CN110444891B - 移动装置 - Google Patents

Abstract

一种移动装置，包括：一第一非导体支撑元件、一第二非导体支撑元件，以及一天线结构。第一非导体支撑元件和第二非导体支撑元件彼此相邻且具有不同高度。天线结构形成于第一非导体支撑元件和第二非导体支撑元件上。天线结构包括：一馈入部、一第一连接部、一第二连接部、一第一辐射部，以及一第二辐射部。馈入部耦接至一馈入点。第一辐射部和第二辐射部皆经由第二连接部和第一连接部耦接至馈入部。第二连接部介于第一辐射部和第二辐射部之间。第一辐射部和第二辐射部朝不同方向作延伸。

Description

移动装置

技术领域

本发明涉及一种移动装置(mobile device，行动装置)，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：手提式电脑、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。

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：一第一非导体支撑元件；一第二非导体支撑元件，其中该第一非导体支撑元件和该第二非导体支撑元件彼此相邻且具有不同高度；以及一天线结构，形成于该第一非导体支撑元件和该第二非导体支撑元件上，其中该天线结构包括：一馈入部，耦接至一馈入点；一第一连接部，耦接至该馈入部；一第二连接部，耦接至该第一连接部；一第一辐射部，耦接至该第二连接部；以及一第二辐射部，耦接至该第二连接部，其中该第二连接部介于该第一辐射部和该第二辐射部之间，而该第一第辐射部和该第二辐射部朝不同方向作延伸。

在一些实施例中，该第一非导体支撑元件为该移动装置的一外观边缘部分。

在一些实施例中，该第二非导体支撑元件为一天线放置平台或一显示器放置平台。

在一些实施例中，该第一非导体支撑元件的高度大于该第二非导体支撑元件的高度。

在一些实施例中，该第二连接部、该第一辐射部，以及该第二辐射部仅分布于该第一非导体支撑元件上。

在一些实施例中，该馈入部仅分布于该第二非导体支撑元件上。

在一些实施例中，该第一连接部同时分布于该第一非导体支撑元件和该第二非导体支撑元件上。

在一些实施例中，该馈入部呈现一L字形。

在一些实施例中，该第二连接部呈现一矩形。

在一些实施例中，该第一辐射部呈现一直条形。

在一些实施例中，该第二辐射部呈现一直条形。

在一些实施例中，该天线结构涵盖一低频频带、一第一高频频带，以及一第二高频频带，该低频频带介于2400MHz至2500MHz之间，该第一高频频带介于5000MHz至5300MHz之间，而该第二高频频带介于5300MHz至5750MHz之间。

在一些实施例中，该馈入部、该第一连接部、该第二连接部，以及该第一辐射部的总长度等于该低频频带的0.5倍波长。

在一些实施例中，该馈入部和该第一连接部的总长度等于该第二高频频带的0.5倍波长。

在一些实施例中，该第一非导体支撑元件的一边缘和该第二连接部、该第一辐射部，以及该第二辐射部的一组合之间形成一无金属区域，而其中该无金属区域的宽度介于1mm至1.2mm之间。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，该移动装置还包括：一显示器；以及一显示器框架，邻近于该显示器，其中该显示器框架延伸进入该第一非导体支撑元件和该第二非导体支撑元件所界定的一高度差缺口。

在一些实施例中，移动装置还包括：一同轴电缆线，设置于该显示器和该第二非导体支撑元件之间。

在一些实施例中，该同轴电缆线包括一中心导线和一导体外壳，而该中心导线是耦接至该馈入点。

在一些实施例中，该移动装置还包括：一金属背盖，邻近于该第一非导体支撑元件、该第二非导体支撑元件、该天线结构，以及该显示器；以及一金属箔片，其中该同轴电缆线的该导体外壳经由该金属箔片耦接至该金属背盖。

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俯视图。

图1B是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的侧视图。

图2是显示根据本发明一实施例所述的移动装置操作于笔记本模式时天线结构的返回损失图。

图3是显示根据本发明一实施例所述的移动装置操作于平板模式时天线结构的返回损失图。

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图。

图5A是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的侧视图。

图5B是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的俯视图。

附图标记说明：

100、500～移动装置；

110～第一非导体支撑元件；

111～第一非导体支撑元件的边缘；

120～第二非导体支撑元件；

130～天线结构；

140～馈入部；

141～馈入部的第一端；

142～馈入部的第二端；

150～第一连接部；

160～第二连接部；

170～第一辐射部；

171～第一辐射部的第一端；

172～第一辐射部的第二端；

180～第二辐射部；

181～第二辐射部的第一端；

182～第二辐射部的第二端；

190～无金属区域；

510～显示器；

520～显示器框架；

530～高度差缺口；

540～同轴电缆线；

541～同轴电缆线的中心导线；

542～同轴电缆线的导体外壳；

550～金属背盖；

560～金属箔片；

CC1～第一曲线；

CC2～第二曲线；

FBL～低频频带；

FBH1～第一高频频带；

FBH2～第二高频频带；

FP～馈入点；

G1～间隙；

H1、H2～高度；

L1、L2、L3～长度；

W1、W2、W3、W4、W5～宽度；

X～X轴；

Y～Y轴；

Z～Z轴。

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的俯视图。图1B是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的侧视图。请一并参考图1A、图1B。移动装置100可以是一智能手机(Smart Phone)、一平板电脑(Notebook Computer)，或是一笔记本电脑(Notebook Computer)。如图1A、图1B所示，移动装置100至少包括：一第一非导体支撑元件(Nonconductive Supporting Element)110、一第二非导体支撑元件120，以及一天线结构(Antenna Structure)130。必须理解的是，虽然未显示于图1A、图1B中，移动装置100还可包括其他元件，例如：一显示器(Display Device)、一扬声器(Speaker)、一触控模块(TouchControl Module)、一供电模块(Power Supply Module)，以及一外壳(Housing)。

第一非导体支撑元件110和第二非导体支撑元件120可用塑胶材质制成。例如，第一非导体支撑元件110可为移动装置100的一外观边缘部分(Appearance Edge Portion)，其是指移动装置100上使用者可直接用眼睛观察到的边缘部分。第二非导体支撑元件120可为一天线放置平台(Antenna Placement Platform)或一显示器放置平台(DisplayPlacement Platform)，其可用于承载一天线结构或一显示器。

第一非导体支撑元件110和第二非导体支撑元件120彼此相邻且在Z轴上具有不同高度。例如，第一非导体支撑元件110的高度H1可以大于第二非导体支撑元件120的高度H2，其中前述高度H1可为前述高度H2的2倍以上。必须注意的是，本说明书中所谓“邻近”或“相邻”一词可指对应的二元件间距小于一既定距离(例如：1mm或更短)，亦可包括对应的二元件彼此直接接触的情况(亦即，前述间距缩短至0)。另外，第一非导体支撑元件110和第二非导体支撑元件120在Y轴上可具有不同宽度。例如，第一非导体支撑元件110的宽度W1可以小于第二非导体支撑元件120的宽度W2。必须理解的是，第一非导体支撑元件110和第二非导体支撑元件120的形状在本发明中并不特别做限制，其可根据不同需要进行调整。

天线结构130可用金属材质制成。详细而言，天线结构130包括一馈入部(FeedingElement)140、一第一连接部(Connection Element)150、一第二连接部160、一第一辐射部(Radiation Element)170，以及一第二辐射部180。天线结构130为一立体结构，并形成于具有高低差的第一非导体支撑元件110和第二非导体支撑元件120上。例如，第二连接部160、第一辐射部170，以及第二辐射部180可仅分布于第一非导体支撑元件110上；馈入部140可仅分布于第二非导体支撑元件120上；而第一连接部150可同时分布于第一非导体支撑元件110和第二非导体支撑元件120上。在一些实施例中，第一非导体支撑元件110的一边缘111和第二连接部160、第一辐射部170，以及第二辐射部180的一组合之间形成一无金属区域190，其中此无金属区域190可大致为具有相等宽度W3的一狭长矩形。

馈入部140可以大致呈现一L字形。馈入部140具有一第一端141和一第二端142，其中馈入部140的第一端141耦接至一馈入点(Feeding Point)FP，而此馈入点FP可再耦接至一信号源(未显示)。第一连接部150可以大致呈现一矩形，而第二连接部160亦可大致呈现另一矩形，其中第一连接部150的宽度W4可以大于第二连接部160的宽度W5。第一连接部150耦接至馈入部140的第二端142。第二连接部160耦接至第一连接部150。第一连接部150和第二连接部160皆大致介于第一辐射部170和第二辐射部180之间。

第一辐射部170可以大致呈现一直条形。第一辐射部170具有一第一端171和一第二端172，其中第一辐射部170的第一端171经由第二连接部160和第一连接部150耦接至馈入部140的第二端142，而第一辐射部170的第二端172为一开路端(Open End)。第一辐射部170和馈入部140之间可形成一间隙G1，其可大致呈现一细长直条形。第二辐射部180可以大致呈现另一直条形。第二辐射部180具有一第一端181和一第二端182，其中第二辐射部180的第一端181经由第二连接部160和第一连接部150耦接至馈入部140的第二端142，而第二辐射部180的第二端182为一开路端。第二辐射部180的长度L2小于第一辐射部170的长度L1。第一辐射部170和第二辐射部180的每一者的宽度可皆等同于第二连接部160的宽度W5。第一辐射部170的第二端172和第二辐射部180的第二端182可以朝不同或相反方向作延伸。例如：第一辐射部170的第二端172可朝+X轴方向作延伸，而第二辐射部180的第二端182可朝-X轴方向作延伸。

在一些实施例中，移动装置100为一可变形移动装置(Convertible MobileDevice)，并可操作于一笔记本模式(Notebook Mode)或一平板模式(Tablet Mode)。无论是笔记本模式或是平板模式，移动装置100的天线结构130皆可具有相似的操作性能，其如下列实施例所述。

图2是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100操作于笔记本模式时天线结构130的返回损失(Return Loss)图，而图3是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100操作于平板模式时天线结构130的返回损失图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表返回损失(dB)。根据图2、图3的测量结果，天线结构130可涵盖一低频频带FBL、一第一高频频带FBH1，以及一第二高频频带FBH2，其中低频频带FBL介于2400MHz至2500MHz之间，第一高频频带FBH1介于5000MHz至5300MHz之间，而第二高频频带FBH2介于5300MHz至5750MHz之间。因此，天线结构130将至少可支援WLAN(Wireless Local Area Networks)2.4GHz/5GHz的双频带操作。

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130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)。另外，一第一曲线CC1是代表移动装置100操作于笔记本模式时天线结构130的特性，而一第二曲线CC2代表移动装置100操作于平板模式时天线结构130的特性。而根据图4的测量结果，天线结构130于低频频带FBL中的天线效率可达约-4.5dB，而于第一高频频带FBH1和第二高频频带FBH2中的天线效率可达约-5dB，此已可满足一般移动通信装置的实际应用需求。

移动装置100的天线操作原理可如下列所述。馈入部140、第一连接部150、第二连接部160，以及第一辐射部170可共同激发产生一基频共振模态(Fundamental ResonantMode)，以形成前述低频频带FBL。馈入部140、第一连接部150、第二连接部160，以及第一辐射部170还可共同激发产生一高阶共振模态(Higher-Order Resonant Mode)，以形成前述第一高频频带FBH1(2倍频)。馈入部140和第一连接部150可共同激发产生一共振模态，以形成前述第二高频频带FBH2。第一连接部150和第二连接部160的一组合可用于微调低频频带FBL、第一高频频带FBH1，以及第二高频频带FBH2的阻抗匹配(Impedance Matching)，以同时增加天线结构130的高、低频频宽。第二连接部160和第二辐射部180的一组合可用于微调第一高频频带FBH1和第二高频频带FBH2的阻抗匹配，以增加天线结构130的高频频宽。

移动装置100的元件尺寸可如下列所述。馈入部140、第一连接部150、第二连接部160，以及第一辐射部170的总长度(亦即，由第一端141起，经过第二端142、第一连接部150、第二连接部160、第一端171，再至第二端172的总长度)可以大致等于低频频带FBL的0.5倍波长(λ/2)。馈入部140和第一连接部150的总长度(亦即，由第一端141起，经过第二端142，再至第一连接部150和第二连接部160的交界处的总长度)可以大致等于第二高频频带FBH2的0.5倍波长(λ/2)。第一非导体支撑元件110的高度H1可约为3mm。第二非导体支撑元件120的高度H2可以介于1.2mm至1.4mm之间，例如：1.4mm。第一非导体支撑元件110的宽度W1可约为2mm。第二非导体支撑元件120的宽度W2可约为4.5mm。无金属区域190的宽度W3可以介于1mm至1.2mm之间。第一辐射部170的长度L1可大致为第二辐射部180的长度L2的4倍。第一连接部150和第二连接部160各自的长度L3可以介于3mm至5mm之间。第一连接部150和第二连接部160的总宽度(W4+W5)可以介于3mm至4mm之间。间隙G1的宽度可以介于1mm至2mm之间。以上尺寸范围是根据多次实验结果而求出，其有助于最佳化天线结构130的操作频带和阻抗匹配。

在本发明的移动装置100中，天线结构130可作为一隐藏式天线(InvisibleAntenna)。举例而言，天线结构130可与移动装置100的外观边缘部分(例如：第一非导体支撑元件110，俗称“肉厚”)互相整合，并利用第一非导体支撑元件110和第二非导体支撑元件120之间的高度差来实现隐藏设计的目的。另外，移动装置100的外观边缘部分和天线结构130还可采用一喷涂制程(Spray and Coat Process)以降低其非金属、金属部分之间的视觉差异，并美化移动装置100的外观一致性。

必须注意的是，第一非导体支撑元件110上的无金属区域190保留用于粘接(或胶合)移动装置100的一外观机构元件(Appearance Mechanism Element)，在此设计下，天线结构130于Y轴上的总宽度和Z轴上的总高度均可有效缩小，从而可实现移动装置100的微型化目标。由于天线结构130已具有良好的阻抗匹配且不再需要额外的天线放置平台，故本发明将可省下射频(Radio Frequency，RF)和电磁相容(Electromagnetic Compatibility，EMC)的解决方案的制造成本，同时亦能减轻移动装置100的整体重量。

图5A是显示根据本发明一实施例所述的移动装置500的侧视图。图5A和图1B相似。在图5A的实施例中，移动装置500还包括一显示器(Display Device)510、一显示器框架(Display Frame)520、一同轴电缆线(Coaxial Cable)540、一金属背盖(Metal BackCover)550，以及一金属箔片(Metal Foil)560。图5B是显示根据本发明一实施例所述的移动装置500的俯视图，为避免视觉遮蔽，仅显示第一非导体支撑元件110、第二非导体支撑元件120、天线结构130，以及同轴电缆线540，而其余元件则予以省略。请一并参考图5A、图5B。

在图5A、图5B的实施例中，移动装置500为一笔记本电脑，而金属背盖550和显示器框架520即分别指笔记本电脑中俗称的“A件”、“B件”。显示器框架520可用一非导体材质制成，例如：塑胶材质。显示器框架520邻近于显示器510，并可包围住显示器510的四个边缘。详细而言，显示器框架520延伸进入第一非导体支撑元件110和第二非导体支撑元件120所界定的一高度差缺口(Height-Difference Notch)530(亦即，因为第一非导体支撑元件110的高度H1大于第二非导体支撑元件120的高度H2，故两者之间会产生前述的高度差缺口530)。由于显示器框架520为非导体，其可直接附着于第一非导体支撑元件110和天线结构130上以提高整体的结构稳定度，但不致于对天线结构130的辐射场型造成负面影响。另外，显示器510因包括金属元件，则不宜与天线结构130作直接接触。

一信号源(未显示)可经过同轴电缆线540耦接至馈入点FP，以激发天线结构130。详细而言，同轴电缆线540包括一中心导线(Central Conductive Line)541和一导体外壳(Conductive Housing)542，其中同轴电缆线540的中心导线541耦接至馈入点FP，而同轴电缆线540的导体外壳542经由金属箔片560耦接至金属背盖550。必须注意的是，同轴电缆线540设置于显示器510和第二非导体支撑元件120之间，并邻近于金属背盖550。这种设计可将同轴电缆线540隐藏于移动装置100既有的内部空隙中，从而可避免同轴电缆线540对天线结构130和移动装置500的其他元件造成干扰。金属箔片560可为一接地铜箔，其可贴附于同轴电缆线540的导体外壳542，再延伸至金属背盖550上。金属背盖550邻近于第一非导体支撑元件110、第二非导体支撑元件120、天线结构130，以及显示器510，使得金属背盖550可视为天线结构130的一接地面。在此设计下，金属背盖550不仅不会干扰天线结构130的辐射场型，还能进一步增强天线结构130的辐射效率。

本发明提出一种新颖的移动装置，其包括隐藏式的天线结构。这种天线结构能与金属背盖(A件)或显示器框架(B件)互相整合，并有效地利用移动装置的外观边缘部分及其相邻处的空间。大致而言，本发明至少具有小尺寸、宽频带，降低制造成本、减轻整体重量，以及美化移动装置外观等优势，故其很适合应用于各种窄边框(Narrow Border)的移动通信装置当中。

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5所图示的状态。本发明可以仅包括图1-图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后附的权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种移动装置，包括：

一第一非导体支撑元件；

一第二非导体支撑元件，其中该第一非导体支撑元件和该第二非导体支撑元件彼此相邻且具有不同高度；以及

一天线结构，形成于该第一非导体支撑元件和该第二非导体支撑元件上，其中该天线结构包括：

一馈入部，耦接至一馈入点；

一第一连接部，耦接至该馈入部；

一第二连接部，耦接至该第一连接部；

一第一辐射部，耦接至该第二连接部；以及

一第二辐射部，耦接至该第二连接部，其中该第二连接部介于该第一辐射部和该第二辐射部之间，而该第一辐射部和该第二辐射部朝不同方向作延伸；

其中该第二连接部、该第一辐射部、以及该第二辐射部仅分布于该第一非导体支撑元件上；

其中该第一连接部同时分布于该第一非导体支撑元件和该第二非导体支撑元件上。

2.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一非导体支撑元件为该移动装置的一外观边缘部分。

3.如权利要求1所述的移动装置，其中该第二非导体支撑元件为一天线放置平台或一显示器放置平台。

4.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一非导体支撑元件的高度大于该第二非导体支撑元件的高度。

5.如权利要求1所述的移动装置，其中该馈入部仅分布于该第二非导体支撑元件上。

6.如权利要求1所述的移动装置，其中该馈入部呈现一L字形。

7.如权利要求1所述的移动装置，其中该第二连接部呈现一矩形。

8.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部呈现一直条形。

9.如权利要求1所述的移动装置，其中该第二辐射部呈现一直条形。

10.如权利要求1所述的移动装置，其中该天线结构涵盖一低频频带、一第一高频频带，以及一第二高频频带，该低频频带介于2400MHz至2500MHz之间，该第一高频频带介于5000MHz至5300MHz之间，而该第二高频频带介于5300MHz至5750MHz之间。

11.如权利要求10所述的移动装置，其中该馈入部、该第一连接部、该第二连接部，以及该第一辐射部的总长度等于该低频频带的0.5倍波长。

12.如权利要求10所述的移动装置，其中该馈入部和该第一连接部的总长度等于该第二高频频带的0.5倍波长。

13.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一非导体支撑元件的一边缘和该第二连接部、该第一辐射部，以及该第二辐射部的一组合之间形成一无金属区域，而其中该无金属区域的宽度介于1mm至1.2mm之间。

14.如权利要求1所述的移动装置，其中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。

15.如权利要求1所述的移动装置，还包括：

一显示器；以及

一显示器框架，邻近于该显示器，其中该显示器框架延伸进入该第一非导体支撑元件和该第二非导体支撑元件所界定的一高度差缺口。

16.如权利要求15所述的移动装置，还包括：

一同轴电缆线，设置于该显示器和该第二非导体支撑元件之间。

17.如权利要求16所述的移动装置，其中该同轴电缆线包括一中心导线和一导体外壳，而该中心导线耦接至该馈入点。

18.如权利要求17所述的移动装置，还包括：

一金属背盖，邻近于该第一非导体支撑元件、该第二非导体支撑元件、该天线结构，以及该显示器；以及

一金属箔片，其中该同轴电缆线的该导体外壳经由该金属箔片耦接至该金属背盖。

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