CN117438789A - 支援宽频操作的移动装置 - Google Patents

Abstract

一种支援宽频操作的移动装置，包括：一第一辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部，以及一介质基板。第一辐射部具有一馈入点。第二辐射部是耦接至一接地电位，其中第一辐射部是至少部分由第二辐射部所包围。馈入点是经由第三辐射部耦接至接地电位。第一辐射部、第二辐射部，以及第三辐射部皆设置于介质基板上，其中第一辐射部、第二辐射部，以及第三辐射部是共同形成一天线结构。

Description

支援宽频操作的移动装置

技术领域

本发明是关于一种移动装置，特别是关于一种可支援宽频操作的移动装置。

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。

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、宽频带的天线结构，对设计者而言是一项重要课题。

发明内容

在较佳实施例中，本发明提出一种支援宽频操作的移动装置，包括：一第一辐射部，具有一馈入点；一第二辐射部，耦接至一接地电位，其中该第一辐射部是至少部分由该第二辐射部所包围；一第三辐射部，其中该馈入点是经由该第三辐射部耦接至该接地电位；以及一介质基板，其中该第一辐射部、该第二辐射部，以及该第三辐射部皆设置于该介质基板上；其中该第一辐射部、该第二辐射部，以及该第三辐射部是共同形成一天线结构。

在一些实施例中，该天线结构的总长度是小于或等于10mm，而该天线结构的总宽度是小于或等于8mm。

在一些实施例中，该第一辐射部是呈现一倒L字形。

在一些实施例中，该第二辐射部具有一蜿蜒形状以界定出一缺口区域，而该第一辐射部是至少部分设置于该缺口区域内。

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，该第一辐射部和该第二辐射部之间形成一第一耦合间隙和一第二耦合间隙，该第二辐射部和该第三辐射部之间形成一第三耦合间隙，而该第一耦合间隙、该第二耦合间隙，以及该第三耦合间隙的每一者的宽度皆介于0.5mm至0.8mm之间。

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

在一些实施例中，该第一辐射部的长度是大致等于该第二频带的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介于6mm至8mm之间。

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示意图。

图2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增益图。

图3是显示根据本发明一实施例所述的笔记本电脑的立体图。

其中，附图标记说明如下：

100：移动装置

110：第一辐射部

111：第一辐射部的第一端

112：第一辐射部的第二端

120：第二辐射部

121：第二辐射部的第一端

122：第二辐射部的第二端

125：缺口区域

130：第三辐射部

131：第三辐射部的第一端

132：第三辐射部的第二端

150：天线结构

170：介质基板

190：信号源

300：笔记本电脑

310：上盖外壳

320：显示器边框

330：键盘边框

340：底座外壳

361：第一位置

362：第二位置

363：第三位置

364：第四位置

FB1：第一频带

FB2：第二频带

FP：馈入点

FPA：辅助馈入点

GC1：第一耦合间隙

GC2：第二耦合间隙

GC3：第三耦合间隙

L1，L2，L3，LT：长度

VSS：接地电位

W1，W2，W3，WT：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，并配合所附图式，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，若是本公开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，以下公开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1是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的示意图。例如，移动装置100可为一智能手机(Smart Phone)、一平板电脑(Tablet Computer)、一笔记本电脑(NotebookComputer)。如图1所示，移动装置100包括：一第一辐射部(Radiation Element)110、一第二辐射部120、一第三辐射部130，以及一介质基板(Dielectric Substrate)170，其中第一辐射部110、第二辐射部120，以及第三辐射部130皆可用金属材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。必须理解的是，虽然未显示于图1中，但移动装置100更可包括其他元件，例如：一处理器(Processor)、一触控面板(Touch Control Panel)、一扬声器(Speaker)、一供电模块(Power Supply Module)，或(且)一外壳(Housing)。

第一辐射部110可以大致呈现一倒L字形。详细而言，第一辐射部110具有一第一端111和一第二端112，其中一馈入点(Feeding Point)FP是位于第一辐射部110的第一端111处，而第一辐射部110的第二端112为一开路端(Open End)。馈入点FP更可耦接至一信号源(Signal Source)190。例如，信号源190可为一射频(Radio Frequency，RF)模块。必须注意的是，第一辐射部110是至少部分由第二辐射部120所包围。

第二辐射部120具有一蜿蜒形状(Meandering Shape)以界定出一缺口区域(NotchRegion)125，其中第一辐射部110是至少部分设置于此缺口区域125内。例如，第一辐射部110的第二端112可延伸进入此缺口区域125当中。详细而言，第二辐射部120具有一第一端121和一第二端122，其中第二辐射部120的第一端121是耦接至一接地电位VSS，而第二辐射部120的第二端122为一开路端。例如，第一辐射部110的第二端112和第二辐射部120的第二端122可大致朝相反且互相远离的方向作延伸。接地电位VSS可由移动装置100的一系统接地面(System Ground Plane)所提供(未显示)。在一些实施例中，第一辐射部110和第二辐射部120之间可形成一第一耦合间隙(Coupling Gap)GC1和一第二耦合间隙GC2。

第三辐射部130可大致呈现一L字形。详细而言，第三辐射部130具有一第一端131和一第二端132，其中第三辐射部130的第一端131是耦接至接地电位VSS，而第三辐射部130的第二端132是耦接至馈入点FP和第一辐射部110的第一端111。亦即，馈入点FP可经由第三辐射部130耦接至接地电位VSS。在一些实施例中，第二辐射部120和第三辐射部130之间可形成一第三耦合间隙GC3。

在较佳实施例中，第一辐射部110、第二辐射部120，以及第三辐射部130可共同形成移动装置100的一天线结构(Antenna Structure)150。必须注意的是，此天线结构150具有最小化的整体尺寸。例如，天线结构150的总长度LT可小于或等于10mm，而天线结构150的总宽度WT可小于或等于8mm。

介质基板170可为一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)，或是一软性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)。第一辐射部110、第二辐射部120，以及第三辐射部130皆可设置于介质基板170的同一表面上，使得天线结构150可为一平面式(Planar)天线结构。然而，本发明并不仅限于此。在另一些实施例中，第一辐射部110、第二辐射部120，以及第三辐射部130亦可设置于介质基板170的不同表面上，使得天线结构150可为一立体天线结构。

图2是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的天线结构150的辐射增益(Radiation Gain)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表辐射增益(dBi)。根据图2的量测结果，移动装置100的天线结构150可涵盖一第一频带(Frequency Band)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，移动装置100将至少可支援WLAN(Wireless Local AreaNetwork)2.4GHz/5GHz的宽频操作。

在一些实施例中，天线结构150的操作原理可如下列所述。第一辐射部110可激发产生前述的第二频带FB2。第二辐射部120可由第一辐射部110所耦合激发，以产生前述的第一频带FB1。另外，第三辐射部130则可用于微调第一频带FB1和第二频带FB2的阻抗匹配(Impedance Matching)，从而可增加第一频带FB1和第二频带FB2的操作频宽(OperationalBandwidth)。

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110的长度L1可大致等于天线结构150的第二频带FB2的0.25倍波长(λ/4)。第一辐射部110的宽度W1可介于0.5mm至1mm之间。第二辐射部120的长度L2可大致等于天线结构150的第一频带FB1的0.25倍波长(λ/4)。第二辐射部120的宽度W2可介于0.5mm至1mm之间。第三辐射部130的长度L3可介于6mm至8mm之间。第三辐射部130的宽度W3可介于0.5mm至1mm之间。第一耦合间隙GC1的宽度可介于0.5mm至0.8mm之间。第二耦合间隙GC2的宽度可介于0.5mm至0.8mm之间。第三耦合间隙GC3的宽度可介于0.5mm至0.8mm之间。以上尺寸和参数范围是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150的操作频宽和阻抗匹配。

在另一些实施例中，信号源190亦可改为耦接至第三辐射部130之上的一辅助馈入点FPA，而非原本的馈入点FP。根据实际量测结果，此一馈入修正亦可用于微调天线结构150的整体阻抗匹配，以符合不同设计需求。

图3是显示根据本发明一实施例所述的笔记本电脑300的立体图。在图3的实施例中，前述的天线结构150可应用于笔记本电脑300当中，其中笔记本电脑300包括一上盖外壳(Upper Housing)310、一显示器边框(Display Frame)320、一键盘边框(Keyboard Frame)330，以及一底座外壳(Base Housing)340。必须理解的是，上盖外壳310、显示器边框320、键盘边框330，以及底座外壳340即分别等同于笔记本电脑领域中俗称的“A件”、“B件”、“C件”，以及“D件”。前述的天线结构150可设置于笔记本电脑300的一第一位置361或(且)一第二位置362处，并可由非导体的显示器边框320所覆盖。抑或，前述的天线结构150可设置于笔记本电脑300的一第三位置363或(且)一第四位置363处，并可由非导体的键盘边框330所覆盖。根据实际量测结果，由于本发明的整体天线尺寸极小，故所提的设计可应用于各种窄边框(Narrow Border)的移动装置当中，同时维持良好的通讯品质与操作频宽。在一些实施例中，笔记本电脑300亦可同时使用多个天线结构150，以支援多输入多输出(Multi-Inputand Multi-Output，MIMO)的宽频操作。

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。本发明的移动装置并不仅限于图1-图3所图示的状态。本发明可以仅包括图1-图3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 (10)

1.一种支援宽频操作的移动装置，包括：

一第一辐射部，具有一馈入点；

一第二辐射部，耦接至一接地电位，其中该第一辐射部是至少部分由该第二辐射部所包围；

一第三辐射部，其中该馈入点是经由该第三辐射部耦接至该接地电位；以及

一介质基板，其中该第一辐射部、该第二辐射部，以及该第三辐射部皆设置于该介质基板上；

其中该第一辐射部、该第二辐射部，以及该第三辐射部是共同形成一天线结构。

2.如权利要求1所述的移动装置，其中该天线结构的总长度是小于或等于10mm，而该天线结构的总宽度是小于或等于8mm。

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倒L字形。

4.如权利要求1所述的移动装置，其中该第二辐射部具有一蜿蜒形状以界定出一缺口区域，而该第一辐射部是至少部分设置于该缺口区域内。

5.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。

6.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部和该第二辐射部之间形成一第一耦合间隙和一第二耦合间隙，该第二辐射部和该第三辐射部之间形成一第三耦合间隙，而该第一耦合间隙、该第二耦合间隙，以及该第三耦合间隙的每一者的宽度皆介于0.5mm至0.8mm之间。

7.如权利要求1所述的移动装置，其中该天线结构涵盖一第一频带和一第二频带，该第一频带是介于2400MHz至2500MHz之间，而该第二频带是介于5150MHz至5850MHz之间。

8.如权利要求7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二频带的0.25倍波长。

9.如权利要求7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。

10.如权利要求7所述的移动装置，其中该第三辐射部的长度是介于6mm至8mm之间。