CN112952341A

CN112952341A - 行动装置和可拆卸天线结构

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Publication number: CN112952341A
Application number: CN202010382115.7A
Authority: CN
Inventors: 张琨盛; 林敬基
Original assignee: Acer Inc
Current assignee: Acer Inc
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2021-06-11
Anticipated expiration: 2040-05-08
Also published as: US20210175611A1; TWI717932B; TW202123533A; US11088439B2; CN112952341B

Abstract

本发明实施例提供一种行动装置，包括：一主要天线结构和一可拆卸天线结构。主要天线结构包括一馈入辐射部、一接地辐射部、一介质基板，以及一铁制元件。接地辐射部邻近于馈入辐射部，其中馈入辐射部和接地辐射部皆设置于介质基板的一表面上。铁制元件耦接至接地辐射部。可拆卸天线结构包括一第一辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部，以及一磁铁元件。第二辐射部与第一辐射部大致互相平行。第三辐射部耦接于第一辐射部和第二辐射部之间。磁铁元件耦接至第三辐射部。当磁铁元件吸附至铁制元件时，可拆卸天线结构将能增强主要天线结构的辐射增益。

Description

行动装置和可拆卸天线结构

技术领域

本发明关于一种行动装置，特别关于一种行动装置及其可拆卸天线结构。

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。

天线为无线通信领域中不可缺少的元件。倘若用于接收或发射信号的天线其增益(Gain)不足，则很容易造成行动装置的通信品质下降。因此，如何设计出小尺寸、高增益的天线元件，对天线设计者而言是一项重要课题。

发明内容

在较佳实施例中，本发明提出一种行动装置，包括：一主要天线结构和一拆卸天线结构。该主要天线结构包括：一馈入辐射部，耦接至一信号源；一接地辐射部，耦接至一接地电位，其中该接地辐射部邻近于该馈入辐射部；一介质基板，其中该馈入辐射部和该接地辐射部皆设置于该介质基板的一表面上；以及一铁制元件，耦接至该接地辐射部；该可拆卸天线结构包括：一第一辐射部；一第二辐射部，其中该第二辐射部与该第一辐射部大致互相平行；一第三辐射部，耦接于该第一辐射部和该第二辐射部之间；以及一磁铁元件，耦接至该第三辐射部；其中当该磁铁元件吸附至该铁制元件时，该可拆卸天线结构将能增强该主要天线结构的辐射增益。

在一些实施例中，该铁制元件位于一平面上，而该平面与该介质基板的该表面大致互相垂直。

在一些实施例中，该馈入辐射部呈现一N字形。

在一些实施例中，该接地辐射部呈现一L字形。

在一些实施例中，该主要天线结构涵盖一第一频带和一第二频带，该第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，而该第二频带介于5150MHz至5850MHz之间。

在一些实施例中，该馈入辐射部的长度大致等于该第二频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该接地辐射部的长度大致等于该第一频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该磁铁元件和该第一辐射部的总长度大致等于该第一频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该磁铁元件和该第二辐射部的总长度大致等于该第二频带的0.25倍波长。

在另一较佳实施例中，本发明提出一种可拆卸天线结构，包括：一第一辐射部；一第二辐射部，其中该第二辐射部与该第一辐射部大致互相平行；一第三辐射部，耦接于该第一辐射部和该第二辐射部之间；以及一磁铁元件，耦接至该第三辐射部；其中当该磁铁元件吸附至一主要天线结构的一铁制元件时，该可拆卸天线结构将能增强该主要天线结构的辐射增益。

附图说明

图1显示根据本发明一实施例所述的行动装置的俯视图。

图2显示根据本发明一实施例所述的行动装置的主要天线结构的侧视图。

图3显示根据本发明一实施例所述的行动装置的主要天线结构的返回损失图。

图4显示根据本发明一实施例所述的行动装置的主要天线结构的辐射增益图。

图5显示根据本发明一实施例所述的笔记本电脑的示意图。

附图标记说明如下：

100～行动装置；

110～主要天线结构；

120～馈入辐射部；

121～馈入辐射部的第一端；

122～馈入辐射部的第二端；

130～接地辐射部；

131～接地辐射部的第一端；

132～接地辐射部的第二端；

134～接地辐射部的第一部分；

135～接地辐射部的第二部分；

140～介质基板；

150～铁制元件；

155～磁铁元件；

160～可拆卸天线结构；

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～第三辐射部；

191～第三辐射部的第一端；

192～第三辐射部的第二端；

199～信号源；

500～笔记本电脑；

511～上盖外壳；

512～显示器边框；

513～键盘边框；

514～底座外壳；

515～侧壁；

520～内凹区域；

531～前方位置；

532～侧边位置；

CC1～第一曲线；

CC2～第二曲线；

D1、D2～间距；

E1～介质基板的表面；

E2～平面；

FB1～第一频带；

FB2～第二频带；

GC1～耦合间隙；

L1、L2、L3、L4～长度；

VSS～接地电位。

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1显示根据本发明一实施例所述的行动装置100的俯视图。例如，行动装置100可以是一智能手机、一平板电脑或是一笔记本电脑。行动装置100至少包括一主要天线结构110和一可拆卸天线结构160。图2显示根据本发明一实施例所述的行动装置100的主要天线结构110的侧视图。请一并参考图1和2。必须理解的是，虽然未显示于图1和2中，但行动装置100还可包括其他元件，例如：一显示器、一扬声器、一触控模块、一供电模块或(且)一外壳。

在图1和2的实施例中，主要天线结构110包括一馈入辐射部120、一接地辐射部130、一介质基板140以及一铁制元件150，其中馈入辐射部120和接地辐射部130皆可用金属材质制成，例如：铜、银、铝、铁或是其合金。介质基板140可以是一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷电路板或是一软性电路板，其中馈入辐射部120和接地辐射部130皆可设置于介质基板140的同一表面E1上。

馈入辐射部120可以大致呈现一N字形或一Z字形。详细而言，馈入辐射部120具有一第一端121和一第二端122，其中馈入辐射部120的第一端121耦接至一信号源199，而馈入辐射部120的第二端122为一开路端。例如，信号源199可以是一射频模块，其可用于激发主要天线结构110。

接地辐射部130可以大致呈现一L字形，其与馈入辐射部120完全分离。详细而言，接地辐射部130具有一第一端131和一第二端132，其中接地辐射部130的第一端131耦接至一接地电位VSS，而接地辐射部130的第二端132为一开路端并邻近于馈入辐射部120，使得接地辐射部130和馈入辐射部120之间可形成一耦合间隙GC1。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)，但通常不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，接地辐射部130包括一第一部分134和一第二部分135，其中第一部分134邻近于第一端131，而第二部分135邻近于第二端132。在接地辐射部130中，第二部分135与第一部分134大致互相垂直，其中第二部分135的长度大于第一部分134的长度。

铁制元件150可以大致呈现一直条形。铁制元件150耦接至接地辐射部130的第二部分135，其中铁制元件150的长度可以大致等于接地辐射部130的第二部分135的长度。在一些实施例中，铁制元件150位于一平面E2上，而此平面E2与介质基板140的表面E1大致互相垂直。然而，本发明并不仅限于此。在另一些实施例中，铁制元件150亦可位于与介质基板140的表面E1大致互相平行的另一平面上。

在图1和2的实施例中，可拆卸天线结构160包括一第一辐射部170、一第二辐射部180、一第三辐射部190以及一磁铁元件155，其中第一辐射部170、第二辐射部180以及第三辐射部190皆可用金属材质制成。

第一辐射部170可以大致呈现一直条形。详细而言，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的第二端172为一开路端。

第二辐射部180可以大致呈现一直条形，其可与第一辐射部170大致互相平行。详细而言，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的第二端182为一开路端。第二辐射部180的第二端182可与第一辐射部170的第二端172大致朝相同方向作延伸。第二辐射部180的长度小于第一辐射部170的长度。

第三辐射部190可以大致呈现一直条形，其可与第一辐射部170和第二辐射部180皆大致互相垂直。详细而言，第三辐射部190具有一第一端191和一第二端192，其中第三辐射部190的第一端191耦接至第一辐射部170的第一端171，而第三辐射部190的第二端192耦接至第二辐射部180的第一端181。亦即，第三辐射部190耦接于第一辐射部170和第二辐射部180之间。第三辐射部190的长度小于或等于第二辐射部180的长度。在一些实施例中，第一辐射部170、第二辐射部180以及第三辐射部190的一组合大致呈现一J字形。

磁铁元件155可以大致呈现一直条形。磁铁元件155耦接至第三辐射部190。当磁铁元件155吸附至铁制元件150时，主要天线结构110和可拆卸天线结构160之间会发生耦合效应，使得可拆卸天线结构160能增强主要天线结构110的辐射增益。在图1和2的实施例中，可拆卸天线结构160属于行动装置100的一附加元件，但本发明并不仅限于此。在另一些实施例中，可拆卸天线结构160亦可单独使用，而不必然应用于行动装置100当中。

图3显示根据本发明一实施例所述的行动装置100的主要天线结构110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3的测量结果，与可拆卸天线结构160相结合的主要天线结构110可涵盖一第一频带FB1和一第二频带FB2。例如，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，主要天线结构110将至少可支持WLAN(Wireless Local Area Networks)2.4GHz/5GHz的双频带操作。

在一些实施例中，行动装置100的操作原理可如下列所述。当主要天线结构110与可拆卸天线结构160尚未互相吸附时(亦即，可拆卸天线结构160尚未使用时)，馈入辐射部120可激发产生前述的第二频带FB2，而馈入辐射部120和接地辐射部130可共同激发产生前述的第一频带FB1。当主要天线结构110已与可拆卸天线结构160互相吸附时(亦即，可拆卸天线结构160已进行使用时)，磁铁元件155和第一辐射部170由馈入辐射部120和接地辐射部130所耦合激发，以增加第一频带FB1的辐射增益，而磁铁元件155和第二辐射部180更由馈入辐射部120和接地辐射部130所耦合激发，以增加第二频带FB2的辐射增益。

图4显示根据本发明一实施例所述的行动装置100的主要天线结构110的辐射增益图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表辐射增益(dB)。如图4所示，一第一曲线CC1代表尚未使用可拆卸天线结构160时主要天线结构110的操作特性，而一第二曲线CC2代表已使用可拆卸天线结构160时主要天线结构110的操作特性。根据图4的测量结果可知，可拆卸天线结构160的加入可提升第一频带FB1的辐射增益达约1.5dB，并可提升第二频带FB2的辐射增益达约1dB，此已可满足一般行动通信装置的实际应用需求。

在一些实施例中，行动装置100的元件尺寸可如下列所述。馈入辐射部120的长度L1可以大致等于主要天线结构110的第二频带FB2的0.25倍波长(λ/4)。接地辐射部130的长度L2可以大致等于主要天线结构110的第一频带FB1的0.25倍波长(λ/4)。馈入辐射部120和接地辐射部130之间的耦合间隙GC1可介于0.5mm至1.5mm之间。磁铁元件155和第一辐射部170的总长度L3可以大致等于第一频带FB1的0.25倍波长(λ/4)。磁铁元件155和第二辐射部180的总长度L4可以大致等于第二频带FB2的0.25倍波长(λ/4)。第一辐射部170和第二辐射部180的间距D1可介于2mm至3mm之间。当主要天线结构110与可拆卸天线结构160已互相吸附时，磁铁元件155和铁制元件150的间距D2通常必须小于或等于3mm。以上元件尺寸的范围根据多次实验结果而得出，其有助于最佳化主要天线结构110的辐射增益、操作频宽以及阻抗匹配。

图5显示根据本发明一实施例所述的笔记本电脑500的示意图。在图5的实施例中，前述的主要天线结构110和可拆卸天线结构160皆可应用于笔记本电脑500当中，其中笔记本电脑500包括一上盖外壳511、一显示器边框512、一键盘边框513以及一底座外壳514。必须理解的是，上盖外壳511、显示器边框512、键盘边框513以及底座外壳514即等同于笔记本电脑领域中俗称的“A件”、“B件”、“C件”以及“D件”。键盘边框513和底座外壳514之间的一侧壁515可具有一内凹区域520。当可拆卸天线结构160未作使用时，其可收纳于此内凹区域520当中，以维持整体装置美观。然而，本发明并不仅限于此。在另一些实施例中，内凹区域520亦可位于侧壁515的其他位置，例如：一前方位置531或一侧边位置532处，其皆不影响本发明的效果。

本发明提出一种新颖的行动装置，其包括主要天线结构和可拆卸天线结构。当可拆卸天线结构与主要天线结构互相结合时，行动装置的天线辐射增益将可明显提升。总体而言，本发明至少具有高增益、小尺寸、宽频带以及美化行动装置外观等优势，故其很适合应用于各种各式的行动通信装置当中。

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。本发明的行动装置及可拆卸天线结构并不仅限于图1至5所示的状态。本发明可以仅包括图1至5的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有附图的特征均须同时实施于本发明的行动装置及可拆卸天线结构当中。

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。

本发明虽以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，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

1.一种行动装置，包括：

一主要天线结构，包括：

一馈入辐射部，耦接至一信号源；

一接地辐射部，耦接至一接地电位，其中该接地辐射部邻近于该馈入辐射部；

一介质基板，其中该馈入辐射部和该接地辐射部皆设置于该介质基板的一表面上；以及

一铁制元件，耦接至该接地辐射部；以及

一可拆卸天线结构，包括：

一第一辐射部；

一第二辐射部，其中该第二辐射部与该第一辐射部大致互相平行；

一第三辐射部，耦接于该第一辐射部和该第二辐射部之间；以及

一磁铁元件，耦接至该第三辐射部；

其中当该磁铁元件吸附至该铁制元件时，该可拆卸天线结构将能增强该主要天线结构的辐射增益。

2.如权利要求1所述的行动装置，其中该铁制元件位于一平面上，而该平面与该介质基板的该表面大致互相垂直。

3.如权利要求1所述的行动装置，其中该馈入辐射部呈现一N字形。

4.如权利要求1所述的行动装置，其中该接地辐射部呈现一L字形。

5.如权利要求1所述的行动装置，其中该主要天线结构涵盖一第一频带和一第二频带，该第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，而该第二频带介于5150MHz至5850MHz之间。

6.如权利要求5所述的行动装置，其中该馈入辐射部的长度大致等于该第二频带的0.25倍波长。

7.如权利要求5所述的行动装置，其中该接地辐射部的长度大致等于该第一频带的0.25倍波长。

8.如权利要求5所述的行动装置，其中该磁铁元件和该第一辐射部的总长度大致等于该第一频带的0.25倍波长。

9.如权利要求5所述的行动装置，其中该磁铁元件和该第二辐射部的总长度大致等于该第二频带的0.25倍波长。

10.一种可拆卸天线结构，包括：

一第一辐射部；

一磁铁元件，耦接至该第三辐射部；

其中当该磁铁元件吸附至一主要天线结构的一铁制元件时，该可拆卸天线结构将能增强该主要天线结构的辐射增益。