CN117954825A - 通信装置 - Google Patents
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Abstract
一种通信装置。通信装置包括：一触控板框架、一金属墙，以及一天线结构；金属墙耦接至触控板框架；天线结构耦接至触控板框架，其中触控板框架设置于金属墙和天线结构之间。与传统设计相比，本发明的通信装置至少具有可提升辐射效率、可简化制造流程，以及可降低制造成本等优势，故本发明很适合应用于各种各样的装置当中。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信装置，特别是涉及一种具有高辐射效率(RadiationEfficiency)的传输装置。
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，长期演进)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辐射效率(Radiation Efficiency)不足，则很容易造成相关装置的通信质量下降。因此，如何设计出具有高辐射效率的通信装置，对设计者而言是一项重要课题。
因此，需要提供一种通信装置来解决上述问题。
发明内容
在较佳实施例中，本发明提出一种通信装置，包括：一触控板框架；一金属墙，耦接至触控板框架；以及一天线结构，耦接至触控板框架；其中触控板框架设置于金属墙和天线结构之间。
在一些实施例中，触控板框架、金属墙，以及天线结构为一体成形的设计。
在一些实施例中，天线结构涵盖一第一频带、一第二频带，以及一第三频带，第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，第二频带介于5150MHz至5875MHz之间，而第三频带介于5925MHz至7125MHz之间。
在一些实施例中，通信装置还包括：一电池元件，设置于触控板框架的一侧，其中电池元件邻近于金属墙。
在一些实施例中，天线结构的一垂直投影与电池元件完全不重叠。
在一些实施例中，金属墙的高度大于电池元件的高度。
在一些实施例中，通信装置还包括：一底部外壳，其中底部外壳邻近于触控板框架。
在一些实施例中，底部外壳由碳纤维材质所制成。
在一些实施例中，通信装置还包括：一金属层，贴合于底部外壳，其中金属层设置于底部外壳和触控板框架之间。
在一些实施例中，金属墙还耦接至金属层。
在一些实施例中，底部外壳由金属材质所制成。
在一些实施例中，金属墙还耦接至底部外壳。
在一些实施例中，底部外壳由塑胶材质所制成。
在一些实施例中，通信装置还包括：一触控板，设置于触控板框架的另一侧，其中触控板邻近于天线结构。
在一些实施例中，通信装置还包括：一顶部外壳，其中顶部外壳邻近于天线结构和触控板。
在一些实施例中，顶部外壳还包括与天线结构互相对应的一非导体天线窗。
在一些实施例中，天线结构为一平面倒F字形天线。
在一些实施例中，天线结构为一回路天线。
在一些实施例中，天线结构为一偶极天线。
在一些实施例中，金属墙的长度大于天线结构的长度。
本发明提出一种新颖的通信装置。与传统设计相比，本发明至少具有可提升辐射效率、可简化制造流程，以及可降低制造成本等优势，故本发明很适合应用于各种各样的装置当中。
附图说明
图1显示根据本发明一实施例所述的通信装置的剖面图。
图2A显示根据本发明一实施例所述的通信装置的立体图。
图2B显示根据本发明一实施例所述的通信装置的剖面图。
图3显示根据本发明一实施例所述的通信装置的天线结构的辐射效率图。
图4显示根据本发明一实施例所述的通信装置的剖面图。
图5显示根据本发明一实施例所述的通信装置的剖面图。
图6显示根据本发明一实施例所述的天线结构的示意图。
图7显示根据本发明一实施例所述的天线结构的示意图。
图8显示根据本发明一实施例所述的天线结构的示意图。
图9显示根据本发明一实施例所述的通信装置的立体图。
主要组件符号说明：
100、200、400、500、900 通信装置
110、910 触控板框架
120、420、920 金属墙
130、630、730、830、930 天线结构
135 天线结构的垂直投影
240 电池元件
250 触控板
260 顶部外壳
265 非导体天线窗
270、470、570 底部外壳
280 金属层
290 导体垫片
631 馈入辐射部
632 第一辐射部
633 第二辐射部
634 短路辐射部
635 寄生辐射部
636 信号源
837 换衡器
CC1 第一曲线
CC2 第二曲线
FB1 第一频带
FB2 第二频带
FB3 第三频带
GC 耦合间隙
H1、H2 高度
L1、L2 长度
LC1 剖面线
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，或经由其他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，以下说明书不同范例可能重复使用相同的参考符号或(和)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或(和)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”以及类似的用词，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。除了在附图中绘示的方位外，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显示根据本发明一实施例所述的通信装置(Communication Device)100的剖面图。通信装置100可应用于一移动装置(Mobile Device)当中，例如：一笔记本型计算机(Notebook Computer)、一智能手机(Smart Phone)，或是一平板计算机(TabletComputer)，但亦不仅限于此。在图1的实施例中，通信装置100至少包括一触控板框架(Click Pad Frame)110、一金属墙(Metal Wall)120，以及一天线结构(AntennaStructure)130，其中触控板框架110和天线结构130皆可用金属材质制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。
触控板框架110、金属墙120，以及天线结构130的形状和样式在本发明中并不特别作限制。金属墙120耦接至触控板框架110。天线结构130亦耦接至触控板框架110。触控板框架110可设置于金属墙120和天线结构130之间。在一些实施例中，触控板框架110、金属墙120，以及天线结构130三者可为一体成形的设计：例如，前述三元件可由单一金属片经过切割及弯折后制作形成。在一些实施例中，金属墙120可由触控板框架110处朝一第一方向作延伸，而天线结构130则可由触控板框架110处朝一第二方向作延伸，其中前述的第二方向可与第一方向相异或相反。
根据实际测量结果，金属墙120的加入可避免天线结构130受到周遭其他电子元件的干扰，使得通信装置100的整体辐射效率(Radiation Efficiency)能够大幅提升。另一方面，由于天线结构130与触控板框架110两者能互相整合，故通信装置100的整体制造成本还可以进一步降低。
以下实施例将介绍通信装置100的不同组态及详细结构特征。必须理解的是，这些附图和叙述仅为举例，而非用于限制本发明的范围。
图2A显示根据本发明一实施例所述的通信装置200的立体图。图2B显示根据本发明一实施例所述的通信装置200的剖面图(沿图2A的一剖面线LC1)。请一并参考图2A、图2B。图2A、图2B与图1相似。在图2A、图2B的实施例中，通信装置200还包括一电池元件(BatteryElement)240、一触控板(Click Pad)250、一顶部外壳(Top Housing)260、一底部外壳(Bottom Housing)270，以及一金属层(Metal Layer)280。必须理解的是，通信装置200的一系统机壳可包括顶部外壳260和底部外壳270，其中此二者即分别等同于笔记本型计算机领域中俗称的“C件”与“D件”。大致而言，通信装置200的其余元件皆可位于顶部外壳260和底部外壳270两者共同所界定的一内部空间中。
电池元件240可用于提供电力给通信装置200。电池元件240设置于触控板框架110的一侧(例如：上方侧)，其中电池元件240邻近于金属墙120。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：10mm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)。例如，金属墙120的高度H1可大于电池元件240的高度H2，以阻挡来自电池元件240的相关噪声(Noise)。例如，金属墙120的高度H1可以介于2mm至15mm之间。在一些实施例中，天线结构130的一垂直投影(Vertical Projection)135与电池元件240完全不重叠，从而能最小化电池元件240及其相关的电路板(未显示)所造成的干扰。必须理解的是，电池元件240仅为一选用元件(Optional Component)，在其他实施例中亦可移除。
触控板250可用于接收一使用者输入。例如，当使用者的手指接触到触控板250时，触控板250将可产生对应的一输入信号。触控板250设置于触控板框架110的相对另一侧(例如：下方侧)，其中触控板250邻近于天线结构130。换言之，触控板框架110可将触控板250和电池元件240两者彼此分隔开。在一些实施例中，触控板框架110可用于支撑及固定住触控板250，其中触控板250的一垂直投影可与触控板框架110至少部分重叠。顶部外壳260同时邻近于天线结构130和触控板250。在一些实施例中，顶部外壳260还包括与天线结构130互相对应的一非导体天线窗(Antenna Window)265，使得天线结构130的相关电磁信号可经由此非导体天线窗265来进行传送。例如，非导体天线窗265可与天线结构130大致互相对齐，但亦不仅限于此。
底部外壳270邻近于触控板框架110，其中底部外壳270可由碳纤维(CarbonFiber)材质所制成。金属层280贴合于底部外壳270，其中金属层280设置于底部外壳270和触控板框架110之间。在一些实施例中，金属层280可藉由溅镀(Sputter Deposition)技术来形成于底部外壳270上。在另一些实施例中，金属层280亦可改为设置于底部外壳270上的一接地铜箔(Ground Copper Foil)。
金属墙120还可耦接至金属层280。在一些实施例中，金属墙120经由一导体垫片(Conductive Gasket)290来耦接至金属层280，其中导体垫片290可用于补偿通信装置200的制造公差(Manufacturing Tolerance)。在另一些实施例中，金属墙120亦可直接连接至金属层280，或可经由一螺丝元件(未显示)来固定于金属层280上。根据实际测量结果，若将金属墙120和金属层280两者互相耦接，则可有效避免底部外壳270的存在对天线结构130的辐射场型(Radiation Pattern)造成负面影响。图2A、图2B的通信装置200的其余特征皆与图1的通信装置100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图3显示根据本发明一实施例所述的通信装置200的天线结构130的辐射效率图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表辐射效率(dB)。如图3所示，一第一曲线CC1代表通信装置200尚未使用金属墙120时天线结构130的操作特性，而一第二曲线CC2则代表通信装置200已经使用金属墙120时天线结构130的操作特性。根据图3的测量结果，通信装置200的天线结构130可涵盖一第一频带(Frequency Band)FB1、一第二频带FB2，以及一第三频带FB3。例如，第一频带FB1可介于2400MHz至2500MHz之间，第二频带FB2可介于5150MHz至5875MHz之间，而第三频带FB3可介于5925MHz至7125MHz之间。因此，通信装置200将至少可支持传统WLAN(Wireless Local Area Network)和新世代Wi-Fi 6E的宽频操作。另外，藉由比较第一曲线CC1和第二曲线CC2可知，金属墙120的加入有助于改善天线结构130的辐射效率达至少1.5dB，此已可满足一般移动通信装置的实际应用需求。
图4显示根据本发明一实施例所述的通信装置400的剖面图。图4与图2A、图2B相似。在图4的实施例中，通信装置400不包括前述的金属层280，且通信装置400的一底部外壳470由金属材质所制成。另外，通信装置400的一金属墙420还耦接至底部外壳470，以避免底部外壳470的存在对天线结构130的辐射场型造成负面影响。图4的通信装置400的其余特征皆与图2A、图2B的通信装置200类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图5显示根据本发明一实施例所述的通信装置500的剖面图。图5与图2A、图2B相似。在图5的实施例中，通信装置500不包括前述的金属层280，且通信装置500的一底部外壳570由塑胶材质所制成。在此设计下，通信装置500的金属墙120仍可用于最小化电池元件240及其相关的电路板(未显示)所造成的干扰。在另一些实施例中，金属墙120亦可直接朝向底部外壳570作延伸。换言之，金属墙120可以不包括任何弯折部分，而亦不致影响其功效。图5的通信装置500的其余特征皆与图2A、图2B的通信装置200类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图6显示根据本发明一实施例所述的天线结构630的示意图。在图6的实施例中，天线结构630可为一平面倒F字形天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)。详细而言，天线结构630包括一馈入辐射部(Feeding Radiation Element)631、一第一辐射部(RadiationElement)632、一第二辐射部633、一短路辐射部(Shorting Radiation Element)634，以及一寄生辐射部(Parasitic Radiation Element)635。馈入辐射部631耦接至一信号源(Signal Source)636。第一辐射部632耦接至馈入辐射部631。第二辐射部633耦接至馈入辐射部631，其中第二辐射部633和第一辐射部632两者可大致朝相反方向作延伸。馈入辐射部631还可经由短路辐射部634耦接至一接地电位VSS。例如，接地电位VSS可由前述的触控板框架110、金属墙120，或金属层280所提供。寄生辐射部635邻近于第二辐射部633，其中寄生辐射部635和第二辐射部633之间可形成一耦合间隙(Coupling Gap)GC。在一些实施例中，第二辐射部633和寄生辐射部635可用于涵盖前述的第二频带FB2和第三频带FB3。必须理解的是，天线结构630亦可套用至前述的通信装置100、200、400，或500当中。
图7显示根据本发明一实施例所述的天线结构730的示意图。在图7的实施例中，天线结构730可为一回路天线(Loop Antenna)，其中天线结构730的接地电位VSS可由前述的触控板框架110、金属墙120，或金属层280所提供。必须理解的是，天线结构730亦可套用至前述的通信装置100、200、400，或500当中。
图8显示根据本发明一实施例所述的天线结构830的示意图。在图8的实施例中，天线结构830可为一偶极天线(Dipole Antenna)，其还可经由一换衡器(Balun)837耦接至接地电位VSS，而换衡器837则可用于微调天线结构830的阻抗匹配(Impedance Matching)。另外，天线结构830的接地电位VSS可由前述的触控板框架110、金属墙120，或金属层280所提供。必须理解的是，天线结构830亦可套用至前述的通信装置100、200、400，或500当中。
图9显示根据本发明一实施例所述的通信装置900的立体图。图9与图1相似。在图9的实施例中，通信装置900包括一触控板框架910、一个或多个金属墙920，以及一个或多个天线结构930。为了有效抑制噪声及干扰，金属墙920的长度L1可大于天线结构930的长度L2。例如，金属墙920的长度L1可介于10mm至60mm之间。在另一些实施例中，通信装置900还可包括更多个金属墙920及对应的天线结构930，以满足各种应用需求。图9的通信装置900的其余特征皆与图1的通信装置100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
本发明提出一种新颖的通信装置。与传统设计相比，本发明至少具有可提升辐射效率、可简化制造流程，以及可降低制造成本等优势，故本发明很适合应用于各种各样的装置当中。
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。设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的通信装置并不仅限于图1至图9所图示的状态。本发明可以仅包括图1至图9的任何一个或多个实施例的任何一项或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于本发明的通信装置当中。
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，然而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的情况下，应当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。
Claims (20)
1.一种通信装置，该通信装置包括：
一触控板框架；
一金属墙，该金属墙耦接至该触控板框架；以及
一天线结构，该天线结构耦接至该触控板框架；
其中该触控板框架设置于该金属墙和该天线结构之间。
2.如权利要求1所述的通信装置，其中该触控板框架、该金属墙，以及该天线结构为一体成形的设计。
3.如权利要求1所述的通信装置，其中该天线结构涵盖一第一频带、一第二频带，以及一第三频带，该第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，该第二频带介于5150MHz至5875MHz之间，而该第三频带介于5925MHz至7125MHz之间。
4.如权利要求1所述的通信装置，该通信装置还包括：
一电池元件，该电池元件设置于该触控板框架的一侧，其中该电池元件邻近于该金属墙。
5.如权利要求4所述的通信装置，其中该天线结构的一垂直投影与该电池元件完全不重叠。
6.如权利要求4所述的通信装置，其中该金属墙的高度大于该电池元件的高度。
7.如权利要求1所述的通信装置，该通信装置还包括：
一底部外壳，其中该底部外壳邻近于该触控板框架。
8.如权利要求7所述的通信装置，其中该底部外壳由碳纤维材质所制成。
9.如权利要求8所述的通信装置，该通信装置还包括：
一金属层，该金属层贴合于该底部外壳，其中该金属层设置于该底部外壳和该触控板框架之间。
10.如权利要求9所述的通信装置，其中该金属墙还耦接至该金属层。
11.如权利要求7所述的通信装置，其中该底部外壳由金属材质所制成。
12.如权利要求11所述的通信装置，其中该金属墙还耦接至该底部外壳。
13.如权利要求7所述的通信装置，其中该底部外壳由塑胶材质所制成。
14.如权利要求1所述的通信装置，该通信装置还包括：
一触控板，该触控板设置于该触控板框架的另一侧，其中该触控板邻近于该天线结构。
15.如权利要求14所述的通信装置，该通信装置还包括：
一顶部外壳，其中该顶部外壳邻近于该天线结构和该触控板。
16.如权利要求15所述的通信装置，其中该顶部外壳还包括与该天线结构互相对应的一非导体天线窗。
17.如权利要求1所述的通信装置，其中该天线结构为一平面倒F字形天线。
18.如权利要求1所述的通信装置，其中该天线结构为一回路天线。
19.如权利要求1所述的通信装置，其中该天线结构为一偶极天线。
20.如权利要求1所述的通信装置，其中该金属墙的长度大于该天线结构的长度。
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