CN108321490B - 电子装置及其天线单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子装置及其天线单元。天线单元包含馈入端、接地端、匹配电路、第一导电部、第二导电部、第一延伸臂、第二延伸臂以及第三延伸臂。匹配电路分别电性连接馈入端以及接地端。第一导电部与接地端电性连接,匹配电路电性连接至第一导电部。第二导电部具有位于两相反侧的第一边缘及第二边缘,馈入端通过匹配电路耦接至第二导电部的第一边缘。第一延伸臂设置由第二导电部的第一角落延伸至第一导电部。第二延伸臂设置由第二导电部的第二角落向外延伸。第三延伸臂设置由第二导电部的第三角落向外延伸。天线单元形成多个共振模态。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线单元,特别涉及一种用于金属壳体的电子装置的天线单元。
背景技术
现今电子装置,例如笔记本电脑、平板电脑等产品,为了美观的因素,常采用金属材料的壳体设计。然而,全金属壳体的电子装置因受到金属外壳的限制,使其内部天线的效率及辐射场型难以有良好的表现,导致信号传输质量受影响。
此外,为了电子装置的便携性,电子装置内部的空间需要妥善利用,在小型或可携式电子装置上用来设置天线的空间十分有限,因此,如何在全金属壳体的电子装置及内部有限的空间中设计能够同时收发多个无线频段且具备良好天线效率的天线实属重要研发议题。
发明内容
为了提升装设于电子产品的金属壳体内的多频天线单元其天线效率及信号收发质量,在本公开文件的一技术态样中提出设置于电子装置中的一种天线单元,其中电子装置包含第一金属壳体、第二金属壳体以及金属接地墙,金属接地墙连接第一金属壳体与第二金属壳体,第二金属壳体具有一侧壁往第一金属壳体延伸,且侧壁、金属接地墙、第一金属壳体与第二金属壳体之间形成空腔,天线单元设置于空腔中并邻近于第二金属壳体的侧壁上,天线单元包含馈入端、接地端、匹配电路、第一导电部、第二导电部、第一延伸臂、第二延伸臂以及第三延伸臂。匹配电路分别电性连接馈入端以及接地端。第一导电部与接地端电性连接。第二导电部具有位于两相反侧的第一边缘及第二边缘,馈入端通过匹配电路耦接至第二导电部的第一边缘。第一延伸臂设置由第二导电部的第一角落延伸至第一导电部,第一角落位于第一边缘。第二延伸臂设置由第二导电部的第二角落向外延伸,第二角落位于第二边缘。第三延伸臂设置由第二导电部的第三角落向外延伸,第二延伸臂的长度大于第三延伸臂的长度,第三角落位于所述第二边缘,其中接地端连接至第二金属壳体,第二导电部、第一延伸臂以及第一导电部形成的第一天线路径与空腔共振形成第一高频共振模态,第二导电部与第二延伸臂形成的第二天线路径与空腔共振形成低频共振模态,第二导电部与第三延伸臂形成的第三天线路径与空腔共振形成第二高频共振模态。
此外,在本公开文件的另一技术态样中提出一种电子装置,包含第一金属壳体、第二金属壳体、金属接地墙以及至少一天线单元。第二金属壳体具有一侧壁往第一金属壳体延伸,金属接地墙连接第一金属壳体与第二金属壳体,且侧壁、金属接地墙、第一金属壳体与第二金属壳体之间形成空腔。至少一天线单元设置于空腔中并邻近于第二金属壳体的侧壁,其中至少一天线单元各自包含馈入端、接地端、匹配电路、第一导电部、第二导电部、第一延伸臂、第二延伸臂以及第三延伸臂。接地端连接至第二金属壳体。匹配电路分别电性连接馈入端以及接地端。第一导电部与接地端电性连接。第二导电部具有位于两相反侧的第一边缘及第二边缘,馈入端通过匹配电路耦接至第二导电部的第一边缘。第一延伸臂设置由第二导电部的第一角落延伸至第一导电部,第一角落位于第一边缘。第二延伸臂设置由第二导电部的第二角落向外延伸,第二角落位于第二边缘。第三延伸臂设置由第二导电部的第三角落向外延伸,第二延伸臂的长度大于第三延伸臂的长度,第三角落位于第二边缘。第二导电部、第一延伸臂以及第一导电部形成的第一天线路径与空腔共振形成第一高频共振模态,第二导电部与第二延伸臂形成的第二天线路径与空腔共振形成低频共振模态,第二导电部与第三延伸臂形成的第三天线路径与空腔共振形成第二高频共振模态。
于一实施例中,第二金属壳体的侧壁上开设有至少一塑料槽缝,天线单元是邻近设置于侧壁的塑料槽缝。
通过本公开文件揭示的技术,即使电子装置采用金属壳体,其内部的天线单元受到金属机身的影响可以大幅减少,天线单元可以贴附在上下金属件之间的侧壁处,通过侧壁上的槽缝向外收发信号,本公开文件中的天线单元可以充分利用电子装置机身内部的空间,且天线效率及信号收发质量仍可具有良好的性能表现。
附图说明
图1是本公开文件的一实施例中电子装置以及应用于电子装置的天线单元的示意图;
图2是根据图1中的电子装置沿一剖面线的剖面侧视图;
图3是本公开文件的一实施例的天线单元其中一种天线布局的示意图;
图4A至图4D是在不同实施例中图1中的两天线单元各自的天线布局的相对关系;
图5是根据本揭示文件的一实施例的天线单元另一种天线布局的示意图;
图6是根据本揭示文件的一实施例的天线单元另一种天线布局的示意图;
图7是根据本揭示文件的一实施例的天线单元另一种天线布局的示意图;
图8是本公开文件的一实施例的图3所示的天线单元的天线电压驻波比对频率的关系图;
图9是本公开文件的一实施例的图4A所示的天线单元以及天线单元的天线电压驻波比对频率的关系图;
图10是图4A所示的两天线单元之间的隔离度对频率的关系图;
图11是图4A中的两天线单元各自的天线效率对频率的关系图。
具体实施方式
下文特举实施例配合附图作详细说明,但所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用来限定本发明,而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序,任何由元件重新组合的结构,所产生具有均等功效的装置,皆为本发明揭示内容所涵盖的范围。
请参阅图1,图1是本公开文件的一实施例中电子装置200以及应用于电子装置200的天线单元的示意图。电子装置200可为笔记本电脑、平板电脑或任何可搭载天线收发装置的电子产品,于图1所示的实施例中,电子装置200以笔记本电脑为例作说明。
在图1中,电子装置200的长×宽×厚尺寸例如为280mm×200mm×13mm,其具有相互枢接的面板部分240及主体部分。面板部分240可以包含显示屏幕及容置显示屏幕的金属容置壳体,显示屏幕用以呈现影像界面。主体部分包含位于下方的金属壳体210以及位于上方的金属壳体220。一般而言,电子装置200的键盘或触控板等输入设备是安装于金属壳体220上。金属壳体210为电子装置200的底壳,视实际需求可以设置有电池模块的替换开口。
请一并参阅图2,其是根据图1中的电子装置200沿剖面线A-A的剖面侧视图。面板部分240及主体部分可以通过枢轴241连接,在金属壳体210与金属壳体220之间设置一金属接地墙250且金属接地墙250连接金属壳体210与金属壳体220。金属接地墙250、金属壳体210与金属壳体220之间包围形成一空腔CAV,本揭示文件的电子装置200在上述空腔CAV当中设置至少一天线单元,用以收发无线信号,于图1的实施例中,电子装置200共包含一天线单元100R以及一天线单元100L。
在实际应用中,天线单元100R以及天线单元100L其中一者可作为主要天线(mainantenna)而另一者作为辅助天线(auxiliary antenna)。在一些例子中,当主要天线无法正常使用或是信号强度不足时,可以改以辅助天线进行信号收发。在另一些例子中,主要天线与辅助天线可以同时进行信号收发以提高传输效率。但本揭示文件并不以同时包含两天线单元100R以及天线单元100L为限,于另一实施例中,电子装置200亦可仅设置单一天线单元(天线单元100R或天线单元100L)。
如图1以及图2所示的实施例中,金属壳体220具有侧壁230,侧壁230是由金属壳体220的一侧往金属壳体210延伸且邻近于面板部分240及主体部分相互枢接的位置,天线单元100R、100L是直立设置于金属壳体210与金属壳体220之间且平行于侧壁230,其中天线单元100R与电子装置200的侧壁230间隔第一距离D1,第一距离D1例如为2mm。又如图1所示,天线单元100R设置于由侧壁230、金属接地墙250、金属壳体210、220之间包围形成的空腔CAV中并邻近于侧壁230的右侧,另一天线单元100L则设置于由侧壁230、金属接地墙250、金属壳体210、220之间的空腔CAV中并邻近于侧壁230的左侧。
如图1以及图2所示,金属壳体220的侧壁230上开设有多个塑料槽缝231、232,天线单元100R邻近设置于上述多个塑料槽缝231,天线单元100L邻近设置于上述多个塑料槽缝232,如此一来,设置在金属壳体210、220当中的天线单元100R与100L可以通过塑料槽缝231、232向外收发无线信号。塑料槽缝231、232可以作为天线单元100R、100L的信号辐射路径的出口、音响装置的出音孔及/或电子装置200的散热口等。
于图1及图2所示的实施例中,侧壁230与上方的金属壳体220为一体成型并往金属壳体210方向延伸,但本揭示文件并不以此为限。于另一实施例中,侧壁230亦可以与底部的金属壳体210为一体成型并往金属壳体220方向延伸。于此实施例中,金属壳体210、220的总高度例如大约为7.5mm。
此外,参照图1及图2,金属接地墙250平行于天线单元100R、100L且连接金属壳体210与金属壳体220,使得金属壳体210产生的不必要的电荷能够通过金属接地墙250传输至金属壳体220。如图2所示,金属接地墙250与天线单元100R之间的间隔第二距离D2,于一实施例中第二距离D2可为15mm。金属接地墙250设置在天线单元100R、100L与电子装置200其他的电子零组件(例如处理器、内存、硬盘、电池、通讯芯片、显示芯片等)之间,可以避免天线单元100R、100L受电磁干扰影响,此外,金属接地墙250可以将天线单元100R、100L向内发射的天线信号反射向外发送,有利于提高天线单元100R、100L的效率。
关于天线单元100R的详细结构请参阅图3。图3是本公开文件的一实施例的天线单元100R其中一种天线布局111R的示意图。具体来说,图3是以图1及图2中右侧的天线单元100R由空腔CAV向外方向观看的上视示意图。
如图3所示,天线单元100R包含基板SUB,天线单元100R的天线布局111R设置于基板SUB上。天线单元100R包含馈入端FD、接地端GND1、GND2、匹配电路120、第一导电部C1、第二导电部C2、第一延伸臂A1、第二延伸臂A2以及第三延伸臂A3。
如图3所示,匹配电路120分别电性连接馈入端FD以及接地端GND2,更详细地说,匹配电路120包含第三导电部C3、电容121以及电感122。匹配电路120的第三导电部C3电性连接馈入端FD。电容121电性连接于第三导电部C3与第二导电部C2之间。电感122电性连接于第三导电部C3与接地端GND2之间。
于一实际应用中,馈入端FD可以连接到同轴传输线(为求图面的简洁未绘示同轴传输线)内层的信号芯线,接地端GND1连接到上述同轴传输线外层的接地包线。接地端GND2可以是铜箔片(或铝箔片),该铜箔片进一步搭接至金属壳体220的系统接地面(图未示出)。
第一导电部C1与接地端GND1、GND2电性连接,于图3所示的实施例中,第一导电部C1为L字型。第二导电部C2具有位于两相反侧的第一边缘EDG1及第二边缘EDG2,于图3所示的实施例中,匹配电路120中的电容121耦接至第二导电部C2的第一边缘EDG1的中段。如此一来,馈入端FD便可通过匹配电路120耦接至第二导电部C2的第一边缘EDG1。
于图3所示的实施例中,第二导电部C2大致上为矩形。第二导电部C2于邻近第一边缘处EDG1挖设线形槽孔G1,第二导电部C2环绕线形槽孔G1,线形槽孔G1用以调整天线单元100R的阻抗匹配,线形槽孔G1的宽度D3为0.5mm。当设置线形槽孔G1时,可使天线单元100R产生电容效应以提升天线的阻抗匹配效果,提高天线的效率。
如图3所示,第一延伸臂A1设置由第二导电部C2的第一边缘EDG1的第一角落CN1延伸至第一导电部C1。第二延伸臂A2设置由第二导电部C2的第二边缘EDG2的第二角落CN2向外延伸。第三延伸臂A3设置由第二导电部C2的第二边缘EDG2的第三角落CN3向外延伸,其中第二延伸臂A2的长度大于第三延伸臂A3的长度。
第二延伸臂A2与第三延伸臂A3分别位于第二导电部C2的第二边缘EDG2的相对两侧的第二角落CN2以及第三角落CN3,并且第二延伸臂A2与第三延伸臂A3反向延伸,如图3所示,第二延伸臂A2、第二导电部C2以及第三延伸臂A3大致上为T字型。第二延伸臂A2与第三延伸臂A3分别为天线单元100R在两个不同天线频带的信号收发路径。
于此实施例中,第二导电部C2上方的第二边缘EDG2、第二延伸臂A2与第三延伸臂A3上方侧边与基板SUB上方边缘的间距D4为1mm。于图3的实施例中,基板SUB上方边缘紧邻图1及图2中的金属壳体210,基板SUB下方位置的接地端GND2则是连接至图1及图2中的金属壳体220。也就是说,图3中的天线布局111R与图1及图2中的金属壳体210的间隔距离为间距D4。
第二导电部C2与第二延伸臂A2形成的第二天线路径与空腔CAV共振形成低频共振模态。更具体来说,第二天线路径包含由馈入端FD、匹配电路120、第二导电部C2至第二延伸臂A2的路径,其为与空腔CAV共振形成天线单元100R的低频共振模态的第二天线路径,可对应共振产生WiFi2.4GHz的天线频段。通过调整第二延伸臂A2的长度与宽度可以控制天线单元100R的低频共振模态的天线频率落点位置。
第二导电部C2与第三延伸臂A3形成的第三天线路径,其与空腔CAV共振形成第二高频共振模态。更具体的说,第三天线路径包含由馈入端FD、匹配电路120、第二导电部C2至第三延伸臂A3的路径,其为与空腔CAV共振形成天线单元100R的第二高频共振模态的第三天线路径,亦可对应共振产生WiFi 5GHz的天线频段,通过调整第三延伸臂A3的长度与宽度可以控制天线单元100R的第二高频共振模态的天线频率落点位置。
如图3所示的天线布局111R中,第二导电部C2、第一延伸臂A1及第一导电部C1形成的第一天线路径,其与空腔CAV共振形成第一高频共振模态。第一高频共振模态与第二高频共振模态落在相同的天线频带,举例来说均为WiFi 5GHz的天线频段。更具体来说,第一天线路径包含由馈入端FD、匹配电路120、第二导电部C2、第一延伸臂A1回到第一导电部C1的路径,其与空腔CAV共振形成天线单元100R的第一高频共振模态,即可对应共振产生WiFi5GHz的天线频段,通过上述第一天线路径的总长度以及第一导电部C1的宽度可以控制天线单元100R的第一高频共振模态的频率落点。
其中第一高频共振模态的天线频段高于第二高频共振模态的天线频段。由于天线单元100R的天线布局111R同时具有两个高频共振模态,可以达到较大的高频传输带宽。于一实施例中,天线单元100R的低频和高频共振模态的带宽大小与第二导电部C2的总面积有关,举例来说,第二导电部C2的宽度愈大而总面积愈大,所形成天线带宽愈宽。反之若第二导电部C2的宽度愈小而总面积愈小,所形成天线带宽愈窄。
于图3所示的实施例中,电容121的电容值可以是2.2pF,电感122的电感值可以是3.9nH。通过上述匹配电路的配置可以有效地改善天线单元100R的低频共振模态的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)。
如图3所示的天线布局111R中,第二导电部C2的第二角落CN2相对于第一角落CN1向内缩,且邻近第二角落CN2的第二导电部C2与第二延伸臂A2之间具有一线形槽缝G2,线形槽缝G2设置在第二延伸臂A2下方,线形槽缝G2的侧边对齐第二延伸臂A2的侧边,线形槽缝G2用以增加第二延伸臂A2的等效长度。若未设置线形槽缝G2时,第二延伸臂A2可能需要进一步向右延伸才能落在天线单元100R的低频共振模态的天线频率落点位置。通过设置线形槽缝G2时,可以缩短第二延伸臂A2的延伸长度,进而缩小天线单元100R的整体体积,于本实施例中,线形槽缝G2的宽度D5为0.5mm。
于图3所示的实施例中,直立设置的天线单元100R的基板SUB其长×宽×高尺寸例如为40mm×5mm×0.4mm。相较于传统平躺设置于金属壳体210/220上的天线单元,其长×宽×高尺寸大小可能需占用80mm×12mm×5mm体积之下,直立设置的天线单元100R具有体型小且节省空间的优势。
上述图3的实施例中详细描述了本揭示文件天线单元100R其中一种天线布局111R的详细结构,须注意的是,另一天线单元100L也可具备与图3的天线单元100R相似或对称的天线布局。请参阅图4A至图4D,其绘示在不同实施例中图1中的天线单元100R与天线单元100L各自的天线布局的相对关系。
于图4A所示的实施例中,天线单元100R的天线布局111R与天线单元100L的天线布局111L的内部结构对应于图1所示的侧壁230上的垂直轴线AX为镜像对称,其中天线布局111R的第二延伸臂A2为向右延伸,天线布局111L的第二延伸臂A2为向左延伸,天线单元100L的天线布局111L的详细内容可以自图3的天线单元100R的实施例得知,在此不另赘述。
于图4B所示的实施例中,天线单元100R与天线单元100L为相同的天线布局且天线单元100R与天线单元100L的天线布局与图4A的天线单元100R的天线布局111R相同,其中天线布局111R的第二延伸臂A2为向右延伸,天线布局111L的第二延伸臂A2也是向右延伸。
于图4C所示的实施例中,是将图4A的天线单元100R与天线单元100L的位置对调,其中天线布局111R的第二延伸臂A2为向左延伸,天线布局111L的第二延伸臂A2为向右延伸。
于图4D所示的实施例中,天线单元100R与天线单元100L为相同的天线布局且天线单元100R与天线单元100L的天线布局与图4A的天线单元100L的天线布局111L相同,其中天线布局111R的第二延伸臂A2为向左延伸,天线布局111L的第二延伸臂A2也是向左延伸。
如上所述,天线布局111R与天线布局111L可为镜像对称或相同的天线布局,且天线单元100L亦可如图3的天线单元100R产生一个低频共振模态(可对应为WiFi 2.5GHz的天线频段)以及两个高频共振模态(可对应为WiFi5GHz的天线频段)。
如图3所示的天线布局111R中包含于第二导电部C2设置的线形槽孔G1以及第二导电部C2附近设置的线形槽缝G2,但本揭示文件并不以具有线形槽孔G1以及线形槽缝G2的天线布局111R的实施例为限。请一并参阅图5,其是根据本揭示文件的一实施例的天线单元100R另一种天线布局112R的示意图。于天线布局112R当中,天线单元100R包含馈入端FD、接地端GND1以及GND2、匹配电路120、第一导电部C1、第二导电部C2、第一延伸臂A1、第二延伸臂A2以及第三延伸臂A3,上述天线部分的连接关系均与图3的实施例相似,在此不另赘述。相较之下,图5中采用天线布局112R的天线单元100R未设置如图3所示的线形槽孔G1以及线形槽缝G2,且第二角落CN2并未相对于第一角落CN1向内缩。
在图5的天线布局112R下,为达到与图3所示的天线单元100R的天线布局111R的低频共振模态,第二延伸臂A2需具备更长的延伸长度。如图5所示,为了避免第二延伸臂A2更向右延伸可能使得天线布局的右侧空间不足。图5的天线布局112R中第二延伸臂A2的延伸段落A2e由第二延伸臂A2的右端向下弯折再向内弯折,如此一来可以充分利用基板SUB的空间,并可实现与图3的天线单元100R的天线布局111R相同的低频共振模态。
此外,在图5的天线布局112R下,可以调整电容121的电容值以及电感122的电感值,使天线布局112R的阻抗匹配效果相似于图3的天线布局111R的阻抗匹配效果。
请一并参阅图6以及图7,图6是根据本揭示文件的一实施例的天线单元100R另一种天线布局113R的示意图,图7是图6的天线布局113R所搭配的天线单元100L的天线布局113L的示意图。
如图6所示,天线单元100R的天线布局113R设置于基板SUB上。天线单元100R包含馈入端FD、接地端GND1以及GND2、匹配电路120、第一导电部C1、第二导电部C2、第一延伸臂A1、第二延伸臂A2以及第三延伸臂A3。
如图6所示,匹配电路120包含第三导电部C3以及电感122。匹配电路120的第三导电部C3电性连接馈入端FB。电感122电性连接于第三导电部C3与第二导电部C2之间。于本实施例中,电感122为1.2nH。
天线布局113R中第一导电部C1与接地端GND1、GND2电性连接,于图6所示的实施例中,第一导电部C1为L字型。第二导电部C2具有位于两相反侧的第一边缘EDG1及第二边缘EDG2。于图6所示的实施例中,匹配电路120通过电感122耦接至第二导电部C2的第一边缘EDG1的第四角落CN4,如此一来,馈入端FD便可通过匹配电路120的第三导电部C3及电感122耦接至第二导电部C2的第一边缘EDG1,于图6所示的实施例中,第二导电部C2为矩形。相较于图3及图5当中的天线布局111R或112R,图6中的天线布局113R中第一导电部C1的面积较大,第一导电部C1与接地端GND2(铜箔片或铝箔片)连接的长度较长。匹配电路120依据上述天线布局113R的特性,调整电感122的电感值以进行阻抗匹配。
天线布局113R中第一延伸臂A1设置由第二导电部C2的第一边缘EDG1的第一角落CN1延伸至第一导电部C1,且第一延伸臂A1连接第一导电部C1。
天线布局113R中第二延伸臂A2设置由第二导电部C2的第二边缘EDG2的第二角落CN2向外延伸。第三延伸臂A3设置由第二导电部C2的第二边缘EDG2的第三角落CN3向外延伸。其中第二延伸臂A2的长度大于第三延伸臂A3的长度。
天线布局113R中第二延伸臂A2与第三延伸臂A3分别位于第二导电部C2的第二边缘EDG2的相对两侧的第二角落CN2以及第三角落CN3,并且第二延伸臂A2与第三延伸臂A3反向延伸,如图6所示,第二延伸臂A2、第二导电部C2以及第三延伸臂A3大致上为T字型。第二延伸臂A2与第三延伸臂A3分别为天线单元100R在两个不同天线频带的信号收发路径。
由馈入端FD、匹配电路120、第二导电部C2至第二延伸臂A2的路径其为与空腔CAV共振形成天线单元100R的低频共振模态的第二天线路径,可对应共振产生WiFi 2.4GHz的天线频段。通过调整第二延伸臂A2的长度与宽度可以控制天线单元100R的低频共振模态的天线频率落点位置。
由馈入端FD、匹配电路120、第二导电部C2、第一延伸臂A1回到第一导电部C1的回路形成的第一天线路径与空腔CAV共振形成天线单元100R的第一高频共振模态,可对应共振产生WiFi 5GHz的天线频段。由馈入端FD、匹配电路120、第二导电部C2至第三延伸臂A3的路径的第三天线路径与空腔CAV共振形成天线单元100R的第二高频共振模态,亦可对应共振产生WiFi 5GHz的天线频段,通过调整第三延伸臂A3的长度与宽度可以控制天线单元100R的第二高频共振模态的天线频率落点位置,其中第一高频共振模态的天线频段高于第二高频共振模态的天线频段。于一实施例中,天线单元100R的低频和高频共振模态的带宽大小与第二导电部C2的总面积有关。
另一方面,与图6的天线布局113R搭配的天线布局113L如图7所示,天线单元100L的天线布局113L设置于基板SUB上。天线单元100L包含馈入端FD、接地端GND1、GND2、匹配电路120、第一导电部C1、第二导电部C2、第一延伸臂A1、第二延伸臂A2以及第三延伸臂A3。其中图7所示的天线单元100L的天线布局113L的上述技术特征与图6的天线布局113R大致上相同,以下仅针对不同之处进行说明,相同之处则不再赘述。
如图7所示,天线布局113L中的匹配电路120包含第三导电部C3以及电容121。于本实施例中,电容121为3pF。匹配电路120的第三导电部C3电性连接馈入端FB。电容121电性连接于第三导电部C3与第二导电部C2之间。如此一来,馈入端FD便可通过匹配电路120的第三导电部C3及电容121耦接至第二导电部C2的第一边缘EDG1。相较于图3及图5当中的天线布局111R或112R,图7中的天线布局113L中第一导电部C1的面积较大,第一导电部C1与接地端GND2(铜箔片或铝箔片)连接的长度较长。匹配电路120依据上述天线布局113L的特性,调整电容121的电容值以进行阻抗匹配。
相较于图6的天线布局113R,图7中的天线布局113L还包含分支延伸臂A1b,分支延伸臂A1b设置于第一延伸臂A1以及第一导电部C1之间,如此一来,第二导电部C2至第一导电部C1的连通路径将由第一延伸臂A1以及分支延伸臂A1b提供。天线布局113L通过分支延伸臂A1b提供较短接地路径,使其电感性变小。相较之下,不设置分支延伸臂A1b的情况下,其接地路径较长,故电感性较大。对天线布局113L的天线特性来说,分支延伸臂A1b具有调整阻抗匹配的作用。
于一实施例中,图7所示天线布局113L的天线单元100L可作为电子装置的主要天线,而与其搭配的图6所示采用天线布局113R的天线单元100R可作为电子装置的辅助天线。
但本公开文件并不以图6所示采用天线布局113R及图7所示天线布局113L两者搭配使用为限,实际应用中,也可以将图6的天线布局113R可以配合图3中的天线布局111R或者图5中的天线布局112R两者搭配用在图1当中的天线单元100R及天线单元100L上。此外,图7所示的天线布局113L也可以配合图3中的天线布局111R或者图5中的天线布局112R两者搭配用在图1当中的天线单元100R及天线单元100L上。也就是说,图3、图5、图6及图7当中任两个天线布局皆可以配合使用,均为本公开文件的实施方式。
请一并参阅,图8是本公开文件的一实施例的图3所示的天线单元100R的电压驻波比(VSWR)对频率的关系图。图8的纵坐标单位为电压驻波比(VSWR),而横坐标单位为频率(MHz)。图8中曲线301为图3所示的天线单元100R包含匹配电路120时的电压驻波比对频率的关系曲线。图8中曲线302为图3所示的天线单元100R在未包含匹配电路120时的电压驻波比对频率的关系曲线。
由图8中可看出,天线单元100R在有包含匹配电路120时,在Wi-Fi2.4GHz(约2400MHz~2500MHz)的电压驻波比均在3以下,相较之下,若未进行阻抗匹配在Wi-Fi2.4GHz的电压驻波比则在3以上。
请一并参阅,图9是本公开文件的一实施例的图4A所示的天线单元100R以及天线单元100L的天线电压驻波比(VSWR)对频率的关系图。图9中曲线303为图4A所示的天线单元100R的天线电压驻波比对频率的关系曲线。图9中曲线304为图4A所示的天线单元100L的天线电压驻波比对频率的关系曲线。
由图9中的曲线303可看出,图4A中的天线单元100R,在Wi-Fi 2.4GHz的天线电压驻波比均在3以下,在Wi-Fi 5GHz的天线电压驻波比也大部分落在3以下。由图9中的曲线304可看出,图4A中的天线单元100L,在Wi-Fi 2.4GHz的天线电压驻波比均在3以下,相较之下,在Wi-Fi 5GHz的天线电压驻波比也大部分落在3以下。显示出图4A中的天线单元100R与天线单元100L均可以达到较佳的天线电压驻波比。
图10是图4A所示的天线单元100R以及天线单元100L两者之间的隔离度(isolation)对频率的关系图。图10的纵坐标单位为隔离度(dB),而横坐标单位为频率(MHz),曲线305显示位于两侧的天线单元100R以及天线单元100L彼此间的隔离度。由图中可知,两侧天线单元100R、100L的隔离度无论在低频或高频处皆低于-15dB,天线单元100R、100L之间具有良好的隔离度。
接着,图11是图4A中的天线单元100R以及天线单元100L各自的天线效率对频率的关系图。图11的纵坐标单位为天线效率(dB),而横坐标单位为频率(MHz)。图11中曲线306为天线单元100R的天线效率对频率的关系曲线,图11中曲线307为天线单元100L的天线效率对频率的关系曲线。由图11可了解到,天线单元100R以及天线单元100L在例如Wi-Fi2.4GHz的天线效率为-3.9dB~-4.7dB之间,而在例如Wi-Fi 5GHz的天线效率为-2.4dB~-4.9dB之间。
据上所述,本公开文件揭示的电子装置及其天线单元实现了在金属外壳架构下仍可保有良好天线性能的技术,且通过天线单元于邻近侧边的塑料槽缝处直立设置于上下金属机壳之间并通过空腔辐射共振产生第一高频共振模态、低频共振模态及第二高频共振模态,可减少电子装置内部空间的占用,使电子装置内部空间运用更加弹性,亦可使电子装置的外观体积可更进一步缩小化,再者,增设匹配电路可提升Wi-Fi 2.4GHz的阻抗匹配,使得Wi-Fi2.4GHz的电压驻波比均在3以下。
虽然本发明的实施例已公开如上,然其并非用以限定本发明,任何熟悉此技术者,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以权利要求书所界定为准。
Claims (23)
1.一种天线单元,设置于电子装置,所述电子装置包含第一金属壳体、第二金属壳体以及金属接地墙,所述金属接地墙连接所述第一金属壳体与所述第二金属壳体,且所述第二金属壳体具有一侧壁往所述第一金属壳体延伸,且所述侧壁、所述金属接地墙、所述第一金属壳体与所述第二金属壳体之间形成空腔,所述天线单元设置于所述空腔中并邻近于所述第二金属壳体的所述侧壁上,其特征在于,所述天线单元包含:
馈入端;
接地端;
匹配电路,电性连接所述馈入端;
第一导电部,电性连接所述接地端;以及
第二导电部,具有位于两相反侧的第一边缘及第二边缘,所述馈入端通过所述匹配电路耦接至所述第二导电部的所述第一边缘;
第一延伸臂,由所述第二导电部的第一角落延伸连接至所述第一导电部,所述第一角落位于所述第一边缘;
第二延伸臂,由所述第二导电部的第二角落向外延伸设置,所述第二角落位于所述第二边缘;以及
第三延伸臂,由所述第二导电部的第三角落向外延伸设置,所述第二延伸臂的长度大于所述第三延伸臂的长度,所述第三角落位于所述第二边缘,
其中所述接地端连接至所述第二金属壳体,所述第二导电部、所述第一延伸臂以及所述第一导电部形成的第一天线路径与所述空腔共振形成第一高频共振模态,所述第二导电部与所述第二延伸臂形成的第二天线路径与所述空腔共振形成低频共振模态,所述第二导电部与所述第三延伸臂形成的第三天线路径与所述空腔共振形成第二高频共振模态。
2.根据权利要求1所述的天线单元,其特征在于,所述第二延伸臂与所述第三延伸臂分别位于所述第二导电部的所述第二边缘的相对两侧的所述第二角落以及所述第三角落,并且所述第二延伸臂与所述第三延伸臂反向延伸。
3.根据权利要求1所述的天线单元,其特征在于,所述低频共振模态的带宽大小与所述第二导电部的总面积有关。
4.根据权利要求1所述的天线单元,其特征在于,所述匹配电路包含:
第三导电部,电性连接所述馈入端;
电感,电性连接于所述第三导电部与所述接地端之间;以及
电容,电性连接于所述第三导电部与所述第二导电部之间,其中所述电容电性连接至所述第二导电部的所述第一边缘的中间位置。
5.根据权利要求1所述的天线单元,其特征在于,所述匹配电路包含:
第三导电部,电性连接所述馈入端;以及
电感,电性连接于所述第三导电部与所述第二导电部之间,其中所述电感电性连接至所述第二导电部的第四角落,所述第四角落位于所述第一边缘。
6.根据权利要求1所述的天线单元,其特征在于,所述匹配电路包含:
第三导电部,电性连接所述馈入端;以及
电容,电性连接于所述第三导电部与所述第二导电部之间,其中所述电容电性连接至所述第二导电部的第四角落,所述第四角落位于所述第一边缘。
7.根据权利要求1所述的天线单元,其特征在于,还包含分支延伸臂,所述分支延伸臂连接于所述第一延伸臂以及所述第一导电部之间。
8.根据权利要求1所述的天线单元,其特征在于,所述第二导电部于邻近所述第一边缘处挖设线形槽孔,且所述第二导电部环绕所述线形槽孔。
9.根据权利要求1所述的天线单元,其特征在于,所述第二角落相对于所述第一角落向内缩且邻近所述第二角落的所述第二导电部与所述第二延伸臂之间具有线形槽缝,所述线形槽缝的一侧边对齐所述第二延伸臂的一侧边,所述线形槽缝用以增加所述第二延伸臂的等效长度。
10.一种电子装置,其特征在于,包含:
第一金属壳体;
第二金属壳体,具有一侧壁往所述第一金属壳体延伸;
金属接地墙,所述金属接地墙连接所述第一金属壳体与所述第二金属壳体,且所述侧壁、所述金属接地墙、所述第一金属壳体与所述第二金属壳体之间形成空腔;以及
至少一天线单元,设置于所述空腔中并邻近于所述第二金属壳体的所述侧壁,其中所述至少一天线单元各自包含:
馈入端;
接地端,连接至所述第二金属壳体;
匹配电路,电性连接所述馈入端;
第一导电部,电性连接所述接地端;以及
第二导电部,具有位于两相反侧的第一边缘及第二边缘,所述馈入端通过所述匹配电路耦接至所述第二导电部的所述第一边缘;
第一延伸臂,由所述第二导电部的第一角落延伸连接至所述第一导电部,所述第一角落位于所述第一边缘;
第二延伸臂,由所述第二导电部的第二角落向外延伸设置,所述第二角落位于所述第二边缘;以及
第三延伸臂,由所述第二导电部的第三角落向外延伸设置,所述第二延伸臂的长度大于所述第三延伸臂的长度,所述第三角落位于所述第二边缘,
其中,所述第二导电部、所述第一延伸臂以及所述第一导电部形成的第一天线路径与所述空腔共振形成第一高频共振模态,所述第二导电部与所述第二延伸臂形成的第二天线路径与所述空腔共振形成低频共振模态,所述第二导电部与所述第三延伸臂形成的第三天线路径与所述空腔共振形成第二高频共振模态。
11.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述至少一天线单元包含第一天线单元以及第二天线单元,其中所述第一天线单元与所述第二天线单元相对所述侧壁的垂直轴线为镜像对称。
12.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述至少一天线单元包含第一天线单元以及第二天线单元,其中所述第一天线单元与所述第二天线单元采用相同布局。
13.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述至少一天线单元还包含分支延伸臂,所述分支延伸臂连接于所述第一延伸臂以及所述第一导电部之间。
14.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述第二金属壳体的所述侧壁上开设有至少一塑料槽缝,所述至少一天线单元是邻近设置于所述侧壁的所述至少一塑料槽缝。
15.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述天线单元与所述侧壁平行间隔第一距离。
16.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述第二延伸臂与所述第三延伸臂分别位于所述第二导电部的所述第二边缘的相对两侧的所述第二角落以及所述第三角落,并且所述第二延伸臂与所述第三延伸臂反向延伸。
17.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述低频共振模态的带宽大小与所述第二导电部的总面积有关。
18.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述匹配电路包含:
第三导电部,电性连接所述馈入端;
电感,电性连接于所述第三导电部与所述接地端之间;以及
电容,电性连接于所述第三导电部与所述第二导电部之间,其中所述电容电性连接至所述第二导电部的所述第一边缘的中间位置。
19.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述匹配电路包含:
第三导电部,电性连接所述馈入端;以及
电感,电性连接于所述第三导电部与所述第二导电部之间,其中所述电感电性连接至所述第二导电部的第四角落,所述第四角落位于所述第一边缘。
20.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述匹配电路包含:
第三导电部,电性连接所述馈入端;以及
电容,电性连接于所述第三导电部与所述第二导电部之间,其中所述电容电性连接至所述第二导电部的第四角落,所述第四角落位于所述第一边缘。
21.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述第二导电部于邻近所述第一边缘处挖设线形槽孔,且所述第二导电部环绕所述线形槽孔。
22.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,所述第二角落相对于所述第一角落向内缩且邻近所述第二角落的所述第二导电部与所述第二延伸臂之间具有线形槽缝,所述线形槽缝的一侧边对齐所述第二延伸臂的一侧边,所述线形槽缝用以增加所述第二延伸臂的等效长度。
23.根据权利要求10所述的电子装置,其特征在于,还包含分支延伸臂,所述分支延伸臂连接于所述第一延伸臂以及所述第一导电部之间。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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