CN106816710B - 移动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种移动装置，包括一金属背盖和一印刷电路板。金属背盖具有一槽孔。印刷电路板包括一介质基板、一第一金属部、一第二金属部，以及多个穿透件。第一金属部设置于介质基板的一上表面上。第二金属部设置于介质基板的一下表面上。穿透件形成于介质基板之内并耦接于第一金属部和第二金属部之间。第一金属部耦接至金属背盖，使得印刷电路板和金属背盖的槽孔共同形成一槽孔天线。槽孔天线由耦接至第二金属部的一信号源所激发。
Description
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槽孔天线。
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。
为了追求造型美观，现今设计者常会在移动装置中加入金属元件的要素。然而，新增的金属元件却容易对于移动装置中支援无线通讯的天线产生负面影响，进而降低移动装置的整体通讯品质。因此，有必要提出一种全新的移动装置和天线结构，以克服传统技术所面临的问题。
发明内容
在优选实施例中，本发明提供一种移动装置，包括：一金属背盖，具有一第一槽孔；以及一第一印刷电路板，包括一第一介质基板、一第一金属部、一第二金属部，以及多个第一穿透件，其中该第一金属部设置于该第一介质基板的一上表面上，该第二金属部设置于该第一介质基板的一下表面上，而该等第一穿透件形成于该第一介质基板之内并耦接于该第一金属部和该第二金属部之间；其中该第一金属部耦接至该金属背盖，使得该第一印刷电路板和该金属背盖的该第一槽孔共同形成一第一槽孔天线；其中该第一槽孔天线由耦接至该第二金属部的一第一信号源所激发。
在一些实施例中，该第一金属部为一封闭环圈结构并包围一第一非导电区域，而该第一非导电区域对齐于该金属背盖的该第一槽孔。
在一些实施例中，该金属背盖的该第一槽孔于该第一印刷电路板上具有一第一垂直投影，而该第一垂直投影完全位于该第一非导电区域的内部。
在一些实施例中，该第一金属部通过一导电胶贴合于该金属背盖的该第一槽孔的周围。
在一些实施例中，该第二金属部包括彼此分离的一第一部分和一第二部分，该第一部分和该第二部分都经由该等第一穿透件耦接至该第一金属部，而该第一信号源的一正极耦接至该第一部分，该第一信号源的一负极耦接至该第二部分。
在一些实施例中，该金属背盖还具有一第二槽孔，而该移动装置还包括：一第二印刷电路板，包括一第二介质基板、一第三金属部、一第四金属部，以及多个第二穿透件，其中该第三金属部设置于该第二介质基板的一上表面上，该第四金属部设置于该第二介质基板的一下表面上，而该等第二穿透件形成于该第二介质基板之内并耦接于该第三金属部和该第四金属部之间；其中该第三金属部耦接至该金属背盖，使得该第二印刷电路板和该金属背盖的该第二槽孔共同形成一第二槽孔天线；其中该第二槽孔天线由耦接至该第四金属部的一第二信号源所激发。
在一些实施例中，该第三金属部为一封闭环圈结构并包围一第二非导电区域，而该第二非导电区域对齐于该金属背盖的该第二槽孔。
在一些实施例中，该金属背盖的该第二槽孔于该第二印刷电路板上具有一第二垂直投影，而该第二垂直投影完全位于该第二非导电区域的内部。
在一些实施例中，该第四金属部包括彼此分离的一第三部分和一第四部分，该第三部分和该第四部分都经由该等第二穿透件耦接至该第三金属部，而该第二信号源的一正极耦接至该第三部分，该第二信号源的一负极耦接至该第四部分。
在一些实施例中，该第一槽孔天线和该第二槽孔天线操作于相同的一操作频带，而该操作频带约介于2400MHz至2500MHz之间以及5150MHz至5850MHz之间。
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剖视图；
图2A为本发明一实施例所述的第一印刷电路板的俯视图；
图2B为本发明一实施例所述的第一印刷电路板的背视图；
图3A为本发明一实施例所述的移动装置的俯视图；
图3B为本发明一实施例所述的移动装置的剖视图；
图4A为本发明一实施例所述的第二印刷电路板的俯视图；
图4B为本发明一实施例所述的第二印刷电路板的背视图；以及
图5为本发明一实施例所述的移动装置的槽孔天线的S参数图。
符号说明
100、300～移动装置；
110、310～金属背盖；
111、311～金属背盖的第一边缘；
112、312～金属背盖的第二边缘；
120～第一槽孔；
125～第一垂直投影；
130～第一印刷电路板；
132～第一介质基板；
134～第一金属部；
135～第一非导电区域；
136～第二金属部；
136-1～第二金属部的第一部分；
136-2～第二金属部的第二部分；
137、157～导电胶；
138～第一穿透件；
140～第二槽孔；
145～第二垂直投影；
150～第二印刷电路板；
152～第二介质基板；
154～第三金属部；
155～第二非导电区域；
156～第四金属部；
156-1～第四金属部的第三部分；
156-2～第四金属部的第四部分；
158～第二穿透件；
190～第一信号源；
290～第二信号源；
313～金属背盖的第三边缘；
CC1～第一曲线；
CC2～第二曲线；
CC3～第三曲线；
D1、D2、D3、D4、D21～间距；
L1、L2～长度；
-X～-X轴；
+X～+X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的剖视图。移动装置100可以是一智能型手机(SmartPhone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记型电脑(Notebook Computer)。如图1A、图1B所示，移动装置100至少包括一金属背盖110和一第一印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)130。必须理解的是，虽然未显示于图1A、图1B中，移动装置100还可包括其他元件，例如：一处理器、一电池模块、一显示器、一键盘，以及一收发器。在一些实施例中，若移动装置100为一笔记型电脑，则金属背盖110可设置于笔记型电脑的一上盖上，以美化整体电脑装置的外型。金属背盖110至少具有一第一槽孔120。例如，第一槽孔120可以是一狭长矩形。金属背盖110的第一槽孔120之内可填充一非导体材质，例如：塑胶。第一印刷电路板130包括一第一介质基板(Dielectric Substrate)132、一第一金属部134、一第二金属部136，以及多个第一穿透件(Via Element)138，其中第一金属部134为一金属平面并设置于第一介质基板132的一上表面上，第二金属部136为另一金属平面并设置于第一介质基板132的一下表面上，而该等第一穿透件138形成于第一介质基板132之内并耦接于第一金属部134和第二金属部136之间。第一金属部134耦接至金属背盖110。举例而言，第一金属部134可以通过一导电胶137贴合于金属背盖110的第一槽孔120的周围。第一印刷电路板130和金属背盖110的第一槽孔120共同形成一第一槽孔天线，其中第一槽孔天线由耦接至第二金属部136的一第一信号源190所激发。
图2A显示根据本发明一实施例所述的第一印刷电路板130的俯视图。图2B显示根据本发明一实施例所述的第一印刷电路板130的背视图。如图2A所示，在第一印刷电路板130的上表面上，第一金属部134为一封闭环圈结构并包围一第一非导电区域135。例如，第一金属部134可以是一空心矩形，其内部矩形空心部分即为第一非导电区域135。第一非导电区域135对齐于金属背盖110的第一槽孔120。详细而言，金属背盖110的第一槽孔120于第一印刷电路板130上具有一第一垂直投影125，而第一垂直投影125完全位于第一非导电区域135的内部。亦即，金属背盖110的第一槽孔120的面积可以小于或等于第一非导电区域135的面积。如图2B所示，在第一印刷电路板130的下表面上，第二金属部136包括彼此分离的一第一部分136-1和一第二部分136-2，其中第一部分136-1和第二部分136-2都经由该等第一穿透件138耦接至第一金属部134。第一部分136-1可以是较长的一不规则形状，而第二部分136-2可以是较短的一直条形。第一信号源190的一正极耦接至第一部分136-1，而第一信号源190的一负极耦接至第二部分136-2。
本发明于金属背盖110上形成特殊的第一槽孔天线，其以金属背盖110的第一槽孔120的周围金属部分作为主要的辐射体。在此设计下，金属背盖110可形成天线元件的一部分，其不仅不会对天线辐射场型造成干扰，还可提升天线的辐射效率。本发明可加强移动装置100的侧边辐射。举例而言，根据实际量测结果，第一槽孔天线于图1A的-X轴方向可具有相对较高的辐射强度，此为传统槽孔天线所不及。另外，有别于传统槽孔天线都以耦合方式激发，本发明的第一槽孔天线由耦接至第一信号源190的第一印刷电路板130所直接激发。第一印刷电路板130可具有双层金属面并贴合于金属背盖110。此种设计方式有助于缩小天线接地铜箔的面积、减少组装时间、抑制组装误差，并压低制造成本。因此，本发明很适合应用于各种小型化的移动装置当中。
移动装置100的元件尺寸可如下列所述。金属背盖110的第一槽孔120的长度L1可等于第一槽孔天线的一中心操作频率的0.5倍波长(λ/2)，或等于60mm。金属背盖110的第一槽孔120与金属背盖110的一第一边缘111的间距D1可约介于40mm至50mm之间。金属背盖110的第一槽孔120与金属背盖110的一第二边缘112的间距D2可大于10mm，其中金属背盖110的第二边缘112可邻近于移动装置100的一轴承(Hinge)处。以上尺寸设计可以加强移动装置100的侧边辐射。
在一些实施例中，第一信号源190经由一第一同轴电缆线(Coaxial Cable)耦接至第二金属部136，以激发第一槽孔天线。第一同轴电缆线的长度可与移动装置100的一显示器尺寸有关。举例而言，若移动装置100的显示器为17英寸，则第一同轴电缆线的长度应小于500mm；若移动装置100的显示器为15英寸，则第一同轴电缆线的长度应小于550mm；而若移动装置100的显示器为13英寸，则第一同轴电缆线的长度应小于600mm。换言之，若显示器尺寸变大，则第一同轴电缆线的长度上限应降低；反之，若显示器尺寸变小，则第一同轴电缆线的长度上限应提高。以上设计有助于减少传输线损耗，可使第一槽孔天线维持良好辐射效率。
图3A显示根据本发明一实施例所述的移动装置300的俯视图。图3B显示根据本发明一实施例所述的移动装置300的剖视图。图3A、图3B与图1A、图1B相似。在图3A、图3B的实施例中，移动装置300的一金属背盖310还具有一第二槽孔140，且移动装置300还包括一第二印刷电路板150。例如，第二槽孔140可以是一狭长矩形。金属背盖310的第二槽孔140之内可填充一非导体材质。第二印刷电路板150包括一第二介质基板152、一第三金属部154、一第四金属部156，以及多个第二穿透件158，其中第三金属部154为一金属平面并设置于第二介质基板152的一上表面上，第四金属部156为另一金属平面并设置于第二介质基板152的一下表面上，而该等第二穿透件158形成于第二介质基板152之内并耦接于第三金属部154和第四金属部156之间。第三金属部154耦接至金属背盖310。举例而言，第三金属部154可以通过一导电胶157贴合于金属背盖310的第二槽孔140的周围。第二印刷电路板150和金属背盖310的第二槽孔140共同形成一第二槽孔天线，其中第二槽孔天线由耦接至第四金属部156的一第二信号源290所激发。
图4A显示根据本发明一实施例所述的第二印刷电路板150的俯视图。图4B显示根据本发明一实施例所述的第二印刷电路板150的背视图。如图4A所示，在第二印刷电路板150的上表面上，第三金属部154为一封闭环圈结构并包围一第二非导电区域155。例如，第三金属部154可以是一空心矩形，其内部矩形空心部分即为第二非导电区域155。第二非导电区域155对齐于金属背盖310的第二槽孔140。详细而言，金属背盖310的第二槽孔140于第二印刷电路板150上具有一第二垂直投影145，而第二垂直投影145完全位于第二非导电区域155的内部。亦即，金属背盖310的第二槽孔140的面积可以小于或等于第二非导电区域155的面积。如图4B所示，在第二印刷电路板150的下表面上，第四金属部156包括彼此分离的一第三部分156-1和一第四部分156-2，其中第三部分156-1和第四部分156-2都经由该等第二穿透件158耦接至第三金属部154。第三部分156-1可以是较长的一不规则形状，而第四部分156-2可以是较短的一直条形。第二信号源290的一正极耦接至第三部分156-1，而第二信号源290的一负极耦接至第四部分156-2。
在图3A、图3B的实施例中，移动装置300同时包括操作于相同频带的第一槽孔天线和第二槽孔天线，其中第一槽孔天线可作为一主要天线(Main Antenna)，而第二槽孔天线可作为一辅助天线(Auxiliary Antenna)，以提升移动装置300的天线分集增益(AntennaDiversity Gain)。此种设计可更加强移动装置300的侧边辐射。举例而言，第一槽孔天线可强化移动装置300于图3A的-X轴方向的辐射强度，而第二槽孔天线可强化移动装置300于图3A的+X轴方向的辐射强度。
移动装置300的元件尺寸可如下列所述。金属背盖310的第二槽孔140的长度L2可等于第二槽孔天线的一中心操作频率的0.5倍波长(λ/2)，或等于60mm。金属背盖310的第二槽孔140与金属背盖310的一第三边缘313的间距D3可约介于40mm至50mm之间。金属背盖310的第二槽孔140与金属背盖310的一第二边缘312的间距D4可大于10mm。另外，为了避免第一槽孔天线和第二槽孔天线互相干扰，第一槽孔天线和第二槽孔天线的间距D21需设计为其中心操作频率的0.5倍波长以上，或是60mm以上。
在一些实施例中，第二信号源290经由一第二同轴电缆线耦接至第四金属部156，以激发第二槽孔天线。第二同轴电缆线的长度可与移动装置300的一显示器尺寸有关。举例而言，若移动装置300的显示器为17英寸，则第二同轴电缆线的长度应小于500mm；若移动装置300的显示器为15英寸，则第二同轴电缆线的长度应小于550mm；而若移动装置300的显示器为13英寸，则第二同轴电缆线的长度应小于600mm。换言之，若显示器尺寸变大，则第二同轴电缆线的长度上限应降低；反之，若显示器尺寸变小，则第二同轴电缆线的长度上限应提高。以上设计有助于减少传输线损耗，可使第二槽孔天线维持良好辐射效率。
图5显示根据本发明一实施例所述的移动装置300的槽孔天线的S参数(SParameter)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表S参数(dB)。在图5的实施例中，是将第一槽孔天线设定为一第一端口(Port 1)，并将第二槽孔天线设定为一第二端口(Port2)。一第一曲线CC1代表第一槽孔天线的S11参数，一第二曲线CC2代表第二槽孔天线的S22参数，而一第三曲线CC3代表第一槽孔天线和第二槽孔天线之间的S21(或S12)参数。如图5所示，第一槽孔天线和第二槽孔天线可操作于相同的一操作频带，其约介于2400MHz至2500MHz之间以及5150MHz至5850MHz之间。在此操作频带中，第一槽孔天线和第二槽孔天线之间的S21参数都低于-30dB，说明本发明的第一槽孔天线和第二槽孔天线可具有良好的隔离度(Isolation)，不致于互相干扰。
本发明提出一种新颖的移动装置及其槽孔天线设计，总括而言，本发明相较于传统技术至少具有下列优点：(1)缩小天线接地铜箔面积；(2)减少组装时间；(3)抑制组装误差；(4)加强移动装置的侧边辐射；(5)去除来自金属背盖的天线屏蔽效应；以及(6)压低生产成本。
值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围都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。本发明的移动装置及槽孔天线并不仅限于图1～图5所图示的状态。本发明可以仅包括图1～图5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须同时实施于本发明的移动装置及槽孔天线当中。
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 (9)
1.一种移动装置，包括：
金属背盖，具有第一槽孔；以及
第一印刷电路板，包括第一介质基板、第一金属部、第二金属部，以及多个第一穿透件，其中该第一金属部设置于该第一介质基板的一上表面上，该第二金属部设置于该第一介质基板的一下表面上，而该多个第一穿透件形成于该第一介质基板之内并耦接于该第一金属部和该第二金属部之间；
其中该第一金属部耦接至该金属背盖，使得该第一印刷电路板和该金属背盖的该第一槽孔共同形成一第一槽孔天线；
其中该第一槽孔天线由耦接至该第二金属部的一第一信号源所激发，
其中该第二金属部包括彼此分离的一第一部分和一第二部分，该第一部分和该第二部分都经由该多个第一穿透件耦接至该第一金属部，而该第一信号源的一正极耦接至该第一部分，该第一信号源的一负极耦接至该第二部分。
2.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一金属部为一封闭环圈结构并包围一第一非导电区域，而该第一非导电区域对齐于该金属背盖的该第一槽孔。
3.如权利要求2所述的移动装置，其中该金属背盖的该第一槽孔于该第一印刷电路板上具有一第一垂直投影，而该第一垂直投影完全位于该第一非导电区域的内部。
4.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一金属部通过一导电胶贴合于该金属背盖的该第一槽孔的周围。
5.如权利要求1所述的移动装置，其中该金属背盖还具有第二槽孔，而该移动装置还包括：
第二印刷电路板，包括第二介质基板、第三金属部、第四金属部，以及多个第二穿透件，其中该第三金属部设置于该第二介质基板的一上表面上，该第四金属部设置于该第二介质基板的一下表面上，而该多个第二穿透件形成于该第二介质基板之内并耦接于该第三金属部和该第四金属部之间；
其中该第三金属部耦接至该金属背盖，使得该第二印刷电路板和该金属背盖的该第二槽孔共同形成一第二槽孔天线；
其中该第二槽孔天线由耦接至该第四金属部的一第二信号源所激发。
6.如权利要求5所述的移动装置，其中该第三金属部为一封闭环圈结构并包围一第二非导电区域，而该第二非导电区域对齐于该金属背盖的该第二槽孔。
7.如权利要求6所述的移动装置，其中该金属背盖的该第二槽孔于该第二印刷电路板上具有一第二垂直投影，而该第二垂直投影完全位于该第二非导电区域的内部。
8.如权利要求5所述的移动装置，其中该第四金属部包括彼此分离的一第三部分和一第四部分，该第三部分和该第四部分都经由该多个第二穿透件耦接至该第三金属部，而该第二信号源的一正极耦接至该第三部分，该第二信号源的一负极耦接至该第四部分。
9.如权利要求5所述的移动装置，其中该第一槽孔天线和该第二槽孔天线操作于相同的一操作频带，而该操作频带介于2400MHz至2500MHz之间以及5150MHz至5850MHz之间。
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