CN113131184B

CN113131184B - 移动装置

Info

Publication number: CN113131184B
Application number: CN202010043057.5A
Authority: CN
Inventors: 张琨盛; 林敬基
Original assignee: Acer Inc
Current assignee: Acer Inc
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2040-01-15
Also published as: CN113131184A

Abstract

一种移动装置，包括：一馈入辐射部、一第一辐射部、一第二辐射部，以及一介质基板。馈入辐射部包括一较宽部分和一较窄部分。馈入辐射部的较宽部分具有一馈入点。第一辐射部是耦接至馈入辐射部的较宽部分，其中第一辐射部和馈入辐射部的较窄部分是大致朝相反方向作延伸。第二辐射部是耦接至一接地电位并具有一蜿蜒结构。第二辐射部是邻近于馈入辐射部和第一辐射部。馈入辐射部、第一辐射部，以及第二辐射部皆设置于介质基板上。馈入辐射部、第一辐射部，以及第二辐射部是共同形成一天线结构。

Description

移动装置

技术领域

本发明涉及一种移动装置，特别涉及一种移动装置及其天线结构。

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(Antenna)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频宽(Bandwidth)不足，则很容易造成移动装置的通信品质下降。因此，如何设计出小尺寸、宽频带的天线元件，对天线设计者而言是一项重要课题。

发明内容

在优选实施例中，本发明提出一种移动装置，包括：一馈入辐射部，包括一较宽部分和一较窄部分，其中该较宽部分具有一馈入点；一第一辐射部，耦接至该较宽部分，其中该第一辐射部和该较窄部分大致朝相反方向作延伸；以及一第二辐射部，耦接至一接地电位，并具有一蜿蜒结构，其中该第二辐射部是邻近于该馈入辐射部和该第一辐射部；以及一介质基板，其中该馈入辐射部、该第一辐射部，以及该第二辐射部皆设置于该介质基板上；其中该馈入辐射部、该第一辐射部，以及该第二辐射部是共同形成一天线结构。

在一些实施例中，该馈入辐射部是呈现一L字形。

在一些实施例中，该第一辐射部是呈现一直条形。

在一些实施例中，该移动装置还包括：一第三辐射部，耦接至该接地电位，并邻近于该第二辐射部，其中该第三辐射部是形成该天线结构的一延伸部分。

在一些实施例中，该第三辐射部是呈现一L字形。

在一些实施例中，该天线结构涵盖一第一频带、一第二频带、一第三频带、一第四频带，以及一第五频带，该第一频带是介于2400MHz至2500MHz之间，该第二频带是介于5150MHz至5850MHz之间，该第三频带是介于3300MHz至3600MHz之间，该第四频带是介于3600MHz至4900MHz之间，而该第五频带是介于5925MHz至7125MHz之间。

在一些实施例中，该馈入辐射部的内侧长度是大致等于该第二频带的0.25倍波长，而该馈入辐射部的外侧长度是大致等于该第四频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该第一辐射部的长度是大致等于该第五频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该第二辐射部的长度是大致等于该第一频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该第三辐射部的长度是大致等于该第三频带的0.25倍波长。

附图说明

图1是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的俯视图。

图2是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的俯视图。

图3是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的天线结构的返回损失图。

图4是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的天线结构的辐射效率图。

其中，附图标记说明如下：

100、200～移动装置；

110～馈入辐射部；

111～馈入辐射部的第一端；

112～馈入辐射部的第二端；

120～馈入辐射部的较宽部分；

130～馈入辐射部的较窄部分；

140～第一辐射部；

141～第一辐射部的第一端；

142～第一辐射部的第二端；

150～第二辐射部；

151～第二辐射部的第一端；

152～第二辐射部的第二端；

154～第二辐射部的第一区段；

155～第二辐射部的第二区段；

170～介质基板；

190～信号源；

260～第三辐射部；

261～第三辐射部的第一端；

262～第三辐射部的第二端；

FB1～第一频带；

FB2～第二频带；

FB3～第三频带；

FB4～第四频带；

FB5～第五频带；

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；

L1～内侧长度；

L2～外侧长度；

L3、L4、L5～长度；

LT～总长度；

VSS～接地电位；

W1、W2、W3、W4、W5～宽度；

WT～总宽度。

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是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的俯视图。例如，移动装置100可以是一智能手机(Smart Phone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记本电脑(Notebook Computer)。如图1所示，移动装置100至少包括：一馈入辐射部(FeedingRadiation Element)110、一第一辐射部(Radiation Element)140、一第二辐射部150，以及一介质基板(Dielectric Substrate)170，其中馈入辐射部110、第一辐射部140，以及第二辐射部150皆可由金属材质所制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。介质基板170可以是一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一柔性电路板(Flexible Circuit Board，FCB)。馈入辐射部110、第一辐射部140，以及第二辐射部150皆可设置于介质基板170上。必须理解的是，虽然未显示于图1中，但移动装置100还可包括其他元件，例如：一显示器(Display Device)、一扬声器(Speaker)、一触控模块(TouchControl Module)、一供电模块(Power Supply Module)，以及一外壳(Housing)。

馈入辐射部110可以大致呈现一不等宽L字形。馈入辐射部110具有一第一端111和一第二端112，其中一馈入点(Feeding Point)FP是位于馈入辐射部110的第一端111处，而馈入辐射部110的第二端112为一开路端(Open End)。馈入点FP还可耦接至一信号源(Signal Source)190，例如：一射频(Radio Frequency，RF)模块。详细而言，馈入辐射部110包括互相耦接的一较宽部分120和一较窄部分130，其中较宽部分120是邻近于馈入辐射部110的第一端111，而较窄部分130是邻近于馈入辐射部110的第二端112。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)。

第一辐射部140可以大致呈现一直条形。第一辐射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第一辐射部140的第一端141是耦接至馈入辐射部110的较宽部分120并邻近于馈入点FP，而第一辐射部140的第二端142为一开路端。第一辐射部140的第二端142和馈入辐射部110的较窄部分130(或是馈入辐射部110的第二端112)是大致朝相反方向作延伸。在一些实施例中，馈入辐射部110和第一辐射部140的组合是大致呈现一N字形或一S字形。

第二辐射部150具有一蜿蜒结构(Meandering Structure)，例如：一M字形，但亦不仅限于此。第二辐射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第二辐射部150的第一端151是耦接至一接地电位(Ground Voltage)VSS，而第二辐射部150的第二端152是邻近于馈入辐射部110和第一辐射部140。接地电位VSS可由移动装置100的一系统接地面(SystemGround Plane)所提供(未显示)。第二辐射部150和馈入辐射部110的较宽部分120之间可形成一第一耦合间隙(Coupling Gap)GC1。第二辐射部150和第一辐射部140之间可形成一第二耦合间隙GC2。

在一些实施例中，馈入辐射部110、第一辐射部140，以及第二辐射部150是共同形成一天线结构(Antenna Structure)，而此天线结构为平面式(Planar)并设置于介质基板170的一表面上。

图2是显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的俯视图。图2和图1相似。在图2的实施例中，移动装置200还包括一第三辐射部260，其是由金属材质所制成并设置于介质基板170上。第三辐射部260可以大致呈现一等宽L字形。第三辐射部260具有一第一端261和一第二端262，其中第三辐射部260的第一端261是耦接至接地电位VSS，而第三辐射部260的第二端262为一开路端并邻近于第二辐射部150。第三辐射部260和第二辐射部150之间可形成一第三耦合间隙GC3。第三辐射部260的第二端262和馈入辐射部110的第二端112可大致朝相同方向作延伸。根据实际测量结果，第三辐射部260可形成移动装置200的一天线结构的一延伸部分，以增加此天线结构的操作频宽(Operation Bandwidth)。图2的移动装置200的其余特征皆与图1的移动装置100类似，故此二实施例均可实现相似的操作效果。

图3是显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的天线结构的返回损失(Return Loss)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，当由信号源190所激发时，移动装置200的天线结构可涵盖一第一频带(FrequencyBand)FB1、一第二频带FB2、一第三频带FB3、一第四频带FB4，以及一第五频带FB5，其中第一频带FB1可介于2400MHz至2500MHz之间，第二频带FB2可介于5150MHz至5850MHz之间，第三频带FB3可介于3300MHz至3600MHz之间，第四频带FB4可介于3600MHz至4900MHz之间，而第五频带FB5可介于5925MHz至7125MHz之间。必须注意的是，除了传统Wi-Fi所对应的第一频带FB1和第二频带FB2以外，移动装置200的天线结构更涵盖新一代Wi-Fi可能对应的第三频带FB3、第四频带FB4，以及第五频带FB5。因此，移动装置200的天线结构将至少可支援WLAN(Wireless Wide Area Network)的宽频操作。

在一些实施例中，移动装置200的天线结构的操作原理可如下列所述。第一频带FB1可由第二辐射部150所激发产生。第二频带FB2和第四频带FB4皆可由馈入辐射部110所激发产生。第三频带FB3可由第三辐射部260所激发产生。第五频带FB5可由第一辐射部140所激发产生。另外，第二辐射部150包括一第一区段(Segment)154和一第二区段155，其中第一区段154是与第一辐射部140至少部分垂直，而第二区段155是与第三辐射部260至少部分垂直。根据实际测量结果，这种垂直电流路径的设计可避免第一辐射部140、第二辐射部150，以及第三辐射部260互相干扰，从而能大幅提升第一频带FB1、第三频带FB3，以及第五频带FB5之间的隔离度(Isolation)。

图4是显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的天线结构的辐射效率(Radiation Efficiency)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表辐射效率(dB)。根据图4的测量结果，移动装置200的天线结构于前述第一频带FB1、第二频带FB2、第三频带FB3、第四频带FB4，以及第五频带FB5中的辐射效率可达至少约-3dB，此已可满足一般WLAN通信的实际应用需求。

在一些实施例中，移动装置200的元件尺寸是如下列所述。天线结构的总长度LT可约为25mm，总宽度WT可约为10mm。馈入辐射部110的内侧长度L1可以大致等于第二频带FB2的0.25倍波长(λ/4)，而馈入辐射部110的外侧长度L2可以大致等于第四频带FB4的0.25倍波长(λ/4)。第一辐射部140的长度L3可以大致等于第五频带FB5的0.25倍波长(λ/4)。第二辐射部150的长度L4可以大致等于第一频带FB1的0.25倍波长(λ/4)。第三辐射部260的长度L5可以大致等于第三频带FB3的0.25倍波长(λ/4)。在馈入辐射部110中，较宽部分120的宽度W1可以大致为较窄部分130的宽度W2的4倍。另外，馈入辐射部110的较窄部分130的宽度W2可大致为第一辐射部140的宽度W3的2倍。第二辐射部150的宽度W4和第三辐射部260的宽度W5皆可大致等于第一辐射部140的宽度W3。第一耦合间隙GC1的宽度可介于1mm至2mm之间。第二耦合间隙GC2的宽度可介于1mm至2mm之间。第三耦合间隙GC3的宽度可介于1mm至2mm之间。以上元件尺寸范围是根据多次实验结果而求出，其有助于最佳化移动装置200的天线结构的操作频宽和阻抗匹配(Impedance Matching)。

本发明提出一种新颖的移动装置及天线结构，通过在天线结构中加入蜿蜒延伸和耦合馈入的辐射部，其可同时涵盖新一代Wi-Fi所有可能的操作频带。总而言之，本发明至少具有小尺寸、宽频带，以及低制造成本等优势，故其很适合应用于各种窄边框(NarrowBorder)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。本发明的移动装置及天线结构并不仅限于图1-图4所示的状态。本发明可以仅包括图1-图4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。

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，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的变动与润饰，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

1.一种移动装置，包括：

一馈入辐射部，包括一较宽部分和一较窄部分，其中，该较宽部分具有一馈入点；

一第一辐射部，耦接至该较宽部分，其中，该第一辐射部和该较窄部分大致朝相反方向作延伸；

一第二辐射部，耦接至一接地电位，并具有一蜿蜒结构，其中，该第二辐射部是邻近于该馈入辐射部和该第一辐射部；以及

一介质基板，其中，该馈入辐射部、该第一辐射部，以及该第二辐射部皆设置于该介质基板上；

其中，该馈入辐射部、该第一辐射部，以及该第二辐射部是共同形成一天线结构；

所述移动装置还包括：

一第三辐射部，耦接至该接地电位，并邻近于该第二辐射部，其中，该第三辐射部是形成该天线结构的一延伸部分；

其中，该天线结构涵盖一第一频带、一第二频带、一第三频带、一第四频带，以及一第五频带，该第一频带是介于2400MHz至2500MHz之间，该第二频带是介于5150MHz至5850MHz之间，该第三频带是介于3300MHz至3600MHz之间，该第四频带是介于3600MHz至4900MHz之间，而该第五频带是介于5925MHz至7125MHz之间。

2.如权利要求1所述的移动装置，其中，该馈入辐射部是呈现一L字形。

3.如权利要求1所述的移动装置，其中，该第一辐射部是呈现一直条形。

4.如权利要求1所述的移动装置，其中，该第三辐射部是呈现一L字形。

5.如权利要求1所述的移动装置，其中，该馈入辐射部的内侧长度是大致等于该第二频带的0.25倍波长，而该馈入辐射部的外侧长度是大致等于该第四频带的0.25倍波长。

6.如权利要求1所述的移动装置，其中，该第一辐射部的长度是大致等于该第五频带的0.25倍波长。

7.如权利要求1所述的移动装置，其中，该第二辐射部的长度是大致等于该第一频带的0.25倍波长。

8.如权利要求1所述的移动装置，其中，该第三辐射部的长度是大致等于该第三频带的0.25倍波长。