CN116646718A - 移动装置 - Google Patents

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CN116646718A CN202210246368.0A CN202210246368A CN116646718A CN 116646718 A CN116646718 A CN 116646718A CN 202210246368 A CN202210246368 A CN 202210246368A CN 116646718 A CN116646718 A CN 116646718A
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苏家纬
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Abstract

一种移动装置，包括：接地元件、第一辐射部、第二辐射部，以及介质基板。第一辐射部具有馈入点，其中第一辐射部包括蜿蜒部分。第二辐射部耦接至馈入点，并至少部分由第一辐射部所包围，其中第一辐射部和第二辐射部之间形成耦合间隙。接地元件、第一辐射部，以及第二辐射部均设置于介质基板上。第一辐射部和第二辐射部可共同形成平面化天线结构，其中平面化天线结构可涵盖TETRA(Terrestrial Trunked Radio)频带和GPS(Global PositioningSystem)频带。

Description

移动装置
技术领域
本发明关于一种移动装置，特别关于一种移动装置及其天线结构(AntennaStructure)。
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。
天线(Antenna)为无线通讯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操作频宽(Operational Bandwidth)过窄，则很容易造成移动装置的通讯品质下降。因此，如何设计出一种小尺寸、宽频带的天线元件，对设计者而言是一项重要课题。
发明内容
在较佳实施例中，本发明提出一种移动装置，包括：接地元件；第一辐射部，具有馈入点，其中该第一辐射部包括蜿蜒部分；第二辐射部，耦接至该馈入点，并至少部分由该第一辐射部所包围，其中该第一辐射部和该第二辐射部之间形成耦合间隙；以及介质基板，其中该接地元件、该第一辐射部，以及该第二辐射部均设置于该介质基板上；其中该第一辐射部和该第二辐射部共同形成平面化天线结构；其中该平面化天线结构涵盖TETRA(Terrestrial Trunked Radio)频带和GPS(Global Positioning System)频带。
在一些实施例中，该移动装置进一步包括：信号源，具有正极和负极，其中该信号源的该正极耦接至该馈入点，而该信号源的该负极耦接至该接地元件上的接地点。
在一些实施例中，该TETRA频带介于380MHz至430MHz之间。
在一些实施例中，该GPS频带大致位于1575MHz处。
在一些实施例中，该第一辐射部呈现倒U字形。
在一些实施例中，该第一辐射部的该蜿蜒部分呈现倒M字形。
在一些实施例中，该第一辐射部进一步包括末端延伸部分。
在一些实施例中，该第二辐射部呈现不等宽直条形。
在一些实施例中，该第二辐射部包括较窄部分和较宽部分，而该较宽部分经由该较窄部分耦接至该馈入点。
在一些实施例中，该耦合间隙形成于该第一辐射部的该末端延伸部分和该第二辐射部的该较宽部分之间。
在一些实施例中，该第二辐射部的较窄部分的宽度介于1mm至2mm之间。
在一些实施例中，该第二辐射部的较宽部分的宽度介于3mm至4mm之间。
在一些实施例中，该第一辐射部的长度小于该TETRA频带的0.25倍波长。
在一些实施例中，该第一辐射部的长度大致等于该TETRA频带的0.22倍波长。
在一些实施例中，该第一辐射部的该蜿蜒部分的长度介于该TETRA频带的0.04倍至0.05倍波长之间。
在一些实施例中，该第二辐射部的长度小于该GPS频带的0.25倍波长。
在一些实施例中，该第二辐射部的长度大致等于该GPS频带的0.15倍波长。
在一些实施例中，该耦合间隙的宽度介于3mm至4mm之间。
在一些实施例中，该第一辐射部的该蜿蜒部分界定出第一缺口和第二缺口。
在一些实施例中，该第一缺口和该第二缺口的每一者的宽度均介于2mm至4mm之间。
附图说明
图1A为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的俯视图。
图1B为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的剖面图。
图2为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的平面化天线结构的返回损失图。
图3为显示根据本发明一实施例所述的移动装置的平面化天线结构的辐射效率图。
其中，附图标记：
100：移动装置
110：接地元件
120：第一辐射部
121：第一辐射部的第一端
122：第一辐射部的第二端
124：第一辐射部的蜿蜒部分
125：第一辐射部的末端延伸部分
127：第一缺口
128：第二缺口
130：第二辐射部
131：第二辐射部的第一端
132：第二辐射部的第二端
134：第一辐射部的较窄部分
135：第一辐射部的较宽部分
170：介质基板
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：TETRA频带
FB2：GPS频带
FP：馈入点
GC1：耦合间隙
GP：接地点
L1,L2,L3：长度
LC1：剖面线
W1,W2,W3,W4,W5：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，并配合所附说明书附图，作详细说明如下。
在说明书及权利要求书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书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书当中所提及的“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，若文中描述第一装置耦接至第二装置，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。
以下的公开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。以下的公开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，若是本说明书叙述了第一特征形成于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，也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，以下说明书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并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，是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。除了在说明书附图中示出的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。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1A为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。图1B为显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的剖面图(沿图1A的剖面线LC1)。请一并参考图1A、图1B。例如，移动装置100可为穿戴式装置(Wearable Device)、智能手机(Smart Phone)、平板计算机(Tablet Computer)，或是笔记型计算机(NotebookComputer)。抑或，移动装置100可为物联网(Internet of Things，IOT)中的任一单元。必须理解的是，虽然未显示于图1A、图1B当中，但移动装置100进一步可包括其他元件，例如：处理器(Processor)、触控面板(Touch Control Panel)、扬声器(Speaker)，以及外壳(Housing)。
如图1A、图1B所示，移动装置100至少包括：接地元件(Ground Element)110、第一辐射部(Radiation Element)120、第二辐射部130，以及介质基板(Dielectric Substrate)170，其中接地元件110、第一辐射部120，以及第二辐射部130均可用金属材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。
接地元件110可以大致呈现矩形。例如，接地元件110可用于提供接地电位(GroundVoltage)。在一些实施例中，接地元件110进一步可耦接至移动装置100的系统接地面(System Ground Plane)(未显示)。
第一辐射部120可以大致呈现倒U字形。详细而言，第一辐射部120具有第一端121和第二端122，其中馈入点(Feeding Point)FP位于第一辐射部120的第一端121处，而第一辐射部120的第二端122为开路端(Open End)。第一辐射部120包括蜿蜒部分(MeanderingPortion)124。例如，第一辐射部120的蜿蜒部分124可以大致呈现倒M字形。第一辐射部120的蜿蜒部分124可用于界定出彼此分离的第一缺口(Notch)127和第二缺口128，其中第一缺口127可大致呈现矩形，而第二缺口128则可大致呈现另一矩形或L字形。在一些实施例中，第一辐射部120进一步包括末端延伸部分(Terminal Extension Portion)125，其可大致呈现直条形并邻近于第一辐射部120的第二端122处。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既定距离(例如：10mm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，移动装置100进一步包括信号源(Signal Source)190。例如，信号源190可为射频(Radio Frequency，RF)模组。详细而言，信号源190具有正极(PositiveElectrode)和负极(Negative Electrode)，其中信号源190的正极耦接至馈入点FP，而信号源190的负极耦接至接地元件110上的接地点(Grounding Point)GP。例如，接地点GP可位于接地元件110的任一角落处。在一些实施例中，信号源190可经由同轴电缆线(CoaxialCable)(未显示)耦接至第一辐射部120和接地元件110。
第二辐射部130可以大致呈现不等宽直条形。详细而言，第二辐射部130具有第一端131和第二端132，其中第二辐射部130的第一端131耦接至馈入点FP，而第二辐射部130的第二端132为开路端。例如，第一辐射部120的第二端122和第二辐射部130的第二端132可大致朝相反方向作延伸。必须注意的是，第二辐射部130至少部分由第一辐射部120所包围。在一些实施例中，第二辐射部130包括邻近于第一端131的较窄部分(Narrow Portion)134和邻近于第二端132的较宽部分(Wide Portion)135，其中较宽部分135经由较窄部分134耦接至馈入点FP。例如，第二辐射部130的较窄部分134可大致呈现L字形，而第二辐射部130的较宽部分135可大致呈现直条形。在一些实施例中，第一辐射部120的末端延伸部分125和第二辐射部130的较宽部分135之间可形成耦合间隙(Coupling Gap)GC1。
介质基板170可为FR4(Flame Retardant 4)基板、印刷电路板(Printed CircuitBoard，PCB)，或是软性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)。详细而言，介质基板170具有相对的第一表面E1和第二表面E2，其中接地元件110、第一辐射部120，以及第二辐射部130均可设置于介质基板170的第一表面E1上。在一些实施例中，第一辐射部120可大致沿着介质基板170的第一表面E1的外缘作延伸。
在较佳实施例中，第一辐射部120和第二辐射部130可共同形成移动装置100的平面化天线结构(Planar Antenna Structure)，其可具有制作简单及低复杂度的优势。
图2为显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的平面化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2的量测结果，移动装置100的平面化天线结构可涵盖TETRA(Terrestrial Trunked Radio)频带FB1和GPS(Global Positioning System)频带FB2。例如，TETRA频带FB1可介于380MHz至430MHz之间，而GPS频带FB2可大致位于1575MHz处，但也不仅限于此。因此，移动装置100的平面化天线结构将至少可支援TETRA和GPS双频带的宽频操作。
在天线原理方面，第一辐射部120可用于激发产生前述的TETRA频带FB1。另外，第二辐射部130则可用于激发产生前述的GPS频带FB2。根据实际量测结果，在加入第一辐射部120的蜿蜒部分124以及第一辐射部120和第二辐射部130之间的耦合间隙GC1之后，移动装置100的平面化天线结构的整体尺寸将可作进一步微缩。例如，第一辐射部120的长度L1可小于TETRA频带FB1的0.25倍波长(λ/4)，而第二辐射部130的长度L3则可小于GPS频带FB2的0.25倍波长(λ/4)。
图3为显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的平面化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3的量测结果，在前述的TETRA频带FB1和GPS频带FB2内，移动装置100的平面化天线结构的辐射效率均可达至少-4dB，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，移动装置100的元件尺寸可如下列所述。第一辐射部120的长度L1可大致等于TETRA频带FB1的0.22倍波长(0.22λ)。第一辐射部120的宽度W1可介于1mm至2mm之间。第一辐射部120的蜿蜒部分124的长度L2可介于TETRA频带FB1的0.04倍至0.05倍波长之间(0.04λ～0.05λ)。第二辐射部130的长度L3可大致等于GPS频带FB2的0.15倍波长(0.15λ)。在第二辐射部130当中，较窄部分134的宽度W2可介于1mm至2mm之间，而较宽部分135的宽度W3可介于3mm至4mm之间。耦合间隙GC1的宽度可介于3mm至4mm之间。在第一辐射部120当中，第一缺口127的宽度W4可介于2mm至4mm之间，而第二缺口128的宽度W5也可介于2mm至4mm之间。以上尺寸和参数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的平面化天线结构的辐射效率、操作频宽(Operational Bandwidth)，以及阻抗匹配(Impedance Matching)。
本发明提出一种新颖的移动装置及其天线结构。与传统设计相比，本发明至少具有平面化、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各式的移动通讯装置或物联网当中。
值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围均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。本发明的移动装置并不仅限于图1A-图3所图示的状态。本发明可以仅包括图1A-图3的任何一或复数个实施例的任何一或复数项特征。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当中。
在本说明书以及权利要求书中的序数，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，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims (20)

1.一种移动装置，包括：
接地元件；
第一辐射部，具有馈入点，其中该第一辐射部包括蜿蜒部分；
第二辐射部，耦接至该馈入点，并至少部分由该第一辐射部所包围，其中该第一辐射部和该第二辐射部之间形成耦合间隙；以及
介质基板，其中该接地元件、该第一辐射部，以及该第二辐射部均设置于该介质基板上；
其中该第一辐射部和该第二辐射部共同形成平面化天线结构；
其中该平面化天线结构涵盖TETRA(Terrestrial Trunked Radio)频带和GPS(GlobalPositioning System)频带。
2.根据权利要求1所述的移动装置，进一步包括：
信号源，具有正极和负极，其中该信号源的该正极耦接至该馈入点，而该信号源的该负极耦接至该接地元件上的接地点。
3.根据权利要求1所述的移动装置，其中该TETRA频带介于380MHz至430MHz之间。
4.根据权利要求1所述的移动装置，其中该GPS频带位于1575MHz处。
5.根据权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部呈现倒U字形。
6.根据权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部的该蜿蜒部分呈现倒M字形。
7.根据权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部进一步包括末端延伸部分。
8.根据权利要求1所述的移动装置，其中该第二辐射部呈现不等宽直条形。
9.根据权利要求7所述的移动装置，其中该第二辐射部包括较窄部分和较宽部分，而该较宽部分经由该较窄部分耦接至该馈入点。
10.根据权利要求9所述的移动装置，其中该耦合间隙形成于该第一辐射部的该末端延伸部分和该第二辐射部的该较宽部分之间。
11.根据权利要求9所述的移动装置，其中该第二辐射部的较窄部分的宽度介于1mm至2mm之间。
12.根据权利要求9所述的移动装置，其中该第二辐射部的较宽部分的宽度介于3mm至4mm之间。
13.根据权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部的长度小于该TETRA频带的0.25倍波长。
14.根据权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部的长度等于该TETRA频带的0.22倍波长。
15.根据权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部的该蜿蜒部分的长度介于该TETRA频带的0.04倍至0.05倍波长之间。
16.根据权利要求1所述的移动装置，其中该第二辐射部的长度小于该GPS频带的0.25倍波长。
17.根据权利要求1所述的移动装置，其中该第二辐射部的长度等于该GPS频带的0.15倍波长。
18.根据权利要求1所述的移动装置，其中该耦合间隙的宽度介于3mm至4mm之间。
19.根据权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部的该蜿蜒部分界定出第一缺口和第二缺口。
20.根据权利要求19所述的移动装置，其中该第一缺口和该第二缺口的每一者的宽度均介于2mm至4mm之间。
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