CN110048235A - 电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电子装置。该电子装置包括金属壳体、缝隙天线、第一介电物质、第二介电物质。该缝隙天线设置于该金属壳体内，并且产生信号。该第二介电物质的介电常数高于该第一介电物质的介电常数。该缝隙天线包括导电部件。该导电部件经配置以界定出两端封闭的缝隙，该第一介电物质及该第二介电物质配置于该缝隙内，其中该缝隙具有长度，该长度及该第一介电物质一同决定该信号的高频频带符合WIFI协议的高频频带，以及该长度及该第一介电物质一同决定该信号的低频频带高于该WIFI协议的低频频带。该第二介电物质降低该信号的低频频带至该WIFI协议的低频频带内。因采用该第二介电物质，即使缝隙天线位于该金属壳体内，该缝隙天线仍能产生双频带的WIFI信号。

Description

电子装置

技术领域

本申请涉及一种电子装置，特别涉及一种具有金属壳体的电子装置。

背景技术

目前，使用一金属外壳作为一产品的外壳在消费电子产品，例如iPHONE系列或是iMac电脑，中非常的流行。因为金属外壳可以提高产品的强度和提供使用者良好的触感。然而，若天线的周围存在金属物质，会降低天线在无线射频上的效能。更详细来说，传统的天线，像是单极天线、倒F型天线(inverted-F Antenna，IFA)和平面倒F型天线(planer-inverted-F antenna，PIFA)，不能在全金属外壳条件下工作。全金属外壳条件指的是：天线大部分被金属外壳所环绕。

发明内容

本申请的实施例提供一种电子装置。该电子装置包括一金属壳体、一缝隙天线、一第一介电物质、一第二介电物质。该缝隙天线设置于该金属壳体内，并且产生一信号。该第二介电物质的介电常数高于该第一介电物质的介电常数。该缝隙天线包括一导电部件。该导电部件经配置以界定出两端封闭的一缝隙，该第一介电物质及该第二介电物质配置于该缝隙内，其中该缝隙具有一长度，该长度及该第一介电物质一同决定该信号的高频频带符合一WIFI协议的高频频带，以及该长度及该第一介电物质一同决定该信号的低频频带高于该WIFI协议的低频频带。该第二介电物质降低该信号的低频频带至该WIFI协议的低频频带内。因采用该第二介电物质，即使该缝隙天线位于该金属壳体内，该缝隙天线仍能产生双频带的WIFI信号。

在本申请的实施例中，该第二介电物质位于该缝隙内一设置位置，其中该设置位置在该WIFI协议的高频频带下的电场大于或等于在该WIFI协议的高频频带下的一最小电场，以及其中该设置位置在该WIFI协议的低频频带下的电场小于或等于在该WIFI协议的低频频带下的一最大电场。

在本申请的实施例中，该第二介电物质位于该缝隙内一设置位置。该缝隙内具有一第一位置以及一第二位置，该第一位置的电场为在该WIFI协议的高频频带下的一最小电场以及该第二位置的电场为在该WIFI协议的低频频带下的一最大电场，其中该设置位置为该第一位置、该第二位置、该第一位置及该第二位置之间的一位置的一者。

在本申请的实施例中，该第一位置与该第二位置为相同位置。

在本申请的实施例中，该第一介电物质为空气，该第二介电物质为塑料、玻璃或陶瓷。

在本申请的实施例中，该第一介电物质为塑料、玻璃或陶瓷。

在本申请的实施例中，该WIFI协议的高频频带的范围为5.15-5.85GHz，以及该WIFI协议的低频频带的范围为2.4-2.4835GHz。

在本申请的实施例中，该缝隙天线更包括一馈入部，该馈入部对该缝隙间接馈电。

在本申请的实施例中，该缝隙天线更包括一馈入部，该馈入部对该缝隙直接馈电。

在本申请的实施例中，第一介电物质的介电常数为1.0F/m(Farad/meter)以及第二介电物质的介电常数为3.0F/m。

在本申请的实施例中，通过具有该第一介电物质的该缝隙的长度，使该信号的高频频带符合该WIFI协议的高频频带。此外，通过该第二介电物质的介电常数高于该第一介电物质的介电常数的配置，该第二介电物质用以降低该信号的低频频带至WIFI协议的低频频带内。此外，本申请更提供一种设计该第二介电物质的配置位置的方式，以使该信号的低频频带的降低程度相对高，以及该信号的高频频带的降低程度相对低。据此，该缝隙天线提供符合该WIFI协议的WIFI信号。

相对的，在一些现有的传统的天线，像是单极天线、倒F型天线(inverted-FAntenna，IFA)和平面倒F型天线(planer-inverted-F antenna，PIFA)，不能在全金属外壳的条件下工作。亦即，天线大部分被金属外壳所环绕。即使缝隙天线能够在全金属外壳的条件下工作，根据天线理论，缝隙天线发射的信号只能在该信号的一半波长对应的一个频率上共振。因此，该信号的频段无法满足WIFI协议所规定的两个以上的频段。

上文已相当广泛地概述本申请的技术特征及优点，从而使下文的本申请详细描述得以获得较佳了解。构成本申请的申请专利范围标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本申请所属技术领域中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本申请相同的目的。本申请所属技术领域中具有通常知识者亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的申请专利范围所界定的本申请的精神和范围。

附图说明

由以下详细说明与附图得以最佳了解本申请案揭示内容的各方面。注意，根据产业的标准实施方式，各种特征并非依比例绘示。实际上，为了清楚讨论，可任意增大或缩小各种特征的尺寸。

图1为本申请的实施例的一电子装置的示意图。

图2为图1的电子装置的局部放大示意图。

图3为图1的电子装置的缝隙天线的示意图。

图4为图3的缝隙天线的侧视示意图。

图5的示意性附图说明在WIFI协议的低频频带下的电场相对强的位置。

图6的示意性附图说明在WIFI协议的高频频带下的电场相对强及相对弱的位置。

图7的示意性附图说明图1的电子装置的模拟结果。

图8为本申请实施例的另一缝隙天线的示意图。

图9为图8的缝隙天线的分解的上视立体示意图。

图10为图8的缝隙天线的分解的底视立体示意图。

图11为本申请实施例的又另一缝隙天线的示意图。

附图标记说明

1 电子装置

Z1 区域

10 金属壳体

12 缝隙天线

120 导电部件

122 缝隙

124 馈入部

14 天线驱动器

15 第一介电物质

16 第二介电物质

D 长度

P1 高频谐振点

P2 高频谐振点

A1 区域

A2 区域

A3 区域

A4 区域

22 缝隙天线

24 天线驱动器组件

240 组装部件

26 第二介电物质组件

260 组装部件

246 安装孔

261 安装孔

126 安装孔

128 安装孔

27 螺丝

29 螺丝。

具体实施方式

以下揭示内容提供许多不同的实施例或范例，用于实施本申请案的不同特征。元件与配置的特定范例的描述如下，以简化本申请案的揭示内容。当然，这些仅为范例，并非用于限制本申请案。例如，以下描述在第二特征上或上方形成第一特征可包含形成直接接触的第一与第二特征的实施例，亦可包含在该第一与第二特征之间形成其他特征的实施例，因而该第一与第二特征并非直接接触。此外，本申请案可在不同范例中重复元件符号与/或字母。此重复为了简化与清楚的目的，而非支配不同实施例与/或所讨论架构之间的关系。

再者，本申请案可使用空间对应词语，例如“之下”、“低于”、“较低”、“高于”、“较高”等类似词语的简单说明，以描述附图中一元件或特征与另一元件或特征的关系。空间对应词语用以包含除了附图中描述的位向之外，装置于使用或操作中的不同位向。装置或可被定位(旋转90度或是其他位向)，并且可相应解释本申请案使用的空间对应描述。可理解当一特征形成于另一特征或基板上方时，可有其他特征存在于其间。

图1为本申请的实施例的一电子装置1的示意图。图2为图1的电子装置1的区域Z1的局部放大示意图。图3为图1的电子装置1的一缝隙天线12的示意图。图4为图3的缝隙天线12的侧视示意图。参照图1至图4，电子装置1包括一金属壳体10、缝隙天线12、一天线驱动器14、一第一介电物质15、一第二介电物质16。

缝隙天线12，设置于金属壳体10内，经配置以产生一信号。缝隙天线12包括一导电部件120及一馈入部124。

导电部件120经配置以界定出两端封闭的一缝隙122。缝隙122具有一长度D。在一些实施例中，导电部件120与金属壳体10为通过一体成型的制造技术形成为同一物件的金属部件，导电部件120与金属壳体10为该金属部件的不同部分。在一些实施例中，导电部件120独立于金属壳体10，并组装至金属壳体10内。

馈入部124，如图4所示，位于导电部件120及天线驱动器14之间。据此，馈入部124对缝隙122间接馈电。在一实施例中，馈入部124的长度为0.3毫米(millimeter，mm)。据此，天线驱动器14与导电部件120本质上相隔0.3mm。天线驱动器14未直接接触导电部件120。

天线驱动器14，设置于缝隙天线12内，经配置以驱动缝隙天线12。

第一介电物质15，设置于缝隙天线12的缝隙122内。详细来说，第一介电物质15填满未被第二介电物质16所占据的缝隙122的部分。在一些实施例中，第一介电物质15包括空气。在一些实施例中，第一介电物质15包括塑料、玻璃或陶瓷。

第二介电物质16，设置于缝隙天线12的缝隙122内。第二介电物质16的介电常数高于第一介电物质15的介电常数。在一些实施例中，第二介电物质16的介电常数为3法拉/米(Farad/meter，F/m)。在一些实施例中，当第一介电物质15包括空气时，第二介电物质16包括塑料、玻璃或陶瓷。

操作时，长度D及第一介电物质15一同决定该信号的高频频带的范围以及低频频带的范围。在本实施例中，长度D为49毫米(millimeter，mm)及第一介电物质15包括空气。据此，长度D及包括空气的第一介电物质15一同决定该信号的高频频带符合WIFI协议的高频频带以及该信号的低频频带高于WIFI协议的低频频带，其将详细描述于下方。在一些实施例中，WIFI协议的高频频带的范围为5.15-5.85吉赫(gigahertz，GHz)，以及WIFI协议的低频频带的范围为2.4-2.4835GHz。

第二介电物质16，通过第二介电物质16的介电常数高于第一介电物质15的介电常数的配置，用以降低该信号的低频频带至WIFI协议的低频频带内。据此，缝隙天线12能够产生同时符合WIFI协议的高频频带及低频频带的WIFI信号。附注说明，若第二介电物质16的介电常数低于第一介电物质15的介电常数，则第一介电物质15与第二介电物质16可能提升该信号的低频频带。

在一些现有的缝隙天线中，为了方便理解，将缝隙天线12的结构做为以下讨论现有的缝隙天线的参考，缝隙天线12的缝隙122的长度为51mm及第一介电物质15包括空气。在此情况下，缝隙天线12产生的一信号的高频频带不符合WIFI协议的高频频带的要求，其将显示于图7显示的模拟结果中。

为了让缝隙天线12产生的该信号的高频频带符合WIFI协议的高频频带的要求，本申请提供的一种作法增加该信号的高频共振点的频率。更具体而言，本申请通过缩短缝隙122的长度D来完成。在一实施例中，将缝隙122的长度D由51mm缩短至49mm。然而，通过缩短缝隙122的长度D来提高高频共振点的频率以符合WIFI协议的高频频带的要求的同时，该信号的低频共振点也可能随之被提高，使得该信号的低频频带可能高于WIFI协议的低频频带。

据此，本申请提出一种设计方式，在该设计方式中，通过在缝隙122内配置具有相对高的介电常数的第二介电物质16，降低该信号的低频共振点，使得该信号的低频频带降低至WIFI协议的低频频带内。如此一来，缝隙天线12能产生符合WIFI协议的高频频带及低频频带的双频带的WIFI信号。

如上所述，在本申请中，通过于缝隙122内加入第二介电物质16，降低该信号的低频频带至WIFI协议的低频频带内。然而，该信号的高频频带也可能随之降低。为了使该信号的低频频带的降低程度相对高，以及该信号的高频频带的降低程度相对低。本申请另提出一种设计第二介电物质16的配置位置的方式，其将详细说明于图5及图6。

图5的示意性附图说明在WIFI协议的低频频带下的电场相对强的位置。图6的示意性附图说明在WIFI协议的高频频带下的电场相对强及相对弱的位置。操作时，馈入部124将电信号耦合至缝隙122内。因应于电信号，建立起一电场。电场的强度正相关于频率的谐振点的变化程度。举例来说，当电场越强，频率的谐振点的变化程度越大。

参照图5，在WIFI协议的低频频带下，区域A1的电场相对强。据此，若将第二介电物质16设置于区域A1内，则该信号的低频谐振点的变化程度相对大。

参照图6，在WIFI协议的高频频带下，区域A2及A3的电场相对强。据此，若将第二介电物质16设置于区域A2及A3内，则该信号的高频谐振点的变化程度相对大。相对地，在WIFI协议的高频频带下，区域A4的电场相对弱。据此，若将第二介电物质16设置于区域A4内，则该信号的高频谐振点的变化程度相对小。

在图5及图6中，区域A1、A2、A3、A4并非用以说明在位置上的绝对关系，而用以说明在位置上的相对关系。在一些实施例中，区域A1及A4为互相独立不重叠的区域。在一些实施例中，A1及A4具有部分重叠的区域。在一些实施例中，区域A1及A4为全部重叠。

承如图4的实施例所述，为了使该信号的低频频带的降低程度相对高，以及该信号的高频频带的降低程度相对低，第二介电物质16可设置在区域A1(或可称为一第二位置)、区域A4(或可称为一第一位置)，区域A1及A4之间的一区域的一者内。

当第二介电物质16设置于区域A1内时，第二介电物质16的设置位置在WIFI协议的低频频带下的电场等于在WIFI协议的低频频带下的一最大电场，以及第二介电物质16的设置位置在WIFI协议的高频频带下的电场大于在WIFI协议的高频频带下的一最小电场。

当第二介电物质16设置于区域A1及A4之间的一区域内时，第二介电物质16的设置位置在WIFI协议的低频频带下的电场小于在WIFI协议的低频频带下的一最大电场，以及第二介电物质16的设置位置在WIFI协议的高频频带下的电场大于在WIFI协议的高频频带下的一最小电场。

当第二介电物质16设置于区域A4内时，第二介电物质16的设置位置在WIFI协议的低频频带下的电场小于在WIFI协议的低频频带下的一最大电场，以及第二介电物质16的设置位置在WIFI协议的高频频带下的电场等于在WIFI协议的高频频带下的一最小电场。

综上所述，第二介电物质16的设置位置在一实施例中需同时满足以下两个条件：

条件1：第二介电物质16的设置位置在WIFI协议的高频频带下的电场大于或等于在WIFI协议的高频频带下的一最小电场。

条件2：第二介电物质16的设置位置在WIFI协议的低频频带下的电场小于或等于在WIFI协议的低频频带下的一最大电场。

图7的示意性附图说明图1的电子装置1的模拟结果。参照图7，横轴代表频率，单位为吉赫(gigahertz，GHz)；以及，横轴代表返回损失(return loss)，单位为分贝(dB)。

曲线V1代表现有的缝隙天线产生的一信号的特性，其中该现有的缝隙天线的缝隙长度为51mm、不具有第二介电物质16、第一介电物质15包括空气。由曲线V1可看出，该信号的高频谐振点P1较低，以及该信号的高频频带不符合WIFI协议的高频频带。

曲线V2代表缝隙天线12产生的另一信号的特性，其中缝隙天线12的缝隙长度为49mm、包括第二介电物质16、第一介电物质15的介电常数为1(F/m)以及第二介电物质16的介电常数为3(F/m)。由曲线V2可看出，该另一信号的高频谐振点P2较高，以及该另一信号的高频频带符合WIFI协议的高频频带。虽然，该另一信号的低频频带相对高，但仍符合WIFI协议的低频频带。

图8为本申请实施例的另一缝隙天线22的示意图。图9为图8的缝隙天线22的分解的上视立体示意图。图10为图8的缝隙天线22的分解的底视立体示意图。参照图8至图10，缝隙天线22类似于图1至图4的缝隙天线12，差别在于缝隙天线22包括一天线驱动器组件24以及一第二介电物质组件26。

天线驱动器组件24包括一组装部件240及天线驱动器14。天线驱动器14通过组装部件240安装在导电部件120上。更具体而言，组装部件240横跨在缝隙122的两侧，并通过一螺丝27穿过组装部件240上的一安装孔246及导电部件120上的一安装孔126，使组装部件240固定在导电部件120上。然而，本申请不限定于此种安装方式。在一些实施例中，组装部件240也可通过粘贴方式粘贴于导电部件120上。

第二介电物质组件26包括一组装部件260及第二介电物质16。第二介电物质16通过组装部件260安装在导电部件120上。更具体而言，组装部件260横跨在缝隙122的两侧，并通过一螺丝29穿过组装部件260上的一安装孔261及导电部件120上的一安装孔128，使组装部件260固定在导电部件120上。然而，本申请不限定于此种安装方式。在一些实施例中，组装部件260也可通过粘贴方式粘贴于导电部件120上。在一些实施例中，第二介电物质16及组装部件260为独立的元件。然而，本申请不限定于此。在一些实施例中，第二介电物质16及组装部件260通过一体成型的制造技术形成为同一物件，第二介电物质16及组装部件260为该部件的不同部分。

图11为本申请实施例的又另一缝隙天线32的示意图。参照图11，缝隙天线32类似于图8的缝隙天线22，差别在于缝隙天线32不具有天线驱动器14。馈入部124的两端直接横跨在缝隙122的两侧。据此，馈入部124对缝隙122直接馈电。在一些实施例中，缝隙天线32的组装部件260可以通过螺锁或粘贴的方式设置在导电部件120。在一些实施例中，缝隙天线32的第二介电物质16及组装部件260为独立的元件。然而，本申请不限定于此。在一些实施例中，第二介电物质16及组装部件260通过一体成型的制造技术形成为同一物件，第二介电物质16及组装部件260为该部件的不同部分。

前述内容概述一些实施方式的特征，因而本领域技术人员可更加理解本申请案揭示内容的各方面。本领域技术人员应理解可轻易使用本申请案揭示内容作为基础，经配置设计或修饰其他制程与结构而实现与本申请案所述的实施方式具有相同目的与/或达到相同优点。本领域技术人员亦应理解此均等架构并不脱离本申请案揭示内容的精神与范围，以及本领域技术人员可进行各种变化、取代与替换，而不脱离本申请案揭示内容的精神与范围。

Claims (10)

1.一种电子装置，包括：

一金属壳体；

一第一介电物质；

一第二介电物质，其中该第二介电物质的介电常数高于该第一介电物质的介电常数；以及

一缝隙天线，设置于该金属壳体内，并且产生一信号，该缝隙天线包括：

一导电部件，经配置以界定出两端封闭的一缝隙，该第一介电物质及该第二介电物质配置于该缝隙内，其中该缝隙具有一长度，该长度及该第一介电物质一同决定该信号的高频频带符合一WIFI协议的高频频带，以及该长度及该第一介电物质一同决定该信号的低频频带高于该WIFI协议的低频频带，

其中该第二介电物质降低该信号的低频频带至该WIFI协议的低频频带内。

2.如权利要求1所述的电子装置，其中该第二介电物质位于该缝隙内一设置位置，

其中该设置位置在该WIFI协议的高频频带下的电场大于或等于在该WIFI协议的高频频带下的一最小电场，以及

其中该设置位置在该WIFI协议的低频频带下的电场小于或等于在该WIFI协议的低频频带下的一最大电场。

3.如权利要求1所述的电子装置，其中该第二介电物质位于该缝隙内一设置位置，

其中该缝隙内具有一第一位置以及一第二位置，该第一位置的电场为在该WIFI协议的高频频带下的一最小电场以及该第二位置的电场为在该WIFI协议的低频频带下的一最大电场，

其中该设置位置为该第一位置、该第二位置、该第一位置及该第二位置之间的一位置的一者。

4.如权利要求3所述的电子装置，其中该第一位置与该第二位置为相同位置。

5.如权利要求1所述的电子装置，其中该第一介电物质为空气，该第二介电物质为塑料、玻璃或陶瓷。

6.如权利要求1所述的电子装置，其中该第一介电物质为塑料、玻璃或陶瓷。

7.如权利要求1所述的电子装置，其中该WIFI协议的高频频带的范围为5.15-5.85GHz，以及该WIFI协议的低频频带的范围为2.4-2.4835GHz。

8.如权利要求1所述的电子装置，其中该缝隙天线更包括一馈入部，该馈入部对该缝隙间接馈电。

9.如权利要求1所述的电子装置，其中该缝隙天线更包括一馈入部，该馈入部对该缝隙直接馈电。

10.如权利要求1所述的电子装置，其中第一介电物质的介电常数为1.0F/m以及第二介电物质的介电常数为3.0F/m。