CN108023165A - 移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移动装置，包括：一接地元件和一天线结构。该天线结构包括：一馈入辐射部、一短路部、一第一寄生部，以及一第二寄生部。该馈入辐射部具有一馈入点和一接地点，其中该接地点通过该短路部耦接至该接地元件。该第一寄生部邻近于该馈入辐射部。该第一寄生部为浮接状态并与该馈入辐射部和该接地元件互相分离。该第二寄生部耦接至该接地元件，并邻近于该第一寄生部。该第一寄生部至少部份地围绕该馈入辐射部和该第二寄生部而作延伸。

Description

移动装置

技术领域

本发明涉及一种移动装置，尤其涉及一种移动装置及其天线结构。

背景技术

随着移动通信技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如：手提电脑、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信的功能。有些涵盖长距离的无线通信范围，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的频带进行通信，而有些则涵盖短距离的无线通信范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth系统使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通信。

天线为支援无线通信的移动装置中不可或缺的元件。然而，天线很容易受到邻近金属元件所影响。以可变形移动装置为例，当其操作于不同模式时，因为其内的天线元件和金属元件的相对位置发生变化，常造成天线元件受到干扰且整体通信品质下滑。有鉴于此，势必须提出一种全新解决方案，以克服传统技术所面临的问题。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供一种移动装置，包括：一接地元件；以及一天线结构，包括：一馈入辐射部，具有一馈入点和一接地点；一短路部，其中该接地点通过该短路部耦接至该接地元件；一第一寄生部，邻近于该馈入辐射部，其中该第一寄生部为浮接状态并与该馈入辐射部和该接地元件互相分离；以及一第二寄生部，耦接至该接地元件，并邻近于该第一寄生部，其中该第一寄生部是至少部份地围绕该馈入辐射部和该第二寄生部而作延伸。

进一步地，该馈入辐射部和该短路部的一组合大致为一T字形。

进一步地，该第一寄生部大致为一L字形，并包括一末端矩形加宽部份。

进一步地，该第二寄生部大致为一L字形。

进一步地，该馈入辐射部和该第一寄生部之间形成一第一耦合间隙，该第一耦合间隙是介于1mm至2mm之间，该第一寄生部和该第二寄生部之间形成一第二耦合间隙，而该第二耦合间隙是介于1mm至2mm之间。

进一步地，该天线结构操作于一低频频带和一高频频带，该低频频带是介于2400MHz至2500MHz之间，而该高频频带是介于5150MHz至5850MHz之间。

进一步地，该馈入辐射部和该第一寄生部激发产生该低频频带，而其中该馈入辐射部、该短路部，以及该第二寄生部激发产生该高频频带。

进一步地，该第一寄生部的长度约为该低频频带的0.5倍波长，该馈入辐射部的长度约为该高频频带的0.25倍波长，而该第二寄生部的长度约为该高频频带的0.25倍波长。

进一步地，该移动装置为一可变形移动装置，并操作于一笔记本模式或一平板模式。

进一步地，该移动装置还包括：一上盖，包括一上外壳和一显示器保护外壳，其中该天线结构设置于该上外壳的一边缘处；一下盖，包括一输入器保护外壳和一下外壳；以及一转轴元件，耦接于该上盖和该下盖之间；其中当该移动装置由该笔记本模式切换至该平板模式时，该上外壳和该下外壳互相平行且贴近，而该天线结构的辐射特性并不会有太大变化。

附图说明

图1是根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；

图2是根据本发明一实施例所述的移动装置的天线结构的返回损失图；

图3A是根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；

图3B是根据本发明一实施例所述的移动装置操作于笔记本模式的示意图；

图3C是根据本发明一实施例所述的移动装置操作于平板模式的示意图；

图4是根据本发明一实施例所述的移动装置的天线结构的返回损失图；

图5是根据本发明一实施例所述的移动装置的天线结构的天线效率图。

附图标记说明：

100、300～移动装置； 110～接地元件；

120～天线结构； 130～馈入辐射部；

131～馈入辐射部的第一端； 132～馈入辐射部的第二端；

140～短路部； 141～短路部的第一端；

142～短路部的第二端； 150～第一寄生部；

151～第一寄生部的第一端； 152～第一寄生部的第二端；

155～第一寄生部的末端矩形加宽部份； 160～第二寄生部；

161～第二寄生部的第一端； 162～第二寄生部的第二端；

190～信号源； 370～上盖；

371～上外壳； 372～显示器保护外壳；

375～第一无金属区域； 380～下盖；

381～输入器保护外壳； 382～下外壳；

385～第二无金属区域； 390～转轴元件；

CC1～第一曲线； CC2～第二曲线；

CC3～第三曲线； CC4～第四曲线；

D1、D2～间距； FB1～低频频带；

FB2～高频频带； FP～馈入点；

G1～间隙； GC1～第一耦合间隙；

GC2～第二耦合间隙； GP～接地点；

L1～长度； W1、W2～宽度。

具体实施方式

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”及“包括”一词为开放式的用语，故应解释成“包含但不仅限定于”。“大致”一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，“耦接”一词在本说明书中包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接至该第二装置，或通过其它装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。

图1是根据本发明一实施例所述的移动装置100的示意图。移动装置100可以是一智能手机(Smart Phone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记本电脑(NotebookComputer)。如图1所示，移动装置100至少包括一接地元件110和一天线结构120。接地元件110和天线结构120可用导体材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金，其中接地元件110和天线结构120可以设置于一介质基板(Dielectric Substrate)上，例如：一FR4(FlameRetardant 4)基板。必须理解的是，虽然未显示于图1中，移动装置100还可包括其他元件，例如：一触控模块、一供电模块、一显示器、一键盘，或(且)一外壳。

天线结构120包括：一馈入辐射部130、一短路部140、一第一寄生部150，以及一第二寄生部160。馈入辐射部130可以大致为一直条形。馈入辐射部130具有一第一端131和一第二端132，其中馈入辐射部130的第一端131和第二端132各自为一开路端(Open End)。馈入辐射部130还具有一馈入点FP和一接地点GP，其中馈入点FP是邻近于馈入辐射部130的第二端132，而接地点GP是邻近于馈入辐射部130的第一端131。馈入点FP耦接至一信号源190。信号源190可以是一射频(Radio Frequency)模块，其可用于激发天线结构120。短路部140可以大致为一直条形。短路部140具有一第一端141和一第二端142，其中短路部140的第一端141耦接至接地点GP，而短路部140的第二端142耦接至接地元件110，使得馈入辐射部130的接地点GP通过短路部140耦接至接地元件110。馈入辐射部130和短路部140的一组合大致为一T字形。

第一寄生部150可以大致为一L字形，并可包括一末端矩形加宽部份155。第一寄生部150具有一第一端151和一第二端152，其中第一寄生部150的第一端151和第二端152各自为一开路端，而末端矩形加宽部份155位于第一寄生部150的第二端152。第一寄生部150邻近于馈入辐射部130，其中馈入辐射部130和第一寄生部150之间形成一第一耦合间隙(Coupling Gap)GC1。第一寄生部150为浮接状态(Floating)并与馈入辐射部130、短路部140、第二寄生部160，以及接地元件110皆互相分离。第一寄生部150是至少部份地围绕馈入辐射部130和第二寄生部160而作延伸，使得馈入辐射部130、短路部140，以及第二寄生部160皆介于第一寄生部150和接地元件110之间。

第二寄生部160可以大致为一L字形。第二寄生部160具有一第一端161和一第二端162，其中第二寄生部160的第一端161为一开路端，而第二寄生部160的第二端162耦接至接地元件110。第二寄生部160邻近于第一寄生部150，其中第一寄生部150和第二寄生部160之间形成一第二耦合间隙GC2。

图2是根据本发明一实施例所述的移动装置100的天线结构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)。如图2所示，天线结构120至少可涵盖一低频频带FB1和一高频频带FB2，其中低频频带FB1是介于2400MHz至2500MHz之间，而高频频带FB2是介于5150MHz至5850MHz之间。因此，天线结构120至少可支援WLAN(Wireless LocalAreaNetworks)2.4GHz/5GHz的双频操作。根据实际量测结果，天线结构120在低频频带FB1中的天线效率(Antenna Efficiency)约可达-2dB，而在高频频带FB2中的天线效率约可达-3dB，此已能符合一般移动通信装置的应用需求。

在天线原理方面，馈入辐射部130是由信号源190所直接馈入，短路部140是用于调整馈入辐射部130的阻抗匹配(Impedance Matching)并增加天线结构120的电感性(Inductance)，第一寄生部150是由馈入辐射部130所耦合激发，而第二寄生部160再由第一寄生部150所耦合激发。详细而言，馈入辐射部130和第一寄生部150激发产生前述低频频带FB1，而馈入辐射部130、短路部140，以及第二寄生部160激发产生前述高频频带FB2。第一寄生部150的末端矩形加宽部份155有助于增加前述低频频带FB1的频宽。

在一些实施例中，移动装置100的元件尺寸可如下列所述。第一寄生部150的长度可约为低频频带FB1的0.5倍波长(λ/2)。馈入辐射部130的长度可约为高频频带FB2的0.25倍波长(λ/4)。第二寄生部160的长度可约为高频频带FB2的0.25倍波长(λ/4)。第一耦合间隙GC1可介于1mm至2mm之间。第二耦合间隙GC2可介于1mm至2mm之间。馈入辐射部130的第二端132和接地元件110的间距D1可介于1mm至3mm之间。第二寄生部160的第一端161和接地元件110之间距D2可介于1mm至3mm之间。第一寄生部150(除了末端矩形加宽部份155)的宽度W1可介于0.5mm至1.5mm之间。第一寄生部150的末端矩形加宽部份155的长度L1可介于2mm至4mm之间。第一寄生部150的末端矩形加宽部份155的宽度W2可介于2mm至3mm之间。以上元件尺寸范围是根据多次实验结果而得出，其可最佳化天线结构120的操作频带及阻抗匹配。

图3A是根据本发明一实施例所述的移动装置300的示意图。在图3A的实施例中，移动装置300为一可变形移动装置(Convertible Mobile Device)，并可操作于一笔记本模式(Notebook Mode)或一平板模式(Tablet Mode)。除了接地元件110和天线结构120以外，移动装置300还包括一上盖(Upper Cover)370、一下盖(Lower Cover)380，以及一转轴元件(Hinge Element)390，其中转轴元件390耦接于上盖370和下盖380之间，使得移动装置300可在不同使用模式之间进行切换。详细而言，上盖370包括一上外壳371(俗称A件)和一显示器保护外壳372(俗称B件)，其中上盖370的一边缘处为一第一无金属区域375，而天线结构120设置于上外壳371的一边缘处并位于第一无金属区域375内。另一方面，下盖380包括一输入器保护外壳381(俗称C件)和一下外壳382(俗称D件)，其中下盖380的一边缘处为一第二无金属区域385。上外壳371和下外壳382可共同作为移动装置300的一金属背盖，其中第一无金属区域375和第二无金属区域385可形成移动装置300的一天线窗(AntennaWindow)，使得天线结构120的电磁波能通过此天线窗进行传递。在另一些实施例中，可以有二个或更多个天线结构120设置于第一无金属区域375内，以形成一多输入多输出(Multi-InputMulti-Output，MIMO)天线系统，从而提升天线分集增益(Antenna Diversity Gain)。

图3B是根据本发明一实施例所述的移动装置300操作于笔记本模式的示意图。当移动装置300操作于笔记本模式时，天线结构120是与下外壳382互相远离，故一般可维持良好的辐射效率。图3C是根据本发明一实施例所述的移动装置300操作于平板模式的示意图。当移动装置300由笔记本模式切换至平板模式时，上外壳371和下外壳382是互相平行且贴近(例如：上外壳371和下外壳382的间隙G1可小于5mm)，此将提高天线结构120的电容性(Capacitance)而造成其操作频率发生偏移。为克服此一问题，本发明使用耦合馈入式的天线结构120，其于馈入点FP附近新增接地点GP和短路部140以增强天线结构120的电感性(Inductance)，此电感性可用于抵消天线结构120与下外壳382互相靠近时所产生的电容性。另外，前述耦合馈入的架构还有助于减少下外壳382上所产生的镜像电流(MirrorCurrent)，并能降低天线结构120的特定吸收率(SpecificAbsorption Rate，SAR)。因此，即使移动装置300由笔记本模式切换至平板模式，其天线结构120的辐射特性几乎不会受到太大负面影响。

图4是根据本发明一实施例所述的移动装置300的天线结构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)。如图4所示，一第一曲线CC1代表移动装置300操作于笔记本模式时天线结构120的返回损失特性，而一第二曲线CC2代表移动装置300操作于平板模式时天线结构120的返回损失特性。比较第一曲线CC1和第二曲线CC2可知，当移动装置300由笔记本模式切换至平板模式时，天线结构120的操作频带并未有太大变化，故其可在不同使用模式下仍能支援可变形移动装置300的双频操作。

图5是根据本发明一实施例所述的移动装置300的天线结构120的天线效率(Antenna Efficiency)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表天线效率(dB)。如图5所示，一第三曲线CC3代表移动装置300操作于笔记本模式时天线结构120的天线效率，而一第四曲线CC4代表移动装置300操作于平板模式时天线结构120的天线效率。比较第三曲线CC3和第四曲线CC4可知，当移动装置300由笔记本模式切换至平板模式时，天线结构120的天线效率仅微幅下降(约下降1dB)，故其可在不同使用模式下仍能支援可变形移动装置300的双频操作。

本发明提出一种新颖的天线结构，其可单独使用以涵盖双宽频操作，或是套用至具有一可变形移动装置当中。当此天线结构应用于可变形移动装置时，其有助于降低不同使用模式之间作切换时所产生的负面影响，并可维持移动装置的良好通信品质。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围皆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天线结构并不仅限于图1-5所图示的状态。本发明可以仅包括图1-5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天线结构当中。

在本说明书以及权利要求书中的序数，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。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种移动装置，包括：

一接地元件；以及

一天线结构，包括：

一馈入辐射部，具有一馈入点和一接地点；

一短路部，其中该接地点通过该短路部耦接至该接地元件；

一第一寄生部，邻近于该馈入辐射部，其中该第一寄生部为浮接状态并与该馈入辐射部和该接地元件互相分离；以及

一第二寄生部，耦接至该接地元件，并邻近于该第一寄生部，其中该第一寄生部至少部份地围绕该馈入辐射部和该第二寄生部而作延伸。

2.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，该馈入辐射部和该短路部的一组合大致为一T字形。

3.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，该第一寄生部大致为一L字形，并包括一末端矩形加宽部份。

4.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，该第二寄生部大致为一L字形。

5.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，该馈入辐射部和该第一寄生部之间形成一第一耦合间隙，该第一耦合间隙是介于1mm至2mm之间，该第一寄生部和该第二寄生部之间形成一第二耦合间隙，而该第二耦合间隙是介于1mm至2mm之间。

6.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，该天线结构操作于一低频频带和一高频频带，该低频频带是介于2400MHz至2500MHz之间，而该高频频带是介于5150MHz至5850MHz之间。

7.根据权利要求6所述的移动装置，其特征在于，该馈入辐射部和该第一寄生部激发产生该低频频带，而其中该馈入辐射部、该短路部，以及该第二寄生部激发产生该高频频带。

8.根据权利要求6所述的移动装置，其特征在于，该第一寄生部的长度约为该低频频带的0.5倍波长，该馈入辐射部的长度约为该高频频带的0.25倍波长，而该第二寄生部的长度约为该高频频带的0.25倍波长。

9.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，该移动装置为一可变形移动装置，并操作于一笔记本模式或一平板模式。

10.根据权利要求9所述的移动装置，其特征在于，还包括：

一上盖，包括一上外壳和一显示器保护外壳，其中该天线结构设置于该上外壳的一边缘处；

一下盖，包括一输入器保护外壳和一下外壳；以及

一转轴元件，耦接于该上盖和该下盖之间；

其中当该移动装置由该笔记本模式切换至该平板模式时，该上外壳和该下外壳互相平行且贴近，而该天线结构的辐射特性并不会有太大变化。