TW201807888A - 行動裝置 - Google Patents

Abstract

一種行動裝置，包括：一接地元件和一天線結構。該天線結構包括：一半迴圈輻射部、一第一短路部、一第二短路部、一耦合延伸部，以及一寄生輻射部。該半迴圈輻射部具有一饋入點、一第一接地點，以及一第二接地點，其中該第一接地點係經由該第一短路部耦接至該接地元件，而該第二接地點係經由該第二短路部耦接至該接地元件。該耦合延伸部係耦接至該第二短路部。該寄生輻射部係耦接至該接地元件，並鄰近於該耦合延伸部。

Description

行動裝置

本發明係關於一種行動裝置，特別係關於一種行動裝置及其天線結構。

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。

為了追求造型美觀，現今設計者常會在行動裝置中加入金屬元件之要素。然而，新增之金屬元件卻容易對於行動裝置中支援無線通訊之天線產生負面影響，進而降低行動裝置之整體通訊品質。因此，有必要提出一種全新之行動裝置和天線結構，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：一接地元件；以及一天線結構，包括：一半迴圈輻射部，具有一饋入點、一第一接地點，以及一第二接地點；一第一短路部，其中該第一接地點係經由該第一短路部耦接至該接地元件；一第二短路部，其中該第二接地點係經由該第二短路部耦接至該接地元件；一耦合延伸部，耦接至該第二短路部；以及一寄生輻射部，耦接至該接地元件，並鄰近於該耦合延伸部。

在一些實施例中，該半迴圈輻射部、該第一短路部，以及該接地元件共同包圍住一槽孔區域，而其中該第二短路部、該耦合延伸部，以及該寄生輻射部皆位於該槽孔區域內。

在一些實施例中，該半迴圈輻射部大致為一J字形。

在一些實施例中，該第一短路部大致為一直條形，並與該半迴圈輻射部和該接地元件皆大致互相垂直。

在一些實施例中，該第二短路部和該耦合延伸部之一組合大致為一T字形，而該第二短路部係與該半迴圈輻射部和該接地元件皆大致互相垂直。

在一些實施例中，該寄生輻射部大致為一L字形。

在一些實施例中，該耦合延伸部和該寄生輻射部之間形成一耦合間隙，而該耦合間隙係小於1mm，或是介於1mm至3mm之間。

在一些實施例中，該天線結構係操作於一低頻頻帶和一高頻頻帶，該低頻頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，而該高頻頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間。

在一些實施例中，該半迴圈輻射部、該第一短路部，以及該接地元件係激發產生該低頻頻帶，而其中該半迴圈輻射部、該第二短路部、該耦合延伸部，以及該寄生輻射部係激發產生該高頻頻帶。

在一些實施例中，該半迴圈輻射部和該第一短路部之總長度約為該低頻頻帶之0.5倍波長，而該寄生輻射部之長度約為該高頻頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該行動裝置更包括：一金屬背蓋，耦接至該接地元件，其中該天線結構係鄰近於該金屬背蓋而設置，但該金屬背蓋不致於對該天線結構之輻射特性造成太大負面影響。

100、500‧‧‧行動裝置

110‧‧‧接地元件

120‧‧‧天線結構

130‧‧‧半迴圈輻射部

131‧‧‧半迴圈輻射部之第一端

132‧‧‧半迴圈輻射部之第二端

140‧‧‧第一短路部

141‧‧‧第一短路部之第一端

142‧‧‧第一短路部之第二端

150‧‧‧第二短路部

151‧‧‧第二短路部之第一端

152‧‧‧第二短路部之第二端

160‧‧‧耦合延伸部

161‧‧‧耦合延伸部之第一端

162‧‧‧耦合延伸部之第二端

170‧‧‧寄生輻射部

171‧‧‧寄生輻射部之第一端

172‧‧‧寄生輻射部之第二端

180‧‧‧槽孔區域

190‧‧‧信號源

510‧‧‧金屬背蓋

CV‧‧‧等效電容器

FB1‧‧‧低頻頻帶

FB2‧‧‧高頻頻帶

FP‧‧‧饋入點

GC1‧‧‧耦合間隙

GP1‧‧‧第一接地點

GP2‧‧‧第二接地點

PA1‧‧‧低頻共振路徑

PA2‧‧‧高頻共振路徑

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之天線結構之返回損失圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之天線結構之天線效率圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之天線原理圖；第5A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之俯視圖；以及第5B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之側 視圖。

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之示意圖。行動裝置100可以是一智慧型手機(Smart Phone)、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至少包括一接地元件110和一天線結構120。接地元件110和天線結構120可用導體材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金，其中 接地元件110和天線結構120可以設置於一介質基板(Dielectric Substrate)上，例如：一FR4(Flame Retardant 4)基板。必須理解的是，雖然未顯示於第1圖中，行動裝置100更可包括其他元件，例如：一觸控模組、一供電模組、一顯示器、一鍵盤，或(且)一外殼。

天線結構120包括：一半迴圈輻射部130、一第一短路部140、一第二短路部150、一耦合延伸部160，以及一寄生輻射部170。詳細而言，半迴圈輻射部130、第一短路部140，以及接地元件110共同包圍住矩形之一槽孔區域180，其中第二短路部150、耦合延伸部160，以及寄生輻射部170皆位於槽孔區域180內。半迴圈輻射部130可以大致為一J字形。半迴圈輻射部130具有一第一端131和一第二端132，其中半迴圈輻射部130之第一端131為一饋入點FP，而半迴圈輻射部130之第二端132為一第一接地點GP1。半迴圈輻射部130更具有一第二接地點GP2，其係介於饋入點FP和第一接地點GP1之間。饋入點FP係耦接至一信號源190。信號源190可以是一射頻(Radio Frequency)模組，其可用於激發天線結構120。第一短路部140可以大致為一直條形，其與半迴圈輻射部130和接地元件110皆大致互相垂直。第一短路部140具有一第一端141和一第二端142，其中第一短路部140之第一端141係耦接至第一接地點GP1，而第一短路部140之第二端142係耦接至接地元件110，使得半迴圈輻射部130之第一接地點GP1係經由第一短路部140耦接至接地元件110。第二短路部150可以大致為一直條形，其與半迴圈輻射部130和接地元件110皆大致互相垂直。第二短路部150 具有一第一端151和一第二端152，其中第二短路部150之第一端151係耦接至第二接地點GP2，而第二短路部150之第二端152係耦接至接地元件110，使得半迴圈輻射部130之第二接地點GP2係經由第二短路部150耦接至接地元件110。耦合延伸部160可以大致為一直條形，其與第二短路部150大致互相垂直。耦合延伸部160具有一第一端161和一第二端162，其中耦合延伸部160之第一端161為一開路端(Open End)，而耦合延伸部160之第二端162係耦接至第二短路部150之一中央部份，使得第二短路部150和耦合延伸部160之一組合大致為一T字形。寄生輻射部170可以大致為一L字形。寄生輻射部170具有一第一端171和一第二端172，其中寄生輻射部170之第一端171為一開路端並鄰近於耦合延伸部160之第一端161，而寄生輻射部170之第二端172係耦接至接地元件110。耦合延伸部160之第一端161和寄生輻射部170之第一端171之間可形成一耦合間隙GC1。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線結構120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)。如第2圖所示，天線結構120至少可涵蓋一低頻頻帶FB1和一高頻頻帶FB2，其中低頻頻帶FB1係介於2400MHz至2500MHz之間，而高頻頻帶FB2係介於5150MHz至5850MHz之間。因此，天線結構120至少可支援WLAN(Wireless Local Area Networks)2.4GHz/5GHz之雙頻操作。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線結構120之天線效率(Antenna Efficiency)圖，其中 橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表天線效率(dB)。如第3圖所示，天線結構120於低頻頻帶FB1中之天線效率(Antenna Efficiency)約可達-5dB，而於高頻頻帶FB2中之天線效率約可達-3dB，此已能符合一般行動通訊裝置之應用需求。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線原理圖。在天線原理方面，半迴圈輻射部130係由信號源190所直接饋入，故鄰近於饋入點FP處之第二短路部150和耦合延伸部160上之電流密度很高，使得寄生輻射部170可由耦合延伸部160所耦合激發。詳細而言，半迴圈輻射部130、第一短路部140，以及接地元件110係共同形成一低頻共振路徑PA1，以激發產生前述低頻頻帶FB1；而半迴圈輻射部130、第二短路部150、耦合延伸部160，以及寄生輻射部170係共同形成一高頻共振路徑PA2，以激發產生前述高頻頻帶FB2。另外，低頻共振路徑PA1更可激發產生一高階共振模態(Higher-order Resonant Mode)，以增寬前述高頻頻帶FB2。

在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。半迴圈輻射部130和第一短路部140之總長度可約為前述低頻頻帶之0.5倍波長(λ/2)。寄生輻射部170之長度可約為前述高頻頻帶之0.25倍波長(λ/4)。於一實施例中，耦合間隙GC1可小於1mm，但此並非本發明之限制條件。於其他實施例中，耦合間隙GC1亦可改為略大於1mm，例如：可介於1mm至3mm之間。以上元件尺寸範圍係根據多次實驗結果而得出，其可最佳化天線結構120之操作頻帶及阻抗匹配。在此設計下，天線結構120之總長度約為45mm，總寬度約為9mm，其整體尺寸約 較傳統設計縮小約30%。

第5A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置500之俯視圖。第5B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置500之側視圖。第5A、5B圖和第1圖相似。在第5A、5B圖之實施例中，除了接地元件110和天線結構120以外，行動裝置500更包括一金屬背蓋(Metal Back Cover)510。金屬背蓋510可以是行動裝置500之一外殼之一部份，其中金屬背蓋510係耦接至接地元件110，而天線結構120之垂直投影可完全位於金屬背蓋510之內部。天線結構120係鄰近於金屬背蓋510而設置，故天線結構120和金屬背蓋510之間將形成一等效電容器CV，從而提高天線結構120之電容性(Capacitance)並使其操作頻帶發生偏移。為克服此一問題，本發明使用迴圈式之天線結構120，其自身具有較高之電感性(Inductance)，此電感性可用於抵消天線結構120與金屬背蓋510互相靠近時所產生之電容性，故金屬背蓋510將不致於對天線結構120之輻射特性造成太大負面影響。另一方面，由於天線結構120之高頻共振路徑PA2係內藏於其低頻共振路徑PA1當中，本發明將可進一步微縮天線結構120之整體尺寸。

本發明提出一種新穎之天線結構，其可單獨使用以涵蓋雙寬頻操作，或是套用至具有一金屬背蓋之行動裝置當中。當此天線結構應用於具有金屬背蓋之行動裝置時，其有助於降低金屬背蓋靠近天線結構時所產生之負面影響，並可維持行動裝置之良好通訊品質。另外，因為無須在金屬背蓋上開設任何天線窗(Antenna Window)，本發明亦可維持金屬背蓋之完 整性並美化行動裝置之外觀。

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結構並不僅限於第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結構當中。

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。

Claims (11)

1. 一種行動裝置，包括：一接地元件；以及一天線結構，包括：一半迴圈輻射部，具有一饋入點、一第一接地點，以及一第二接地點；一第一短路部，其中該第一接地點係經由該第一短路部耦接至該接地元件；一第二短路部，其中該第二接地點係經由該第二短路部耦接至該接地元件；一耦合延伸部，耦接至該第二短路部；以及一寄生輻射部，耦接至該接地元件，並鄰近於該耦合延伸部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該半迴圈輻射部、該第一短路部，以及該接地元件共同包圍住一槽孔區域，而其中該第二短路部、該耦合延伸部，以及該寄生輻射部皆位於該槽孔區域內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該半迴圈輻射部大致為一J字形。
4. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一短路部大致為一直條形，並與該半迴圈輻射部和該接地元件皆大致互相垂直。
5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第二短路部和該耦合延伸部之一組合大致為一T字形，而該第二短路 部係與該半迴圈輻射部和該接地元件皆大致互相垂直。
6. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該寄生輻射部大致為一L字形。
7. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該耦合延伸部和該寄生輻射部之間形成一耦合間隙，而該耦合間隙係小於1mm，或是介於1mm至3mm之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構係操作於一低頻頻帶和一高頻頻帶，該低頻頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，而該高頻頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間。
9. 如申請專利範圍第8項所述之行動裝置，其中該半迴圈輻射部、該第一短路部，以及該接地元件係激發產生該低頻頻帶，而其中該半迴圈輻射部、該第二短路部、該耦合延伸部，以及該寄生輻射部係激發產生該高頻頻帶。
10. 如申請專利範圍第8項所述之行動裝置，其中該半迴圈輻射部和該第一短路部之總長度約為該低頻頻帶之0.5倍波長，而該寄生輻射部之長度約為該高頻頻帶之0.25倍波長。
11. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一金屬背蓋，耦接至該接地元件，其中該天線結構係鄰近於該金屬背蓋而設置，但該金屬背蓋不致於對該天線結構之輻射特性造成太大負面影響。