CN108123209B - 移动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种移动装置，包括接地元件与天线元件。天线元件包括第一辐射部、第二辐射部与第三辐射部。第一辐射部电性连接在馈入点与接地元件的边缘之间，且天线元件通过由第一辐射部所形成的第一路径操作在第一频段。第二辐射部的第一端电性连接第一辐射部，且第二辐射部的第二端为第一开路端。第三辐射部电性连接在第二辐射部与接地元件的边缘之间。天线元件通过第二辐射部与第三辐射部所形成的第二路径操作在第二频段。本发明可增加天线元件的电感量，进而可以减少金属环境中的电容效应对天线元件所造成的影响，从而有助于提升天线元件的效能，并可提升移动装置的通信品质。

Description

移动装置
技术领域
本发明涉及一种移动装置，且尤其涉及一种包括天线元件的移动装置。
背景技术
近年来，具有金属质感的移动装置(例如，平板电脑、笔记本电脑)受到消费者的青睐。因此，移动装置大多设有金属材质的壳体，例如：金属背盖，以突显产品的独特性与外观设计。然而，移动装置的壳体所形成的金属环境往往会引发电容效应，进而影响天线元件的效能。举例来说，移动装置的金属背盖与天线元件之间可形成等效电容，且所形成的等效电容往往会导致天线元件的辐射效率的降低，从而降低移动装置的通信品质。
发明内容
本发明提供一种移动装置，包括可操作在第一频段与第二频段的天线元件，且天线元件分别通过第一辐射部与第三辐射部电性连接至接地元件。借此，将可减少金属环境中的电容效应对天线元件所造成的影响，从而有助于提升天线元件的效能，并可提升移动装置的通信品质。
本发明的移动装置，包括接地元件与天线元件。天线元件包括第一辐射部、第二辐射部与第三辐射部。第一辐射部电性连接在馈入点与接地元件的边缘之间，并包括沿着接地元件的边缘延伸的第一区段。第一辐射部形成从馈入点延伸至接地元件的边缘的第一路径，且天线元件通过第一路径操作在第一频段。第二辐射部的第一端电性连接第一辐射部，且第二辐射部的第二端为第一开路端。第三辐射部电性连接在第二辐射部与接地元件的边缘之间。第二辐射部与第三辐射部设置在第一区段与接地元件的边缘之间。此外，第二辐射部与第三辐射部形成从第一开路端延伸至接地元件的边缘的第二路径，且天线元件通过第二路径操作在第二频段。
在本发明的一实施例中，上述的第一辐射部形成环形天线结构，且第二辐射部与第三辐射部形成倒F形天线结构。
基于上述，本发明的移动装置可形成第一路径与第二路径，以操作在第一频段与第二频段。此外，天线元件可分别通过第一辐射部与第三辐射部电性连接至接地元件。借此，将可减少金属环境中的电容效应对天线元件所造成的影响，从而有助于提升天线元件的效能，并可提升移动装置的通信品质。
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是依照本发明的一实施例的一种移动装置的示意图。
图2是依照本发明的一实施例的天线元件的S参数(S11)图。
图3是依照本发明的一实施例的一种移动装置的外观示意图。
图4为依照本发明的一实施例的天线元件的辐射效率图。
图5为依照本发明的一实施例的天线元件的辐射场型图。
附图标号说明：
100：移动装置；
101：第一路径；
102：第二路径；
110：接地元件；
111：边缘；
120：天线元件；
121：第一辐射部；
122：第二辐射部；
122A：第一开路端；
123：第三辐射部；
131：第一区段；
132：第二区段；
133：第三区段；
134：第四区段；
140：延伸部；
140A：第二开路端；
150：基板；
151、152：表面；
160：金属壳体；
171：长度；
172：宽度；
FP1：馈入点；
201：第一共振模态；
202：倍频模态；
203：第二共振模态；
210：第一频段；
220：第二频段；
310：边框；
320：金属背盖；
330：触控显示器。
具体实施方式
图1是依照本发明的一实施例的一种移动装置的示意图。如图1所示，移动装置100包括接地元件110与天线元件120。其中，接地元件110包括边缘111。天线元件120包括第一辐射部121、第二辐射部122与第三辐射部123。
第一辐射部121电性连接在馈入点FP1与接地元件110的边缘111之间，且第一辐射部121可形成从馈入点FP1延伸至接地元件110的边缘111的第一路径101。第二辐射部122的第一端电性连接第一辐射部121，且第二辐射部122的第二端为第一开路端122A。第三辐射部123电性连接在第二辐射部122与接地元件110的边缘111之间。第二辐射部122与第三辐射部123可形成从第一开路端122A延伸至接地元件110的边缘111的第二路径102。
在操作上，天线元件120可通过馈入点FP1接收来自移动装置100中的收发器(未示出)的馈入信号。例如，天线元件120可通过同轴缆线(未示出)电性连接至收发器，其中同轴缆线的内导体电性连接至馈入点FP1，且同轴缆线的外导体电性连接至接地元件110。在馈入信号的激发下，天线元件120可通过第一路径101操作在第一频段，且天线元件120可通过第二路径102操作在第二频段。
值得一提的是，天线元件120中的第一辐射部121与第三辐射部123皆电性连接至接地元件110，也即天线元件120可分别利用第一辐射部121与第三辐射部123形成短路路径。借此，将可增加天线元件120的电感量，进而可以减少金属环境中的电容效应对天线元件120所造成的影响，从而有助于提升天线元件120的效能，并可提升移动装置100的通信品质。
举例来说，第一辐射部121可形成短路至接地元件110的环形天线(loop antenna)结构，且第一路径101相当于环形天线结构的共振路径。在操作上，环形天线结构可操作在第一频段，且环形天线结构的共振路径的长度(也即，第一路径101的长度)为第一频段的最低频率的1/2波长。此外，环形天线结构本身具有电感性，因此可以降低金属环境中的电容效应对环形天线结构所造成的影响。
另一方面，第二辐射部122与第三辐射部123可形成具有短路部的倒F形天线(inverted-F antenna)结构。其中，第二辐射部122的第一端相当于倒F形天线结构的馈入端，第三辐射部123相当于倒F形天线结构的短路部，且第二路径102相当于倒F形天线结构的共振路径。在操作上，倒F形天线结构可操作在第二频段，且倒F形天线结构的共振路径的长度(也即，第二路径102的长度)为第二频段的最低频率的1/4波长。此外，倒F形天线结构的短路端可产生电感性，因此可以降低金属环境中的电容效应对倒F形天线结构所造成的影响。
值得注意的是，倒F形天线结构的短路部可形成较强的电感性。因此，在整体配置上，相较于第一辐射部121，用以形成倒F形天线结构的第二与第三辐射部122～123更为邻近接地元件110。借此，将可降低接地元件110所引发的电容效应对天线元件120所造成的影响。此外，倒F形天线结构可设置在环形天线结构与接地元件110之间。
举例来说，第一辐射部121包括第一区段131，且第一区段131沿着接地元件110的边缘111延伸。第二辐射部122与第三辐射部123设置在第一区段131与接地元件110的边缘111之间。也即，第三辐射部123、第二辐射部122与第一区段131沿着垂直于接地元件110的边缘111的方向依序排列。借此，第一辐射部121将可环绕第二辐射部122与第三辐射部123，也即第一至第三辐射部121～123将可设置在同一侧(例如，第一至第三辐射部121～123大多是位在馈入点FP1的左侧)，从而可缩减天线元件120的尺寸，并有助于移动装置100的微型化。
进一步来看，第一辐射部121还包括第二区段132、第三区段133与第四区段134。其中，第二区段132沿着接地元件110的边缘111延伸。此外，第二区段132的第一端具有馈入点FP1，并电性连接第二辐射部122的第一端。第三区段133电性连接在第二区段132的第二端与第一区段131的第一端之间。第四区段134电性连接在第一区段131的第二端与接地元件110的边缘111之间。此外，第二辐射部122设置在第二区段132与第四区段134之间。在一实施例中，第一区段131、第二区段132与第二辐射部122平行于接地元件110的边缘111，且第三区段133、第四区段134与第三辐射部123垂直于接地元件110的边缘111。
如图1所示，在一实施例中，天线元件120还包括延伸部140。其中，延伸部140的第一端电性连接第一区段131的第二端，且延伸部140的第二端为第二开路端140A。此外，延伸部140沿着接地元件110的边缘111延伸，例如：延伸部140可例如是平行于接地元件110的边缘111。在操作上，延伸部140可用以调整天线元件120在第一频段的倍频频段下的阻抗匹配，进而有助于扩展天线元件120所涵盖的第二频段。
举例来说，图2是依照本发明的一实施例的天线元件的S参数(S11)图。如图2所示，第一辐射部121可通过第一路径101产生第一共振模态201以及倍频模态202，进而致使天线元件120可涵盖第一频段210(也即，2.4GHz频段)以及第一频段的倍频频段。此外，第二辐射部122与第三辐射部123可产生第二共振模态203，且第二共振模态203可与倍频模态202相结合，进而致使天线元件120可涵盖第二频段220(也即，5GHz频段)。其中，延伸部140可用以调整第一辐射部121在倍频模态202下的阻抗，进而可增加第一频段的倍频频段的带宽，从而有助于扩展第二频段220的带宽。例如，5GHz频段的频率范围为5150MHz～5850MHz。
如图1所示，在一实施例中，移动装置100还包括基板150与金属壳体160。其中，基板150包括彼此相对的表面151与表面152。接地元件110与天线元件120设置在基板150的表面151上。换言之，天线元件120可例如是一平面天线(planar antenna)。此外，在一实施例中，天线元件120中的第一至第四区段131～134、第二辐射部122、第三辐射部123与延伸部140可分别由一平面金属线所构成。
更进一步来看，基板150的表面152面对金属壳体160。也即，天线元件120隔着基板150相对于金属壳体160。此外，金属壳体160电性连接至接地元件110，也即金属壳体160可视为天线元件120的系统接地面。天线元件120在基板150的正投影与金属壳体160在基板150的正投影相互重叠。在一实施例中，移动装置100可例如是平板电脑，且金属壳体160可例如是平板电脑的金属背盖。举例来说，图3是依照本发明的一实施例的一种移动装置的外观示意图。如图3所示，移动装置100包括边框310、金属背盖320与触控显示器330。其中，边框310环绕触控显示器330，且天线元件120可设置在边框310或/与金属背盖320所形成的容置空间内。此外，部分或是全部的金属背盖320可由金属壳体160所构成。
值得一提的是，天线元件120可通过第一辐射部121与第三辐射部123所形成的短路路径来增加其本身的电感量，因此可以抵抗金属背盖320(例如，金属壳体160)所引发的电容效应所造成的影响，例如金属背盖320与天线元件120间的等效电容所造成的影响。借此，在整体配置上，金属背盖320无须针对天线元件120设置相应的天线窗(也即，天线净空区域)，进而有助于提升金属背盖320在外观设计上的完整性与美观性。
此外，由于天线元件120可以抵抗金属背盖320(例如，金属壳体160)所引发的电容效应所造成的影响，因此可有效地提升天线元件120在金属背盖320中的效能，从而有助于提升移动装置100的通信品质。举例来说，图4为依照本发明的一实施例的天线元件的辐射效率图，且图5为依照本发明的一实施例的天线元件的辐射场型图。在图4与图5实施例中，天线元件120的长度171约为38mm，且天线元件120的宽度172约为9mm。
如图4所示，天线元件120在第一频段(也即，2.4GHz频段)的辐射效率可达到-5dB左右，且天线元件120在第二频段(也即，5GHz频段)的辐射效率可达到-4dB左右，进而可以符合金属背盖320的应用需求。此外，参照图5的天线元件120在XY平面的辐射场型图来看，天线元件120在第一频段(也即，2.4GHz频段)下的辐射场型几乎不受金属背盖320的影响而呈现全向性(Omni-direction)的辐射场型。另一方面，由于天线元件120操作在第二频段(也即，5GHz频段)时具有较强的指向性，因此于270度的辐射场型略有凹陷，但是天线元件120在第二频段下的辐射场型依旧符合实际应用的需求。
值得一提的是，一般可操作在2.4GHz与5GHz的双频天线，在采用双环形天线结构下，其天线尺寸往往会过大而无法小于50×9mm2。然而，在本发明的图1实施例中，天线元件120结合了环形天线结构与倒F形天线结构，且环形天线结构环绕倒F形天线结构。因此，天线元件120具有微型化的优势，例如天线元件120的尺寸可约为38×9mm2。此外，天线元件120还可有效地抵抗金属背盖320(例如，金属壳体160)所造成的影响，从而有助于提升移动装置100的通信品质。
综上所述，本发明的移动装置中的天线元件可形成第一路径与第二路径，以操作在第一频段与第二频段。此外，天线元件可分别通过第一辐射部与第三辐射部电性连接至接地元件。借此，将可增加天线元件的电感量，进而可以减少金属环境中的电容效应对天线元件所造成的影响，从而有助于提升天线元件的效能，并可提升移动装置的通信品质。
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 (8)

1.一种移动装置，其特征在于，包括：
接地元件；以及
天线元件，包括：
第一辐射部，电性连接在馈入点与所述接地元件的边缘之间，并包括沿着所述接地元件的所述边缘延伸的第一区段，所述第一辐射部形成从所述馈入点延伸至所述接地元件的所述边缘的第一路径，所述天线元件通过所述第一路径操作在第一频段；
第二辐射部，其第一端电性连接所述第一辐射部，所述第二辐射部的第二端为第一开路端；以及
第三辐射部，电性连接在所述第二辐射部与所述接地元件的所述边缘之间，所述第二辐射部与所述第三辐射部设置在所述第一区段与所述接地元件的所述边缘之间，所述第二辐射部与所述第三辐射部形成从所述第一开路端延伸至所述接地元件的所述边缘的第二路径，所述天线元件通过所述第二路径操作在第二频段，其中所述第一辐射部还包括：
第二区段，沿着所述接地元件的所述边缘延伸，所述第二区段的第一端具有所述馈入点并电性连接所述第二辐射部的第一端；
第三区段，电性连接在所述第二区段的第二端与所述第一区段的第一端之间；以及
第四区段，电性连接在所述第一区段的第二端与所述接地元件的所述边缘之间，且所述第二辐射部设置在所述第二区段与所述第四区段之间。
2.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，所述第一区段、所述第二区段与所述第二辐射部平行于所述接地元件的所述边缘。
3.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，所述第三区段、所述第四区段与所述第三辐射部垂直于所述接地元件的所述边缘。
4.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，所述天线元件还包括延伸部，所述延伸部的第一端电性连接所述第一区段的第二端，所述延伸部的第二端为第二开路端，且所述延伸部调整所述天线元件在所述第一频段的倍频频段下的阻抗匹配。
5.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，所述第一辐射部形成环形天线结构，且所述第二辐射部与所述第三辐射部形成倒F形天线结构。
6.根据权利要求5所述的移动装置，其特征在于，所述第一路径长度为所述第一频段的最低频率的1/2波长，且所述第二路径的长度为所述第二频段的最低频率的1/4波长。
7.根据权利要求5所述的移动装置，其特征在于，所述移动装置还包括基板，且所述天线元件与所述接地元件设置在所述基板的表面上。
8.根据权利要求7所述的移动装置，其特征在于，所述移动装置还包括金属壳体，且所述天线元件在所述基板的正投影与所述金属壳体在所述基板的正投影相互重叠。
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