CN111463547A - 移动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种移动装置，其包括：一金属背盖、一显示器、一显示器边框、一非导体填充元件、一介质基板、一接地元件，以及一辐射体。金属背盖具有一槽孔。显示器和显示器边框都相对于金属背盖而设置。非导体填充元件至少部分地内嵌于槽孔之中。介质基板设置于非导体填充元件上。接地元件耦接至金属背盖。辐射体耦接至接地元件，并设置于介质基板上。辐射体和金属背盖的槽孔共同形成一天线结构。槽孔至金属背盖的一边缘的间距小于10mm。

Description

移动装置
技术领域
本发明涉及一种移动装置，特别是涉及一种移动装置及其天线结构。
背景技术
随着移动通讯技术的发达，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讯的功能。有些涵盖长距离的无线通讯范围，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的频带进行通讯，而有些则涵盖短距离的无线通讯范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth系统使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。
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持无线通讯的天线产生负面影响，进而降低移动装置的整体通讯品质。因此，有必要提出一种全新的移动装置和天线结构，以克服现有技术所面临的问题。
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，具有一槽孔；一显示器；一显示器边框，其中该显示器和该显示器边框都相对于该金属背盖而设置；一非导体填充元件，至少部分地内嵌于该槽孔之中；一介质基板，设置于该非导体填充元件上；一接地元件，耦接至该金属背盖；以及一辐射体，耦接至该接地元件，并设置于该介质基板上，其中该辐射体和该金属背盖的该槽孔共同形成一天线结构；其中该槽孔至该金属背盖的一边缘的间距小于10mm。
在一些实施例中，该接地元件为一接地铜箔，并由该金属背盖上延伸至该介质基板上。
在一些实施例中，该天线结构涵盖介于2400MHz至2500MHz之间的一第一频带，以及介于5150MHz至5850MHz之间的一第二频带。
在一些实施例中，该辐射体包括：一第一辐射部，具有一第一馈入点，并耦接至该接地元件；以及一第二辐射部，耦接至该接地元件，其中该第一辐射部和该第二辐射部都延伸跨越该槽孔。
在一些实施例中，该第一辐射部和该第二辐射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2mm。
在一些实施例中，该移动装置为一14英寸笔记型计算机，而该槽孔至该金属背盖的该边缘的该间距约等于7.5mm。
在一些实施例中，该辐射体包括：一第三辐射部，具有一第二馈入点；一第四辐射部，耦接至该接地元件；以及一第五辐射部，耦接至该接地元件，并延伸至该第三辐射部和该第四辐射部之间。
在一些实施例中，该第三辐射部和该第五辐射部之间形成一第二耦合间隙，该第二耦合间隙的宽度小于0.5mm，该第四辐射部和该第五辐射部之间形成一第三耦合间隙，而该第三耦合间隙的宽度小于0.5mm。
在一些实施例中，该辐射体还包括：一第六辐射部，耦接至该接地元件，其中该第五辐射部介于该第四辐射部和该第六辐射部之间。
在一些实施例中，该移动装置为一15英寸笔记型计算机，而该槽孔至该金属背盖的该边缘的该间距约等于6.8mm。
附图说明
图1A为本发明一实施例所述的移动装置的立体图；
图1B为本发明一实施例所述的移动装置的剖视图；
图2为本发明一实施例所述的辐射体的俯视图；
图3为本发明一实施例所述的包括辐射体的天线结构的电压驻波比图；
图4为本发明另一实施例所述的辐射体的俯视图；
图5为本发明另一实施例所述的包括辐射体的天线结构的电压驻波比图；
图6为本发明另一实施例所述的金属背盖的俯视图。
符号说明
100～移动装置；
110、610～金属背盖；
111～金属背盖的边缘；
120～槽孔；
121～槽孔的第一闭口端；
122～槽孔的第二闭口端；
130～显示器；
140～显示器边框；
150～非导体填充元件；
160～介质基板；
170～接地元件；
180、280、480～辐射体；
210～第一辐射部；
211～第一辐射部的第一端；
212～第一辐射部的第二端；
214～第一加宽部分；
215～第二加宽部分；
220～第二辐射部；
221～第二辐射部的第一端；
222～第二辐射部的第二端；
224～第三加宽部分；
225～第四加宽部分；
226～附加辐射支路；
230～无金属区域；
430～第三辐射部；
431～第三辐射部的第一端；
432～第三辐射部的第二端；
434～第五加宽部分；
435～第六加宽部分；
440～第四辐射部；
450～第五辐射部；
451～第五辐射部的第一端；
452～第五辐射部的第二端；
454～第七加宽部分；
460～第六辐射部；
621～第一槽孔；
622～第二槽孔；
D1～间距；
FB1、FB3～第一频带；
FB2、FB4～第二频带；
FP1～第一馈入点；
FP2～第一馈入点；
GC1～第一耦合间隙；
GC2～第二耦合间隙；
GC3～第三耦合间隙；
LC1～剖面线。
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1A是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的立体图。图1B是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的剖视图(沿图1A的一剖面线LC1)。请一并参考图1A、图1B。在图1A、图1B的实施例中，移动装置100为一笔记型计算机(Notebook Computer)，但本发明并不仅限于此。在另一些实施例中，移动装置100也可为一智能型手机(SmartPhone)或一平板计算机(Tablet Computer)。
如图1A、图1B所示，移动装置100至少包括：一金属背盖(Metal Back Cover)110、一显示器(Display Device)130、一显示器边框(Display Frame)140、一非导体填充元件(Nonconductive Filling Element)150、一介质基板(Dielectric Substrate)160、一接地元件(Ground Element)170，以及一辐射体(Radiator)180。显示器边框140和介质基板160可用非导体材质制成，例如：塑胶材质或介电材质(Dielectric Material)。接地元件170和辐射体180可用导体材质制成，例如：金属材质。
金属背盖110可视为笔记型计算机领域俗称的「A件」。金属背盖110具有一槽孔(Slot)120，其可大致呈现一直条形并大致平行于金属背盖110的一(顶部)边缘111。在一些实施例中，槽孔120为一闭口槽孔(Closed Slot)，并具有互相远离的一第一闭口端(ClosedEnd)121和一第二闭口端122(可参考后续的附图)。在另一些实施例中，槽孔120可分割为彼此分离的复数个子槽孔。显示器130和显示器边框140都相对于金属背盖110而设置，其中显示器130由显示器边框140所包围。显示器边框140可视为笔记型计算机领域俗称的「B件」。非导体填充元件150至少部分地内嵌于槽孔120之中。非导体填充元件150可提供防水、防灰尘的功能，其形状在本发明中并不特别限制。介质基板160设置于非导体填充元件150上。例如，介质基板160可为一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)或是一软性电路板(Flexible Circuit Board)。接地元件170可通过使用激光雕刻(Laser DirectStructuring，LDS)技术来耦接至金属背盖110。例如，接地元件170可为一接地铜箔(GroundCopper Foil)，并可由金属背盖110上延伸至介质基板160上。辐射体180耦接至接地元件170，并设置于介质基板160上。辐射体180可邻近于金属背盖110。必须注意的是，本说明书中所谓「邻近」或「相邻」一词可指对应的两个元件间距小于一既定距离(例如：5mm或更短)，也可包括对应的两个元件彼此直接接触的情况(亦即，前述间距缩短至0)。另外，介质基板160和其上的辐射体180都可位于金属背盖110和显示器边框140之间的所界定的内部空间当中。
在优选实施例中，辐射体180和金属背盖110的槽孔120共同形成一天线结构(Antenna Structure)，其中槽孔120至金属背盖110的边缘111的间距D1小于10mm。在此所谓「间距」通常指两个元件之间的最短距离。必须注意的是，若要避免干扰，传统槽孔天线通常需离金属背盖的边缘达一既定距离以上(例如：15mm或更大)，但此往往会破坏移动装置的外观一致性。在本发明的设计下，槽孔120的加入并不会对金属背盖110的外型产生负面影响，故可同时美化移动装置100的整体视觉外观及提升移动装置100的整体通讯品质。
以下实施例将详细介绍移动装置100的前述天线结构的细部特征。必须理解的是，这些附图和叙述仅为举例说明，而非用于限制本发明的范围。
图2显示根据本发明一实施例所述的辐射体280的俯视图。在图2的实施例中，天线结构的辐射体280至少包括一第一辐射部(Radiation Element)210和一第二辐射部220。第一辐射部210和第二辐射部220都延伸跨越金属背盖110的槽孔120。亦即，第一辐射部210于金属背盖110上具有一第一垂直投影(Vertical Projection)，而第二辐射部220于金属背盖110上具有一第二垂直投影，其中第一垂直投影和第二垂直投影都与槽孔120至少部分重叠。第一辐射部210可以大致呈现一倒L字形。第一辐射部210具有一第一馈入点(FeedingPoint)FP1，其可耦接至一信号源(Signal Source)，例如：一射频(Radio Frequency，RF)模块。第一辐射部210具有一第一端211和一第二端212，其中第一辐射部210的第一端211耦接至接地元件170，而第一辐射部210的第二端212为一开路端(Open End)。第一馈入点FP1介于第一辐射部210的第一端211和第二端212之间，其中第一馈入点FP1相较于第一端211更靠近第二端212。第二辐射部220可以大致呈现一L字形。第二辐射部220具有一第一端221和一第二端222，其中第二辐射部220的第一端221耦接至接地元件170，而第二辐射部220的第二端222为一开路端并朝靠近第一辐射部210的第二端212的方向作延伸。第一辐射部210的第二端212和第二辐射部220的第二端222之间可形成一第一耦合间隙(Coupling Gap)GC1。第一辐射部210、第二辐射部220，以及接地元件170可共同包围住一无金属区域(Non-metalRegion)230，其中此无金属区域230与第一耦合间隙GC1互相连通。
图3显示根据本发明一实施例所述的包括辐射体280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3的测量结果，图2的天线结构可涵盖一第一频带(Frequency Band)FB1和一第二频带FB2，其中第一频带FB1可介于2400MHz至2500MHz之间，而第二频带FB2可介于5150MHz至5850MHz之间。因此，前述天线结构将至少可支持WLAN(Wireless Local AreaNetworks)2.4GHz/5GHz的双频带操作。在天线操作原理方面，第一辐射部210和第二辐射部220主要用于激发产生第一频带FB1，而第二辐射部220主要用于激发产生第二频带FB2。根据实际测量结果，包括辐射体280的天线结构于第一频带FB1中的辐射效率(RadiationEfficiency)可达约-2.71dB，而于第二频带FB2中的辐射效率可达约-3.58dB，此已可满足一般移动通讯装置的实际应用需求。
在一些实施例中，第一辐射部210还包括一第一加宽部分214和一第二加宽部分215，其中第一加宽部分214位于第一辐射部210的第一端211处并直接耦接至接地元件170，而第二加宽部分215位于第一辐射部210的第二端212处。根据实际测量结果，第一加宽部分214和第二加宽部分215可用于增加天线结构的低频操作频宽(Operation Bandwidth)。在一些实施例中，第二辐射部220还包括一第三加宽部分224和一第四加宽部分225，其中第三加宽部分224位于第二辐射部220的第一端221处并直接耦接至接地元件170，而第四加宽部分225位于第二辐射部220的第二端222处，并邻近于第一辐射部210的第二加宽部分215。根据实际测量结果，第三加宽部分224和第四加宽部分225可用于增加天线结构的高频操作频宽。在一些实施例中，第二辐射部220还包括一附加辐射支路(Additional RadiationBranch)226，其中附加辐射支路226耦接至第二辐射部220的一直角转折处，并与第二辐射部220的第二端222大致朝相反方向作延伸。根据实际测量结果，附加辐射支路226可用于微调天线结构的阻抗匹配(Impedance Matching)。必须理解的是，第一加宽部分214、第二加宽部分215、第三加宽部分224、第四加宽部分225，以及附加辐射支路226都为选用元件(Optional Element)，在其他实施例中也可省略之。
在一些实施例中，包括辐射体280的移动装置100的元件尺寸可如下列所述。移动装置100可为一14英寸笔记型计算机。为了强化元件间耦合效应，第一耦合间隙GC1的宽度需小于2mm。第一辐射部210的长度可以大于或等于第二辐射部220的长度。在此设计下，槽孔120至金属背盖110的边缘111的间距D1可约等于7.5mm。以上元件尺寸的范围根据多次实验结果而得出，其有助于最佳化移动装置100的天线结构的操作频宽和阻抗匹配。
图4显示根据本发明另一实施例所述的辐射体480的俯视图。在图4的实施例中，天线结构的辐射体480至少包括一第三辐射部430、一第四辐射部440，以及一第五辐射部450。第五辐射部450延伸跨越金属背盖110的槽孔120的至少一部分。亦即，第五辐射部450于金属背盖110上具有一第三垂直投影，其中第三垂直投影与槽孔120至少部分重叠。第三辐射部430可以大致呈现一直条形或一倒U字形。第三辐射部430具有一第二馈入点FP2，其可耦接至一信号源。第三辐射部430具有一第一端431和一第二端432，其中第二馈入点FP2位于第三辐射部430的第一端431处，而第三辐射部430的第二端432为一开路端。第四辐射部440可以大致呈现一矩形。第四辐射部440耦接至接地元件170。第五辐射部450可以大致呈现一L字形。第五辐射部450具有一第一端451和一第二端452，其中第五辐射部450的第一端451耦接至接地元件170，而第五辐射部450的第二端452为一开路端并延伸至第三辐射部430和第四辐射部440之间。第三辐射部430的第二端432和第五辐射部450的第二端452之间可形成一第二耦合间隙GC2。第四辐射部440和第五辐射部450的第二端452之间可形成一第三耦合间隙GC3。
图5显示根据本发明另一实施例所述的包括辐射体480的天线结构的电压驻波比图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。根据图5的测量结果，图4的天线结构可涵盖一第一频带FB3和一第二频带FB4，其中第一频带FB3可介于2400MHz至2500MHz之间，而第二频带FB4可介于5150MHz至5850MHz之间。因此，前述天线结构将至少可支持WLAN2.4GHz/5GHz的双频带操作。在天线操作原理方面，第三辐射部430和第五辐射部450主要用于激发产生第一频带FB3，而第五辐射部450主要用于激发产生第二频带FB4。根据实际测量结果，包括辐射体480的天线结构于第一频带FB3中的辐射效率可达约-3.73dB，而于第二频带FB4中的辐射效率可达约-4.19dB，此已可满足一般移动通讯装置的实际应用需求。
在一些实施例中，第三辐射部430还包括一第五加宽部分434和一第六加宽部分435，其中第五加宽部分434位于第三辐射部430的第一端431处，而第六加宽部分435位于第三辐射部430的第二端432处。根据实际测量结果，第五加宽部分434和第六加宽部分435可用于增加天线结构的低频操作频宽。在一些实施例中，第五辐射部450还包括一第七加宽部分454，其中第七加宽部分454位于第五辐射部450的第一端451处并直接耦接至接地元件170。根据实际测量结果，第七加宽部分454可用于增加天线结构的高频操作频宽。在一些实施例中，辐射体480还包括一第六辐射部460，其中第六辐射部460耦接至接地元件170，并朝靠近第三辐射部430的第五加宽部分434的方向作延伸。第六辐射部460可以大致呈现一矩形或一阶梯形，其中第五辐射部450可介于第四辐射部440和第六辐射部460之间。根据实际测量结果，第六辐射部460可用于微调天线结构的阻抗匹配。必须理解的是，第五加宽部分434、第六加宽部分435、第七加宽部分454，以及第六辐射部460都为选用元件，在其他实施例中也可省略之。
在一些实施例中，包括辐射体480的移动装置100的元件尺寸可如下列所述。移动装置100可为一15英寸笔记型计算机。为了强化元件间耦合效应，第二耦合间隙GC2的宽度需小于0.5mm，而第三耦合间隙GC3的宽度需小于0.5mm。第三辐射部430的长度可以大于或等于第五辐射部450的长度。第三辐射部430的长度可大致等于第一频带FB3的中心频率的0.25倍波长(λ/4)。在此设计下，槽孔120至金属背盖110的边缘111的间距D1可约等于6.8mm。以上元件尺寸的范围根据多次实验结果而得出，其有助于最佳化移动装置100的天线结构的操作频宽和阻抗匹配。
图6显示根据本发明另一实施例所述的金属背盖610的俯视图。在图6的实施例中，移动装置100的一金属背盖610可具有一第一槽孔621和一第二槽孔622，其中第一槽孔621和第二槽孔622都为闭口槽孔且彼此完全分离。第一槽孔621和第二槽孔622可各自为一直条形，且它们都排列于同一条直线上。前述的天线结构可基于第一槽孔621、第二槽孔622，或是此二者而形成。例如，第一槽孔621可作为移动装置100的一主要天线结构(MainAntenna Structure)，而第二槽孔622可作为移动装置100的一辅助天线结构(AuxiliaryAntenna Structure)，但也不仅限于此。
本发明提出一种新颖的天线结构。当此天线结构应用于具有金属背盖的移动装置时，由于金属背盖可视为天线结构的一延伸部分，故能有效避免金属背盖对移动装置的通讯品质产生负面影响。再者，因为金属背盖的槽孔至边缘两者的间距够小，所以加入槽孔不会对金属背盖的外观设计造成负面影响。总而言之，本发明能兼得小尺寸、宽频带，以及美化装置外型的优势，故其很适合应用各种窄边框(Narrow Border)的移动通讯装置当中。
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。本发明的移动装置及天线结构并不仅限于图1A-图6所图示的状态。本发明可以仅包括图1A-图6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。
虽然结合以上优选实施例公开了本发明，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：
金属背盖，具有槽孔；
显示器；
显示器边框，其中该显示器和该显示器边框都相对于该金属背盖而设置；
非导体填充元件，至少部分地内嵌于该槽孔之中；
介质基板，设置于该非导体填充元件上；
接地元件，耦接至该金属背盖；以及
辐射体，耦接至该接地元件，并设置于该介质基板上，其中该辐射体和该金属背盖的该槽孔共同形成一天线结构；
其中该槽孔至该金属背盖的一边缘的间距小于10mm。
2.如权利要求1所述的移动装置，其中该接地元件为接地铜箔，并由该金属背盖上延伸至该介质基板上。
3.如权利要求1所述的移动装置，其中该天线结构涵盖介于2400MHz至2500MHz之间的第一频带，以及介于5150MHz至5850MHz之间的第二频带。
4.如权利要求1所述的移动装置，其中该辐射体包括：
第一辐射部，具有第一馈入点，并耦接至该接地元件；以及
第二辐射部，耦接至该接地元件，其中该第一辐射部和该第二辐射部都延伸跨越该槽孔。
5.如权利要求4所述的移动装置，其中该第一辐射部和该第二辐射部之间形成第一耦合间隙，而该第一耦合间隙的宽度小于2mm。
6.如权利要求4所述的移动装置，其中该移动装置为14英寸笔记型计算机，而该槽孔至该金属背盖的该边缘的该间距约等于7.5mm。
7.如权利要求1所述的移动装置，其中该辐射体包括：
第三辐射部，具有第二馈入点；
第四辐射部，耦接至该接地元件；以及
第五辐射部，耦接至该接地元件，并延伸至该第三辐射部和该第四辐射部之间。
8.如权利要求7所述的移动装置，其中该第三辐射部和该第五辐射部之间形成第二耦合间隙，该第二耦合间隙的宽度小于0.5mm，该第四辐射部和该第五辐射部之间形成第三耦合间隙，而该第三耦合间隙的宽度小于0.5mm。
9.如权利要求7所述的移动装置，其中该辐射体还包括：
第六辐射部，耦接至该接地元件，其中该第五辐射部介于该第四辐射部和该第六辐射部之间。
10.如权利要求7所述的移动装置，其中该移动装置为15英寸笔记型计算机，而该槽孔至该金属背盖的该边缘的该间距约等于6.8mm。
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