TW201401659A - 可撓式傳輸裝置及通訊裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種可撓式傳輸裝置，用來傳輸一射頻訊號，該可撓式傳輸裝置包含有一軟性基板；一第一金屬片，形成於該軟性基板的表面，且其兩端分別耦接於地端；一第二金屬片，形成於該軟性基板的表面，且其兩端分別耦接於地端；以及一第三金屬片，形成於該軟性基板的表面且位於該第一金屬片以及該第二金屬片之間，用來傳輸該射頻訊號。

Description

可撓式傳輸裝置及通訊裝置
本發明係指一種可撓式傳輸裝置及其相關通訊裝置，尤指一種輕薄且具有可撓性的可撓式傳輸裝置及其相關通訊裝置。
隨著科技的進步，電子產品朝著輕薄短小的趨勢發展。因此，電子產品的組裝元件亦需具備輕薄短小的特色，否則將會限制電子產品的厚度以及尺寸。
然而，在筆記型電腦中，通常會使用同軸電纜(coaxial cable)來連接天線與通訊模組，以於天線與通訊模組間傳輸射頻(radio frequency，RF)訊號。同軸電纜的直徑通常為1.37公釐(mm)，因而可能限制住筆記型電腦的厚度。舉例來說，當天線被配置在筆記型電腦液晶螢幕的後方時，液晶螢幕的殼體厚度必須包含同軸電纜的厚度，否則殼體與液晶螢幕將會於進行壓力測試時破裂。也就是說，同軸電纜的厚度將限制住筆記型電腦的厚度。此外，習知通訊模組需要使用連接器(connector)，才可與同軸電纜連接，進而造成筆記型電腦的製造成本上升且限制筆記型電腦的佈局。
因此，若有厚度小於同軸電纜直徑的一傳輸裝置，其可於天線與通訊模組間傳送射頻訊號，則此傳輸裝置將可取代同軸電纜，從 而進一步降低筆記型電腦的厚度。此外，若是傳輸裝置與通訊模組間的連結可被省略，筆記型電腦的佈局可更具彈性，且筆記型電腦的製造成本亦可被降低。
有鑑於此，本發明揭露一種可撓式傳輸裝置，用來於兩通訊模組間傳送射頻訊號。
本發明揭露一種可撓式傳輸裝置，用來傳輸一射頻訊號，該可撓式傳輸裝置包含有一軟性基板；一第一金屬片，形成於該軟性基板之上，且其兩端分別耦接於地端；一第二金屬片，形成於該軟性基板之上，且其兩端分別耦接於地端；以及一第三金屬片，形成於該軟性基板上位於該第一金屬片以及該第二金屬片之間，且用來傳輸該射頻訊號。
本發明還揭露一種可撓式傳輸裝置，用來傳輸一射頻訊號，該可撓式傳輸裝置包含有一軟性基板；一第一金屬片，形成於該軟性基板之上，且其兩端分別耦接於地端；以及一第二金屬片，與該第一金屬片形成於該軟性基板之不同面上，用來傳輸該射頻訊號，其中，該第一金屬片包含設置在該第二金屬片的兩側的部分，以屏蔽該第二金屬片。
本發明另揭露一種通訊裝置，包含有一第一通訊模組；一第二 通訊模組；以及一可撓式傳輸裝置，包含有一軟性基板；一第一金屬片，形成於該軟性基板之上，且耦接於該第一通訊模組的地端以及該第二通訊模組的地端之間；一第二金屬片，形成於該軟性基板之上，且耦接於該第一通訊模組的地端以及該第二通訊模組的地端之間；以及一第三金屬片，形成於該軟性基板上位於該第一金屬片以及該第二金屬片之間，且耦接於該第一通訊模組以及該第二通訊模組的訊號端之間，用來傳輸該射頻訊號。
本發明還揭露一種通訊裝置，包含有一第一通訊模組；一第二通訊模組；以及一可撓式傳輸裝置，包含有：一軟性基板；一第一金屬片，形成於該軟性基板之上，且耦接於該第一通訊模組的地端以及該第二通訊模組的地端之間；以及一第二金屬片，與該第一金屬片形成於該軟性基板之不同面上，且耦接於該第一通訊模組以及該第二通訊模組的訊號端之間，用來傳輸該射頻訊號，其中，該第一金屬片包含設置在該第二金屬片的兩側的部分，以屏蔽該第二金屬片。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一可撓式傳輸裝置10的示意圖。可撓式傳輸裝置10用來於一第一通訊模組(未繪示於第1圖中)與一第二通訊模組(未繪示於第1圖中)間傳輸射頻訊號。其中，第一通訊模組可為一天線，第二通訊模組可為能夠處理射頻訊號的一通訊模組。如第1圖所示，可撓式傳輸裝置10包含有一軟 性基板100、金屬片102~106以及溝槽108、110。軟性基板100可為輕薄且具可撓性的軟性印刷電路板(printed circuit board，PCB)。金屬片102~106係形成於軟性基板100的一平面上。金屬片102與金屬片104耦接於第一通訊模組及第二通訊模組的地端。金屬片106形成於金屬片102與金屬片104中間，用來於第一通訊模組與第二通訊模組間傳送射頻訊號。溝槽108形成於金屬片102與金屬片106之間。相似地，溝槽110形成於金屬片104與金屬片106之間。然而，此僅作為範例說明，而非本發明之限制。本領域具有通常知識者在此基礎上作出的適當修改，同樣屬於本發明的涵蓋範圍，例如金屬片102可與金屬片104、106形成於軟性基板100的不同面上，或者金屬片104與金屬片106可形成於軟性基板100的不同面上。相較於傳統的同軸電纜，可撓式傳輸裝置10具有更薄的厚度(例如0.3公釐)，從而達成輕薄且具可撓性之傳輸裝置。
詳細來說，為了於傳輸射頻訊號時得到良好的傳輸品質，可撓式傳輸裝置10中金屬片106的一阻抗IM106(即傳輸路徑的一阻抗)應為一預設值，以消除傳輸線效應(transmission line effects)。此預設值係根據第一通訊模組與第二通訊模組的阻抗所決定(例如為50歐姆(ohm))。阻抗IM106係與金屬片106之一寬度W106成反比。因此，透過改變寬度W106，阻抗IM106可被調整為預設值。相似地，阻抗IM106與溝槽108之一寬度W108以及溝槽110之一寬度W110成反比。藉由改變寬度W108以及寬度W110，阻抗IM106亦可被調整至預設值。
舉例來說，請參考第2A圖與第2B圖，第2B圖為本發明實施例之可撓式傳輸裝置10的插入損失(insertion loss)及反射損失(return loss)的示意圖。如第2A圖所示，可撓式傳輸裝置10係耦接於一通訊模組COM1及一通訊模組COM2之間。在此實施例中，可撓式傳輸裝置10係被設計用來傳輸頻率為2.4G赫茲(Hz)以及5G赫茲的射頻訊號。透過於通訊模組COM1的一傳輸埠COM1a及通訊模組COM2的一傳輸埠COM2a間傳輸射頻訊號，可測得插入損失與反射損失。如第2B圖所示，傳輸埠COM1a與傳輸埠COM2a間的插入損失係由曲線C_I1表示。相似地，傳輸埠COM1a反射損失係由曲線C_R1表示，而傳輸埠COM2a的反射損失係由曲線C_R2表示。由曲線C_I1可知，插入損失於頻率1G赫茲到8G赫茲的頻率區間內皆小於-2分貝(dB)。此外，如曲線C_R1、C_R2所示，當頻率為2.4G赫茲以及5G赫茲時，傳輸埠COM1a及傳輸埠COM2a的反射損失大致小於-10分貝。因此，可撓式傳輸裝置10可用來於通訊模組COM1及通訊模組COM2間傳遞射頻訊號。
此外，請參考第2C圖與第2D圖，第2D圖為本發明實施例可撓式傳輸裝置10彎曲時之插入損失及反射損失的示意圖。不同於第2A圖所示之可撓式傳輸裝置10，第2C圖所示之可撓式傳輸裝置10係於彎曲時傳輸射頻訊號。請參考第2D圖，如曲線C_I2(對應於傳輸埠COM1a與傳輸埠COM2a間的插入損失)所示，插入損失於頻率為1G赫茲~8G赫茲的頻率區間內仍然低於-2分貝。並且，如曲線C_R3與曲線C_R4(分別對應於傳輸埠COM1a及傳輸埠 COM2a的反射損失)所示，反射損失於頻率為2.4G赫茲及5G赫茲時亦大致低於-10分貝。由此可知，可撓式傳輸裝置10於傳遞射頻訊號時可被彎曲，且不會大幅降低可撓式傳輸裝置10的效能。
另一方面，請再次參考第1圖，金屬片102與金屬片104形成於金屬片106之兩側，以屏蔽(shielding)金屬片106，進而降低射頻訊號的損失。值得注意的是，阻抗IM106與金屬片102之一寬度W102或是金屬片104之一寬度W104間的較無關連性。然而，寬度W102及寬度W104應儘可能地寬，以於傳輸射頻訊號時得到較佳的反射損失。
詳細來說，根據馬克思威爾(Maxwell)方程式，可推導出可撓式傳輸裝置10的一電場以及一磁場。請參考第3A圖及第3B圖，第3A圖及第3B圖分別為可撓式傳輸裝置10的電場分佈及磁場分佈的示意圖。其中，可撓式傳輸裝置10係沿著Y軸將射頻訊號由一傳輸點A傳輸至一傳輸點B(即由第一通訊模組傳輸至第二通訊模組)。請參考第3A圖，電場係垂直於金屬片106的表面，且電場的方向係由金屬片102指向金屬片106以及由金屬片104指向金屬片106。請參考第3B圖，磁場係以順時鐘方向環繞著金屬片106，且磁場的方向係平行於金屬片106。由第3A圖以及第3B圖可知，最強的電場係位於金屬片102與金屬片106之間以及金屬片104與金屬片106之間(即位於溝槽108以及溝槽110)。
此外，請參考第3C圖，第3C圖為可撓式傳輸裝置10電流分佈的示意圖。其中，可撓式傳輸裝置10係沿著Y軸將射頻訊號由一傳輸點A傳輸至一傳輸點B。如第3C圖所示，產生於金屬片102與金屬片104上的電流大多集中於靠近金屬片106之側。因此，當減少寬度W102與寬度W104時，不會大幅改變可撓式傳輸裝置10的頻率響應。
舉例來說，請參考第4A圖~第4D圖，第4B圖及第4D圖分別為本發明不同實施例中一可撓式傳輸裝置40a及一可撓式傳輸裝置40b的插入損失和反射損失的示意圖。可撓式傳輸裝置40a及可撓式傳輸裝置40b的架構係相同於可撓式傳輸裝置10，因此圖中採用相同的元件符號10，以求簡潔。如第4A圖及第4C圖所示，可撓式傳輸裝置10係耦接於一通訊模組COM1及一通訊模組COM2之間。第4B圖及第4D圖中的插入損失及反射損失分別透過可撓式傳輸裝置40a與可撓式傳輸裝置40b於傳輸模組COM1之傳輸埠COM1a及傳輸模組COM2之傳輸埠COM2a之間傳輸射頻訊號來測得。
請參考第4A圖，可撓式傳輸裝置40a的寬度W102及寬度W104為9公釐。請參考第4B圖，對應於插入損失的曲線C_I3於1G赫茲~8G赫茲的頻率區間內大致低於0分貝。曲線C_R5及曲線C_R6(分別對應於傳輸埠COM1a及傳輸埠COM2a之反射損失)於1G赫茲~8G赫茲的頻率區間內係低於-10分貝。相較之下，如第4C 圖所示，可撓式傳輸裝置40b的寬度W102及寬度W104係減小為4.5公釐，而可撓式傳輸裝置40b中其餘的條件(如寬度W106、寬度W108以及寬度W110等條件)皆相同於可撓式傳輸裝置40a。如第4D圖所示，對應於插入損失的曲線C_I4於1G赫茲~8G赫茲的頻率區間內大致低於0分貝。曲線C_R7及曲線C_R8(分別對應於傳輸埠COM1a及傳輸埠COM2a之反射損失)於1G赫茲~8G赫茲的頻率區間內係低於-10分貝。由第4B圖及第4D圖可知，當減少寬度W102及寬度W104時，本發明所揭露之可撓式傳輸裝置的插入損失及反射損失不會大幅改變。也就是說，減少寬度W102及寬度W104不會大幅降低本發明所揭露之可撓式傳輸裝置傳輸射頻訊號的效能。
值得注意的是，以上所述之實施例透過形成於軟性印刷電路板上的金屬片，於兩通訊模組間傳輸射頻訊號。根據不同應用，本領域具有通常知識者可據此實施適當之修改及變化。
舉例來說，請參考第5圖，第5圖為本發明另一實施例的一可撓式傳輸裝置50的示意圖。相似於可撓式傳輸裝置10，可撓式傳輸裝置50用來於第一通訊模組(未繪示於第5圖)及第二通訊模組(未繪示於第5圖)間傳輸射頻訊號。如第5圖所示，可撓式傳輸裝置50包含有一軟性基板500、一金屬片502以及一金屬片504。軟性基板500及金屬片502類似於可撓式傳輸裝置10的軟性基板100及金屬片106。與可撓式傳輸裝置10不同的是，金屬片504(即 耦接於第一通訊模組以及第二通訊模組之地端的金屬片)係與金屬片502(即用來傳輸射頻訊號的金屬片)形成於軟性基板500的不同面之上，並且金屬片504包含設置在金屬片502兩側的部分，以屏蔽金屬片502，進而降低射頻訊號的損失。可撓式傳輸裝置50亦具備輕薄和可撓性之特色，且可於兩通訊模組間傳輸射頻訊號。
另一方面，關於可撓式傳輸裝置10之使用舉例說明如下。請參考第6圖，第6圖為本發明實施例一通訊裝置60的示意圖。通訊裝置60包含有一通訊模組600、一天線602以及可撓式傳輸裝置10。通訊模組600包含一地端604、一地端606以及一輸出端608，用來處理並傳送/接收射頻訊號。天線602包含一輸入端610，用來傳送/接收射頻訊號。在此實施例中，天線602係形成於可撓式傳輸裝置10之軟性基板100之上，但不限於此。可撓式傳輸裝置10用來於通訊模組600與天線602間傳輸射頻訊號。可撓式傳輸裝置10的架構及功能可參考前述，為求簡潔，在此不贅述。
此外，由於天線602及可撓式傳輸裝置10皆形成於同一軟性基板100之上，因此輸入端610及可撓式傳輸裝置10之金屬片106可直接耦接。進一步地，地端604、地端606以及輸出端608係透過焊接(soldering)方式，分別耦接於金屬片102、104以及金屬片106。因此，通訊裝置60不需要連接器(connector)，進而降低通訊裝置60的製造成本。
綜上所述，上述實施例揭露具有輕薄和可撓性之特色的可撓式傳輸裝置。相較於先前技術，上述實施例揭露之可撓式傳輸裝置可讓電子產品的設計可更輕薄且更具彈性。更甚者，由於不需要使用連接器，電子產品的製造成本可被進一步降低。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、50‧‧‧可撓式傳輸裝置
100、500‧‧‧軟性基板
102~106、502、504‧‧‧金屬片
108、110‧‧‧溝槽
60‧‧‧通訊裝置
600‧‧‧通訊模組
602‧‧‧天線
604、606‧‧‧地端
608‧‧‧輸出端
610‧‧‧輸入端
C_I1~C_I4、C_R1~C_R8‧‧‧曲線
IM106‧‧‧阻抗
W102~W110‧‧‧寬度
COM1、COM2‧‧‧通訊模組
COM1a、COM2a‧‧‧傳輸埠
第1圖為本發明實施例一可撓式傳輸裝置的示意圖。
第2A~2B圖為本發明實施例中第1圖所示之可撓式傳輸裝置的插入損失及反射損失的頻率響應圖。
第2C~2D圖為本發明另一實施例中第1圖所示之可撓式傳輸裝置的插入損失及反射損失的頻率響應圖。
第3A圖為第1圖所示之可撓式傳輸裝置運作時的電場分佈圖。
第3B圖為第1圖所示之可撓式傳輸裝置運作時的磁場分佈圖。
第3C圖為第1圖所示之可撓式傳輸裝置運作時的電流分佈圖。
第4A~4B圖為本發明另一實施例中可撓式傳輸裝置的插入損失及反射損失的頻率響應圖。
第4C~4D圖為本發明另一實施例中可撓式傳輸裝置的插入損失及反射損失的頻率響應圖。
第5圖為本發明實施例中另一可撓式傳輸裝置的示意圖。
第6圖為本發明實施例中一通訊裝置的示意圖。
10‧‧‧可撓式傳輸裝置
100‧‧‧軟性基板
102~106‧‧‧金屬片
108、110‧‧‧溝槽
W102~W110‧‧‧寬度

Claims (17)

  1. 一種可撓式傳輸裝置，用來傳輸一射頻訊號，該可撓式傳輸裝置包含有：一軟性基板；一第一金屬片，形成於該軟性基板的表面，且其兩端分別耦接於地端；一第二金屬片，形成於該軟性基板的表面，且其兩端分別耦接於地端；以及一第三金屬片，形成於該軟性基板的表面且位於該第一金屬片以及該第二金屬片之間，用來傳輸該射頻訊號。
  2. 如請求項1所述之可撓式傳輸裝置，其中該第三金屬片的一阻抗係與該第三金屬片的一寬度成反比。
  3. 如請求項1所述之可撓式傳輸裝置，其另包含有：一第一溝槽，形成於該第一金屬片以及該第三金屬片之間；以及一第二溝槽，形成於該第二金屬片以及該第三金屬片之間。
  4. 如請求項3所述之可撓式傳輸裝置，其中該第三金屬片的一阻抗係與該第一溝槽以及該第二溝槽的寬度成反比。
  5. 一種可撓式傳輸裝置，用來傳輸一射頻訊號，該可撓式傳輸裝 置包含有：一軟性基板；一第一金屬片，形成於該軟性基板之上，且其兩端分別耦接於地端；以及一第二金屬片，與該第一金屬片形成於該軟性基板之不同面上，用來傳輸該射頻訊號，其中，該第一金屬片包含設置在該第二金屬片的兩側的部分，以屏蔽該第二金屬片。
  6. 如請求項5所述之可撓式傳輸裝置，其中該第二金屬片的一阻抗係與該第二金屬片的一寬度成反比。
  7. 一種通訊裝置，包含有：一第一通訊模組；一第二通訊模組；以及一可撓式傳輸裝置，包含有：一軟性基板；一第一金屬片，形成於該軟性基板之上，且耦接於該第一通訊模組的地端以及該第二通訊模組的地端之間；一第二金屬片，形成於該軟性基板之上，且耦接於該第一通訊模組的地端以及該第二通訊模組的地端之間；以及一第三金屬片，形成於該軟性基板上位於該第一金屬片以 及該第二金屬片之間，且耦接於該第一通訊模組以及該第二通訊模組的訊號端之間，用來傳輸該射頻訊號。
  8. 如請求項7所述之通訊裝置，其中該第三金屬片的一阻抗係與該第三金屬片的一寬度成反比。
  9. 如請求項7所述之通訊裝置，其另包含有：一第一溝槽，形成於該第一金屬片以及該第三金屬片之間；以及一第二溝槽，形成於該第二金屬片以及該第三金屬片之間。
  10. 如請求項9所述之通訊裝置，其中該第三金屬片的一阻抗係與該第一溝槽以及該第二溝槽的寬度成反比。
  11. 如請求項7所述之通訊裝置，其中該第一通訊模組係一天線。
  12. 如請求項11所述之通訊裝置，其中該天線係形成於該軟性基板之上。
  13. 如請求項7所述之通訊裝置，其中該第二通訊模組係用來處理該射頻訊號之一無線電處理單元。
  14. 如請求項7所述之通訊裝置，其中該第三金屬片係透過焊接方 式，耦接於該第一通訊模組以及該第二通訊模組的訊號端之間。
  15. 如請求項7所述之通訊裝置，其中該第一金屬片以及該第二金屬片係透過焊接方式，耦接於該第一通訊模組的地端以及該第二通訊模組的地端之間。
  16. 一種通訊裝置，包含有：一第一通訊模組；一第二通訊模組；以及一可撓式傳輸裝置，包含有：一軟性基板；一第一金屬片，形成於該軟性基板之上，且耦接於該第一通訊模組的地端以及該第二通訊模組的地端之間；以及一第二金屬片，與該第一金屬片形成於該軟性基板之不同面上，且耦接於該第一通訊模組以及該第二通訊模組的訊號端之間，用來傳輸該射頻訊號，其中，該第一金屬片包含設置在該第二金屬片的兩側的部分，以屏蔽該第二金屬片。
  17. 如請求項16所述之通訊裝置，其中該第二金屬片的一阻抗係與該第二金屬片的一寬度成反比。
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