TW201803210A - 行動裝置 - Google Patents

Abstract

一種行動裝置，包括：一接地面、一第一天線、一第二天線、一第一金屬部，以及一第二金屬部。該第一天線具有一第一饋入點，其中該第一饋入點係耦接至一第一信號源。該第二天線具有一第二饋入點，其中該第二饋入點係耦接至一第二信號源。該第一金屬部具有一連接端和一開路端，其中該第一金屬部之該連接端係耦接至該接地面，並鄰近於該第一饋入點。該第二金屬部具有一連接端和一開路端，其中該第二金屬部之該連接端係耦接至該接地面，並鄰近於該第二饋入點。

Description

行動裝置

本發明係關於一種行動裝置，特別係關於一種可降低天線間之封包相關係數(Envelope Correlation Coefficient，ECC)之行動裝置。

隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。

多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)技術為行動裝置中常用之天線設計手段。然而，由於各天線元件之場型相似且彼此距離較近，容易導致天線間之封包相關係數(Envelope Correlation Coefficient，ECC)過高，此降低了行動裝置之通訊品質。因此，有必要提出一種全新之解決方案，以克服傳統技術所面臨之問題。

在較佳實施例中，本發明提供一種行動裝置，包括：一接地面；一第一天線，具有一第一饋入點，其中該第一饋入點係耦接至一第一信號源；一第二天線，具有一第二饋入點，其中該第二饋入點係耦接至一第二信號源；一第一金屬部，具有一連接端和一開路端，其中該第一金屬部之該連接端係耦接至該接地面，並鄰近於該第一饋入點；以及一第二金屬部，具有一連接端和一開路端，其中該第二金屬部之該連接端係耦接至該接地面，並鄰近於該第二饋入點。

在一些實施例中，該第一金屬部和該第二金屬部係用於改變該第一天線和該第二天線之輻射場型，從而降低該第一天線和該第二天線之間之一封包相關係數(Envelope Correlation Coefficient，ECC)。

在一些實施例中，該第一天線和該第二天線皆涵蓋同一操作頻率，而該操作頻率約為751MHz。

在一些實施例中，該第一金屬部大致為一L字形，而該第一金屬部之長度約等於該操作頻率之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第二金屬部大致為一L字形，而該第二金屬部之長度約等於該操作頻率之0.25倍波長。

在一些實施例中，該接地面具有互相垂直之一第一邊緣和一第二邊緣，該第一金屬部之該連接端係耦接至該第一邊緣，該第二金屬部之該連接端係耦接至該第二邊緣，而該第一天線和該第二天線皆鄰近於該第一邊緣和該第二邊緣之間之一角落處。

在一些實施例中，該第一天線和該第二天線皆為單極天線，且皆設置於一介質基板上。

在一些實施例中，該介質基板具有一第一表面、一第二表面，以及一第三表面，其中該第一表面和該第三表面係互相平行，而該第二表面係垂直於該第一表面和該第三表面，其中該第一天線和該第二天線皆由該第一表面經過該第二表面延伸至該第三表面上。

在一些實施例中，該第一天線包括：一第一輻射部，耦接至該第一饋入點，並具有一蜿蜒結構，以界定出一第一缺口，其中該第一輻射部係由該第一表面經過該第二表面延伸至該第三表面上，再由該第三表面經過該第二表面延伸回該第一表面上；一第二輻射部，耦接至該第一輻射部，並位於該第一缺口內，其中該第二輻射部係由該第一表面延伸至該第二表面上；以及一第三輻射部，耦接至該第一輻射部，其中該第三輻射部係由該第一表面經過該第二表面延伸至該第三表面上。

在一些實施例中，該第二天線包括：一第四輻射部，耦接至該第二饋入點，並具有一蜿蜒結構，以界定出一第二缺口，其中該第四輻射部係由該第一表面經過該第二表面延伸至該第三表面上，再由該第三表面經過該第二表面延伸回該第一表面上；以及一第五輻射部，耦接至該第四輻射部，並位於該第二缺口內，其中該第五輻射部係由該第一表面延伸至該第二表面上。

100、200‧‧‧行動裝置

110‧‧‧接地面

111‧‧‧第一邊緣

112‧‧‧第二邊緣

113‧‧‧角落

120、220‧‧‧第一天線

130、230‧‧‧第二天線

140‧‧‧第一金屬部

141‧‧‧第一金屬部之連接端

142‧‧‧第二金屬部之開路端

150‧‧‧第二金屬部

151‧‧‧第二金屬部之連接端

152‧‧‧第二金屬部之開路端

191‧‧‧第一信號源

192‧‧‧第二信號源

221‧‧‧第一輻射部

222‧‧‧第二輻射部

223‧‧‧第三輻射部

225‧‧‧第一缺口

231‧‧‧第四輻射部

232‧‧‧第五輻射部

235‧‧‧第二缺口

260‧‧‧介質基板

271‧‧‧第一寄生部

272‧‧‧第二寄生部

CC1‧‧‧第一曲線

CC2‧‧‧第二曲線

CC3‧‧‧第三曲線

CC4‧‧‧第四曲線

E1‧‧‧第一表面

E2‧‧‧第二表面

E3‧‧‧第三表面

FP1‧‧‧第一饋入點

FP2‧‧‧第二饋入點

L1、L2‧‧‧長度

X‧‧‧X軸

Y‧‧‧Y軸

Z‧‧‧Z軸

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之俯視圖；第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之俯視圖；第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之立體圖；第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之第一天線之返回損失圖；第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之第二天線之返回損失圖；第4A圖係顯示當行動裝置不具有第一金屬部和第二金屬部時第一天線之輻射場型圖；第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置已具有第一金屬部和第二金屬部時第一天線之輻射場型圖；第5A圖係顯示當行動裝置不具有第一金屬部和第二金屬部時第二天線之輻射場型圖；以及第5B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置已具有第一金屬部和第二金屬部時第二天線之輻射場型圖。

為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來 指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之俯視圖。行動裝置100可以是一平板電腦(Tablet Computer)或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1圖所示，行動裝置100包括：一接地面110、一第一天線120、一第二天線130、一第一金屬部140，以及一第二金屬部150。必須理解的是，雖然未顯示於第1圖中，但實際上行動裝置100更可包括其他元件，例如：一處理器、一顯示器、一觸控模組、一供電模組，以及一外殼。

接地面110可為一矩形金屬平面。第一天線120具有一第一饋入點FP1，其中第一饋入點FP1係耦接至一第一信號源191。第二天線130具有一第二饋入點FP2，其中第二饋入點FP2係耦接至一第二信號源192。第一信號源191和第二信號源 192皆可為射頻收發器(Radio Frequency Transceiver)，用於激發第一天線120和第二天線130。第一天線120和第二天線130之形狀和種類於本發明中並不特別作限制。舉例而言，第一天線120和第二天線130之任一者可為一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一補釘天線(Patch Antenna)、一迴圈天線(Loop Antenna)、一螺旋天線(Helical Antenna)，或是一晶片天線(Chip Antenna)。

第一金屬部140具有一連接端141和一開路端142，其中第一金屬部140之連接端141係耦接至接地面110，並鄰近於第一饋入點FP1。例如，第一金屬部140之連接端141和第一饋入點FP1之間距可小於2mm。第二金屬部150具有一連接端151和一開路端152，其中第二金屬部150之連接端151係耦接至接地面110，並鄰近於第二饋入點FP2。例如，第二金屬部150之連接端151和第二饋入點FP2之間距可小於2mm。第一金屬部140和第二金屬部150可用於改變第一天線120和第二天線130之輻射場型(Radiation Pattern)，從而降低第一天線120和第二天線130之間之一封包相關係數(Envelope Correlation Coefficient，ECC)。第一金屬部140和第二金屬部150係分別鄰近於第一饋入點FP1和第二饋入點FP2而配置，此係因為第一饋入點FP1和第二饋入點FP2處具有較大之饋入電流強度，容易使第一金屬部140和第二金屬部150分別與第一天線120和第二天線130發生共振。

詳細而言，接地面110具有互相垂直之一第一邊緣111和一第二邊緣112，其中第一金屬部140之連接端141係耦接 至接地面110之第一邊緣111，第一金屬部140之開路端142係大致平行於接地面110之第一邊緣111而作延伸，第二金屬部150之連接端151係耦接至接地面110之第二邊緣112，第二金屬部150之開路端152係大致平行於接地面110之第二邊緣112而作延伸，而第一天線120和第二天線130皆鄰近於第一邊緣111和第二邊緣112之間之一角落113處。第一天線120和第二天線130皆可涵蓋同一操作頻率。例如，前述操作頻率可約為751MHz，亦即LTE(Long Term Evolution)Band 3之頻帶。第一金屬部140可以大致為一L字形，其中第一金屬部140之長度L1可約等於前述操作頻率之0.25倍波長(λ/4)。第二金屬部150亦可大致為一L字形，其中第二金屬部150之長度L2亦可約等於前述操作頻率之0.25倍波長(λ/4)。此種長度L1、L2之設計有助於使第一金屬部140和第二金屬部150於前述操作頻率發生共振，以吸收接地面110上之表面電流，從而可改變鄰近天線之輻射場型及降低天線間之封包相關係數。

第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200之俯視圖。第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200之立體圖。請一併參考第2A、2B圖。第2A、2B圖之行動裝置200和第1圖之行動裝置100相似。在第2A、2B圖之實施例中，行動裝置200更包括一介質基板260，且行動裝置200之一第一天線220和一第二天線230具有特定之結構。必須理解的是，前述特定天線結構僅為舉例說明，而非用於限制本發明之專利範圍。

第一天線220和第二天線230皆為單極天線，且皆 設置於介質基板260上。介質基板260可以是一FR4(Flame Retardant 4)基板。詳細而言，介質基板260具有一第一表面E1、一第二表面E2，以及一第三表面E3，其中第一表面E1和第三表面E3係互相平行，而第二表面E2係垂直於第一表面E1和第三表面E3。第一天線220和第二天線230皆為立體結構，且皆由第一表面E1經過第二表面E2延伸至第三表面E3上。

詳細而言，第一天線220包括一第一輻射部221、一第二輻射部222，以及一第三輻射部223。若將第一輻射部221展開於一平面上，其大致為一U字形。第一輻射部221係耦接至第一饋入點FP1，並具有一蜿蜒結構，以界定出一第一缺口225，其中第一輻射部221係由第一表面E1經過第二表面E2延伸至第三表面E3上，再由第三表面E3經過第二表面E2延伸回第一表面E1上。若將第二輻射部222展開於一平面上，其大致為一直條形。第二輻射部222係耦接至第一輻射部221，並位於第一缺口225內，其中第二輻射部222係由第一表面E1延伸至第二表面E2上。若將第三輻射部223展開於一平面上，其大致為一L字形。第三輻射部223係耦接至第一輻射部221，其中第三輻射部223係由第一表面E1經過第二表面E2延伸至第三表面E3上。第二天線230包括一第四輻射部231和一第五輻射部232。若將第四輻射部231展開於一平面上，其大致為一U字形。第四輻射部231係耦接至第二饋入點FP2，並具有一蜿蜒結構，以界定出一第二缺口235，其中第四輻射部231係由第一表面E1經過第二表面E2延伸至第三表面E3上，再由第三表面E3經過第二表面E2延伸回第一表面E1上。若將第五輻射部232展開於一平面上，其 大致為一直條形。第五輻射部232係耦接至第四輻射部231，並位於第二缺口235內，其中第五輻射部232係由第一表面E1延伸至第二表面E2上。第一輻射部221和第四輻射部231大致沿著介質基板260之一中心線呈現鏡像對稱。第五輻射部232之長度係略短於第二輻射部222之長度。

在一些實施例中，第一天線220更包括一第一寄生部271。第一寄生部271大致為一直條形。第一寄生部271係位於第一表面E1上，並與第一輻射部221、第二輻射部222，以及第三輻射部223皆完全分離。第一寄生部271具有一連接端和一開路端，其中第一寄生部271之連接端係耦接至接地面110。第一寄生部271為一選用(Optional)元件，其係用於調整第一天線220之高頻阻抗匹配(Impedance Matching)。在一些實施例中，第二天線230更包括一第二寄生部272。第二寄生部272大致為一直條形。第二寄生部272係位於第一表面E1上，並與第四輻射部231和第五輻射部232完全分離。第二寄生部272具有一連接端和一開路端，其中第二寄生部272之連接端係耦接至接地面110。第二寄生部272為一選用元件，其係用於調整第二天線230之高頻阻抗匹配。

在一些實施例中，行動裝置200之元件尺寸可如下列所述。接地面110之長度約為210mm，寬度約為130mm。第一金屬部140之長度約為89mm。第二金屬部150之長度約為91mm。介質基板260之長度約為27mm，寬度約為24mm。

第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200之第一天線220之返回損失(Return Loss)圖，其中橫軸代 表操作頻率(MHz)，而縱軸代表返回損失(dB)。在第3A圖之實施例中，一第一曲線CC1表示行動裝置200不具有第一金屬部140和第二金屬部150時第一天線220之操作特性，而一第二曲線CC2表示行動裝置200已具有第一金屬部140和第二金屬部150時第一天線220之操作特性。根據第3A圖之量測結果可知，第一天線220為一寬頻天線並可涵蓋751MHz之操作頻率，而第一金屬部140和第二金屬部150之加入對第一天線220之特性影響並不明顯。

第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200之第二天線230之返回損失圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表返回損失(dB)。在第3B圖之實施例中，一第三曲線CC3表示行動裝置200不具有第一金屬部140和第二金屬部150時第二天線230之操作特性，而一第四曲線CC4表示行動裝置200已具有第一金屬部140和第二金屬部150時第二天線230之操作特性。根據第3B圖之量測結果可知，第二天線230為一寬頻天線並可涵蓋751MHz之操作頻率，而第一金屬部140和第二金屬部150之加入對第二天線230之特性影響並不明顯。

第4A圖係顯示當行動裝置200不具有第一金屬部140和第二金屬部150時第一天線220之輻射場型(Radiation Pattern)圖。第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200已具有第一金屬部140和第二金屬部150時第一天線220之輻射場型圖。前述輻射場型圖皆於操作頻率751MHz下進行量測。比較第4B圖和第4A圖之量測結果可知，若將第一金屬 部140和第二金屬部150加入行動裝置200中，其將可改變第一天線220之場型分佈、主波束(Main Beam)方向，以及零點(Null)位置，使之與原本之輻射場型不同。

第5A圖係顯示當行動裝置200不具有第一金屬部140和第二金屬部150時第二天線230之輻射場型圖。第5B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200已具有第一金屬部140和第二金屬部150時第二天線230之輻射場型圖。前述輻射場型圖皆於操作頻率751MHz下進行量測。比較第5B圖和第5A圖之量測結果可知，若將第一金屬部140和第二金屬部150加入行動裝置200中，其將可改變第二天線230之場型分佈、主波束方向，以及零點位置，使之與原本之輻射場型不同。

如第4B、5B圖所示，在加入第一金屬部140和第二金屬部150之後，第一天線220之輻射場型現已明顯異於第二天線230之輻射場型，此可增加二支天線之分集增益(Diversity Gain)。根據實際量測結果，第一金屬部140和第二金屬部150之加入將使第一天線220和第二天線230之間之一封包相關係數(Envelope Correlation Coefficient，ECC)由原先之0.9大幅降低至僅0.5。以上封包相關係數已可符合現今多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)天線技術之實際應用需求。

本發明提出一種新穎之多輸入多輸出天線解決方案，與傳統技術相比，其至少具有下列優點：(1)可有效降低天線間之封包相關係數；(2)結構簡單及成本低；以及(3)可套用至不同天線系統當中。因此，本發明很適合應用於各種小型化之行動通訊裝置。

值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之行動裝置及天線元件並不僅限於第1-5圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-5圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之行動裝置及天線元件當中。

在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧行動裝置

110‧‧‧接地面

111‧‧‧第一邊緣

112‧‧‧第二邊緣

113‧‧‧角落

120‧‧‧第一天線

130‧‧‧第二天線

140‧‧‧第一金屬部

141‧‧‧第一金屬部之連接端

142‧‧‧第二金屬部之開路端

150‧‧‧第二金屬部

151‧‧‧第二金屬部之連接端

152‧‧‧第二金屬部之開路端

191‧‧‧第一信號源

192‧‧‧第二信號源

FP1‧‧‧第一饋入點

FP2‧‧‧第二饋入點

L1、L2‧‧‧長度

X‧‧‧X軸

Y‧‧‧Y軸

Z‧‧‧Z軸

Claims (10)

1. 一種行動裝置，包括：一接地面；一第一天線，具有一第一饋入點，其中該第一饋入點係耦接至一第一信號源；一第二天線，具有一第二饋入點，其中該第二饋入點係耦接至一第二信號源；一第一金屬部，具有一連接端和一開路端，其中該第一金屬部之該連接端係耦接至該接地面，並鄰近於該第一饋入點；以及一第二金屬部，具有一連接端和一開路端，其中該第二金屬部之該連接端係耦接至該接地面，並鄰近於該第二饋入點。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一金屬部和該第二金屬部係用於改變該第一天線和該第二天線之輻射場型，從而降低該第一天線和該第二天線之間之一封包相關係數(Envelope Correlation Coefficient，ECC)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一天線和該第二天線皆涵蓋同一操作頻率，而該操作頻率約為751MHz。
4. 如申請專利範圍第3項所述之行動裝置，其中該第一金屬部大致為一L字形，而該第一金屬部之長度約等於該操作頻率之0.25倍波長。
5. 如申請專利範圍第3項所述之行動裝置，其中該第二金屬部大致為一L字形，而該第二金屬部之長度約等於該操作頻 率之0.25倍波長。
6. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該接地面具有互相垂直之一第一邊緣和一第二邊緣，該第一金屬部之該連接端係耦接至該第一邊緣，該第二金屬部之該連接端係耦接至該第二邊緣，而該第一天線和該第二天線皆鄰近於該第一邊緣和該第二邊緣之間之一角落處。
7. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一天線和該第二天線皆為單極天線，且皆設置於一介質基板上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之行動裝置，其中該介質基板具有一第一表面、一第二表面，以及一第三表面，其中該第一表面和該第三表面係互相平行，而該第二表面係垂直於該第一表面和該第三表面，其中該第一天線和該第二天線皆由該第一表面經過該第二表面延伸至該第三表面上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之行動裝置，其中該第一天線包括：一第一輻射部，耦接至該第一饋入點，並具有一蜿蜒結構，以界定出一第一缺口，其中該第一輻射部係由該第一表面經過該第二表面延伸至該第三表面上，再由該第三表面經過該第二表面延伸回該第一表面上；一第二輻射部，耦接至該第一輻射部，並位於該第一缺口內，其中該第二輻射部係由該第一表面延伸至該第二表面上；以及一第三輻射部，耦接至該第一輻射部，其中該第三輻射部係由該第一表面經過該第二表面延伸至該第三表面上。
10. 如申請專利範圍第8項所述之行動裝置，其中該第二天線包括：一第四輻射部，耦接至該第二饋入點，並具有一蜿蜒結構，以界定出一第二缺口，其中該第四輻射部係由該第一表面經過該第二表面延伸至該第三表面上，再由該第三表面經過該第二表面延伸回該第一表面上；以及一第五輻射部，耦接至該第四輻射部，並位於該第二缺口內，其中該第五輻射部係由該第一表面延伸至該第二表面上。