TW201513456A

TW201513456A - 電子裝置

Info

Publication number: TW201513456A
Application number: TW102134573A
Authority: TW
Inventors: Chih-Hua Chang
Original assignee: Acer Inc
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-04-01

Abstract

一種電子裝置包括：裝置本體、導電邊框、信號饋入部以及接地部。裝置本體包括介質基板，其中接地面形成於介質基板上。導電邊框設置於介質基板上並且圍繞裝置本體。信號饋入部包括信號饋入點及延伸部，其中延伸部平行於導電邊框。接地部耦接導電邊框以及接地面於接地點。信號饋入部與導電邊框耦合產生模態以收發射頻信號。

Description

電子裝置

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種具有天線的穿戴式電子裝置。

無線通訊技術的快速發展帶動了手持式裝置的不斷演進。世界上第一隻商用手機於1983年推出至今手機發展的歷史已達30年之久。而2009年之後智慧型手機的問世已經取代傳統功能型手機的市場，儼然成為手持式裝置中的當紅炸子雞。另外，其他手持式電子裝置例如平板電腦等裝置受惠於蘋果公司推出iPad的帶動之下有機會在今年超越目前NB裝置的數量，成為新世代的行動運算裝置。以上的說明可以看出「手持式裝置」已經慢慢地朝向成熟發展的趨勢邁進。穿戴式電腦(Wearable Computer)，一般來說於手錶、眼鏡甚至是直接在衣物上都有機會在未來實現行動通訊的功能。目前相關廠商已陸續開發出透過藍芽與智慧型手機連線用以傳輸手機資訊或是可回傳人體感測數據的智慧手錶行動裝置。

相信在未來於後手機時代來臨時，智慧手錶行動裝置等穿戴式電腦將會更加風行。不過由於手錶行動裝置的整體環境(天線空間、系統接地面尺寸、天線周圍環境)與目前的手持式裝置比較來看相去甚遠，同時在使用時又會直接緊靠人體，所以在此類穿戴式行動通訊裝置天線設計上也必須有不一樣的設計思維與應用技術。

本發明提供一種電子裝置，可利用電子裝置的導電邊框作為天線收發符合規格的無線射頻信號。

本發明的電子裝置，包括裝置本體、導電邊框、信號饋入部以及接地部。裝置本體包括介質基板，其中接地面形成於介質基板上。導電邊框設置於介質基板上並且圍繞裝置本體。信號饋入部，包括信號饋入點及延伸部，其中延伸部平行於導電邊框。接地部耦接導電邊框以及接地面於接地點。其中，信號饋入部與導電邊框耦合產生第一模態以收發第一射頻信號。

在本發明的一實施例中，導電邊框上包括饋入對應點，其中以導電邊框的法向量觀之，饋入對應點與信號饋入部的信號饋入點實質上重疊。以及，導電邊框連接接地部於連接點，其中，於饋入對應點與連接點之間於導電邊框上具有第一路徑及第二路徑，其中第一路徑的長度近似於第一射頻信號的波長的二分之一或介於第一射頻信號的波長的二分之一與一倍波長之間，以及第一路徑長於第二路徑。

在本發明的一實施例中，信號饋入部具有至少一彎折。

在本發明的一實施例中，其中信號饋入部為T型。

在本發明的一實施例中，電子裝置更包括輔助接地部，耦接於接地面與導電邊框之間，並且鄰近接地部。

在本發明的一實施例中，電子裝置更包括輔助信號饋入部，包括信號饋入點及延伸部，其中延伸部平行於導電邊框。其中，輔助信號饋入部與導電邊框耦合產生第二模態以收發第二射頻信號。

基於上述，本發明提供一種電子裝置，可利用電子裝置的導電邊框作為天線收發射頻信號，並維持電子裝置外觀尺寸大小符合所需以及美觀的考量。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧電子裝置

110‧‧‧裝置本體

111‧‧‧介質基板

120‧‧‧導電邊框

130‧‧‧信號饋入部

140‧‧‧接地部

141‧‧‧輔助接地部

150‧‧‧輔助信號饋入部

FP、FP2‧‧‧信號饋入點

FP'‧‧‧饋入對應點

GP‧‧‧接地點

GP'‧‧‧連接點

P1、P2、P3‧‧‧路徑

L1‧‧‧邊長

W1‧‧‧高度

HL‧‧‧開孔

圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的結構示意圖。

圖2為根據本發明一實施例所繪示根據本發明一實施例所繪示電子裝置的爆炸圖。

圖3A~圖3D分別為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的結構示意圖。

圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的結構示意圖。請參照圖1，電子裝置10，包括裝置本體110、導電邊框120、信號饋入部130以及接地部140。裝置本體110包括介質基板111，其中接地面(未繪示)形成於介質基板111上。導電邊框120設置於介質基板111上並且圍繞裝置本體110。信號饋入部130，包括信號饋入點FP及延伸部，其中延伸部平行於導電邊框111。接地部140耦接導電邊框120以及接地面於接地點GP。電子裝置10可利用同軸纜線等方式連接電子裝置10中的信號源(未繪示)與信號饋入點FP及接地點GP。

在此實施例中，以導電邊框的法向量觀之，信號饋入部130的投影面積與導電邊框120重合。另外，導電邊框上包括饋入對應點FP'，若同樣以以導電邊框130的法向量觀之，饋入對應點與信號饋入部的信號饋入點實質上重疊。以及，導電邊框120連接接地部140於連接點GP'。其中，於饋入對應點FP'與連接點GP'之間於導電邊框上具有第一路徑P1及第二路徑P2，其中第一路徑P1的長度近似於第一射頻信號的波長的二分之一，以及第一路徑長於第二路徑。如此一來，當電子裝置10利用連接信號饋入點FP及接地點GP的同軸電纜收發所述的第一射頻信號時，電子裝置10便能透過信號饋入部130耦合導電邊框120，利用導電邊框120上的第一路徑P1產生第一模態以收發第一射頻信號。

在本發明中，由信號饋入部130、接地部140以及導電邊框120所形成的天線可被視為一種耦合式饋入的全環圈天線，與一般環圈天線不同之處在於，一般的環圈天線在饋入端(對應本發明的信號饋入部130)以及接地端(對應本發明的接地部140)之間通常仍存在間隙，而本發明中的全環圈天線之導電路徑在信號饋入部130以及接地部140間則是導通的(即，導電邊框120上的第二路徑P2)。在設置上述的全環圈天線時，可藉由調整導電邊框120的尺寸大小來有效的調整上述全環圈天線的共振頻率點以符合欲收發的第一射頻信號的中心頻率值。例如，第一路徑P1的長度可被設置為近似於第一射頻信號的波長的二分之一，或可能設置為介於第一射頻信號的波長的二分之一與一倍波長之間的長度，以上的設置選擇則可能根據實際狀況，例如天線的輻射效率等效能表現而進行調整，本發明並不限定於上述的設置。

圖2為根據本發明一實施例所繪示根據本發明一實施例所繪示電子裝置的爆炸圖。請參照圖2，在本實施例中，導電邊框120以及設置有接地面、信號饋入部130以及接地部140的介質基板111可以圖2所示的方式依序設置於裝置本體110之上。在本實施例中，導電邊框120的邊長L1設定為32mm，總邊長則為128mm，高度W1則設置為5mm。在本發明中，導電邊框120可為電子裝置10的外框，亦可被電子裝置10的殼體(未繪示，例如由非導電材質所製成)所包覆。而導電邊框120為完整的圍繞裝置本體110，可保持電子裝置10的外觀不因設置天線而有所影響。

裝置本體110可為塑膠或其他非導電材質，而外殼的厚度約為1mm，面積則約為32 x 32mm²，而其高度則亦同樣約為5mm可與導電邊框120密合連接而有所調整。而這樣的大小則接近於目前常見的手錶之尺寸大小，符合本發明可應用於穿戴式之電子裝置的需求。

接地面形成於0.8mm之FR4玻纖材質之介質基板111上，面積約為30 x 30mm²，相同於裝置本體110的面積大小，或是小於裝置本體110的面積大小。接地面可被用以配置相關電路元件，例如電子裝置的處理器，或是上述的信號源等。

信號饋入部130設置於裝置本體110中。在本實施例中，信號饋入部130為一倒L型，長度約為9mm，但設置時可根據阻抗匹配的狀況調整其長度或形狀。雖圖2所示信號饋入部130為立體地設置於介質基板111之上，但信號饋入部130不耦接介質基板111上的接地面。由於本發明中信號的饋入方式耦合式饋入，信號饋入部130與導電邊框120的耦合間距約為1mm，因此在實際的設置狀況時，可在導電邊框120的內側設置一厚度約為1mm的非導電框架(例如，一塑膠框)，而信號饋入部130可使用金屬細線實現，或是以軟性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)天線的製程方式，並將信號饋入部130黏貼於上述非導電框架的內側，但本發明不限定於上述的實施方式。

另一方面，接地部140為長度約為3mm左右的金屬元件。在實際實施時，接地部140同樣地可以使用金屬細線來製作，並利用彈力等方式保持其與導電邊框120連接。例如，在本實施例中，接地部140的下端與介質基板111上的接地面連接，接地部140的上端則抵住導電邊框120，而接地部140的上端則抵住金屬邊框120。導電邊框120的內側設置有非導電框架時，接地部140亦可如同信號饋入部130般被設置於黏貼在上述非導電框架的內側，並跨接至導電邊框120。

在此，導電邊框110的大小可被用來控制用以收發射頻信號的共振模態之位置，即對應於上述第一射頻信號的中心頻率。而信號饋入部130之長度以及信號饋入部130與接地部140之間的相對距離則可被用來調整上述全環圈天線的阻抗匹配。例如，以圖2所示實施例而言，若設定天線返回損失(return loss)為10dB以下為天線的操作頻寬，則透過導電邊框110、信號饋入部130以及接地部140所形成的全環圈天線的操作頻寬約為106MHz，並且介於2400MHz~2506MHz之間。也就是說，透過上述的全環圈天線所收發的第一射頻信號可為一中心頻率位於2.4GHz的藍牙(Bluetooth)信號，或是中心頻率位於2.4GHz，符合無線保真度(Wireless Fidelity,WiFi)的無線區域網路信號，但本發明並不限定於上述。

另外，更由於全環圈天線的設置，信號饋入部130與接地部140於電子裝置10中的位置具有極高的自由度，在設置時可根據電子裝置10的裝置本體110中的空間規劃需要，來選擇實際設置的位置。更由於設置完成後導電邊框110僅與接地部140有直接接觸，因此電子裝置10可被輕易的組裝，組裝時的不良率亦可因此而大為降低。

圖3A~圖3D分別為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的結構示意圖，分別例示了電子裝置不同的實施方式。請參照圖3A，與圖1所示實施例不同的是，在圖3A實施例中，電子裝置10更包括了一輔助信號饋入部150，包括信號饋入點FP2及延伸部，其中延伸部平行於導電邊框110。在本實施例中，輔助信號饋入部150與信號饋入部130相同，並以相似於信號饋入部130的設置方式設置於電子裝置10的裝置本體110中。

但輔助信號饋入部150與信號饋入部130不同的是，距離接地部140於導電邊框110的路徑長度不同。例如，輔助信號饋入部150的信號饋入點FP2於導電邊框110上至接地部140的距離為第三路徑P3，輔助信號饋入部150即可透過與耦合導電邊框110上第三路徑P3的對應部份產生第二模態以收發一第二射頻信號。例如，當信號饋入部被設置以收發中心頻率位於2.4GHz之WiFi無線區域網路信號時，輔助信號饋入部150可被設置為收發中心頻率位於5 GHz的WiFi無線區域網路信號之第二射頻信號，但本發明並不限定於上述。

另一方面，在圖3B所示實施例中，與圖1所示實施例中所不同的是，電子裝置10上的導電邊框110上具有一開孔HL，可用以配置實體按鍵或是用來傳輸資料或是電力的連接埠等。在此實施例中，唯一的限制為設置導電邊框110的開孔HL不可使得導電邊框110被截斷。而開孔HL亦可能造成由導電邊框110、信號饋入部130以及接地部140所形成的全環圈天線的特性有所不同。因此在設置開孔HL時，亦須根據開孔HL形狀與大小的不同，而對應調整信號饋入部130與接地部140的設置。

而圖3C所示實施例中的電子裝置與圖1所示電子裝置不同則在於，電子裝置10中的信號饋入部130為一T字形狀而非圖1所示實施例中的倒L型。事實上信號饋入部130亦不限定於上述的兩種形狀，設置時可根據實際狀況的需求而調整信號饋入部130的形狀及大小。

圖3D所示實施例中，與圖1所示電子裝置不同在於，圖3D所示實施例中，電子裝置10更包括了一輔助接地部141，耦接於介質基板111上的接地面與導電邊框120之間，並且鄰近接地部140。經由這樣的設置，由導電邊框110、信號饋入部130，接地部140以及輔助接地部141所形成的全環圈天線則可具有一較佳的輻射場型。

上述圖3A~圖3D所示之實施例可根據實際狀況所需而選擇性的進行設置，而上述圖1、圖3A~圖3D的各種實施方式亦可組合實施。另外，雖本發明中圖1~圖3D所示實施例中電子裝置10及裝置本體110皆為矩形，但本發明中電子裝置10亦根據使用者需求被設置為不同的形狀，而上述的導電邊框、信號饋入部以及接地部則根據電子裝置形狀的不同而對應進行不同的設置，本發明並不限定於上述。

綜上所述，本發明提供了一種電子裝置，大小適合使用者穿戴於身上，可藉由電子裝置上金屬材質的導電邊框作為天線，用以收發例如涵蓋藍牙/WiFi 2.4GHz之射頻信號的天線。同時，天線又可以與電子裝置的金屬邊框緊密整合，使得電子裝置可以兼顧金屬化外觀以及符合規格要求之通訊效能。