CN118174009A - 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：馈入辐射部、第一辐射部、第二辐射部、短路辐射部、第三辐射部，以及第四辐射部。馈入辐射部具有一馈入点。第一辐射部耦接至馈入辐射部。第二辐射部耦接至馈入辐射部。第二辐射部和第一辐射部大致朝相反方向作延伸。第二辐射部可经由短路辐射部耦接至接地电位。第三辐射部耦接至接地电位。第三辐射部邻近于第一辐射部。第四辐射部耦接至馈入辐射部。第四辐射部邻近于第二辐射部。馈入辐射部、第一辐射部、第二辐射部、短路辐射部、第三辐射部，以及第四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

本发明的目的在于提出一种支持宽频操作的移动装置，以解决上述至少一个问题。

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：一馈入辐射部，具有一馈入点；一第一辐射部，耦接至该馈入辐射部；一第二辐射部，耦接至该馈入辐射部，其中该第二辐射部和该第一辐射部大致朝相反方向作延伸；一短路辐射部，其中该第二辐射部经由该短路辐射部耦接至一接地电位；一第三辐射部，耦接至该接地电位，其中该第三辐射部邻近于该第一辐射部；以及一第四辐射部，耦接至该馈入辐射部，其中该第四辐射部邻近于该第二辐射部；其中该馈入辐射部、该第一辐射部、该第二辐射部、该短路辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部共同形成一天线结构。

在一些实施例中，该馈入辐射部、该第一辐射部，以及该第二辐射部的组合呈现一T字形。

在一些实施例中，该移动装置还包括：一第五辐射部，耦接至该接地电位，其中该第五辐射部邻近于该第四辐射部。

在一些实施例中，该移动装置还包括：一介质基板，其中该馈入辐射部、该第一辐射部、该第二辐射部、该短路辐射部、该第三辐射部、该第四辐射部，以及该第五辐射部皆设置于该介质基板上。

在一些实施例中，该第三辐射部和该第一辐射部之间形成一第一耦合间隙，该第四辐射部和该第二辐射部之间形成一第二耦合间隙，该第五辐射部和该第四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个的宽度皆介于0.5mm至1mm之间。

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，以及一第四频带，该第一频带介于1805MHz至2170MHz之间，该第二频带介于2300MHz至2700MHz之间，该第三频带介于3300MHz至3800MHz之间，而该第四频带介于4400MHz至5000MHz之间。

在一些实施例中，该第一辐射部和该第二辐射部的总长度大致等于该第一频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该馈入辐射部和该第一辐射部的总长度大致等于该第二频带的0.25倍波长。

在一些实施例中，该第三辐射部的长度大致等于该第三频带的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四频带的0.25倍波长。

本发明的有益效果在于，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、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。

附图说明

图1为根据本发明一实施例所述的移动装置的俯视图。

图2为根据本发明一实施例所述的移动装置的俯视图。

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。

图4为根据本发明一实施例所述的笔记本电脑的立体图。

附图标记如下：

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

115:缺口区域

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

140:短路辐射部

141:短路辐射部的第一端

142:短路辐射部的第二端

150:第三辐射部

151:第三辐射部的第一端

152:第三辐射部的第二端

160:第四辐射部

161:第四辐射部的第一端

162:第四辐射部的第二端

170:介质基板

180:第五辐射部

181:第五辐射部的第一端

182:第五辐射部的第二端

190:信号源

400:笔记本电脑

410:上盖外壳

420:显示器边框

430:键盘边框

440:底座外壳

461:第一位置

462:第二位置

463:第三位置

464:第四位置

FB1:第一频带

FB2:第二频带

FB3:第三频带

FB4:第四频带

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,L2,L3,L4,L5,L6,LT:长度

VSS:接地电位

W5,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1为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至少包括：一馈入辐射部(Feeding RadiationElement)110、一第一辐射部(Radiation

Element)120、一第二辐射部130、一短路辐射部(Shorting Radiation

Element)140、一第三辐射部150，以及一第四辐射部160，其中馈入辐射部110、第一辐射部120、第二辐射部130、短路辐射部140、第三辐射部150，以及第四辐射部160皆可由金属材质所制成，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 ControlPanel)、一扬声器(Speaker)、一供电模块(Power Supply Module)，或(且)一外壳(Housing)。

馈入辐射部110、第一辐射部120，以及第二辐射部130的组合可大致呈现一T字形。详细而言，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(FeedingPoint)FP位于馈入辐射部110的第一端111处。馈入点FP更可耦接至一信号源(SignalSource)190。例如，信号源190可为一射频(Radio Frequency，RF)模块。

第一辐射部120可大致呈现一较长直条形。详细而言，第一辐射部120具有一第一端121和一第二端122，其中第一辐射部120的第一端121耦接至馈入辐射部110的第二端112，而第一辐射部120的第二端122为一开路端(Open End)。

第二辐射部130可大致呈现一较短直条形(相较于第一辐射部120而言)。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耦接至馈入辐射部110的第二端112。另外，第二辐射部130的第二端132和第一辐射部120的第二端122两者可大致朝相反且互相远离的方向作延伸。

短路辐射部140可大致呈现一直条形，其可与馈入辐射部110大致互相平行。详细而言，短路辐射部140具有一第一端141和一第二端142，其中短路辐射部140的第一端141耦接至一接地电位(Ground Voltage)VSS，而短路辐射部140的第二端142耦接至第二辐射部130的第二端132。换言之，第二辐射部130可经由短路辐射部140耦接至接地电位VSS。例如，接地电位VSS可由一接地铜箔(Ground Copper Foil)所提供。在一些实施例中，前述的接地铜箔更可耦接至移动装置100的一系统接地面(System Ground Plane)(未显示)。

第三辐射部150可大致呈现一较长L字形。详细而言，第三辐射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第三辐射部150的第一端151耦接至接地电位VSS，而第三辐射部150的第二端152为一开路端。例如，第三辐射部150的第二端152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。第三辐射部150邻近于第一辐射部120，其中第三辐射部150和第一辐射部120之间可形成一第一耦合间隙(Coupling Gap)GC1。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)，但通常不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)。

第四辐射部160可大致呈现一矩形。详细而言，第四辐射部160具有一第一端161和一第二端162，其中第四辐射部160的第一端161耦接至馈入辐射部110，而第四辐射部160的第二端162为一开路端并可朝靠近短路辐射部140的方向作延伸。第四辐射部160邻近于第二辐射部130，其中第四辐射部160和第二辐射部130之间可形成一第二耦合间隙GC2。在一些实施例中，第四辐射部160可位于馈入辐射部110、第二辐射部130，以及短路辐射部140三者所共同界定出的一缺口区域(Notch Region)115之内。

在较佳实施例中，馈入辐射部110、第一辐射部120、第二辐射部130、短路辐射部140、第三辐射部150，以及第四辐射部160可共同形成移动装置100的一天线结构(AntennaStructure)。例如，前述的天线结构可为一平面化天线结构。然而，本发明并不仅限于此。在另一些实施例中，前述的天线结构亦可改为一立体天线结构。根据实际测量结果，移动装置100的天线结构将可涵盖新世代5G通信系统(5th Generation Wireless System)的宽频操作。

以下实施例将介绍移动装置100的不同状态及细部结构特征。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2为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还包括一介质基板(Dielectric Substrate)170和一第五辐射部180。介质基板170可通过一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)、一软性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)来实施。第五辐射部180可由金属材质所制成。馈入辐射部110、第一辐射部120、第二辐射部130、短路辐射部140、第三辐射部150、第四辐射部160，以及第五辐射部180皆可设置于介质基板170的同一表面上，以形成移动装置200的一平面化天线结构。

第五辐射部180可大致呈现一较短L字形(相较于第三辐射部150而言)。详细而言，第五辐射部180具有一第一端181和一第二端182，其中第五辐射部180的第一端181耦接至接地电位VSS，而第五辐射部180的第二端182为一开路端并可朝靠近短路辐射部140的方向作延伸。例如，第五辐射部180的第二端182和第四辐射部160的第二端162两者可大致朝相同方向作延伸。第五辐射部180邻近于第四辐射部160，其中第五辐射部180和第四辐射部160之间可形成一第三耦合间隙GC3。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，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图3为根据本发明一实施例所述的移动装置200(或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200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，以及一第四频带FB4。例如，第一频带FB1可介于1805MHz至2170MHz之间，第二频带FB2可介于2300MHz至2700MHz之间，第三频带FB3可介于3300MHz至3800MHz之间，而第四频带FB4可介于4400MHz至5000MHz之间。因此，移动装置200将至少可支持新世代5G通信系统的宽频操作。

在一些实施例中，移动装置200(或100)的天线结构的操作原理可如下列所述。第一辐射部120和第二辐射部130可共同激发产生前述的第一频带FB1。馈入辐射部110和第一辐射部120可共同激发产生前述的第二频带FB2。第三辐射部150可激发产生前述的第三频带FB3。馈入辐射部110和第四辐射部160可共同激发产生前述的第四频带FB4。另外，第五辐射部180则可用于微调前述的第四频带FB4的阻抗匹配(Impedance Matching)。根据实际测量结果，本发明所提的设计有助于微缩天线结构的整体长度LT达至少20％。

在一些实施例中，移动装置200(或100)的元件尺寸可如下列所述。第一辐射部120和第二辐射部130的总长度(L1+L2)可大致等于移动装置200的天线结构的第一频带FB1的0.25倍波长(λ/4)。第一辐射部120和第二辐射部130两者的长度比值(L1/L2)可介于1.5至2之间。馈入辐射部110和第一辐射部120的总长度L3可大致等于移动装置200的天线结构的第二频带FB2的0.25倍波长(λ/4)。第三辐射部150的长度L4可大致等于移动装置200的天线结构的第三频带FB3的0.25倍波长(λ/4)。馈入辐射部110和第四辐射部160的总长度L5可大致等于移动装置200的天线结构的第四频带FB4的0.25倍波长(λ/4)。第四辐射部160的宽度W5可介于2mm至3mm之间，此可大于其余每一辐射部的宽度。第五辐射部180的长度L6可大致等于移动装置200的天线结构的第四频带FB4的0.25倍波长(λ/4)。第一耦合间隙GC1的宽度可介于0.5mm至1mm之间。第二耦合间隙GC2的宽度可介于0.5mm至1mm之间。第三耦合间隙GC3的宽度可介于0.5mm至1mm之间。移动装置200的天线结构的整体长度LT可约为35mm(传统设计的整体长度约为45mm)。移动装置200的天线结构的整体宽度WT可约为8mm。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200的天线结构的操作频宽(Operational Bandwidth)和阻抗匹配。

图4为根据本发明一实施例所述的笔记本电脑400的立体图。在图4的实施例中，前述的天线结构可应用于笔记本电脑400当中，其中笔记本电脑400包括一上盖外壳(UpperHousing)410、一显示器边框(Display Frame)420、一键盘边框(Keyboard Frame)430，以及一底座外壳(Base Housing)440。必须理解的是，上盖外壳410、显示器边框420、键盘边框430，以及底座外壳440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”。前述的天线结构可设置于笔记本电脑400的一第二位置462处，并可由非导体的键盘边框430所覆盖。根据实际测量结果，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小型化的移动装置当中，同时确保良好的通信品质与操作频宽。在另一些实施例中，笔记本电脑400的一第一位置461、一第二位置463，以及一第四位置464处则可用于配置各种天线元件，以支持多输入多输出(Multi-Input and 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、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1-图4所图示的状态。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：

一馈入辐射部，具有一馈入点；

一第一辐射部，耦接至该馈入辐射部；

一第二辐射部，耦接至该馈入辐射部，其中该第二辐射部和该第一辐射部朝相反方向作延伸；

一短路辐射部，其中该第二辐射部经由该短路辐射部耦接至一接地电位；

一第三辐射部，耦接至该接地电位，其中该第三辐射部邻近于该第一辐射部；以及

一第四辐射部，耦接至该馈入辐射部，其中该第四辐射部邻近于该第二辐射部；

其中该馈入辐射部、该第一辐射部、该第二辐射部、该短路辐射部、该第三辐射部，以及该第四辐射部共同形成一天线结构。

2.如权利要求1所述的支持宽频操作的移动装置，其中该馈入辐射部、该第一辐射部，以及该第二辐射部的组合呈现一T字形。

3.如权利要求1所述的支持宽频操作的移动装置，还包括：

一第五辐射部，耦接至该接地电位，其中该第五辐射部邻近于该第四辐射部。

4.如权利要求3所述的支持宽频操作的移动装置，还包括：

一介质基板，其中该馈入辐射部、该第一辐射部、该第二辐射部、该短路辐射部、该第三辐射部、该第四辐射部，以及该第五辐射部皆设置于该介质基板上。

5.如权利要求3所述的支持宽频操作的移动装置，其中该第三辐射部和该第一辐射部之间形成一第一耦合间隙，该第四辐射部和该第二辐射部之间形成一第二耦合间隙，该第五辐射部和该第四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个的宽度皆介于0.5mm至1mm之间。

6.如权利要求3所述的支持宽频操作的移动装置，其中该天线结构涵盖一第一频带、一第二频带、一第三频带，以及一第四频带，该第一频带介于1805MHz至2170MHz之间，该第二频带介于2300MHz至2700MHz之间，该第三频带介于3300MHz至3800MHz之间，而该第四频带介于4400MHz至5000MHz之间。

7.如权利要求6所述的支持宽频操作的移动装置，其中该第一辐射部和该第二辐射部的总长度等于该第一频带的0.25倍波长。

8.如权利要求6所述的支持宽频操作的移动装置，其中该馈入辐射部和该第一辐射部的总长度等于该第二频带的0.25倍波长。

9.如权利要求6所述的支持宽频操作的移动装置，其中该第三辐射部的长度等于该第三频带的0.25倍波长。

10.如权利要求6所述的支持宽频操作的移动装置，其中该第五辐射部的长度等于该第四频带的0.25倍波长。