TW201513457A - 連接器、天線及電子裝置 - Google Patents

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Abstract

一種連接器，包括第一連接器本體及模態轉換單元。第一連接器本體包括介質座體、殼體及接腳組。殼體與介質座體相固定。接腳組配置於介質座體上。模態轉換單元包括基板及模態轉換結構。基板固定於第一連接器本體且具有傳輸線。殼體構成波導管且藉由模態轉換結構而耦接於傳輸線。訊號從殼體透過模態轉換結構被傳遞至傳輸線，或從傳輸線透過模態轉換結構被傳遞至殼體並被發射至外界，故上述連接器可視為天線，其中所述訊號為毫米波訊號。

Description

連接器、天線及電子裝置
本案是有關於一種連接器及電子裝置，且特別是有關於一種具有天線功能的連接器及具有此連接器的電子裝置。
天線在無線通訊中是必備元件。隨著無線通訊對於資料傳輸量需求的增加，具有非常寬可用頻寬(最寬可達7GHz)的60GHz頻段毫米波通訊成為近年來非常熱門的應用標的。舉例來說，可在手持式電子裝置內設置毫米波訊號收發模組，使手持式電子裝置能夠藉由毫米波訊號來進行高速無線傳輸。
目前多數手持式電子裝置採用一體成型(unibody)金屬機殼，允許安裝毫米波天線的位置更受限，且造成毫米波訊號在金屬空腔中共振與橫向傳播，降低天線輻射效率；手持式電子裝置內若含多通訊規格系統及天線，在有限手機空間中再塞配置入毫米波模組必須避開既有的各種零組件空間干涉、功能干擾以及散熱等問題，還需注意不被握持/操作的雙手所遮擋，總而言之應用於消費性電子產品之毫米波天線模組除了要兼顧增益、波束角度 與涵蓋範圍、體積、製作與組裝成本等眾多因素外，亦須考量相容性及使用者操作姿態等細節。然而，也有許多手持式電子裝置其毫米波訊號收發模組採用了陣列式微帶天線，裝置的金屬外殼對其內的天線造成屏蔽效應，因此多半需於天線陣列上方金屬機殼開孔提供電磁波傳播路徑，影響手持式電子裝置的外觀。此外，配置於裝置內電路板上陣列式微帶天線其天線波束方向垂直於裝置內電路板，當使用者操作、觀看或握持手持式電子裝置時毫米波將朝地面方向傳播，或當兩手持式電子裝置平放於桌面欲進行資料對傳時，兩裝置天線主波束皆朝向桌面而非相互對準，因此電磁波較無法有效率發射接收或甚至較無法發射接收。再者，當使用者握持手持式電子裝置時，設置於手持式電子裝置背蓋下的陣列式微帶天線容易因使用者之手部的遮擋而降低訊號收發。
依據本揭露一實施範例的連接器，包括一第一連接器本體及一模態轉換單元。第一連接器本體包括至少一介質座體、一殼體及一接腳組。殼體與介質座體相固定。接腳組配置於介質座體上且用以連接一第二連接器本體。模態轉換單元包括一基板及至少一模態轉換結構。基板固定於第一連接器本體且具有至少一傳輸線。殼體構成模態轉換單元的至少一波導管且用以無線收發一訊號。傳輸線與殼體藉由模態轉換結構而相互耦接。訊號從殼體透過模態轉換結構被傳遞至傳輸線，或從傳輸線透過模態轉換 結構被傳遞至殼體並被發射至外界，其中所述訊號為毫米波訊號。
依據本揭露一實施範例的天線，包括一模態轉換單元及第一連接器本體。模態轉換單元包括一基板、至少一波導管及至少一模態轉換結構。基板具有至少一傳輸線。波導管用以無線收發一訊號，其中所述訊號為毫米波訊號。傳輸線與殼體藉由模態轉換結構而相互耦接。訊號從波導管透過模態轉換結構被傳遞至傳輸線，或從傳輸線透過模態轉換結構被傳遞至波導管並被發射至外界。第一連接器本體包括至少一介質座體及一接腳組。波導管構成第一連接器本體的殼體並與介質座體相固定。接腳組配置於介質座體上且用以連接一第二連接器本體。
依據本揭露一實施範例的電子裝置包括一外殼、一電路板、一第一連接器本體及一模態轉換單元。外殼的邊緣具有一開孔。電路板配置於外殼內且具有一訊號收發模組。第一連接器本體配置於外殼內並對位於開孔而為電子裝置的連接介面。第一連接器本體包括至少一介質座體、一殼體及一接腳組。殼體與介質座體相固定。接腳組配置於介質座體上。一第二連接器本體為一外接式裝置的連接介面且適於透過開孔插接至第一連接器本體。接腳組用以連接第二連接器本體。模態轉換單元包括一基板及至少一模態轉換結構。基板固定於第一連接器本體且具有至少一傳輸線。基板為電路板的一部分。傳輸線連接至訊號收發模組。殼體構成模態轉換單元的至少一波導管且用以無線收發一訊號。傳輸線與殼體藉由模態轉換結構而相互耦接。訊號從殼體透過模態 轉換結構被傳遞至傳輸線，或從傳輸線透過模態轉換結構被傳遞至殼體並被發射至外界，其中所述訊號為毫米波訊號。
為讓本案的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施範例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
50、74‧‧‧第二連接器本體
60‧‧‧外接式裝置
70、100‧‧‧電子裝置
72、110‧‧‧外殼
72a、110a‧‧‧邊緣
72b、112‧‧‧開孔
110b‧‧‧背面
120‧‧‧電路板
122、138’、138”‧‧‧訊號收發模組
130、130’、130”、530、630、830、830’、930‧‧‧連接器
132、132’、532、632、832、832’、932‧‧‧第一連接器本體
132a、132a’、532a、632a、832a、832a’、932a‧‧‧介質座體
132b、132b’、132b”、532b、632b、832b、832b’、932b‧‧‧殼體
132c、132c’、132c”、532c、632c、832c、832c’、932c‧‧‧接腳組
1321b‧‧‧開口
134、134’、134”、534、634、834、834’、934‧‧‧模態轉換單元
134a、134a’、134a”、534a、634a、834a、834a’、934a‧‧‧基板
134b、134b’、134b”、534b、634b、834b、834b’、934b‧‧‧模態轉換結構
134c、534c、634c‧‧‧波導管結構
1341、1341’、1341”、5341、6341、8341、8341’‧‧‧傳輸線
136、136”、136a、536a、636a、236、236’、336’、436’、336、436、636、836、836’、936‧‧‧介質波導結構
236a、236b‧‧‧末端
236c、336c、436c‧‧‧折彎部分
2361、3361、4361、8361‧‧‧導體層
632d‧‧‧導體柱
E、E’‧‧‧封閉端
G‧‧‧波導管
GP‧‧‧接地面
H‧‧‧高度
P‧‧‧高度縮減部分
M1、M1’‧‧‧外殼
M2、M2’‧‧‧介質材料
S‧‧‧槽孔
W‧‧‧寬度
y、z‧‧‧方向
圖1是依據本揭露一實施範例的電子裝置的立體圖。
圖2是圖1的連接器的立體圖。
圖3是圖2的連接器的局部結構立體圖。
圖4繪示一第二連接器本體插接於圖2的第一連接器本體。
圖5是圖1的連接器及訊號收發模組的方塊示意圖。
圖6A與圖6B分別繪示圖5的傳輸線與殼體的電磁場傳播模態。
圖7是依據本揭露另一實施範例的連接器及電路板的立體圖。
圖8是圖7的連接器的及電路板的局部放大圖。
圖9是圖7的連接器及電路板於另一視角的立體圖。
圖10是圖8的連接器及電路板的局部結構立體圖。
圖11是圖8的連接器及電路板的局部結構立體圖。
圖12繪示一介質波導結構插接於圖2的第一連接器本體。
圖13繪示一介質波導結構插接於圖9的殼體。
圖14A至圖14C是依據本揭露其它實施範例的介質波導結構的立體圖。
圖15A繪示介質波導天線尺寸與其增益之關係。
圖15B繪示傳輸線與模態轉換單元相對位移與其所造成模態轉換損耗之關係。
圖16是依據本揭露另一實施範例的連接器的立體圖。
圖17是圖16的連接器的局部結構立體圖。
圖18是依據本揭露另一實施範例的連接器及電路板的立體圖。
圖19是圖18的連接器及電路板的局部結構立體圖。
圖20是圖18的連接器及電路板的局部結構立體圖。
圖21繪示一介質波導結構插接於圖18的殼體。
圖22是依據本揭露另一實施範例的連接器的立體圖。
圖23是圖22的連接器的局部結構立體圖。
圖24是圖23的連接器於另一視角的立體圖。
圖25是依據本揭露另一實施範例的連接器及電路板的局部立體圖。
圖26繪示一介質波導結構插接於圖25的殼體。
圖27繪示一介質波導結構插接於圖22的第一連接器本體。
圖28繪示一導體柱嵌入圖27之殼體。
圖29是依據本揭露另一實施範例的連接器的立體圖。
圖30是圖29的連接器的局部結構立體圖。
圖31繪示一介質波導結構插接於圖27的第一連接器本體。
圖32是圖31的介質波導結構的立體圖。
圖33A至圖33C是依據本揭露其它實施範例的介質波導結構的立體圖。
圖34是依據本揭露另一實施範例的連接器的立體圖。
圖35是圖34的連接器的局部結構立體圖。
圖36是依據本揭露另一實施範例的連接器的立體圖。
圖37是圖36的連接器的局部結構立體圖。
圖38繪示一介質波導結構插接於圖37的第一連接器本體。
圖39是依據本揭露另一實施範例的連接器的結構示意圖。
圖40是圖39的連接器於I-I線的剖視示意圖。
圖41是圖39的連接器的方塊示意圖。
圖42是圖39的外接式裝置插接於一電子裝置的示意圖。
圖43是依據本揭露另一實施範例的連接器的方塊示意圖。
圖1是依據本揭露一實施範例的電子裝置的立體圖。請參考圖1，本實施範例的電子裝置100包括一外殼110、一電路板120及一連接器130。電路板120及連接器130配置於外殼110內而在圖1中以虛線繪示，外殼110的邊緣110a具有一開孔112對位於連接器130。在本實施範例中，電子裝置100例如為手機、電腦、PDA、音訊/多媒體收播裝置等，而在其它實施範例中，電子 裝置100可為其它種類的裝置，本揭露不對此加以限制。
圖2是圖1的連接器的立體圖。圖3是圖2的連接器的局部結構立體圖。為使圖式較為清楚，圖2及圖3中的基板134a以透視方式繪示。請參考圖2及圖3，詳細而言，連接器130包括一第一連接器本體132，第一連接器本體132配置於圖1所示的外殼110內並對位於開孔112而為電子裝置100的連接介面。第一連接器本體132包括至少一介質座體132a(繪示為一個)、一殼體132b及至少一接腳組132c。殼體132b係為一導體(conductor)，其材質譬如為金屬但並不以此為限。殼體132b與介質座體132a相固定，接腳組132c包括多個接腳且配置於介質座體132a上。圖4繪示一第二連接器本體插接於圖2的第一連接器本體。請參考圖4，一第二連接器本體50例如為外接式裝置的連接介面且適於透過圖1所示的開孔112插接至第一連接器本體132，第一連接器本體132的接腳組132c用以連接第二連接器本體50的接腳組(圖未顯示)，以使電子裝置100與上述外接式裝置進行資料或電力的傳輸。在本實施範例中，第一連接器本體132及第二連接器本體50例如為通用串列匯流排(Universal Serial Bus，USB)連接介面、耳機音頻插座(Phone Jack)、蘋果公司(Apple,Inc.)所製作的Lighting連接介面或其它種類的連接介面，本揭露不對此加以限制。
圖5是圖1的連接器及訊號收發模組的方塊示意圖。請參考圖1至圖3及圖5，本實施範例的連接器130更包括一模態轉換單元134，電路板120具有一訊號收發模組122用以接收來自模 態轉換單元134的訊號或傳遞訊號至模態轉換單元134，其中訊號收發模組122例如位於電路板120上的一收發機晶片中。詳細而言，模態轉換單元134包括一基板134a及至少一模態轉換結構134b(此實施例為一個)。基板134a為電路板120的一部分且固定於第一連接器本體132，並具有至少一傳輸線1341(此實施例為一個)，其中傳輸線1341連接至訊號收發模組122。第一連接器本體132的殼體132b構成模態轉換單元130的波導管且用以無線收發訊號。殼體132b具有一槽孔而構成上述模態轉換結構134b，所述槽孔例如為矩形槽孔或其它適當形狀之槽孔，其中槽孔對位於傳輸線1341的末端，槽孔的長度例如為所述訊號之波長的0.1~0.75倍。圖6A與圖6B分別繪示圖5的傳輸線與殼體的電磁場傳播模態，藉由模態轉換結構134b將圖6A所示之傳輸線1341傳播模態電磁場分布轉換成圖6B所示之殼體132b(波導管)傳播模態，或將圖6B所示之殼體132b(波導管)傳播模態電磁場分布轉換成圖6A所示之傳輸線1341傳播模態，使電磁能量可從任一端饋入而不會造成反射。訊號從殼體132b透過模態轉換結構134b被傳遞至傳輸線1341，或從傳輸線1341透過模態轉換結構134b被傳遞至殼體132b並被輻射至外界。當訊號從殼體132b透過模態轉換結構134b被傳遞至傳輸線1341時，模態轉換結構134b會轉換訊號的模態，以使來自殼體132b的訊號能夠藉由傳輸線1341而繼續傳遞。反之，當訊號從傳輸線1341透過模態轉換結構134b被傳遞至殼體132b時，模態轉換結構134b會轉換訊號的模態，以使來 自傳輸線1341的訊號能夠藉由殼體132b而繼續傳遞。
本實施範例的連接器130如上述般能夠進行訊號的收發，故整合了模態轉換單元134的連接器130可等同於整合了連接器功能的天線，此天線的模態轉換單元134的波導管構成了第一連接器本體132的殼體132b。換言之，殼體(等同於波導管)132b被第一連接器本體132與模態轉換單元134所共用，而使連接器(等同於天線)130兼具了傳統連接器的功能以及收發電磁訊號的功能。據此，可不須增設額外的波導管就能夠讓模態轉換單元134順利地進行訊號收發，以節省配置空間並進而避免其它元件過於鄰近模態轉換單元134而造成訊號干擾。此外，透過電子裝置100的外殼110設置的開孔112連接器130可跟另一外部連接器進行連接，而模態轉換單元134亦會經由所述開孔112向外進行傳輸且不致因外殼110的屏蔽降低訊號收發效率。另外，由於連接器130是設置鄰近於電子裝置100之外殼110的邊緣110a而非設置鄰近於外殼110的背面110b，因此整合於連接器130的模態轉換單元134便於以較佳的方向收發訊號，以進一步提升訊號收發效率。再者，由於模態轉換單元134如上述位於電子裝置100之外殼110的邊緣110a，因此當使用者握持電子裝置100時，模態轉換單元134不會被使用者之手部遮擋而可維持良好的訊號收發能力。
在本實施範例中，殼體(等同於波導管)132b的一開口1321b的截面積相關於殼體132b的截止頻率，而使殼體132b 能夠收發毫米波訊號。具體而言，波導管的尺寸與訊號波長呈比例關係，而毫米波訊號的波長較微波訊號的波長短，故一般連接器的殼體(如上述連接器130的殼體132b)具有足夠的尺寸來作為毫米波訊號的波導管。一般而言，波導管截面積可定義為寬度乘高度，舉例來說，請參見圖2，殼體132b之開口1321b的高度H、寬度W與所述截止頻率Frequencycut off、以及傳輸模態參數m、n的關係，(m、n為整數)，可為譬如下式所列：
藉以透過殼體132b之開口1321b收發毫米波訊號。此外，如圖3所示，連接器130的殼體132b例如被設計為具有一封閉端E，以使訊號以單一方向沿殼體132b傳遞，避免來自外界的訊號通過殼體132b而直接進入電子裝置100內部。
在圖2及圖3所示實施範例中，若訊號收發模組與連接器之殼體相距較遠，可在連接器與傳輸線之間配置波導管結構以提升訊號傳遞效率，詳述如下。圖7是依據本揭露另一實施範例的連接器及電路板的立體圖。圖8是圖7的連接器及電路板的局部放大圖。圖9是圖7的連接器及電路板於另一視角的立體圖。圖7至圖9所示實施範例與圖2及圖3所示實施範例的不同處在 於，在圖7至圖9中，模態轉換單元134更包括一波導管結構134c，基板134a(標示於圖8，即圖7所示之電路板120的一部分)的一接地面GP具有另一槽孔S，波導管結構134c連接於殼體132b的槽孔(模態轉換結構134b)與接地面GP的所述另一槽孔S之間，且傳輸線1341對位於所述另一槽孔S，使毫米波訊號經由波導管結構134c進行傳遞，其中槽孔S的長度例如為所述訊號之波長的的0.1~0.75倍。此實施例除了可提升電路板120上之空間配置自由度，更可藉由波導管結構134c的設置而縮減毫米波訊號經非封閉式或同軸線毫米波波導(如傳輸線1341)的傳輸距離，以降低毫米波訊號傳遞過程中造成的損耗。
圖10是圖8的連接器及電路板的局部結構立體圖。圖11是圖8的連接器及電路板的局部結構立體圖。請參考圖10及圖11，本實施範例的波導管結構134c包括外殼M1及介質材料M2，其中外殼M1係為一導體，其材質譬如金屬但並不以此為限，而介質材料M2可以是例如為塑膠、鐵氟龍或其它適當介質材料，本揭露不對此加以限制。此外，亦可不在外殼M1內填充介質材料M2而使波導管結構134c為空心結構，本揭露不對此加以限制。
本實施範例的連接器130除了可如圖4所示供外接式裝置的連接介面(如第二連接器本體50)插接以傳輸資料或電力之外，更可供介質波導結構插接以進一步提升模態轉換單元130的訊號收發能力，具體說明如下。圖12繪示一介質波導結構插接於圖2的第一連接器本體。請參考圖12，本實施範例的連接器130 更包括一介質波導結構136，介質波導結構136為輻射體並用以透過圖1所示的開孔112插接於第一連接器本體132，且殼體132b透過介質波導結構136而收發訊號。上述介質波導結構例如為介質柱狀天線或介質波導管且其材質例如為塑膠、鐵氟龍或其它適當介質材料，本揭露不對此加以限制。圖13繪示一介質波導結構插接於圖9的殼體。類似地，可如圖13所示將介質波導結構136a插接於圖9之實施例中的殼體132b，且殼體132b透過介質波導結構136a而收發訊號。圖12及圖13所示的介質波導結構136的形狀僅為示意，本揭露不對介質波導結構的形狀加以限制，以下藉由圖式對此加以舉例說明。
圖14A至圖14C是依據本揭露其它實施範例的介質波導結構的立體圖。圖14A所示的介質波導結構236的一末端236a例如是用以插接於上述第一連接器本體132，且介質波導結構236的另一末端236b具有一彎折部分236c，藉由彎折部分236c的彎折角度可以使介質波導結構236以適當的波束方向進行訊號收發。本揭露不限制介質波導結構的彎折部分的數量，舉例來說，圖14B所示的介質波導結構336具有兩個彎折部分336c，而圖14C所示的介質波導結構436具有三個彎折部分436c，以藉由多個彎折部分使介質波導結構能夠沿多個波束方向進行訊號收發。
在上述實施例中，殼體(等同於波導管)可視為一天線結構，電磁波經由殼體開口或介質波導結構輻射，天線增益與波導管開口面積或介質波導結構截面積成正比，介質波導天線尺寸與 其增益如圖15A所示，其中介質波導之寬度例如固定為6.7mm，當介質波導截面積為1.64mm×6.7mm(通用序列匯流排連接器之殼體尺寸)，增益可達13dBi，但若介質波導天線的高度縮減至0.5mm時天線增益降至約3dBi。因此通用序列匯流排連接器之殼體高度作為波導高度可得到以該連接器作為天線時最高增益。如圖15B所示傳輸線與模態轉換單元相對位移會造成額外模態轉換損耗，當y方向(標示於圖2)的偏移量為0~0.5mm時，z方向(標示於圖2)偏移0.3mm所造成的模態轉換損耗可達8.75dB。由於上述實施例皆採固定式設計，如圖2所示之殼體132b係固定於基板134a而非可插拔式設計，因此可避免可插拔式結構長期使用因磨損而導致傳輸線與模態轉換單元相對位移，造成額外模態轉換損耗。
在圖2及圖3所示的實施範例中，模態轉換結構134b為槽孔的形式，然本揭露不以此為限，以下藉由圖式對此加以舉例說明。圖16是依據本揭露另一實施範例的連接器的立體圖。圖17是圖16的連接器的局部結構立體圖。請參考圖16及圖17，在本實施範例的連接器530中，第一連接器本體532、介質座體532a、殼體532b、接腳組532c、模態轉換單元534、基板534a及傳輸線5341的配置與作用方式類似於圖2及圖3所示的第一連接器本體132、介質座體132a、殼體132b、接腳組132c、模態轉換單元134、基板134a及傳輸線1341的配置與作用方式，而可如同前述實施範例般將模態轉換單元整合於連接器，於此不再贅述。連接器530與連接器130的不同處在於，模態轉換結構534b為探針的形式而 非槽孔的形式。具體而言，傳輸線5341的末端具有一探針結構而構成模態轉換結構534b，探針結構鄰近殼體532b，探針結構的長度例如小於殼體532b的高度以避免與殼體532b產生短路，且傳輸線5341與殼體532b藉由模態轉換結構534b而相互耦接。當訊號從殼體532b透過模態轉換結構534b被傳遞至傳輸線5341時，模態轉換結構534b會轉換訊號的模態，以使來自殼體532b的訊號能夠藉由傳輸線5341而繼續傳遞。反之，當訊號從傳輸線5341透過模態轉換結構534b被傳遞至殼體532b時，模態轉換結構534b會轉換訊號的模態，以使來自傳輸線5341的訊號能夠藉由殼體532b而繼續傳遞。
在圖16及圖17所示實施範例中，若訊號收發模組與連接器之殼體相距較遠，可在連接器與傳輸線之間配置波導管結構以提升訊號傳遞效率，詳述如下。圖18是依據本揭露另一實施範例的連接器及電路板的立體圖。圖19是圖18的連接器及電路板的局部結構立體圖。圖20是圖18的連接器及電路板的局部結構立體圖。圖18至圖20所示實施範例與圖16及圖17所示實施範例的不同處在於，在圖18至圖20中，模態轉換單元534更包括一波導管結構534c，波導管結構534c連接於殼體532b與傳輸線5341末端之探針結構(模態轉換結構534b)之間，使毫米波訊號經由波導管結構534c進行傳遞。此舉除了可提升電路板上之空間配置自由度，更可藉由波導管結構534c的設置而縮減毫米波訊號經平面式或同軸線毫米波波導(如傳輸線5341)的傳輸距離，以降低 毫米波訊號傳遞過程中造成的損耗。
請參考圖19及圖20，本實施範例的波導管結構534c包括外殼M1’及介質材料M2’，其中外殼M1’係為一導體，其材質譬如金屬但並不以此為限，而介質材料M2’例如為塑膠、鐵氟龍或其它適當介質材料，本揭露不對此加以限制。此外，亦可不在外殼M1’內填充介質材料M2’而使波導管結構534c為空心結構，本揭露不對此加以限制。圖21繪示一介質波導結構插接於圖18的殼體。類似於圖12之實施範例中具有介質波導結構136，可如圖21所示將介質波導結構536a插接於圖18之實施例中的殼體532b，且殼體532b透過介質波導結構536a而收發訊號。
本揭露不限制介質座體、接腳組、傳輸線、模態轉換結構的數量及殼體所構成之波導管的數量，以下藉由圖式對此舉例說明。
圖22是依據本揭露另一實施範例的連接器的立體圖。圖23是圖22的連接器的局部結構立體圖。圖24是圖23的連接器於另一視角的立體圖。請參考圖22至圖24，本實施範例的連接器630例如為微型通用序列匯流排3.0(Micro USB 3.0)連接器。在連接器630中，第一連接器本體632、介質座體632a、殼體632b、接腳組632c、模態轉換單元634、基板634a、傳輸線6341及模態轉換結構634b的配置與作用方式類似於圖16及圖17所示的第一連接器本體532、介質座體532a、殼體532b、接腳組532c、模態轉換單元534、基板534a、傳輸線5341及模態轉換結構534b的 配置與作用方式，而可如同前述實施範例般將模態轉換單元整合於連接器，於此不再贅述。連接器630與連接器530的不同處在於，至少一介質座體632a、至少一接腳組632c、至少一傳輸線6341、至少一模態轉換結構634b以及由殼體632b所構成之至少一波導管的數量皆為多個(繪示為兩個)，而構成了多個訊號傳遞路徑。具體而言，因操作頻段低於殼體632b中間高度縮減部分波導管之截止頻率，故可藉由殼體632b中間高度縮減部分P使殼體632b等效於兩波導管，上述高度縮減部分P位於相鄰的兩波導管之間。
在圖22至圖24所示實施範例中，若訊號收發模組與連接器之殼體相距較遠，可在連接器與傳輸線之間配置波導管結構以提升訊號傳遞效率，詳述如下。圖25是依據本揭露另一實施範例的連接器及電路板的局部立體圖。圖25所示實施範例與圖22至圖24所示實施範例的不同處在於，在圖25中，模態轉換單元634更包括兩波導管結構634c，波導管結構634c耦接於殼體632b與傳輸線6341之間，使毫米波訊號經由波導管結構634c進行傳遞。波導管結構634c的具體連接方式及材質類似於上述波導管結構134c或上述波導管結構534c的連接方式及材質，於此不再贅述。藉由波導管結構634c的設置，除了可提升電路板上之空間配置自由度，更可縮減毫米波訊號經平面式或同軸線毫米波波導(如傳輸線6341)的傳輸距離，以降低毫米波訊號傳遞過程中造成的損耗。
圖26繪示一介質波導結構插接於圖25的殼體。類似於圖12之實施範例中具有介質波導結構136，可如圖26所示將介質波導結構636a插接於圖25之實施例中的殼體632b，且殼體632b透過介質波導結構636a而收發訊號。圖27繪示一介質波導結構插接於圖22的第一連接器本體。類似於圖12所示的第一連接器本體132可插接介質波導結構136來提升訊號收發能力，圖27所示的第一連接器本體632所示插接介質波導結構636來提升訊號收發能力。此外，依據第一連接器本體632之殼體形狀。在其它實施範例中，介質波導結構可具有其它適當形狀，本揭露不對此加以限制。
當操作頻段高於殼體632b之高度縮減部分P之截止頻率時，如圖28所示，可於殼體632b之高度縮減部分P內嵌入一導體柱632d而縮減所述高度縮減部分P的高度，使第一連接器本體632如圖24所示插接介質波導結構636時，所述高度縮減部分P之截止頻率高於操作頻率，以提高殼體632b所構成之兩波導管之間的隔離度。導體柱632d係為一導體，譬如金屬但並不以此為限。
上述實施範例皆是以通用序列匯流排連接器為例進行說明，然本揭露不限制連接器的種類，亦可將模態轉換單元整合於音源連接器或其它種類的連接器。以下藉由圖式對此加以舉例說明。
圖29是依據本揭露另一實施範例的連接器的立體圖。圖30是圖29的連接器的局部結構立體圖。請參考圖29及圖30，本 實施範例的第一連接器本體832並非通用序列匯流排連接介面而是音源連接介面，其中第一連接器本體832、介質座體832a、殼體832b、接腳組832c、模態轉換單元834、基板834a、傳輸線8341及模態轉換結構834b的配置與作用方式類似於圖5及圖6所示的第一連接器本體532、介質座體532a、殼體532b、接腳組532c、模態轉換單元534、基板534a、傳輸線5341及模態轉換結構534b的配置與作用方式，而可如同前述實施範例般將模態轉換單元整合於連接器，於此不再贅述。
圖31繪示一介質波導結構插接於圖29的第一連接器本體。圖32是圖31的介質波導結構的立體圖。圖19所示的第一連接器本體832可如圖31所示插接介質波導結構836來提升訊號收發能力。此外，在連接器830的殼體832b如圖30所示具有較小尺寸的情況下，可如圖32所示將一導體層8361覆蓋於介質波導結構836的部分表面，以利用導體層8361達成波導管的效果。
在其它實施範例中，可將導體層覆蓋於各種形狀的介質波導結構的部分表面，以達成波導管的效果，以下藉由圖式對此加以舉例說明。圖33A至圖33C是依據本揭露其它實施範例的介質波導結構的立體圖。圖33A至圖33C所示的介質波導結構236’、介質波導結構336’及介質波導結構436’的形狀與作用方式分別類似於圖14A至圖14C所示的介質波導結構236、介質波導結構336及介質波導結構436的形狀與作用方式。介質波導結構236’、介質波導結構336’及介質波導結構436’與介質波 導結構236、介質波導結構336及介質波導結構436的不同處在於，介質波導結構236’、介質波導結構336’及介質波導結構436’的部分表面分別覆蓋了導體層2361、導體層3361及導體層4361，以達成波導管的效果。
圖34是依據本揭露另一實施範例的連接器的立體圖。圖35是圖34的連接器的局部結構立體圖。請參考圖34及圖35，在本實施範例的連接器830’中，第一連接器本體832’、介質座體832a’、殼體832b’、接腳組832c’、模態轉換單元834’、基板834a’、傳輸線8341’及模態轉換結構834b’的配置與作用方式類似於圖29至圖31所示的第一連接器本體832、介質座體832a、殼體832b、接腳組832c、模態轉換單元834、基板834a、傳輸線8341及模態轉換結構834b的配置與作用方式，而可如同前述實施範例般將模態轉換單元整合於連接器，於此不再贅述。連接器830’與連接器830的不同處在於，介質座體832a’內增設了波導管G，波導管G鄰接殼體832b’而彌補了殼體832b’尺寸上的不足。當介質波導結構836’如圖34所示插接於第一連接器本體832時，介質波導結構836’會局部地被金屬波導管G包覆，故不需如同圖31及圖32所示的介質波導結構836在其表面上覆蓋導體層。
圖36是依據本揭露另一實施範例的連接器的立體圖。圖37是圖36的連接器的局部結構立體圖。圖38繪示一介質波導結構插接於圖37的第一連接器本體。請參考圖36至圖38，本實施 範例的第一連接器本體932並非通用序列匯流排連接介面而是其它形式的資料傳輸連接介面(繪示為蘋果公司(Apple,Inc.)所製作的Lighting連接介面)，其中第一連接器本體932、介質座體932a、殼體932b、接腳組932c、模態轉換單元934、基板934a及模態轉換結構934b的配置與作用方式類似於圖16及圖17所示的第一連接器本體532、介質座體532a、殼體532b、接腳組532c、模態轉換單元534、基板534a及模態轉換結構534b的配置與作用方式，而可如同前述實施範例般將模態轉換單元整合於連接器，且可如圖38所示將介質波導結構936插接於連接器930的第一連接器本體932以提升訊號收發能力，於此不再贅述。
上述各種連接介面(如通用序列匯流排連接介面、音源連接介面及蘋果公司(Apple,Inc.)所製作的Lighting連接介面)僅為舉例，更可將模態轉換單元整合於其它各種不同形式的連接介面，以利用連接器暨有的殼體作為模態轉換單元的波導管，達成節省配置空間及提升訊號收發能力的效果。
上述實施範例皆將模態轉換單元整合於電子裝置內的連接介面，然本揭露不以此為限，亦可將模態轉換單元整合於外接式裝置的連接介面，使電子裝置能夠利用外接式裝置的模態轉換單元來進行訊號收發。以下藉由圖式對此加以說明。
圖39是依據本揭露另一實施範例的連接器的結構示意圖。圖40是圖39的連接器於I-I線的剖視示意圖。圖41是圖39的連接器的方塊示意圖。請參考圖39至圖41，在本實施範例的連 接器130’中，第一連接器本體132’、介質座體132a’、殼體132b’、接腳組132c’、模態轉換單元134’、基板134a’、傳輸線1341’及模態轉換結構134b’的配置與作用方式類似於圖2及圖3所示的第一連接器本體132、介質座體132a、殼體132b、接腳組132c、模態轉換單元134、基板134a、傳輸線1341及模態轉換結構134b的配置與作用方式，而可如同前述實施範例般將模態轉換單元整合於連接器，於此不再贅述。圖39及圖40所示的模態轉換結構134b’僅為示意，其可類似於圖2及圖3所示的槽孔形式之模態轉換結構134b、圖14所示的探針形式之模態轉換結構534b或其它適當形式之模態轉換結構。連接器130’與連接器130的不同處在於，第一連接器本體132’為外接式裝置60的連接介面，基板134a’具有一訊號收發模組138’，傳輸線1341’連接至訊號收發模組138’，且訊號收發模組138’電性連接於接腳組132c’。所述外接式裝置60例如為無線網卡或其它類型的外接式裝置，本揭露不對此加以限制。
圖42是圖39的外接式裝置插接於一電子裝置的示意圖。請參考圖42，電子裝置70例如為智慧型手機會其它類型的電子裝置且包括一外殼72，外殼72的邊緣72a具有一開孔72b。一第二連接器本體74配置於外殼72內並對位於開孔72b而為電子裝置70的連接介面。連接器130的第一連接器本體132’適於透過開孔72b插接至電子裝置70的第二連接器本體74。當外接式裝置60藉由第一連接器本體132’而插接至第二連接器本體74時， 來自外界的訊號被殼體132b’接收後會透過模態轉換結構134b’及傳輸線1341’被傳遞至訊號收發模組138’，訊號經由訊號收發模組138’進行處理後可透過接腳組132c’傳遞至電子裝置70。另一方面，來自電子裝置70的訊號可透過接腳組132c’傳遞至訊號收發模組138’並透過傳輸線1341’及模態轉換結構134b’被傳遞至殼體132b’而被發射至外界。據此，電子裝置70能夠利用外接式裝置70的模態轉換單元134’來進行訊號收發。
在本實施範例中，殼體132b’被設計為具有一封閉端E’，以使訊號以單一方向沿殼體132b’傳遞，避免來自外界的訊號通過殼體132b’而直接進入電子裝置70內部。
圖43是依據本揭露另一實施範例的連接器的方塊示意圖。請參考圖43，在本實施範例的連接器130”中，殼體132b”、接腳組132c”、模態轉換單元134”、基板134a”、傳輸線1341”、模態轉換結構134b”及訊號收發模組138”的配置與作用方式類似於圖41所示的殼體132b’、接腳組132c’、模態轉換單元134’、基板134a’、傳輸線1341’、模態轉換結構134b’及訊號收發模組138’的配置與作用方式，而可將模態轉換單元整合於外接式裝置的連接介面，於此不再贅述。連接器130”與連接器130’的不同處在於，連接器130”更包括一介質波導結構136”，介質波導結構136”為輻射體且連接於殼體132b”，殼體132b”透過介質波導結構136”而收發訊號，以進一步提升訊號收發能力。
綜上所述，本揭露的連接器整合了模態轉換單元，且連接器的殼體構成了模態轉換單元的波導管。據此，可不須增設額外的波導管就能夠讓模態轉換單元順利地進行訊號收發，以節省配置空間並進而避免其它元件過於鄰近模態轉換單元而造成訊號干擾。此外，電子裝置的外殼設有開孔對位於連接器，故模態轉換單元亦會對位於所述開孔而不致因外殼的屏蔽降低訊號收發效率，且使用者可透過開孔將介質波導結構結合於連接器的殼體，以增進訊號收發能力。另外，由於連接器是設置於鄰近電子裝置之外殼的邊緣而非位於外殼的背面，因此整合於連接器的模態轉換單元便於以較佳的方向收發訊號，以進一步提升訊號收發效率。再者，由於模態轉換單元如上述設置於鄰近電子裝置之外殼的邊緣，因此當使用者握持電子裝置時，模態轉換單元較不會被使用者之手部遮擋而可維持良好的訊號收發能力。
雖然本案已以實施範例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
122‧‧‧訊號收發模組
130‧‧‧連接器
132b‧‧‧殼體
132c‧‧‧接腳組
134‧‧‧模態轉換單元
134a‧‧‧基板
134b‧‧‧模態轉換結構
1341‧‧‧傳輸線

Claims (54)

  1. 一種連接器，包括：一第一連接器本體，包括：至少一介質座體；一殼體，該殼體與該介質座體相固定；以及至少一接腳組，配置於該介質座體上且用以連接一第二連接器本體；以及一模態轉換單元，包括：一基板，固定於該第一連接器本體且具有至少一傳輸線路；以及至少一模態轉換結構，該殼體構成該模態轉換單元的至少一波導管且用以無線收發一訊號，該傳輸線與該殼體藉由該模態轉換結構而相互耦接，該訊號從該殼體透過該模態轉換結構被傳遞至該傳輸線，或從該傳輸線透過該模態轉換結構被傳遞至該殼體並被發射至外界，其中該訊號為毫米波訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該殼體的一開口的截面積相關於該殼體的截止頻率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該連接器適用於一電子裝置，該電子裝置包括一外殼及一電路板，該外殼的邊緣具有一開孔，該第一連接器本體配置於該外殼內並對位於該開孔而為該電子裝置的連接介面，該第二連接器本體為一外接式裝 置的連接介面且適於透過該開孔插接至該第一連接器本體，該電路板配置於該外殼內且具有一訊號收發模組，該基板為該電路板的一部分，且該傳輸線連接至該訊號收發模組。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的連接器，其中該第一連接器本體為通用串列匯流排連接介面或音源連接介面。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的連接器，更包括一介質波導結構，其中該介質波導結構用以透過該開孔插接於該第一連接器本體，該殼體透過該介質波導結構而收發該訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的連接器，其中一導體層覆蓋於該介質波導結構的部分表面。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的連接器，其中該介質波導結構的一末端用以插接於該第一連接器本體，該介質波導結構的另一末端具有一或多個彎折部分。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該至少一介質座體、該至少一接腳組、該至少一傳輸線、該至少一波導管及該至少一模態轉換結構的數量皆為多個。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的連接器，更包括一導體柱，其中該殼體具有一高度縮減部分，該高度縮減部分位於相鄰的兩該波導管之間，該導體柱內嵌於該高度縮減部分。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該殼體具有一槽孔而構成該模態轉換結構，該槽孔對位於該傳輸線的一末端。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的連接器，其中該模態轉換 單元更包括一波導管結構，該基板的一接地面具有另一槽孔，該波導管結構連接於該殼體的該槽孔與該接地面的該另一槽孔之間，該傳輸線對位於該另一槽孔。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的連接器，其中該波導管結構包括一外殼及一介質材料，該介質材料填充於該外殼內。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該傳輸線的一末端具有一探針結構而構成該模態轉換結構。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的連接器，其中該模態轉換單元更包括一波導管結構，該波導管結構連接於該殼體與該探針結構之間。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的連接器，其中該波導管結構包括一外殼及一介質材料，該介質材料填充於該外殼內。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該連接器適用於一電子裝置，該電子裝置包括一外殼，該外殼的邊緣具有一開孔，該第二連接器本體配置於該外殼內並對位於該開孔而為該電子裝置的連接介面，該第一連接器本體為一外接式裝置的連接介面且適於透過該開孔插接至該第二連接器本體，該基板具有一訊號收發模組，該傳輸線連接至該訊號收發模組。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，更包括一介質波導結構，其中該介質波導結構連接於該殼體，該殼體透過該介質波導結構而收發該訊號。
  18. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該殼體具有 一封閉端。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的連接器，其中該殼體構成一或多個波導管結構。
  20. 一種天線，包括：一模態轉換單元，包括：一基板，具有至少一傳輸線；至少一波導管，用以無線收發一訊號，其中該訊號為毫米波訊號；以及至少一模態轉換結構，該傳輸線與該波導管藉由該模態轉換結構而相互耦接，該訊號從該波導管透過該模態轉換結構被傳遞至該傳輸線，或從該傳輸線透過該模態轉換結構被傳遞至該波導管並被發射至外界；以及一第一連接器本體，包括：至少一介質座體，該波導管構成該第一連接器本體的一殼體並與該介質座體相固定；以及一接腳組，配置於該介質座體上且用以連接一第二連接器本體。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的天線，其中該波導管的一開口的截面積相關於該波導管的截止頻率。
  22. 如申請專利範圍第20項所述的天線，其中該天線適用於一電子裝置，該電子裝置包括一外殼及一電路板，該外殼的邊緣具有一開孔，該第一連接器本體配置於該外殼內並對位於該開孔 而為該電子裝置的連接介面，該第二連接器本體為一外接式裝置的連接介面且適於透過該開孔插接至該第一連接器本體，該電路板配置於該外殼內且具有一訊號收發模組，該基板為該電路板的一部分，且該傳輸線連接至該訊號收發模組。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的天線，其中該第一連接器本體為通用串列匯流排連接介面或音源連接介面。
  24. 如申請專利範圍第22項所述的天線，更包括一介質波導結構，其中該介質波導結構用以透過該開孔插接於該第一連接器本體，該波導管透過該介質波導結構而收發該訊號。
  25. 如申請專利範圍第24項所述的天線，其中一導體層覆蓋於該介質波導結構的部分表面。
  26. 如申請專利範圍第24項所述的天線，其中該介質波導結構的一末端用以插接於該第一連接器本體，該介質波導結構的另一末端具有一或多個彎折部分。
  27. 如申請專利範圍第20項所述的天線，其中該至少一波導管、該至少一介質座體、該至少一傳輸線及該至少一模態轉換結構的數量皆為多個。
  28. 如申請專利範圍第27項所述的天線，更包括一導體柱，其中該殼體具有一高度縮減部分，該高度縮減部分位於相鄰的兩該波導管之間，該導體柱內嵌於該高度縮減部分。
  29. 如申請專利範圍第20項所述的天線，其中該波導管具有一槽孔而構成該模態轉換結構，該槽孔對位於該傳輸線的一末端。
  30. 如申請專利範圍第29項所述的天線，其中該模態轉換單元更包括一波導管結構，該基板的一接地面具有另一槽孔，該波導管結構連接於該波導管的該槽孔與該接地面的該另一槽孔之間，該傳輸線對位於該另一槽孔。
  31. 如申請專利範圍第30項所述的天線，其中該波導管結構包括一外殼及一介質材料，該介質材料填充於該外殼內。
  32. 如申請專利範圍第20項所述的天線，其中該傳輸線的一末端具有一探針結構而構成該模態轉換結構。
  33. 如申請專利範圍第32項所述的天線，其中該模態轉換單元更包括一波導管結構，該波導管結構連接於該波導管與該探針結構之間。
  34. 如申請專利範圍第33項所述的天線，其中該波導管結構包括一外殼及一介質材料，該介質材料填充於該外殼內。
  35. 如申請專利範圍第20項所述的天線，其中該天線適用於一電子裝置，該電子裝置包括一外殼，該外殼的邊緣具有一開孔，該第二連接器本體配置於該外殼內並對位於該開孔而為該電子裝置的連接介面，該第一連接器本體為一外接式裝置的連接介面且適於透過該開孔插接至該第二連接器本體，該基板具有一訊號收發模組，該傳輸線連接至該訊號收發模組。
  36. 如申請專利範圍第20項所述的天線，更包括一介質波導結構，其中該介質波導結構連接於該波導管，該波導管透過該介質波導結構而收發該訊號。
  37. 如申請專利範圍第20項所述的天線，其中該波導管具有一封閉端。
  38. 如申請專利範圍第20項所述的天線，其中該波導管構成一或多個波導管結構。
  39. 一種電子裝置，包括：一外殼，該外殼的邊緣具有一開孔；一電路板，配置於該外殼內且具有一訊號收發模組；一第一連接器本體，配置於該外殼內並對位於該開孔而為該電子裝置的連接介面，其中該第一連接器本體包括：至少一介質座體；一殼體，該殼體與該介質座體相固定；以及一接腳組，配置於該介質座體上，其中一第二連接器本體為一外接式裝置的連接介面且適於透過該開孔插接至該第一連接器本體，該接腳組用以連接該第二連接器本體；以及一模態轉換單元，包括：一基板，固定於該第一連接器本體且具有至少一傳輸線，其中該基板為該電路板的一部分，該傳輸線連接至該訊號收發模組；以及至少一模態轉換結構，該殼體構成該模態轉換單元的至少一波導管且用以無線收發一訊號，該傳輸線與該殼體藉由該模態轉換結構而相互耦接，該訊號從該殼體透過該模態轉換結構被傳遞至該傳輸線，或從該傳輸線透過該模態轉換結 構被傳遞至該殼體並被發射至外界，其中該訊號為毫米波訊號。
  40. 如申請專利範圍第39項所述的電子裝置，其中該殼體的一開口的截面積相關於該殼體的截止頻率。
  41. 如申請專利範圍第39項所述的電子裝置，其中該第一連接器本體為通用串列匯流排連接介面或音源連接介面。
  42. 如申請專利範圍第39項所述的電子裝置，更包括一介質波導結構，其中該介質波導結構用以透過該開孔插接於該第一連接器本體，該殼體透過該介質波導結構而收發該訊號。
  43. 如申請專利範圍第42項所述的電子裝置，其中一導體層覆蓋於該介質波導結構的部分表面。
  44. 如申請專利範圍第42項所述的電子裝置，其中該介質波導結構的一末端用以插接於該第一連接器本體，該介質波導結構的另一末端具有一或多個彎折部分。
  45. 如申請專利範圍第39項所述的電子裝置，其中該至少一波導管、該至少一介質座體、該至少一傳輸線及該至少一模態轉換結構的數量皆為多個。
  46. 如申請專利範圍第45項所述的電子裝置，更包括一導體柱，其中該殼體具有一高度縮減部分，該高度縮減部分位於相鄰的兩該波導管之間，該導體柱內嵌於該高度縮減部分。
  47. 如申請專利範圍第39項所述的電子裝置，其中該殼體具有一槽孔而構成該模態轉換結構，該槽孔對位於該傳輸線的一末 端。
  48. 如申請專利範圍第47項所述的電子裝置，其中該模態轉換單元更包括一波導管結構，該基板的一接地面具有另一槽孔，該波導管結構連接於該殼體的該槽孔與該接地面的該另一槽孔之間，該傳輸線對位於該另一槽孔。
  49. 如申請專利範圍第48項所述的電子裝置，其中該波導管結構包括一外殼及一介質材料，該介質材料填充於該外殼內。
  50. 如申請專利範圍第39項所述的電子裝置，其中該傳輸線的一末端具有一探針結構而構成該模態轉換結構，該探針結構鄰近該殼體。
  51. 如申請專利範圍第50項所述的電子裝置，其中該模態轉換單元更包括一波導管結構，該波導管結構連接於該殼體與該探針結構之間。
  52. 如申請專利範圍第51項所述的電子裝置，其中該波導管結構包括一外殼及一介質材料，該介質材料填充於該外殼內。
  53. 如申請專利範圍第39項所述的電子裝置，其中該殼體具有一封閉端。
  54. 如申請專利範圍第39項所述的電子裝置，其中該殼體構成一或多個波導管結構。
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