CN109119742A - 移动装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种移动装置，包括：一金属背盖、一显示器框架、一介质基板，以及一天线结构。金属背盖具有一第一槽孔。显示器框架具有一第二槽孔，其中显示器框架是由金属材质制成。介质基板是设置于金属背盖和显示器框架之间。天线结构形成于介质基板上，其中天线结构邻近于金属背盖的第一槽孔与显示器框架的第二槽孔。本公开提供的移动装置可以提升天线结构的辐射强度。

Description

移动装置

技术领域

本发明涉及一种移动装置，特别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：笔记本电脑、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的便携电子装置。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。

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信的天线产生负面影响，进而降低移动装置的整体通信品质。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；一显示器框架，具有一第二槽孔，其中该显示器框架是由金属材质制成；一介质基板，设置于该金属背盖和该显示器框架之间；以及一天线结构，形成于该介质基板上，其中该天线结构是邻近于该金属背盖的该第一槽孔与该显示器框架的该第二槽孔。

在一些实施例中，该金属背盖的该第一槽孔与该显示器框架的该第二槽孔皆由该天线结构所激发，以增强该天线结构的辐射。

在一些实施例中，该金属背盖的该第一槽孔于该显示器框架上具有一垂直投影，而该垂直投影与该显示器框架的该第二槽孔是至少部分重叠。

在一些实施例中，该天线结构是涵盖一低频频带和一高频频带，该低频频带约介于2400MHz至2500MHz之间，而该高频频带约介于5150MHz至5850MHz之间。

在一些实施例中，该金属背盖的该第一槽孔具有一开口端和一闭口端，而该第一槽孔的长度约为该低频频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该金属背盖的该第一槽孔大致为一直条形。

在一些实施例中，该显示器框架的该第二槽孔具有一开口端和一闭口端，而该第二槽孔的长度约为该低频频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该显示器框架的该第二槽孔大致为一直条形。

在一些实施例中，该天线结构包括彼此分离的一馈入辐射支路和一寄生辐射支路，该馈入辐射支路是耦接至一信号源，而该寄生辐射支路是耦接至一接地电位并邻近于该馈入辐射支路，使得该寄生辐射支路是由该馈入辐射支路所激发。

在一些实施例中，该馈入辐射支路的长度约为该低频频带的0.25倍波长，而该寄生辐射支路的长度约为该高频频带的0.25倍波长。

附图说明

图1A是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的侧剖面图；

图1B是显示根据本发明一实施例所述的金属背盖、介质基板，以及天线结构的俯视图；

图1C是显示根据本发明一实施例所述的显示器框架的俯视图；

图2是显示根据本发明一实施例所述的笔记本电脑的示意图；

图3A是显示移动装置的显示器框架若不具有第二槽孔时天线结构的电压驻波比图；

图3B是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的天线结构的电压驻波比图；

图4是显示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的比较图。

附图标记说明：

100～移动装置；

110～金属背盖；

120～第一槽孔；

121～第一槽孔的开口端；

122～第一槽孔的闭口端；

125～第一槽孔的垂直投影；

130～显示器框架；

140～第二槽孔；

141～第二槽孔的开口端；

142～第二槽孔的闭口端；

150～介质基板；

160～天线结构；

161～馈入辐射支路；

162～寄生辐射支路；

280～显示器角落处；

190～信号源；

CC1～第一曲线；

CC2～第二曲线；

D1、D2～间距；

GC1～耦合间隙；

VSS～接地电位。

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，并配合说明书附图，作详细说明如下。

在说明书及权利要求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，或经由其它装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。

图1A是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的侧剖面图。移动装置100可以是一笔记本电脑(Notebook Computer)或是一平板电脑(Tablet Computer)。如图1A所示，移动装置100至少包括：一金属背盖(Metal Back Cover)110、一显示器框架(DisplayFrame)130、一介质基板(Dielectric Substrate)150，以及一天线结构(AntennaStructure)160。必须理解的是，图1A仅描绘出移动装置100的一部分。虽然未显示于图1A中，移动装置100还可包括其他元件，例如：一显示器、一处理器、一扬声器，以及一电池模块。

金属背盖110可为移动装置100的一外壳(Housing)的一主要外观元件。例如，金属背盖110可以是一笔记本电脑的一上盖外壳，或是一平板电脑的一背盖外壳。金属背盖110具有一第一槽孔120。显示器框架130可以大致为一空心矩形，并由金属材质制成，其中一显示器可嵌入至显示器框架130的内部。显示器框架130具有一第二槽孔140。金属背盖110的第一槽孔120于显示器框架130上具有一垂直投影(Vertical Projection)125，其中此垂直投影125与显示器框架130的第二槽孔140是至少部分重叠。在一些实施例中，第一槽孔120的垂直投影125与第二槽孔140两者是完全重叠。

介质基板150可以是一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)，或是一柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。介质基板150是设置于金属背盖110和显示器框架130之间，其中金属背盖110、介质基板150，以及显示器框架130三者可大致互相平行。在一些实施例中，介质基板150是粘合于金属背盖110上，但与显示器框架130分离。天线结构160是形成于介质基板150上，其中天线结构160是邻近于金属背盖110的第一槽孔120与显示器框架130的第二槽孔140。天线结构160与显示器框架130的间距D2是较天线结构160与金属背盖110的间距D1更长。为调整阻抗匹配(Impedance Matching)和符合机构设计特性，前述间距D2和前述间距D1的长度比值可介于20：1至15：1之间。例如，前述间距D2可约为5mm，而前述间距D1可约为0.3mm。金属背盖110的第一槽孔120与显示器框架130的第二槽孔140两者可同时由天线结构160所激发，以增强天线结构160的辐射。因此，天线结构160将不会受到金属背盖110或显示器框架130所遮蔽(Shield)。天线结构160可以涵盖一低频频带和一高频频带。例如，前述低频频带可约介于2400MHz至2500MHz之间，而前述高频频带可约介于5150MHz至5850MHz之间，使得天线结构160至少能支援WLAN(Wireless Local Area Network)2.4GHz/5GHz的双频带操作。

图1B是显示根据本发明一实施例所述的金属背盖110、介质基板150，以及天线结构160的俯视图。图1C是显示根据本发明一实施例所述的显示器框架130的俯视图。请一并参考图1A、图1B、图1C。金属背盖110的第一槽孔120可以大致为一直条形。金属背盖110的第一槽孔120具有一开口端(Open End)121和一闭口端(Closed End)122，其中第一槽孔120的长度(由开口端121起至闭口端122止)约为前述低频频带的0.25倍波长(λ/4)，而第一槽孔120的宽度是至少为2mm。显示器框架130的第二槽孔140可以大致为一直条形。显示器框架130的第二槽孔140具有一开口端141和一闭口端142，其中第二槽孔140的长度(由开口端141起至闭口端142止)约为前述低频频带的0.25倍波长(λ/4)，而第二槽孔140的宽度是至少为2mm。在其他实施例中，第一槽孔120和第二槽孔140的任一者亦可改为其他形状，例如：一L字形、一U字形，或是一T字形，而不致影响本发明的效果。

天线结构160的形状及种类于本发明中并不特别作限制。在一些实施例中，天线结构160包括彼此分离的一馈入辐射支路161和一寄生辐射支路162，其中馈入辐射支路161是耦接至一信号源(Signal Source)190，而寄生辐射支路162是耦接至一接地电位VSS并邻近于馈入辐射支路161，使得馈入辐射支路161和寄生辐射支路162之间形成一耦合间隙(Coupling Gap)GC1，且寄生辐射支路162是由馈入辐射支路161所耦合激发。馈入辐射支路161的至少一部分可与寄生辐射支路162大致互相平行。详细而言，馈入辐射支路161可以大致为一L字形，其中馈入辐射支路161的长度可约为前述低频频带的0.25倍波长(λ/4)；而寄生辐射支路162可以大致为一直条形，其中寄生辐射支路162的长度可约为前述高频频带的0.25倍波长(λ/4)。在另一些实施例中，馈入辐射支路161和寄生辐射支路162的任一者亦可改为其他形状，例如：一直条形、一C字形、一U字形，或是一T字形。寄生辐射支路162为一选用元件(Optional Element)，在其他实施例中其亦可被移除。

在天线原理方面，馈入辐射支路161可延伸跨越金属背盖110的第一槽孔120，以形成一第一槽孔天线(Slot Antenna)；而馈入辐射支路161亦可延伸跨越显示器框架130的第二槽孔140，以形成一第二槽孔天线。前述第一槽孔天线、第二槽孔天线皆可产生侧边辐射，以改善天线结构160的通信品质。另外，寄生辐射支路162的一垂直投影可以完全位于金属背盖110的第一槽孔120的内部，亦可完全位于显示器框架130的第二槽孔140的内部；这种设计有助于最佳化前述第一槽孔天线、第二槽孔天线的操作频带及阻抗匹配。

图2是显示根据本发明一实施例所述的笔记本电脑的示意图。在图2的实施例中，移动装置100为一笔记本电脑。必须理解的是，前述的金属背盖110、显示器框架130即分别指笔记本电脑中俗称的“A件”、“B件”。当移动装置100套用于笔记本电脑时，显示器框架130的第二槽孔140可大致位于笔记本电脑的一显示器角落处280(亦即，B件的一角落处)。在其他实施例中，移动装置100可改为套用至一平板电脑，而显示器框架130的第二槽孔140亦可改为大致位于平板电脑的一显示器角落处。由于本发明的设计其槽孔的整体尺寸很小，故不会对笔记本电脑或平板电脑的外观造成太大影响。

图3A是显示移动装置100的显示器框架130若不具有第二槽孔140时天线结构160的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。如图3A所示，若将第二槽孔140移除且整个显示器框架130皆由金属制成，则天线结构160于低频频带(例如：介于2400MHz至2500MHz之间)的共振模态(Resonant Mode)将受到严重干扰，甚至完全消失。图3B是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的天线结构160的电压驻波比图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。如图3B所示，若金属制成的显示器框架130已设计有第二槽孔140，则天线结构160于低频频带的操作特性将能明显改善，且其低频频宽亦能大幅增加。

图4是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的天线结构160的天线效率(Antenna Efficiency)的比较图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表天线效率(dB)。如图4所示，一第一曲线CC1表示移动装置100的显示器框架130若不具有第二槽孔140时天线结构160的操作特性，而一第二曲线CC2表示移动装置100的显示器框架130已设计有第二槽孔140时天线结构160的操作特性。根据图4的测量结果可知，因为第二槽孔140的加入能让天线结构160与显示器框架130发生共振，故天线结构160于低频频带的辐射效率能提升至少约15dB，此已可满足一般移动通信装置的实际应用需求。

传统上，笔记本电脑的显示器框架通常以非导体材质制成，以避免对天线结构造成干扰。然而，如今设计趋向追求美化电子产品的外观，故以金属材质制成的显示器框架已逐渐变为可考虑的选项。为解决现有技术所面临的困境(亦即，天线结构受到金属干扰而辐射效率降低)，本发明提出了在金属制的显示器框架上开挖(第二)槽孔的新颖设计方式，可使得显示器框架被激发而被视为天线结构的一延伸部分。在此设计下，金属制的显示器框架不但不会干扰天线结构，还能因耦合效应而提升天线结构的辐射强度。另须注意的是，传统设计常须金属背盖上开设尺寸较大的天线窗(Antenna Window)以维持天线的通信品质。与之相比，本发明的显示器框架的(第二)槽孔尺寸相对较小，其至少具有能美化装置外观以及提升装置结构强度等附加的技术效果。

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-图4所示的状态。本发明可以仅包括图1-图4的任何一或多个实施例的任何一或多个项特征。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。

本发明虽以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的构思和范围内，当可做些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种移动装置，包括：

一金属背盖，具有一第一槽孔；

一显示器框架，具有一第二槽孔，其中该显示器框架是由金属材质制成；

一介质基板，设置于该金属背盖和该显示器框架之间；以及

一天线结构，形成于该介质基板上，其中该天线结构邻近于该金属背盖的该第一槽孔与该显示器框架的该第二槽孔。

2.如权利要求1所述的移动装置，其中该金属背盖的该第一槽孔与该显示器框架的该第二槽孔皆由该天线结构所激发，以增强该天线结构的辐射。

3.如权利要求1所述的移动装置，其中该金属背盖的该第一槽孔于该显示器框架上具有一垂直投影，而该垂直投影与该显示器框架的该第二槽孔是至少部分重叠。

4.如权利要求1所述的移动装置，其中该天线结构是涵盖一低频频带和一高频频带，该低频频带介于2400MHz至2500MHz之间，而该高频频带介于5150MHz至5850MHz之间。

5.如权利要求4所述的移动装置，其中该金属背盖的该第一槽孔具有一开口端和一闭口端，而该第一槽孔的长度为该低频频带的0.25倍波长。

6.如权利要求1所述的移动装置，其中该金属背盖的该第一槽孔为一直条形。

7.如权利要求4所述的移动装置，其中该显示器框架的该第二槽孔具有一开口端和一闭口端，而该第二槽孔的长度为该低频频带的0.25倍波长。

8.如权利要求1所述的移动装置，其中该显示器框架的该第二槽孔为一直条形。

9.如权利要求4所述的移动装置，其中该天线结构包括彼此分离的一馈入辐射支路和一寄生辐射支路，该馈入辐射支路是耦接至一信号源，而该寄生辐射支路是耦接至一接地电位并邻近于该馈入辐射支路，使得该寄生辐射支路是由该馈入辐射支路所激发。

10.如权利要求9所述的移动装置，其中该馈入辐射支路的长度为该低频频带的0.25倍波长，而该寄生辐射支路的长度为该高频频带的0.25倍波长。