等于天线元件120的一中心操作频率的四分之一波长(λ/4)，而第一延伸部130的宽度W1也等于第二延伸部140的宽度W2。换言之，第一延伸部130和第二延伸部140沿着第二区域112的一中心线150呈现线对称分布。在此设计下，天线元件120、第一延伸部130，以及第二延伸部140都共振于一全球定位系统频带，其中第一延伸部130和第二延伸部140都可用于增强天线元件120于天顶方向的辐射增益。

图2显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的天线元件120的返回损失(Return Loss)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表返回损失(dB)。第一曲线CC1代表移动装置100未加入任何延伸部时天线元件120的操作特性，其共振频率约介于1520MHz至1610MHz之间。第二曲线CC2代表移动装置100加入第一延伸部130和第二延伸部140后天线元件120的操作特性，其共振频率约介于1510MHz至1630MHz之间。根据图2的量测结果可知，在加入第一延伸部130和第二延伸部140之后，天线元件120的频宽约较原始频宽增加约2.1％，因此，第一延伸部130和第二延伸部140有助于改善天线元件120的阻抗匹配。

图3显示根据本发明一实施例所述的移动装置100不具任何延伸部时天线元件120的三维增益图，此时天线元件120于天顶方向(图中+Z轴方向)的天线增益约为-0.81dBi。图4显示根据本发明一实施例所述的移动装置100具有第一延伸部130和第二延伸部140时天线元件120的三维增益图，此时天线元件120于天顶方向(图中+Z轴方向)的天线增益约为3.56dBi。根据图3、图4的量测结果可知，在移动装置100加入第一延伸部130和第二延伸部140之后，天线元件120于天顶方向的辐射增益可显著上升4.37dBi，此有助于改善所对应的全球定位系统的性能。

在一些实施例中，移动装置100的元件尺寸可如下列所述。请再次参考图1A、图1B。第一延伸部130的长度L1约介于40mm和44mm之间，优选为42mm。第一延伸部130的宽度W1约介于1mm和3mm之间，优选为2mm。第二延伸部140的长度L2约介于40mm和44mm之间，优选为42mm。第二延伸部140的宽度W2约介于1mm和3mm之间，优选为2mm。第一延伸部130的开路端131(或第二延伸部140的开路端141)与天线元件120的间距D1约介于8mm至12mm之间，优选为10mm。

图5A显示根据本发明一实施例所述的移动装置500的俯视图。图5B显示根据本发明一实施例所述的移动装置500的侧视图。请一并参考图5A、图5B。移动装置500可以是一智能型手机、一平板电脑，或是一笔记型电脑。如图5A、图5B所示，移动装置500包括：一接地面510，以及一天线元件520。接地面510和天线元件520都可用导体材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。必须理解的是，移动装置500还可包括其他元件，例如：一处理器、一显示器、一触控模块、一电池，以及一外壳(未显示)。

接地面510大致为一矩形，并具有一第一区域511和一第二区域512，其中第一区域511位于接地面510的上半部并朝向一天顶方向(例如：图中+Z轴方向)，而第二区域512位于接地面510的下半部并朝向一地面方向(例如：图中-Z轴方向)。天线元件520设置于接地面510的第一区域511。天线元件520的形状、种类在本发明中并不特别做限制。例如，天线元件520可以是一单极天线、一偶极天线、一回圈天线、一螺旋天线、一平面倒F字形天线，或是一芯片天线。一第一槽孔530和一第二槽孔540都形成于接地面510的第二区域512。在另一些实施例中，接地面510的第二区域512也可仅具有第一槽孔530或第二槽孔540二者择一。第一槽孔530和第二槽孔540可与接地面510作整合，它们可以共同印刷于一介质基板的平面上。

在图5A、图5B的实施例中，移动装置500内的元件配置可如下列所述。必须理解的是，这些内容仅为举例说明，使读者易于理解，并非用于限制本发明的专利范围。

天线元件520为一全球定位系统天线。例如，天线元件520可以是一平面倒F字形天线，并由一信号源590所激发。天线元件520设置于第一区域511的一第一侧513，以形成一不对称分布，并朝向天顶方向(图中+Z轴方向)。在另一些实施例中，天线元件520也可设置于第一区域511的一第二侧514。

第一槽孔530大致为一L字形。第一槽孔530具有一开口端531和一闭口端532，其中第一槽孔530的开口端531位于第二区域512的一第一侧515，而第一槽孔530的闭口端532朝远离天线元件520的方向作延伸。第二槽孔540也大致为一L字形。第二槽孔540具有一开口端541和一闭口端542，其中第二槽孔540的开口端541位于第二区域512的一第二侧516，而第二槽孔540的闭口端542朝远离天线元件520的方向作延伸。第二区域512的第一侧515和第二侧516彼此相对。详细而言，第一槽孔530的长度L3和第二槽孔540的长度L4都等于天线元件520的一中心操作频率的四分之一波长(λ/4)，而第一槽孔530的宽度W3也等于第二槽孔540的宽度W4。换言之，第一槽孔530和第二槽孔540沿着第二区域512的一中心线550呈现线对称分布。在此设计下，天线元件520、第一槽孔530，以及第二槽孔540都共振于一全球定位系统频带，其中第一槽孔530和第二槽孔540都可用于增强天线元件520于天顶方向的辐射增益。

图6显示根据本发明一实施例所述的移动装置500的天线元件520的返回损失图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表返回损失(dB)。第三曲线CC3代表移动装置500未加入任何槽孔时天线元件520的操作特性，其共振频率约介于1520MHz至1610MHz之间。第四曲线CC4代表移动装置500加入第一槽孔530和第二槽孔540后天线元件520的操作特性，其共振频率约介于1510MHz至1630MHz之间。根据图6的量测结果可知，在加入第一槽孔530和第二槽孔540之后，天线元件520的频宽约较原始频宽增加约2.1％，因此，第一槽孔530和第二槽孔540有助于改善天线元件520的阻抗匹配。

图7显示根据本发明一实施例所述的移动装置500具有第一槽孔530和第二槽孔540时天线元件520的三维增益图，此时天线元件520于天顶方向(图中+Z轴方向)的天线增益约为2.95dBi。根据图3、图7的量测结果可知，在移动装置500加入第一槽孔530和第二槽孔540之后，天线元件520于天顶方向的辐射增益可显著上升3.76dBi，此有助于改善所对应的全球定位系统的性能。

在一些实施例中，移动装置500的元件尺寸可如下列所述。请再次参考图5A、图5B。第一槽孔530的长度L3约介于40mm和44mm之间，优选为42mm。第一槽孔530的宽度W3约介于1mm和3mm之间，优选为2mm。第二槽孔540的长度L4约介于40mm和44mm之间，优选为42mm。第二槽孔540的宽度W4约介于1mm和3mm之间，优选为2mm。第一槽孔530的开口端531(或第二槽孔540的开口端541)与天线元件520的间距D3约介于8mm至12mm之间，优选为10mm。

本发明提供一种结合天线元件和接地面的延伸部或槽孔的移动装置，其中接地面的延伸部或槽孔和天线元件可共振于相同频率，在此设计下，延伸部或槽孔可用于改变接地面上的表面电流分布，并修正天线元件的辐射场型，进而使得天线元件的最高增益处能有效地指向天顶方向。根据以上实施例的实测结果可知，延伸部和槽孔对于天线元件的影响效果是相当近似的。与传统技术相比，本发明至少具有提高天顶方向的天线增益、改善全球定位系统的性能、降低成本，以及简化天线结构等优点，其很适合应用于各种小型化的移动通讯装置当中。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状、以及频率范围均非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。另外，本发明的移动装置并不仅限于图1～图7所图示的状态。本发明可以仅包括图1～图7的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均需同时实施于本发明的移动装置当中。

在本说明书以及权利要求中的序数，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。

虽然结合以上优选实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (4)

1.一种移动装置，包括：

接地面，具有第一区域和第二区域；以及

天线元件，设置于该第一区域的一第一侧，以形成一不对称分布；

其中一第一槽孔形成于该接地面的该第二区域上，该第一槽孔具有开口端和闭口端，而该第一槽孔的该开口端位于该第二区域的一第一侧，且该闭口端朝远离该天线元件的方向延伸，

其中一第二槽孔还形成于该接地面的该第二区域上，该第二槽孔具有开口端和闭口端，而该第二槽孔的该开口端位于该第二区域的一第二侧。

2.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一槽孔的长度和该第二槽孔的长度都等于该天线元件的一中心操作频率的四分之一波长。

3.如权利要求1所述的移动装置，其中该天线元件为一全球定位系统天线，并朝向一天顶方向。

4.如权利要求3所述的移动装置，其中该第一槽孔和该第二槽孔用于增强该天线元件于该天顶方向的辐射增益。