CN111987420A

CN111987420A - 通讯装置

Info

Publication number: CN111987420A
Application number: CN202010431933.1A
Authority: CN
Inventors: 林政宏; 简嘉德; 李冈陵; 李俊贤; 邱昱洁; 苏敬智
Original assignee: HTC Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2040-05-20
Also published as: CN111987420B

Abstract

一种通讯装置，包括一个或多个毫米波天线元件和一显示器。显示器具有一分隔线，其中在分隔线之上及之下分别形成一第一区域与一第二区域。前述毫米波天线元件设置于第一区域内，而第二区域内则没有设置任何毫米波天线元件。

Description

通讯装置

技术领域

本发明涉及一种通讯装置，尤其涉及一种具有空间分集(Spatial Diversity)功能的通讯装置。

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。

无线接入点(Wireless Access Point)是使移动装置于室内能高速上网的必要元件。然而，由于室内环境充满了信号反射和多重路径衰减(Multipath Fading)，无线接入点必须能同时处理来自各方向的信号。因此，如何于无线接入点的有限空间中设计出一种高隔离度(High Isolation)、多重辐射方向的通讯装置，已成为现今设计者的一大挑战。

发明内容

在较佳实施例中，本发明提出一种通讯装置，包括：一个或多个毫米波天线元件；以及一显示器，具有一分隔线，其中在该分隔线之上及之下分别形成一第一区域与一第二区域；其中该等毫米波天线元件设置于该第一区域内，而该第二区域内则没有设置任何毫米波天线元件。

在一些实施例中，该通讯装置更包括：一外壳，其中该显示器内嵌于该外壳中。

在一些实施例中，该外壳以非导体材质所制成。

在一些实施例中，该等毫米波天线元件附着于该外壳上。

在一些实施例中，该第一区域邻近于该外壳的上半部。

在一些实施例中，该第一区域于该外壳的正面上具有一第一垂直投影，而该第一垂直投影呈现一直条形。

在一些实施例中，该第一区域于该外壳的背面上具有一第二垂直投影，而该第二垂直投影呈现一T字形。

在一些实施例中，该第二区域邻近于该外壳的下半部。

在一些实施例中，该第二区域于该外壳的正面上具有一第三垂直投影，而该第三垂直投影呈现一U字形。

在一些实施例中，该第二区域于该外壳的背面上具有一第四垂直投影，而该第四垂直投影呈现一U字形。

在一些实施例中，该等毫米波天线元件的总数量等于3。

在一些实施例中，该等毫米波天线元件涵盖一Wigig频带或(且)一5G NR(NewRadio)中的FR2(Frequency Range 2)频带。

在一些实施例中，该等毫米波天线元件包括用于产生正面辐射的一第一毫米波天线元件、用于产生背面辐射的一第二毫米波天线元件，以及用于产生上方辐射的一第三毫米波天线元件。

在一些实施例中，该第一毫米波天线元件和该第三毫米波天线元件的每一者于该外壳的正面上具有一第五垂直投影，而该第五垂直投影未与该显示器互相重迭。

在一些实施例中，该第二毫米波天线元件于该外壳的正面上具有一第六垂直投影，而该第六垂直投影与该显示器至少部份重叠。

在一些实施例中，该通讯装置更包括：一个或多个微波天线元件，设置于该第一区域内、该第二区域内，或是此二者内。

在一些实施例中，该等微波天线元件涵盖一Wi-Fi频带或(且)一LTE(Long TermEvolution)频带或(且)一5G NR(New Radio)中的FR1(Frequency Range 1)频带。

在一些实施例中，该等微波天线元件的总数量为4，并分别邻近于该外壳的多个角落处。

附图说明

图1显示根据本发明一实施例所述的通讯装置的示意图。

图2显示根据本发明一实施例所述的毫米波天线元件的辐射场型示意图。

图3显示根据本发明一实施例所述的通讯装置的正视图。

图4显示根据本发明一实施例所述的通讯装置的背视图。

图5显示根据本发明一实施例所述的通讯装置的上视图。

图6显示根据本发明一实施例所述的第一毫米波天线元件、第二毫米波天线元件，以及第三毫米波天线元件的辐射场型的上视图。

图7显示根据本发明一实施例所述的第一毫米波天线元件、第二毫米波天线元件，以及第三毫米波天线元件的辐射场型的正视图。

具体实施方式

为让本发明之目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明之具体实施例，幷配合所附图式，作详细说明如下。

在说明书及申请专利范围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。本说明书及申请专利范围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。在通篇说明书及申请专利范围当中所提及的「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，达到所述基本之技术效果。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。

以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的揭露内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本揭露书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下揭露书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复系为了简化与清晰的目的，幷非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。

此外，其与空间相关用词。例如「在…下方」、「下方」、「较低的」、「上方」、「较高的」及类似的用词，系为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在图式中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置之不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。

图1显示根据本发明一实施例所述的通讯装置100的示意图。例如，通讯装置100可实施于一无线接入点(Wireless Access Point)，但亦不仅限于此。如图1所示，通讯装置100至少包括一显示器(Display Device)110和一个或多个毫米波(Millimeter Wave，mmWave)天线元件(Antenna Element)120。必须理解的是，虽然未显示于图1中，但通讯装置100更可包括其他元件，例如：一扬声器(Speaker)、一触控模组(Touch Control Module)，或(且)一供电模组(Power Supply Module)。

前述毫米波天线元件120的形状和种类在本发明中幷不特别作限制。例如，前述毫米波天线元件120的任一者可为一单极天线(Monopole Antenna)、一偶极天线(DipoleAntenna)、一回圈天线(Loop Antenna)、一补钉天线(Patch Antenna)、一螺旋天线(Helical Antenna)、一平面倒F字形天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，或是一晶片天线(Chip Antenna)。这些毫米波天线元件120皆可涵盖同一操作频带，例如，其可介于20GHz至90GHz之间。

在一些实施例中，通讯装置100更包括一外壳(Housing)190，其以非导体材质所制成。显示器110可以内嵌于外壳190的正中心处。该等毫米波天线元件120皆可附着于外壳190上。例如，该等毫米波天线元件120皆可设置于外壳190的内部；抑或，该等毫米波天线元件120亦皆可设置于外壳190的外部，此两种设计均可发挥相似的功效。

为便于理解本发明的技术方案，可假设显示器110上具有虚拟的一分隔线(Partition Line)130，其中在分隔线130之上及之下大致可分别形成一第一区域140与一第二区域150。第二区域150与第一区域140彼此完全分离，其中前述毫米波天线元件120设置于第一区域140内，而第二区域150内则没有设置任何毫米波天线元件。必须理解的是，此处所谓「区域」指通讯装置100的外壳190附近的空间，其可为外壳190的内部空间，或是外壳190的外部空间。技术上若有需要，分隔线130亦可由一分隔面所取代。在一些实施例中，分隔线130若位于显示器110的中间处，则其可大致呈现一直线。在另一些实施例中，分隔线130若沿着显示器110的边框轮廓作延伸，则其可大致呈现一蜿蜒线。

在一些实施例中，第一区域140邻近于外壳190的上半部，而第二区域150邻近于外壳190的下半部。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)，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)。举例而言，若外壳190具有一中空内部，则第一区域140可对应于此中空内部的上半部份，而第二区域150可对应于此中空内部的下半部份，但亦不仅限于此。

图2显示根据本发明一实施例所述的毫米波天线元件120的辐射场型(RadiationPattern)示意图。如图2所示，每一毫米波天线元件120皆具有高指向性(HighDirectivity)、高衰减率(High Attenuation Rate)等特性。在本发明的设计下，该等毫米波天线元件120可仅分布于通讯装置100的第一区域140内，而通讯装置100的第二区域150则可用于容纳其他天线元件。因此，该等毫米波天线元件120将不容易与其他天线元件发生互相干扰，而此种空间分集(Spatial Diversity)的设计方式可大幅改善通讯装置100的整体通讯品质，同时使各天线元件发射源最大能量分布在不同位置上，避免能量源重迭亦降低其特定吸收率SAR(Specific Absorption Rate)。

图3显示根据本发明一实施例所述的通讯装置300的正视图。图4显示根据本发明一实施例所述的通讯装置300的背视图。图5显示根据本发明一实施例所述的通讯装置300的上视图。请一幷参考图3-5。如图3-5所示，通讯装置300包括：一显示器310、一第一毫米波天线元件321、一第二毫米波天线元件322，以及一第三毫米波天线元件323。亦即，在图3-5的实施例中，通讯装置300的毫米波天线元件的总数量恰等于3；然而，在其他实施例中，毫米波天线元件的总数量亦可视不同需求进行调整。

第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323的形状和种类在本发明中幷不特别作限制。例如，第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323的任一者可为一单极天线、一偶极天线、一回圈天线、一补钉天线、一螺旋天线、一平面倒F字形天线，或是一晶片天线。另外，第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323皆可涵盖同一操作频带，例如，第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323可涵盖一Wigig频带或(且)一5G NR(New Radio)中的FR2(Frequency Range 2)频带，其可介于20GHz至90GHz之间。

在一些实施例中，通讯装置300更包括一外壳390，其以非导体材质所制成，幷具有彼此相对的一正面E1和一背面E2。显示器310可以内嵌于外壳390的正中心处。第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323皆可附着于外壳390上。例如，第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323皆可设置于外壳390的内部；抑或，第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323亦皆可设置于外壳390的外部，此两种设计均可发挥相似的功效。

通过显示器310的虚拟的一分隔线330将一第一区域340与一第二区域350彼此完全分离，其中第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323皆设置于第一区域340内，而第二区域350内则没有设置任何毫米波天线元件。技术上若有需要，分隔线330亦可由一分隔面所取代。如上所述，在一些实施例中，分隔线330大致为一U字形折线。在另一些实施例中，分隔线330大致为一直线。

在一些实施例中，第一区域340邻近于外壳390的上半部，而第二区域350邻近于外壳390的下半部和周围侧面。举例而言，若外壳390具有一中空内部，则第一区域340可对应于此中空内部的上半部份，而第二区域350可对应于此中空内部的下半部份和周围侧面，但亦不仅限于此。

在一些实施例中，第一区域340于外壳390的正面E1上具有一第一垂直投影(Vertical Projection)341，其中第一垂直投影341可以大致呈现一直条形，而第一区域340于外壳390的背面E2上具有一第二垂直投影342，其中第二垂直投影342可以大致呈现一T字形。由于显示器310占据了外壳390的正面E1的一部份，故第二垂直投影342的面积会略大于第一垂直投影341的面积。详细而言，第一毫米波天元件321和第三毫米波天线元件323皆可与第一区域340的第一垂直投影341至少部份重迭，而第二毫米波天线元件322则可与第一区域340的第二垂直投影342至少部份重迭。在另一施实施例中，第一区域340的第二垂直投影342亦可改为另一直条形，其可与第一区域340的第一垂直投影341大致全等。

在一些实施例中，第二区域350于外壳390的正面E1上具有一第三垂直投影351，其中第三垂直投影351可以大致呈现一U字形，而第二区域350于外壳390的背面E2上具有一第四垂直投影352，而其中第四垂直投影352可以大致呈现另一U字形。亦即，显示器310可大致由第一区域340的第一垂直投影341和第二区域350的第三垂直投影351所共同包围。

在一些实施例中，第一毫米波天线元件321和第三毫米波天线元件323的每一者于外壳390的正面E1上各自具有一第五垂直投影，而此第五垂直投影完全未与显示器310互相重迭。在一些实施例中，第二毫米波天线元件322于外壳390的正面E1上具有一第六垂直投影，而此第六垂直投影与显示器310至少部份重迭。

在一些实施例中，当通讯装置300欲与其他装置进行通讯时，它会先搜寻对应装置的方位，再自动选择第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323中具有最佳通讯品质的一者来执行信号发射或信号接收。

在一些实施例中，通讯装置300更包括一个或多个微波天线元件361、362、363、364，其可设置于第一区域340内、第二区域350内，或是此二者内。该等微波天线元件361、362、363、364可涵盖一Wi-Fi频带或(且)一LTE(Long Term Evolution)频带或(且)一5G NR(New Radio)中的FR1(Frequency Range 1)频带，其可介于0.3GHz至10GHz之间。例如，该等微波天线元件361、362、363、364的总数量可为4，并可分别邻近于外壳360的四个角落处。然而，在其他实施例中，该等微波天线元件361、362、363、364的总数量的总数量亦可视不同需求进行调整。在一些实施例中，一些微波天线元件361、362可设置于第二区域350内，而另一些微波天线元件363、364则可设置于第一区域340内。

图6显示根据本发明一实施例所述的第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323的辐射场型的上视图。图7显示根据本发明一实施例所述的第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323的辐射场型的正视图。根据图6、7的测量结果，第一毫米波天线元件321可用于产生正面辐射，第二毫米波天线元件322可用于产生背面辐射，而第三毫米波天线元件323可用于产生上方辐射。在此设计下，使用波束成形(Beamforming)技术的第一毫米波天线元件321、第二毫米波天线元件322，以及第三毫米波天线元件323可同时涵盖通讯装置300的前方、后方，以及上方的信号传递，而其他微波天线元件361、362、363、364则可提供近乎全向性的辐射场型。根据实际量测结果，此种分集配置方式可避免辐射源的能量分布过于集中，并能降低关于通讯装置300的特定吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)。

本发明提出一种新颖的通讯装置，与传统技术相比，其至少具备下列优势：(1)支援毫米波通讯；(2)降低特定吸收率；(3)产生近似全向性的辐射场型；(4)提高天线元件之间的隔离度；(5)结构简单容易大量生产；以及(6)可降低整体制造成本。因此，本发明很适合应用于各种各式的无线接入点当中。

值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形状，以及频率范围皆非为本发明之限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明之通讯装置并不仅限于图1-7所图示之状态。本发明可以仅包括图1-7之任何一个或多个实施例之任何一项或多项特征。换言之，并非所有图示之特征均须同时实施于本发明之通讯装置当中。

在本说明书以及申请专利范围中的序数，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之不同元件。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

【符号说明】

100,300:通讯装置

110,310:显示器

120:毫米波天线元件

130,330:分隔线

140,340:第一区域

150,350:第二区域

190,390:外壳

321:第一毫米波天线元件

322:第二毫米波天线元件

323:第三毫米波天线元件

341:第一垂直投影

342:第二垂直投影

343:第三垂直投影

344:第四垂直投影

361,362,363,364:微波天线元件

E1:外壳的正面

E2:外壳的背面

Claims

1.一种通讯装置，包括：

一个或多个毫米波天线元件；以及

一显示器，具有一分隔线，其中在该分隔线之上及之下分别形成一第一区域与一第二区域；

其中该等毫米波天线元件设置于该第一区域内，而该第二区域内则没有设置任何毫米波天线元件。

2.如权利要求1所述的通讯装置，更包括：

一外壳，其中该显示器内嵌于该外壳中。

3.如权利要求2所述的通讯装置，其中该外壳以非导体材质所制成。

4.如权利要求2所述的通讯装置，其中该等毫米波天线元件附着于该外壳上。

5.如权利要求2所述的通讯装置，其中该第一区域邻近于该外壳的上半部。

6.如权利要求2所述的通讯装置，其中该第一区域于该外壳的正面上具有一第一垂直投影，而该第一垂直投影呈现一直条形。

7.如权利要求2所述的通讯装置，其中该第一区域于该外壳的背面上具有一第二垂直投影，而该第二垂直投影呈现一T字形。

8.如权利要求2所述的通讯装置，其中该第二区域邻近于该外壳的下半部。

9.如权利要求2所述的通讯装置，其中该第二区域于该外壳的正面上具有一第三垂直投影，而该第三垂直投影呈现一U字形。

10.如权利要求2所述的通讯装置，其中该第二区域于该外壳的背面上具有一第四垂直投影，而该第四垂直投影呈现一U字形。

11.如权利要求1所述的通讯装置，其中该等毫米波天线元件可涵盖一Wigig频带或(且)一5G NR(New Radio)中的FR2(Frequency Range 2)频带。

12.如权利要求2所述的通讯装置，其中该等毫米波天线元件包括用于产生正面辐射的一第一毫米波天线元件、用于产生背面辐射的一第二毫米波天线元件，以及用于产生上方辐射的一第三毫米波天线元件。

13.如权利要求12所述的通讯装置，其中该第一毫米波天线元件和该第三毫米波天线元件的每一者于该外壳的正面上具有一第五垂直投影，而该第五垂直投影未与该显示器互相重叠。

14.如权利要求12所述的通讯装置，其中该第二毫米波天线元件于该外壳的正面上具有一第六垂直投影，而该第六垂直投影与该显示器至少部份重叠。

15.如权利要求2所述的通讯装置，更包括：

一个或多个微波天线元件，设置于该第一区域内、该第二区域内，或是此二者内。

16.如权利要求15所述的通讯装置，其中该等微波天线元件涵盖一Wi-Fi频带或(且)一LTE(Long Term Evolution)频带或(且)一5G NR(New Radio)中的FR1(Frequency Range1)频带。

17.如权利要求15所述的通讯装置，其中该等微波天线元件分别邻近于该外壳的多个角落处。