CN111697317B - 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：一金属机构件、一介质基板，以及一馈入辐射部。金属机构件具有一开口槽孔，其中开口槽孔呈现一L字形。介质基板邻近于金属机构件。馈入辐射部具有一馈入点并设置于介质基板上，其中馈入辐射部至少部分沿开口槽孔作延伸。馈入辐射部和金属机构件的开口槽孔共同形成一天线结构，其中天线结构涵盖一第一频带、一第二频带，以及一第三频带。

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，本发明提出一种移动装置，包括：一金属机构件，具有一开口槽孔，其中该开口槽孔呈现一L字形；一介质基板，邻近于该金属机构件；以及一馈入辐射部，具有一馈入点，并设置于该介质基板上，其中该馈入辐射部至少部分沿该开口槽孔作延伸；其中该馈入辐射部和该金属机构件的该开口槽孔共同形成一天线结构；其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。
在一些实施例中，该第一频带位于1575MHz处，该第二频带介于2400MHz至2500MHz之间，而该第三频带介于5150MHz至5850MHz之间。
在一些实施例中，该开口槽孔包括互相垂直的一第一部分和一第二部分，该第一部分邻近于该开口槽孔的一开口端，而该第二部分邻近于该开口槽孔的一闭口端。
在一些实施例中，该开口槽孔的总长度等于该第一频带的0.25倍波长。
在一些实施例中，该馈入辐射部呈现一倒U字形。
在一些实施例中，该馈入辐射部包括一第一区段、一第二区段，以及一第三区段，该馈入点位于该第一区段上，而该第三区段经由该第二区段耦接至该第一区段。
在一些实施例中，该馈入辐射部的该第二区段沿该开口槽孔的该第一部分作延伸，而该馈入辐射部的该第三区段沿该开口槽孔的该第二部分作延伸。
在一些实施例中，该移动装置还包括：一第一增宽元件，设置于该介质基板上，并耦接至该馈入辐射部的该第一区段。
在一些实施例中，该移动装置还包括：一第二增宽元件，设置于该介质基板上，并耦接至该馈入辐射部的该第一区段和该第二区段的交界点处。
在一些实施例中，该移动装置还包括：一第三增宽元件，设置于该介质基板上，并耦接至该馈入辐射部的该第三区段。
附图说明
图1A为本发明一实施例所述的移动装置的俯视图；
图1B为本发明一实施例所述的金属机构件的俯视图；
图1C为本发明一实施例所述的移动装置的侧视图；
图2为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3为本发明另一实施例所述的移动装置的俯视图；
图4A为本发明另一实施例所述的移动装置的立体图；
图4B为本发明另一实施例所述的移动装置的立体图；
图4C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、410、420、430～移动装置；
110～金属机构件；
120～开口槽孔；
121～开口槽孔的开口端；
122～开口槽孔的闭口端；
124～开口槽孔的第一部分；
125～开口槽孔的第二部分；
130～介质基板；
140～馈入辐射部；
141～馈入辐射部的第一端；
142～馈入辐射部的第二端；
144～馈入辐射部的第一区段；
145～馈入辐射部的第二区段；
146～馈入辐射部的第三区段；
147～交界点；
148～中心点；
150～第一增宽元件；
160～第二增宽元件；
170～第三增宽元件；
190～信号源；
E1～介质基板的第一表面；
E2～介质基板的第二表面；
FB1～第一频带；
FB2～第二频带；
FB3～第三频带；
FP～馈入点；
L1、L2、L3、LA、LB、LC～长度；
W1、W2～宽度。
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，硬体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显示根据本发明一实施例所述的移动装置(Mobile Device)100的俯视图。例如，移动装置100可为一智能型手机(Smart Phone)、一平板计算机(Tablet Computer)，或是一笔记型计算机(Notebook Computer)。如图1A所示，移动装置100至少包括：一金属机构件(Metal Mechanism Element)110、一介质基板(Dielectric Substrate)130，以及一馈入辐射部(Feeding Radiation Element)140，其中馈入辐射部140可用金属材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。图1B显示根据本发明一实施例所述的金属机构件110的俯视图。图1C显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的侧视图。请一并参考第1A、1B、1C图。必须理解的是，虽然未显示于图1A、图1B、图1C中，但移动装置100还可包括一触控面板(TouchControl Panel)、一显示器(Display Device)、一扬声器(Speaker)、一电池模块(BatteryModule)，或(且)一外壳(Housing)。
金属机构件110可以是移动装置100的一金属外壳。在一些实施例中，金属机构件110为一笔记型计算机的一金属上盖，或为一平板计算机的一金属背盖，但亦不仅限于此。举例而言，若移动装置100为一笔记型计算机，则金属机构件110可为笔记型计算机领域中俗称的「A件」。金属机构件110具有一开口槽孔(Open Slot)120，其中金属机构件110的开口槽孔120大致呈现一L字形。开口槽孔120具有互相远离的一开口端(Open End)121和一闭口端(Closed End)122。详细而言，开口槽孔120包括一第一部分124和一第二部分125，其中第一部分124和第二部分125可以各自大致呈现一直条形，而第一部分124和第二部分125更可大致互相垂直。开口槽孔120的第一部分124邻近于开口槽孔120的开口端121，而开口槽孔120的第二部分125邻近于开口槽孔120的闭口端122。开口槽孔120的第一部分124的长度L1可以大于或等于开口槽孔120的第二部分125的长度L2。在一些实施例中，移动装置100还包括一非导体填充元件(Nonconductive Filling Element)(未显示)，其填充于金属机构件110的开口槽孔120中，以达成防水(Waterproof)或防尘(Dustproof)的功能。
介质基板130可以是一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)，或是一软性电路板(Flexible Circuit Board，FCB)。介质基板130具有相对的一第一表面E1和一第二表面E2，其中馈入辐射部140设置于介质基板130的第一表面E1上，而介质基板130的第二表面E2邻近于金属机构件110的开口槽孔120。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：5mm或更短)，也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)。在一些实施例中，介质基板130的第二表面E2与金属机构件110互相贴合，其中介质基板130延伸跨越金属机构件110的开口槽孔120。在优选实施例中，馈入辐射部140和金属机构件110的开口槽孔120共同形成一天线结构(Antenna Structure)。
馈入辐射部140可以大致呈现一倒U字形。馈入辐射部140具有一第一端141和一第二端142，其中一馈入点(Feeding Point)FP位于馈入辐射部140的第一端141处，而馈入辐射部140的第二端142为一开路端(Open End)。馈入点FP可耦接至一信号源(SignalSource)190。例如，信号源190可以是一射频(Radio Frequency)模块，其可用于激发移动装置100的天线结构。馈入辐射部140至少部分沿开口槽孔120作延伸。亦即，馈入辐射部140于金属机构件110上具有一整体垂直投影(Vertical Projection)，其中此整体垂直投影与开口槽孔120至少部分重叠。
详细而言，馈入辐射部140包括一第一区段(Segment)144、一第二区段145，以及一第三区段146，其中馈入点FP位于第一区段144上，而第三区段146经由第二区段145耦接至第一区段144。第一区段144、第二区段145，以及第三区段146可以各自大致呈现一直条形，其中第一区段144和第三区段146可以大致互相平行，而第二区段145可与第一区段144和第三区段146都大致互相垂直。第二区段145的长度LB可以大于或等于第一区段144的长度LA，而第一区段144的长度LA可以大于或等于第三区段146的长度LC。馈入辐射部140的第二区段145沿开口槽孔120的第一部分124作延伸。亦即，馈入辐射部140的第二区段145于金属机构件110上具有一第一垂直投影，其中此第一垂直投影可以完全或至少部分位于开口槽孔120的第一部分124的内部。馈入辐射部140的第三区段146沿开口槽孔120的第二部分125作延伸。亦即，馈入辐射部140的第三区段146于金属机构件110上具有一第二垂直投影，其中此第二垂直投影可以完全或至少部分位于开口槽孔120的第二部分125的内部。在此设计下，馈入辐射部140不会占用额外太多的设计空间，故可有效地微缩移动装置100的整体天线尺寸。
在一些实施例中，移动装置100还包括一第一增宽元件(Widening Element)150、一第二增宽元件160，以及一第三增宽元件170其中的一或多个者，使得馈入辐射部140具有一不等宽结构。第一增宽元件150、第二增宽元件160，以及第三增宽元件170都由金属材质所制成，且其都设置于介质基板130的第一表面E1上。第一增宽元件150、第二增宽元件160，以及第三增宽元件170可以各自大致呈现一矩形或一正方形。第一增宽元件150耦接至馈入辐射部140的第一区段144，其中第一增宽元件150邻近于馈入辐射部140的第一端141和馈入点FP处。第二增宽元件160耦接至馈入辐射部140的第一区段144和第二区段145的一交界点147处。第三增宽元件170耦接至馈入辐射部140的第三区段146的一中心点148处。必须注意的是，第一增宽元件150、第二增宽元件160，以及第三增宽元件170都为选用元件(Optional Element)，在其他实施例中也可移除之。
图2显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的天线结构的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)图。根据图2的量测结果，移动装置100的天线结构可以涵盖一第一频带FB1、一第二频带FB2，以及一第三频带FB3，其中第一频带FB1可大致位于1575MHz处，第二频带FB2可约介于2400MHz至2500MHz之间，而第三频带FB3可约介于5150MHz至5850MHz之间。因此，移动装置100的天线结构至少可支持GPS(GlobalPositioning System)和WLAN(Wireless Local Area Networks)2.4GHz/5GHz的多频带操作。
在一些实施例中，移动装置100的天线原理如下列所述。馈入辐射部140和金属机构件110的开口槽孔120可用于激发产生第一频带FB1、第二频带FB2，以及第三频带FB3。详细而言，整体的开口槽孔120可对应于第一频带FB1，开口槽孔120的第一部分124可对应于第二频带FB2，而开口槽孔120的第二部分125可对应于第三频带FB3。另外，整体的馈入辐射部140也可贡献于第一频带FB1，而因三倍频效应(Triple-Frequency Effect)其还可贡献于第三频带FB3，使得第一频带FB1和第三频带FB3的频宽都增加。第一增宽元件150的加入可用于微调第三频带FB3的阻抗匹配(Impedance Matching)。第二增宽元件160的加入可用于分离第一频带FB1和第二频带FB2的共振模态(Resonant Mode)。第三增宽元件170的加入可用于微调第二频带FB2的阻抗匹配。
在一些实施例中，移动装置100的元件尺寸可如下列所述。开口槽孔120的总长度(亦即，L1+L2)可以大致等于第一频带FB1的0.25倍波长(λ/4)。开口槽孔120的第一部分124的长度L1可以大致等于第二频带FB2的0.25倍波长(λ/4)。开口槽孔120的第二部分125的长度L2可以大致等于第三频带FB3的0.25倍波长(λ/4)。开口槽孔120的宽度W1可介于2mm至4mm之间。馈入辐射部140的第二区段145的长度LB可以小于或等于开口槽孔120的第一部分124的长度L1。馈入辐射部140的第三区段146的长度LC可以略大于、等于，或小于开口槽孔120的第二部分125的长度L2。介质基板130的厚度(亦即，第一表面E1和第二表面E2的间距)可小于1mm，例如：0.4mm。移动装置100的天线结构的总长度可约为19mm，总宽度可约为21mm。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(Operation Bandwidth)和阻抗匹配。
图3显示根据本发明另一实施例所述的移动装置300的俯视图。图3和图1A相似。在图3的实施例中，移动装置300不包括前述的第一增宽元件150、第二增宽元件160，以及第三增宽元件170，使得馈入辐射部140具有一等宽结构。例如，馈入辐射部140的宽度W2可介于2mm至4mm之间，但亦不仅限于此。根据实际量测结果，在适当的尺寸设计下，移动装置300的天线结构也可涵盖前述的第一频带FB1、第二频带FB2，以及第三频带FB3，即使是在第一增宽元件150、第二增宽元件160，以及第三增宽元件170都被省略的情况下亦然。图3的移动装置300的其余特征都与图1A、图1B、图1C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4A显示根据本发明另一实施例所述的移动装置410的立体图。在图4A的实施例中，移动装置410为一平板计算机，而前述的天线结构(包括开口槽孔120)可形成于此平板计算机的一金属背盖或一金属饰板的外围的任一位置处。图4A的移动装置410的其余特征都与图1A、图1B、图1C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4B显示根据本发明另一实施例所述的移动装置420的立体图。在图4B的实施例中，移动装置420为一笔记型计算机，而前述的天线结构(包括开口槽孔120)可形成于此笔记型计算机的一金属上盖或一金属饰板的外围的任一位置处。图4B的移动装置420的其余特征都与图1A、图1B、图1C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4C显示根据本发明另一实施例所述的移动装置430的立体图。在图4C的实施例中，移动装置430为一销售点终端(Point of Sales，POS)系统，而前述的天线结构(包括开口槽孔120)可形成于此销售点终端系统的一金属外壳上的任一位置处。图4C的移动装置430的其余特征都与图1A、图1B、图1C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。
本发明提出一种新颖的移动装置和天线结构，其可与一金属机构件互相整合。由于金属机构件可以视为天线结构的一延伸部分，其将不会对天线结构的辐射性能造成负面影响。另外，由于天线结构的馈入辐射部至少部分沿着金属机构件的开口槽孔作延伸，此种设计还能进一步微缩整体天线尺寸。相较于传统设计，本发明可兼得小尺寸、宽频带，以及美化移动装置外观等优势，故其很适合应用于各种各式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4C所图示的状态。本发明可以仅包括图1A-图4C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。
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 (8)

1.一种移动装置，其特征在于，包括：
金属机构件，具有开口槽孔，其中该开口槽孔呈现L字形；
介质基板，邻近于该金属机构件；以及
馈入辐射部，具有馈入点，并设置于该介质基板上，其中该馈入辐射部至少部分沿该开口槽孔作延伸；
其中该馈入辐射部和该金属机构件的该开口槽孔共同形成天线结构；
其中该天线结构涵盖第一频带、第二频带以及第三频带，
其中该第一频带位于1575MHz处，该第二频带介于2400MHz至2500MHz之间，而该第三频带介于5150MHz至5850MHz之间，
其中该开口槽孔包括互相垂直的第一部分和第二部分，该第一部分邻近于该开口槽孔的开口端，而该第二部分邻近于该开口槽孔的闭口端，
其中该开口槽孔的该第一部分的长度等于该第二频带的0.25倍波长，并且该开口槽孔的该第二部分的长度等于该第三频带的0.25倍波长。
2.如权利要求1所述的移动装置，其中该开口槽孔的总长度等于该第一频带的0.25倍波长。
3.如权利要求1所述的移动装置，其中该馈入辐射部呈现倒U字形。
4.如权利要求1所述的移动装置，其中该馈入辐射部包括第一区段、第二区段以及第三区段，该馈入点位于该第一区段上，而该第三区段经由该第二区段耦接至该第一区段。
5.如权利要求4所述的移动装置，其中该馈入辐射部的该第二区段沿该开口槽孔的该第一部分作延伸，而该馈入辐射部的该第三区段沿该开口槽孔的该第二部分作延伸。
6.如权利要求4所述的移动装置，还包括：
第一增宽元件，设置于该介质基板上，并耦接至该馈入辐射部的该第一区段。
7.如权利要求4所述的移动装置，还包括：
第二增宽元件，设置于该介质基板上，并耦接至该馈入辐射部的该第一区段和该第二区段的交界点处。
8.如权利要求4所述的移动装置，还包括：
第三增宽元件，设置于该介质基板上，并耦接至该馈入辐射部的该第三区段。
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