CN117638464A - 支持宽频操作的移动装置 - Google Patents

Abstract

一种支持宽频操作的移动装置，包括一接地元件、一第二辐射部、一第二辐射部、一第三辐射部、一第四辐射部以及一第五辐射部。第一辐射部具有一馈入点。第二辐射部耦接至接地元件上的一第一接地点。第三辐射部耦接至馈入点，其中第一辐射部和第三辐射部皆由第二辐射部所至少部分包围。第四辐射部耦接至接地元件上的一第二接地点，其中第四辐射部包括一第一高架部分。第五辐射部耦接至馈入点，其中第五辐射部包括一第二高架部分。第一辐射部、第二辐射部、第三辐射部、第四辐射部以及第五辐射部共同形成一天线结构。

Description

支持宽频操作的移动装置

技术领域

本发明涉及一种移动装置，尤其涉及一种可支持宽频操作的移动装置。

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操作频宽(Operational Bandwidth)过窄，则很容易造成移动装置的通信品质下降。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，本发明提出一种支持宽频操作的移动装置，包括：一接地元件；一第一辐射部，具有一馈入点；一第二辐射部，耦接至该接地元件上的一第一接地点；一第三辐射部，耦接至该馈入点，其中该第一辐射部和该第三辐射部皆由该第二辐射部所至少部分包围；一第四辐射部，耦接至该接地元件上的一第二接地点，其中该第四辐射部包括一第一高架部分；以及一第五辐射部，耦接至该馈入点，其中该第五辐射部包括一第二高架部分；其中该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部、该第四辐射部，以及该第五辐射部共同形成一天线结构。

在一些实施例中，该第一辐射部呈现一不等宽U字形，而该第三辐射部呈现一直条形。

在一些实施例中，该第二辐射部呈现一不等宽L字形并包括一较宽部分和一较窄部分，而该较窄部分经由该较宽部分耦接至该第一接地点。

在一些实施例中，该第四辐射部的该第一高架部分呈现一L字形，而该第一高架部分的一第一垂直投影与该第一辐射部至少部分重叠。

在一些实施例中，该第五辐射部的该第二高架部分呈现一倒L字形，而该第二高架部分的一第二垂直投影与该第一辐射部至少部分重叠。

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、一第五频带以及一第六频带，该第一频带介于600MHz至960MHz之间，该第二频带位于1450MHz处，该第三频带介于1710MHz至2170MHz之间，该第四频带介于2300MHz至2700MHz之间，该第五频带介于3300MHz至3800MHz之间，而该第六频带介于5000MHz至6000MHz之间。

在一些实施例中，该第一辐射部和该第二辐射部的每一个的长度皆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大致等于该第五频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该第四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，该第五辐射部的长度大致等于该第三频带的0.25倍波长。

附图说明

图1A为根据本发明一实施例所述的移动装置的俯视图。

图1B为根据本发明一实施例所述的移动装置的一部分元件的俯视图。

图1C为根据本发明一实施例所述的移动装置的另一部分元件的俯视图。

图1D为根据本发明一实施例所述的移动装置的立体图。

图2为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3为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。

附图标记如下：

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

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:第二辐射部的较宽部分

135:第二辐射部的较窄部分

138:缺口区域

140:第三辐射部

141:第三辐射部的第一端

142:第三辐射部的第二端

150:第四辐射部

151:第四辐射部的第一端

152:第四辐射部的第二端

156:第四辐射部的第一高架部分

160:第五辐射部

161:第五辐射部的第一端

162:第五辐射部的第二端

166:第五辐射部的第二高架部分

D1:间距

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

FB6:第六频带

FP:馈入点

GC1:耦合间隙

GP1:第一接地点

GP2:第二接地点

H1,H2:高度

L1,L2,L3,L4,L5:长度

W1,W2: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。

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，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为根据本发明一实施例所述的移动装置100的俯视图。图1B为根据本发明一实施例所述的移动装置100的一部分元件的俯视图。图1C为根据本发明一实施例所述的移动装置100的另一部分元件的俯视图。图1D为根据本发明一实施例所述的移动装置100的立体图。请一并参考图1A、图1B、图1C及图1D。例如，移动装置100可为一智能手机(SmartPhone)、一平板电脑(Tablet Computer)、一笔记本电脑(Notebook Computer)。

在图1A、图1B、图1C及图1D的实施例中，移动装置100包括：一接地元件(GroundElement)110、一第一辐射部(Radiation Element)120、一第二辐射部130、一第三辐射部140、一第四辐射部150，以及一第五辐射部160，其中接地元件110、第一辐射部120、第二辐射部130、第三辐射部140、第四辐射部150，以及第五辐射部160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1A、图1B、图1C及图1D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 ControlPanel)、一扬声器(Speaker)、一供电模块(Power Supply Module)，或(且)一外壳(Housing)。

接地元件110可由一接地铜箔(Ground Copper Foil)所实施，其可提供一接地电位(Ground Voltage)。在一些实施例中，接地元件110更可耦接至移动装置100的一系统接地面(System Ground Plane)(未显示)。

第一辐射部120可以大致呈现一不等宽U字形。详细而言，第一辐射部120具有一第一端121和一第二端122，其中一馈入点(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为一开路端(Open End)。馈入点FP更可耦接至一信号源(Signal Source)(未显示)。例如，前述的信号源可为一射频(Radio Frequency，RF)模块。然而，本发明并不仅限于此。在另一些实施例中，第一辐射部120亦可改为一等宽结构。

第二辐射部130可以大致呈现一不等宽L字形。详细而言，第二辐射部130具有一第一端131和一第二端132，其中第二辐射部130的第一端131耦接至接地元件110上的一第一接地点(Grounding Point)GP1，而第二辐射部130的第二端132为一开路端。例如，第二辐射部130的第二端132和第一辐射部120的第二端122两者可大致朝相同方向作延伸。在一些实施例中，第二辐射部130包括邻近于第一端131的一较宽部分(Wide Portion)134和邻近于第二端132的一较窄部分(Narrow Portion)135，其中较窄部分135可经由较宽部分134耦接至第一接地点GP1。必须注意的是，本说明书中所谓“靠近”或“邻近”一词可指对应的二元件间距小于一临界距离(例如：10mm或更短)，亦可包括对应的二元件彼此直接接触的情况(也就是说，前述间距缩短至0)。在一些实施例中，第二辐射部130邻近于第一辐射部120，使得第二辐射部130的较窄部分135和第一辐射部120之间可形成一耦合间隙(Coupling Gap)GC1。

第三辐射部140可以大致呈现一直条形。详细而言，第三辐射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第三辐射部140的第一端141耦接至馈入点FP，而第三辐射部140的第二端142为一开路端。例如，第三辐射部140的第二端142和第一辐射部120的第二端122两者可大致朝相同方向作延伸。必须注意的是，第一辐射部120和第三辐射部140皆由第二辐射部130所至少部分包围。换言之，第二辐射部130和接地元件110可共同界定出一缺口区域(Notch Region)138，而第一辐射部120和第三辐射部140皆可位于此缺口区域138之内。

第四辐射部150可以大致呈现一蜿蜒形状(Meandering Shape)。详细而言，第四辐射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第四辐射部150的第一端151耦接至接地元件110上的一第二接地点GP2，而第四辐射部150的第二端152为一开路端。例如，第二接地点GP2可异于前述的第一接地点GP1。必须注意的是，第四辐射部150包括一第一高架部分(Elevated Portion)156，其可大致呈现一L字形。

另一方面，第五辐射部160具有一第一端161和一第二端162，其中第五辐射部160的第一端161耦接至馈入点FP，而第五辐射部160的第二端162为一开路端。例如，第五辐射部160的第二端162和第四辐射部150的第二端152两者可大致朝相反方向作延伸。必须注意的是，第五辐射部160包括一第二高架部分166，其可大致呈现一倒L字形。

详细而言，若第一辐射部120、第二辐射部130，以及第三辐射部140皆位于一第一平面上，则第四辐射部150的第一高架部分156和第五辐射部160的第二高架部分166皆可位于一第二平面上，其中前述的第二平面可与第一平面大致互相平行。在一些实施例中，第四辐射部150的第一高架部分156于前述的第一平面上具有一第一垂直投影(VerticalProjection)，而此第一垂直投影可与第一辐射部120至少部分重叠。另外，第五辐射部160的第二高架部分166于前述的第一平面上具有一第二垂直投影，而此第二垂直投影亦可与第一辐射部120至少部分重叠。

在较佳实施例中，第一辐射部120、第二辐射部130、第三辐射部140、第四辐射部150，以及第五辐射部160可共同形成移动装置100的一天线结构(Antenna Structure)。例如，第一辐射部120、第二辐射部130、第三辐射部140可设置于一介质基板(DielectricSubstrate)上(未显示)，而第四辐射部150和第五辐射部160则可设置于一支撑元件(Support Element)上(未显示)。前述的介质基板或支撑元件则可通过一FR4(FlameRetardant 4)基板、一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)、一软性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，或是一塑胶固定元件来实施。

图2为根据本发明一实施例所述的移动装置100的天线结构的返回损失(ReturnLoss)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的测量结果，移动装置100的天线结构可涵盖一第一频带(Frequency Band)FB1、一第二频带FB2、一第三频带FB3、一第四频带FB4、一第五频带FB5，以及一第六频带FB6。例如，第一频带FB1可介于600MHz至960MHz之间，第二频带FB2可位于1450MHz处，第三频带FB3可介于1710MHz至2170MHz之间，第四频带FB4可介于2300MHz至2700MHz之间，第五频带FB5可介于3300MHz至3800MHz之间，而第六频带FB6可介于5000MHz至6000MHz之间。因此，移动装置100将至少可支持新世代5G通信系统(5th Generation Wireless System)的宽频操作。

在一些实施例中，移动装置100的天线结构的操作原理可如下列所述。第一辐射部120可激发产生前述的第一频带FB1。第二辐射部130可激发产生一基频共振模态(Fundamental Resonant Mode)，以增加前述的第一频带FB1的操作频宽。第二辐射部130更可激发产生一高阶共振模态(Higher-Order Resonant Mode)，以形成前述的第四频带FB4。第三辐射部140可激发产生另一基频共振模态，以形成前述的第五频带FB5。第三辐射部140更可激发产生另一高阶共振模态，以形成前述的第六频带FB6。第四辐射部150可激发产生前述的第二频带FB2。第五辐射部160则可激发产生前述的第三频带FB3。由于移动装置100使用一立体天线结构，故其整体的天线尺寸将可较传统的平面式设计大幅度微缩。

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可大致等于移动装置100的天线结构的第一频带FB1的0.25倍波长(λ/4)。第二辐射部130的长度L2可大致等于移动装置100的天线结构的第一频带FB1的0.25倍波长(λ/4)。在第二辐射部130中，较宽部分134的宽度W1可介于5mm至7mm之间，而较窄部分135的宽度W2可介于2mm至3mm之间。第三辐射部140的长度L3可大致等于移动装置100的天线结构的第五频带FB5的0.25倍波长(λ/4)。第四辐射部150的长度L4可大致等于移动装置100的天线结构的第二频带FB2的0.25倍波长(λ/4)。第四辐射部150的第一高架部分156于第一辐射部120上的高度H1可介于5mm至7mm之间。第五辐射部160的长度L5可大致等于移动装置100的天线结构的第三频带FB3的0.25倍波长(λ/4)。第五辐射部160的第二高架部分166于第一辐射部120上的高度H2可介于5mm至7mm之间。耦合间隙GC1可介于1mm至2mm之间。第五辐射部160和第四辐射部150的最短间距D1可介于5mm至10mm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的天线结构的操作频宽(Operational Bandwidth)和阻抗匹配(Impedance Matching)。

图3为根据本发明一实施例所述的移动装置100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3的测量结果，移动装置100的天线结构于所需操作频带内的辐射效率皆可达至少-9dB以上，此已可满足一般移动通信装置的实际应用需求。

本发明提出一种新颖的移动装置及其立体天线结构。与传统设计相比，本发明至少具有小尺寸、宽频带、高辐射效率，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，然而其并非用以限定本发明的范围，本领域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随附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种支持宽频操作的移动装置，包括：

一接地元件；

一第一辐射部，具有一馈入点；

一第二辐射部，耦接至该接地元件上的一第一接地点；

一第三辐射部，耦接至该馈入点，其中该第一辐射部和该第三辐射部皆由该第二辐射部所至少部分包围；

一第四辐射部，耦接至该接地元件上的一第二接地点，其中该第四辐射部包括一第一高架部分；以及

一第五辐射部，耦接至该馈入点，其中该第五辐射部包括一第二高架部分；

其中该第一辐射部、该第二辐射部、该第三辐射部、该第四辐射部，以及该第五辐射部共同形成一天线结构。

2.如权利要求1所述的移动装置，其中该第一辐射部呈现一不等宽U字形，而该第三辐射部呈现一直条形。

3.如权利要求1所述的移动装置，其中该第二辐射部呈现一不等宽L字形并包括一较宽部分和一较窄部分，而该较窄部分经由该较宽部分耦接至该第一接地点。

4.如权利要求1所述的移动装置，其中该第四辐射部的该第一高架部分呈现一L字形，而该第一高架部分的一第一垂直投影与该第一辐射部至少部分重叠。

5.如权利要求1所述的移动装置，其中该第五辐射部的该第二高架部分呈现一倒L字形，而该第二高架部分的一第二垂直投影与该第一辐射部至少部分重叠。

6.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、一第二频带、一第三频带、一第四频带、一第五频带以及一第六频带，该第一频带介于600MHz至960MHz之间，该第二频带位于1450MHz处，该第三频带介于1710MHz至2170MHz之间，该第四频带介于2300MHz至2700MHz之间，该第五频带介于3300MHz至3800MHz之间，而该第六频带介于5000MHz至6000MHz之间。

7.如权利要求6所述的移动装置，其中该第一辐射部和该第二辐射部的每一个的长度皆等于该第一频带的0.25倍波长。

8.如权利要求6所述的移动装置，其中该第三辐射部的长度等于该第五频带的0.25倍波长。

9.如权利要求6所述的移动装置，其中该第四辐射部的长度等于该第二频带的0.25倍波长。

10.如权利要求6所述的移动装置，其中该第五辐射部的长度等于该第三频带的0.25倍波长。