CN111129703A - 移动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种移动装置，包括：一主电路板、一印刷电路板、一馈入连接部、一接地连接部、一第一辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部、一第四辐射部，以及一第五辐射部。第一辐射部耦接至馈入连接部。接地连接部邻近于第一辐射部。第二辐射部耦接至馈入连接部。第三辐射部耦接至接地连接部。第四辐射部耦接至第一辐射部。第五辐射部耦接至馈入连接部。馈入连接部、接地连接部、第一辐射部，以及第二辐射部都设置于主电路板上。第三辐射部、第四辐射部，以及第五辐射部都设置于印刷电路板上。

Description

移动装置
技术领域
本发明涉及一种移动装置(Mobile Device)，特别是涉及一种移动装置及其天线结构(Antenna Structure)。
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：手提式计算机、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。
天线(Antenna)为支持无线通信的移动装置中不可或缺的元件。然而，由于移动装置的内部空间十分局限，往往没有足够面积来配置所需的天线元件。因此，如何设计一种小尺寸、宽频带的全新天线，已成为现今设计者的一大挑战。
发明内容
在优选实施例中，本发明提供一种移动装置，包括：一主电路板；一印刷电路板；一馈入连接部，具有一馈入点；一第一辐射部，耦接至该馈入连接部；一接地连接部，具有一接地点，其中该接地连接部邻近于该第一辐射部；一第二辐射部，耦接至该馈入连接部；一第三辐射部，耦接至该接地连接部；一第四辐射部，耦接至该第一辐射部；以及一第五辐射部，耦接至该馈入连接部；其中该馈入连接部、该接地连接部、该第一辐射部，以及该第二辐射部都设置于该主电路板上；其中该第三辐射部、该第四辐射部，以及该第五辐射部都设置于该印刷电路板上；其中该馈入连接部、该接地连接部、该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部、该第四辐射部，以及该第五辐射部共同形成一天线结构。
在一些实施例中，该主电路板和该印刷电路板大致互相垂直。
在一些实施例中，该馈入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大致朝相反方向作延伸。
在一些实施例中，该第一辐射部和该接地连接部之间形成一第一耦合间隙，而该第一耦合间隙的宽度小于1mm。
在一些实施例中，该第三辐射部、该第四辐射部，以及该第五辐射部都大致朝相同方向作延伸，而该第四辐射部至少部分由该第三辐射部和该第五辐射部所包围。
在一些实施例中，该移动装置还包括：一金属部，耦接至该第三辐射部，其中该金属部大致垂直于该印刷电路板并大致平行于该主电路板。
在一些实施例中，该天线结构涵盖一第一频带、一第二频带，以及一第三频带，该第一频带约介于700MHz至960MHz之间，该第二频带约介于1427MHz至1510MHz之间，而该第三频带约介于1710MHz至2700MHz之间。
在一些实施例中，该接地连接部、该第三辐射部，以及该金属部共同激发产生该第一频带。
在一些实施例中，该第一辐射部和该第四辐射部共同激发产生该第二频带。
在一些实施例中，该馈入连接部、该第二辐射部，以及该第五辐射部共同激发产生该第三频带。
附图说明
图1为本发明一实施例所述的移动装置的立体图；
图2为本发明一实施例所述的印刷电路板的俯视图；
图3为本发明另一实施例所述的移动装置的立体图；
图4为本发明另一实施例所述的移动装置的天线结构的电压驻波比图；
图5A为本发明一实施例所述的移动装置的立体图；
图5B为本发明另一实施例所述的移动装置的立体图；
图5C为本发明另一实施例所述的移动装置的立体图。
符号说明
100、300、500、510、520～移动装置；
102、502～主电路板；
104、504～印刷电路板；
106～电路元件；
110～馈入连接部；
111～馈入连接部的第一端；
112～馈入连接部的第二端；
120～第一辐射部；
121～第一辐射部的第一端；
122～第一辐射部的第二端；
130～接地连接部；
131～接地连接部的第一端；
132～接地连接部的第二端；
140～第二辐射部；
141～第二辐射部的第一端；
142～第二辐射部的第二端；
150～第三辐射部；
151～第三辐射部的第一端；
152～第三辐射部的第二端；
160～第四辐射部；
161～第四辐射部的第一端；
162～第四辐射部的第二端；
170～第五辐射部；
171～第五辐射部的第一端；
172～第五辐射部的第二端；
181、182、183、184、185～印刷电路板的开孔；
199～信号源；
390、591、592、593、594～金属部；
391～金属部的短边；
392～金属部的长边；
511～第一位置；
512～第二位置；
513～第三位置；
514～第四位置；
E1～第一表面；
E2～第二表面；
FB1～第一频带；
FB2～第二频带；
FB3～第三频带；
FP～馈入点；
GC1～第一耦合间隙；
GC2～第二耦合间隙；
GC3～第三耦合间隙；
GC4～第四耦合间隙；
GP～接地点；
VSS～接地电位；
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，并配合所附的附图，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连接至该第二装置。
图1是显示根据本发明一实施例所述的移动装置(Mobile Device)100的立体图。移动装置100可以是一智能型手机(Smart Phone)、一平板计算机(Tablet Computer)，或是一笔记型计算机(Notebook Computer)。如图1所示，移动装置100包括：一主电路板(MainCircuit Board)102、一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)104、一馈入连接部(Feeding Connection Element)110、一第一辐射部(Radiation Element)120、一接地连接部(Grounding Connection Element)130、一第二辐射部140、一第三辐射部150(请见图2)、一第四辐射部160(请见图2)，以及一第五辐射部170(请见图2)。主电路板102可用于承载一电路元件(Circuit Element)106，其中电路元件106可具有一遮蔽外壳(ShieldingHousing)，而内部还可包括各种不同电路，例如：一处理器(Processor)或一微控制器(Microcontroller)。电路元件106的形状和种类在本发明中均不特别限制。在另一些实施例中，电路元件106也可由主电路板102上移除。馈入连接部110、第一辐射部120、接地连接部130、第二辐射部140、第三辐射部150、第四辐射部160，以及第五辐射部170都可用金属材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。
在一些实施例中，主电路板102和印刷电路板104大致邻近且互相垂直。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：2mm或更短)，也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)。详细而言，馈入连接部110、第一辐射部120、接地连接部130，以及第二辐射部140都设置于主电路板102上，而第三辐射部150、第四辐射部160，以及第五辐射部170都设置于印刷电路板104上。在优选实施例中，馈入连接部110、第一辐射部120、接地连接部130、第二辐射部140、第三辐射部150、第四辐射部160，以及第五辐射部170共同形成一天线结构(AntennaStructure)。亦即，此天线结构可由主电路板102上延伸至印刷电路板104上，其可被视为一立体天线结构。
主电路板102上的元件配置可如下列所述。馈入连接部110可大致呈现一直条形。馈入连接部110具有一第一端111和一第二端112，其中一馈入点(Feeding Point)FP位于馈入连接部110的第一端111处。馈入点FP可耦接至一信号源(Signal Source)199。例如，信号源199可为一射频(Radio Frequency，RF)模块，其可用于激发移动装置100的天线结构。第一辐射部120可大致呈现一倒C字形。第一辐射部120具有一第一端121和一第二端122，其中第一辐射部120的第一端121耦接至馈入连接部110的第一端111(或馈入点FP)。接地连接部130可大致呈现一倒L字形或一J字形。接地连接部130与第一辐射部120完全分离。第一辐射部120和接地连接部130之间可形成一第一耦合间隙(Coupling Gap)GC1。接地连接部130具有一第一端131和一第二端132，其中接地连接部130的第一端131邻近于第一辐射部120的第二端122，而一接地点(Grounding Point)GP位于接地连接部130的第二端132处。接地点GP可耦接至一接地电位(Grounding Voltage)VSS。例如，接地电位VSS可由移动装置100的一系统接地面(System Ground Plane)所提供(未显示)。在一些实施例中，接地连接部130具有一不等宽结构，其中一三角形延伸部分位于接地连接部130的第二端132处，使得接地连接部130的第二端132的宽度大于接地连接部130的第一端131的宽度。在另一些实施例中，接地连接部130也可改为一等宽结构，而前述的三角形延伸部分可被移除。第二辐射部140可大致呈现一直条形。第二辐射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第二辐射部140的第一端141耦接至馈入连接部110的一中间部分(此中间部分介于馈入连接部110的第一端111和第二端112之间)，而第二辐射部140的第二端142为一开路端(Open End)。详细而言，馈入连接部110可介于第一辐射部120和第二辐射部140之间，其中第一辐射部120的第二端122和第二辐射部140的第二端142可大致朝相反方向作延伸(例如，第一辐射部120的第二端122可朝+Y轴方向作延伸，而第二辐射部140的第二端142可朝-Y轴方向作延伸)。
图2是显示根据本发明一实施例所述的印刷电路板104的俯视图。请一并参考图1、图2。印刷电路板104上的元件配置可如下列所述。印刷电路板104具有相对的一第一表面E1和一第二表面E2，其中印刷电路板104的第一表面E1直接接触主电路板102的一边缘，而第三辐射部150、第四辐射部160，以及第五辐射部170都位于印刷电路板104的第二表面E2上。第三辐射部150可大致呈现一倒L字形。第三辐射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第三辐射部150的第一端151耦接至接地连接部130的第一端131，而第三辐射部150的第二端152为一开路端。第四辐射部160可大致呈现一倒L字形。第四辐射部160具有一第一端161和一第二端162，其中第四辐射部160的第一端161耦接至第一辐射部120的第二端122，而第四辐射部160的第二端162为一开路端。第五辐射部170可大致呈现一倒L字形。第五辐射部170具有一第一端171和一第二端172，其中第五辐射部170的第一端171耦接至馈入连接部110的第二端112，而第五辐射部170的第二端172为一开路端。详细而言，第三辐射部150、第四辐射部160，以及第五辐射部170可都大致朝相同方向作延伸(例如，第三辐射部150的第二端152、第四辐射部160的第二端162，以及第五辐射部170的第二端172都可朝-Y轴方向作延伸)，其中第四辐射部160至少部分由第三辐射部150和第五辐射部170所包围。第三辐射部150、第四辐射部160，以及第五辐射部170彼此完全分离，但它们彼此又互相邻近。第三辐射部150和第四辐射部160之间可形成一第二耦合间隙GC2。第三辐射部150和第五辐射部170之间可形成一第三耦合间隙GC3。第四辐射部160的第二端162和第五辐射部170的一直角转折部分之间可形成一第四耦合间隙GC4。在一些实施例中，印刷电路板104具有一或多个开孔(Opening)181、182、183、184、185，而主电路板102的边缘包括一或多个突出部分，其中该等突出部分是嵌入至该等开孔中，使得印刷电路板104和主电路板102能彼此固定。前述的开孔和突出部分的数量在本发明中并不特别限制。在另一些实施例中，印刷电路板104和主电路板102也可通过不同手段进行固定(例如：锁螺丝)，而前述的开孔和突出部分则可由印刷电路板104和主电路板102中移除。
图3是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置300的立体图。图3和图1相似。在图3的实施例中，移动装置300的一天线结构还包括一金属部(Metal Element)390。金属部390可大致为一矩形金属片，并具有一短边391和一长边392，其中金属部390的长边392可以直接耦接至第三辐射部150的一边缘处。详细而言，金属部390可以大致垂直于印刷电路板104，并可大致平行于主电路板102。金属部390在主电路板102上具有一垂直投影(Vertical Projection)，其中此垂直投影与馈入连接部110、第一辐射部120、接地连接部130，以及第二辐射部140至少部分重叠。在一些实施例中，金属部390的长边392的长度至少为金属部390的短边391的长度的5倍以上。必须注意的是，金属部390为一选用元件(Optional Element)；在其他实施例中，金属部390也可由移动装置300中移除。图3的移动装置300的其余特征都与图1的移动装置100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图4是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置300的天线结构的电压驻波比(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。根据图4的测量结果可知，移动装置300的天线结构可涵盖一第一频带(FrequencyBand)FB1、一第二频带FB2，以及一第三频带FB3。例如，第一频带FB1可约介于700MHz至960MHz之间，第二频带FB2可约介于1427MHz至1510MHz之间，而第三频带FB3可约介于1710MHz至2700MHz之间。因此，移动装置300的天线结构至少可支持LTE(Long TermEvolution)的宽频操作。
移动装置300的天线结构的操作原理可如下列所述。接地连接部130可由第一辐射部120所耦合激发，使得接地连接部130、第三辐射部150，以及金属部390可共同激发产生前述的第一频带FB1，其中金属部390可用于提供额外的电流路径(Current Path)，从而增加前述的第一频带FB1的频宽(Bandwidth)。第一辐射部120和第四辐射部160可共同激发产生前述的第二频带FB2。另外，馈入连接部110、第二辐射部140，以及第五辐射部170可共同激发产生前述的第三频带FB3。
移动装置300的元件尺寸可如下列所述。第一辐射部120的长度可大于接地连接部130的长度，也可大于第二辐射部140的长度。第三辐射部150的长度可大于第四辐射部160和第五辐射部170两者的总长度。第四辐射部160的长度可大致等于第五辐射部170的长度。第一耦合间隙GC1、第二耦合间隙GC2、第三耦合间隙GC3，以及第四耦合间隙GC4的每一者的宽度可都小于1mm。接地连接部130和第三辐射部150两者的总长度(亦即，由第二端132起，经由第一端131、第一端151，再至第二端152的总长度)可大致等于前述的第一频带FB1的中心频率的0.25倍波长(λ/4)。第一辐射部120和第四辐射部160两者的总长度(亦即，由第一端121起，经由第二端122、第一端161，再至第二端162的总长度)可大致等于前述的第二频带FB2的中心频率的0.25倍波长(λ/4)。馈入连接部110和第二辐射部140两者的总长度(亦即，由第一端111起，经由馈入连接部110和第二辐射部140的交界处，再至第二端142的总长度)可大致等于前述的第三频带FB3的最高频率的0.25倍波长(λ/4)。馈入连接部110和第五辐射部170两者的总长度(亦即，由第一端111起，经由第二端112、第一端171，再至第二端172的总长度)可大致等于前述的第三频带FB3的最低频率的0.25倍波长(λ/4)。以上尺寸范围根据多次实验结果而得出，其有助于最佳化移动装置300的天线结构的操作频带和阻抗匹配(Impedance Matching)。
必须注意的是，金属部390的位置尚可根据不同需求进行调整，而不限于图1-图4的实施例所述者。图5A显示根据本发明一实施例所述的移动装置500的立体图。在图5A的实施例中，一主电路板502与一印刷电路板504互相整合，其中金属部390可连接至印刷电路板504的任一或多个边缘处。亦即，金属部390可位于图5A中的一第一位置511、一第二位置512、一第三位置513，以及一第四位置514其中的任一或多者处。
图5B是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置510的立体图。在图5B的实施例中，移动装置510包括两个金属部591、592，其分别连接至印刷电路板504的上、下侧边处。图5C显示根据本发明另一实施例所述的移动装置520的立体图。在图5C的实施例中，移动装置520包括两个金属部593、594，其分别连接至印刷电路板504的左、右侧边处。为了简化附图，天线结构的其余部分在图5A、图5B、图5C中都予以省略，但天线结构的详细图案可再根据金属部的不同位置而进行对应的调整。图5A、图5B、图5C的移动装置500、510、520的其余特征都与图1的移动装置100类似，故这些实施例均可达成相似的操作效果。
本发明提出一种新颖的移动装置及天线结构，其中天线结构是同时延伸于一主电路板和一印刷电路板上。此种设计可以有效地运用主电路板上的设计空间，并微缩天线结构的整体尺寸。与现有技术相比，本发明至少具有小尺寸、宽频带、低复杂度，以及低制造成本等等优势，故其很适合应用于各种各式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，以及频率范围都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。本发明的移动装置和天线结构并不仅限于图1-图5C所图示的状态。本发明可以仅包括图1-图5C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需同时实施于本发明的移动装置和天线结构当中。
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。
虽然结合以上优选实施例公开本发明，然而其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种移动装置，其特征在于，包括：
主电路板；
印刷电路板；
馈入连接部，具有馈入点；
第一辐射部，耦接至该馈入连接部；
接地连接部，具有接地点，其中该接地连接部邻近于该第一辐射部；
第二辐射部，耦接至该馈入连接部；
第三辐射部，耦接至该接地连接部；
第四辐射部，耦接至该第一辐射部；以及
第五辐射部，耦接至该馈入连接部；
其中该馈入连接部、该接地连接部、该第一辐射部，以及该第二辐射部都设置于该主电路板上；
其中该第三辐射部、该第四辐射部，以及该第五辐射部都设置于该印刷电路板上；
其中该馈入连接部、该接地连接部、该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部、该第四辐射部，以及该第五辐射部共同形成天线结构。
2.如权利要求1所述的移动装置，其中该主电路板和该印刷电路板大致互相垂直。
3.如权利要求1所述的移动装置，其中该馈入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大致朝相反方向作延伸。
4.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部和该接地连接部之间形成第一耦合间隙，而该第一耦合间隙的宽度小于1mm。
5.如权利要求1所述的移动装置，其中该第三辐射部、该第四辐射部，以及该第五辐射部都大致朝相同方向作延伸，而该第四辐射部至少部分由该第三辐射部和该第五辐射部所包围。
6.如权利要求1所述的移动装置，还包括：
金属部，耦接至该第三辐射部，其中该金属部大致垂直于该印刷电路板并大致平行于该主电路板。
7.如权利要求6所述的移动装置，其中该天线结构涵盖第一频带、第二频带以及第三频带，该第一频带约介于700MHz至960MHz之间，该第二频带约介于1427MHz至1510MHz之间，而该第三频带约介于1710MHz至2700MHz之间。
8.如权利要求7所述的移动装置，其中该接地连接部、该第三辐射部以及该金属部共同激发产生该第一频带。
9.如权利要求7所述的移动装置，其中该第一辐射部和该第四辐射部共同激发产生该第二频带。
10.如权利要求7所述的移动装置，其中该馈入连接部、该第二辐射部以及该第五辐射部共同激发产生该第三频带。
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