TW201817082A - 隱藏式天線 - Google Patents

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里歐 J. 吉登
鄭鴻文
陳柏超
吳世煌
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Abstract

於範例實施態樣中，提供用於一行動裝置的一天線。此天線包括一印刷電路板及耦合至該印刷電路板的多個金屬構件。此印刷電路板不具金屬跡線。此等多個金屬構件沿該印刷電路板之一長度設置，以在插入沿該行動裝置之一金屬性殼體之一外邊緣周邊的一開口時，在一所欲頻帶下操作。

Description

隱藏式天線
本發明係有關於隱藏式天線。
行動裝置使用天線用於無線通訊。此等天線可透過在一印刷電路板內形成金屬跡線來製造。例如，一石版印刷製程可用來在印刷電路板中形成金屬跡線線路，例如銅跡線。
天線可設在行動裝置內側，且輻射穿過該行動裝置之一殼體。所佈置的天線之類型可依由行動裝置所用之無線通訊類型使用的頻率而定。
依據本發明之一實施例，係特定提出一種天線，其包含：一印刷電路板，其不具金屬跡線；以及多個金屬構件，其耦合至該印刷電路板，其中該等多個金屬構件沿該印刷電路板之一長度設置，以在插入沿一行動裝置之一金屬性殼體之一外邊緣周邊的一開口中時，於一所欲頻帶下操作。
本案揭露內容揭示用於行動裝置中之隱藏式天線的一範例，及用以製造用於行動裝置中之隱藏式天線的方法。如同先前所述，行動裝置使用天線用於無線通訊。行動裝置的美學設計已移向使用全金屬性殼體來圍繞顯示器及包括天線的其他內部組件。然而，金屬性殼體可能為可阻擋位在殼體內之天線輻射的一遮蔽表面。因此，天線的性能可能受不良影響。
已嘗試一些設計來將天線製造在金屬性殼體本身。然而，這可能產生一更為複雜的程序來製造金屬性殼體。此外，設在外部的天線可能容易損壞。
在一範例中，本案揭露內容提供一隱藏式天線，其可經過一槽孔或開口設在靠近一行動裝置之金屬性殼體的一邊緣或周邊。因此，對天線輻射有不良影響之金屬性殼體的遮蔽效應可被消除或最小化。
此外，本案揭露內容藉由使用缺乏或不具任何金屬跡線或跡線線路之一印刷電路板(PCB)來提供一「隱藏式」天線。換言之，本案揭露內容之PCB不具任何金屬跡線。反而，金屬構件或金屬夾體以多種距離附接至PCB，以達到天線所需的一所欲操作頻率或多種頻率。由於PCB不具有任何金屬跡線，故可免除複雜的石版印刷製程。因此，天線可被更有效率地且用一較低成本製成。
圖1繪示本案揭露內容之一範例行動裝置100的示意圖。此行動裝置100可包括金屬性殼體102及104。例如，此金屬性殼體102可圍繞顯示器及與該顯示器相關聯的組件。此金屬性殼體104可圍繞行動裝置100的鍵盤及內部組件。雖然行動裝置100被繪示成具有多個金屬性殼體102及104，但應了解的是行動裝置100 (例如一平板電腦)的一些範例可具有單一金屬性殼體。
金屬性殼體102及104可由任何類型的金屬或金屬合金製成。例如，金屬性殼體102及104可由鋁、鎂合金及類似者所製成。
內部組件可包括一處理器120、一記憶體122、一無線通訊模組124及一天線126。應了解的是行動裝置100可包括其他未顯示的內部組件，諸如，例如圖形卡、音訊卡及類似者。
於一範例中，無線通訊模組124可為任何類型的無訊通訊模組。例如，當行動裝置100為一膝上型電腦或平板電腦時，無線通訊模組124可為在無線頻率2.4千兆赫茲(GHz)及5 GHz下進行通訊的一無線區域網路(WLAN)網路卡。在另一範例中，當行動裝置100為一行動電話或手機時，無線通訊模組124可為在多種頻帶(例如大約704百萬赫茲(MHz)~894 MHz、大約791 MHz~960 MHz、大約1710 MHz~2170 MHz、大約2500 MHz~2700 MHz、及類似者)下進行通訊的一無線廣域網路(WWAN)卡(例如一長期演進(LTE)模組)。
於一範例中，天線126可為一隱藏式天線。天線126的範例係繪示於圖2~圖4中並於下文描述。在一範例中，天線126可位在沿金屬性殼體102或104之一外邊緣周邊或一外側設置的一開口中。圖1繪示可為金屬性殼體102及104之一外邊緣周邊或一外側之範例的多個位置106、108、110、112、114及116。
一開口可設在多個位置106、108、110、112、114及116中之一者處。天線126可插入開口，且置設在位置106、108、110、112、114及116之一者鄰近或接近金屬性殼體102及104。因此，金屬性殼體102及104不會干擾天線126之輻射，且允許天線126在不受金屬性殼體102或104遮蔽的情況下適當操作。
圖2繪示本案揭露內容之一範例隱藏式天線200。此天線200可包括一PCB 210及多個金屬構件或金屬夾體202、204、206及208。應了解的是，雖然圖2中繪示四個金屬構件，隱藏式天線200可包括取決於隱藏式天線200所欲之數個操作頻率或頻帶之任何數目的金屬夾體。
於一範例中，金屬構件202、204、206及208可由銅或任何其他傳導金屬製造。在一實施態樣中，金屬構件202、204、206及208可機械式耦合至PCB 210。例如，金屬構件202、204、206及208可製作成受彈簧負載或具有一預負載拉伸的金屬夾體，夾在PCB 210之一邊緣上。在另一實施態樣中，金屬構件202、204、206及208可膠黏或焊接在PCB 210上。
金屬構件202、204、206及208可具有任何幾何形狀。圖4繪示隱藏式天線200之一範例的俯視圖，此隱藏式天線具有圓形金屬構件202、204、206及208。如圖4中可見，PCB 210缺乏或不具任何金屬跡線。如先前所提，天線係為「隱藏的」，因為沒有金屬跡線形成在PCB 210中。因此，可免除複雜的石版印刷製程來製造PCB 210。反而，金屬構件202、204、206及208係分開耦合至PCB 210，允許一更有效率的製造程序。
返回參照圖2，隱藏式天線200可用於WLAN通訊(例如膝上型電腦中的Wi-Fi連接)。WLAN通訊可在2.4 GHz及5.0 GHz下操作。因此，金屬構件202、204、206及208可被置設或分開，以允許隱藏式天線200在2.4 GHz及5.0 GHz的操作頻率下輻射。
金屬構件202、204、206及208各可具有一左邊緣218、一中心216及一右邊緣220。以下針對隱藏式天線200及圖3中繪示之隱藏式天線300之相異設計所描述的距離，可從一金屬構件202、204、206或208之右邊緣220量測到另一金屬構件202、204、206或208之左邊緣218。於另一範例中，下文所描述之距離可從一金屬構件202、204、206或208之中心216量測到另一金屬構件202、204、206或208之中心216。
在一範例中，第一金屬構件202可沿PCB 210之一長度設置在一第一端處。第二金屬構件208可沿PCB 210之一長度設置在大約距第一金屬構件202約65毫米(mm)之一距離處的一相對立第二端。第三金屬構件206可沿PCB 210之長度設置在大約一中心介於第一金屬構件202與第二金屬構件208之間。於一範例中，從第三金屬構件206之第二金屬構件208的距離可為大約37.5 mm。第三金屬構件206與第二金屬構件208之間的間距可允許隱藏式天線200在2.4 GHz的頻率下操作。
第四金屬構件204可設在第一金屬構件202與第三金屬構件206之間。第四金屬構件204可與第三金屬構件206分開大約14 mm的一距離。第四金屬構件204與第三金屬構件206之間的間距可允許隱藏式天線在5 GHz的頻率下操作。
於一範例中，隱藏式天線200的高度可為行動裝置100之金屬性殼體102或104之一開口中可用之間隙量之函數。在一實施態樣中，隱藏式天線200的高度可為大約3~10 mm或大約6 mm。
在一範例中，第三金屬構件206可為一饋接夾體，而其餘的金屬構件202、204及208可為接地夾體。第三金屬構件206可包括一串接電容器214，以提升隱藏式天線200的天線匹配功能。
於一範例中，同軸纜線212可耦接至第三金屬構件206。此同軸纜線212可將隱藏式天線200連接到無線通訊模組124。同軸纜線212亦可將隱藏式天線200經由金屬性殼體102及104接地。例如，隱藏式天線200可耦合至金屬性殼體102或104，其可間接耦合至一層同軸纜線212以將隱藏式天線200接地。
圖3繪示另一隱藏式天線300的範例。此隱藏式天線300可用於WWAN通訊(例如行動電話中的LTE連接)。WWAN通訊可在多個不同頻帶下操作。例如，WWAN通訊可在多個不同狀態下操作，此等狀態各與一不同頻帶相關聯。於一範例中，一第一狀態可在大約704 MHz至894 MHz的一低頻帶下操作。一第二狀態可在大約791 MHz至960 MHz的一低頻帶下操作。一第三狀態可在大約1710 MHz至2170 MHz的一中頻帶下操作。一第四狀態可在大約2500 MHz至2700 MHz的一高頻帶下操作。多個金屬構件或金屬夾體302、304、306及308可被置設或分開，以允許隱藏式天線300在不同狀態及各狀態之相關聯頻帶下輻射。
類似於圖2，圖3中金屬構件302、304、306及308各具有一左邊緣318、一中心316及一右邊緣320。以下針對隱藏式天線300之相異設計所描述的距離，可從一金屬構件302、304、306或308之右邊緣320量測到另一金屬構件302、304、306或308之左邊緣318。於另一範例中，下文所描述之距離可從一金屬構件302、304、306或308之中心316量測到另一金屬構件302、304、306或308之中心316。
於一實施態樣中，一第一金屬構件302可沿PCB 310之一長度設置在一第一端。一第二金屬構件308可沿PCB 310之一長度設置在距第一金屬構件302大約100 mm的一相對立第二端處。一第三金屬構件304可設在第一金屬構件302與第二金屬構件308之間。第三金屬構件304可置設在距第一金屬構件302約30 mm及距第二金屬構件308約70 mm的一距離處。應了解的是，取決於距離如何量測(例如從邊緣至邊緣、中心至中心及類似者)，總長100 mm可能與其他金屬構件302、304、306及308之間的距離總合有些微差異。
第一金屬構件302與第三金屬構件304之間的間距可允許隱藏式天線300在與第四狀態相關聯之約2500 MHz至2700 MHz的頻帶下操作。第三金屬構件304與第二金屬構件308之間的間距可允許隱藏式天線300分別在與第一狀態及第二狀態相關聯之約704 MHz至894 MHz及791 MHz至960 MHz的頻帶下操作。
第四金屬構件306可設在第三金屬構件304與第二金屬構件308之間。第四金屬構件306可與第三金屬構件304分開約40 mm的一距離。第四金屬構件306及第三金屬構件304間的間距可允許隱藏式天線300在與第三狀態相關聯之約1710 MHz至2170 MHz的頻帶下操作。
在一範例中，第三金屬構件304可為一饋接夾體，而其餘金屬構件302、306及308可為接地夾體。第三金屬構件304可包括一串接電容器314，以提升天線300的天線匹配功能。
於一範例中，同軸纜線312可耦合至第三金屬構件304。此同軸纜線312可將隱藏式天線300連接到一切換器320及無線通訊模組124。在一範例中，此切換器320可為一四態切換器，以允許隱藏式天線300在以上所述之四個不同狀態中之一者下操作。
同軸纜線312亦可將隱藏式天線300經由金屬性殼體102及104接地。例如，隱藏式天線300可耦合至金屬性殼體102或104，其可間接耦合至一層同軸纜線312以將隱藏式天線300接地。
雖然圖2及圖3繪示相異間距之金屬構件的兩個範例，但應了解的是數個金屬構件間的間距及距離可取決於天線的一所欲操作頻率而變動。換言之，額外的金屬構件可沿PCB之長度被增添在相異距離處，以在額外頻率或頻帶下操作。
圖5繪示插入行動裝置100之金屬性殼體104之一開口500中之一範例隱藏式天線200的示意圖。圖5繪示該開口500之一橫截面側視圖。於一範例中，開口500可在繪示於圖1中之行動裝置100之位置112處形成。
隱藏式天線200可耦合至設置成盡可能靠近開口500的一塑膠固持件502。金屬構件202、204、206及208可接觸金屬殼體104用於接地。
隱藏式天線200亦可設置接近開口500，以防止金屬性殼體104遮蔽隱藏式天線200的輻射。換言之，隱藏式天線200可設置鄰近金屬性殼體104，或在不延伸超過金屬性殼體104之邊緣或外周邊的情況下靠近金屬性殼體104之邊緣或外周邊。
圖6繪示用以組裝一行動裝置與隱藏式天線之一範例方法600的流程圖。在一範例中，方法600的數個方塊可透過由一處理器控制之一自動組裝線的一或多個機器執行。
在方塊602，方法600開始。於方塊604，方法600形成不具任何金屬跡線的一PCB。例如，此PCB可具有用於PCB的一絕緣層及傳導層，但沒有典型用以連接PCB之不同層體的金屬跡線及通孔。因此，可免除石版印刷製程。
在方塊606，方法600將一饋接器金屬夾體耦合至PCB。此饋接器金屬夾體可為耦合至PCB的一金屬構件。於一範例中，饋接器夾體可經由機械組件來耦接。於另一範例中，饋接器金屬夾體可經由一附著劑耦接或焊接到PCB上。
在一範例中，一同軸纜線可耦合至饋接器金屬夾體，用以接地及連接到一無線通訊模組。此饋接器金屬夾體可為任何幾何形狀，諸如圓形、方形、橢圓形及類似者、或更複雜的非幾何形狀。
在方塊608，方法600將多個接地金屬夾體耦合至PCB，且與饋接器金屬夾體分開，使得藉由饋接器金屬夾體及多個接地金屬夾體形成的一天線在一所欲頻帶下操作。於一範例中，此等接地金屬夾體亦可為耦合至PCB的金屬構件。在一範例中，此等接地金屬夾體可經由機械組件耦接。於另一範例中，該等接地金屬夾體可經由一附著劑耦接或焊接到PCB上。
饋接器金屬夾體及接地金屬夾體之間的間距或距離可為與無線通訊類型相關聯之所欲操作頻率或頻帶的一函數。例如，就一WLAN天線而言，饋接器金屬夾體及接地金屬夾體可被分開，以在2.4 GHz及5.0 GHz下操作。用於WLAN天線之饋接器夾體與接地金屬夾體間之間距的範例係在上文描述及繪示於圖2中。
在另一範例中，就一WWAN天線而言，饋接器金屬夾體及接地金屬夾體可被分開，以在與不同狀態相關聯之多個不同頻帶下操作。用於WWAN天線之饋接器夾體與接地金屬夾體間的間距範例係在上文描述及繪示於圖3中。
在方塊610，方法600將天線插入設在一行動裝置之一金屬性殼體的一外邊緣周邊處之一開口。例如，金屬性殼體的多個位置可適於形成此開口。圖1繪示可用的不同可能位置。圖5繪示天線如何插入開口中的一範例。
在方塊612，方法600將天線耦合至行動裝置之一通訊模組。例如，耦合至饋接器金屬夾體的一同軸纜線可耦合至行動裝置之通訊模組。在一範例中，此通訊模組可為一無線通訊模組。
在方塊614，方法600將天線接地到行動裝置之金屬性殼體。於一範例中，同軸纜線層之一者可將天線經由一間接連接而接地到行動裝置之金屬性殼體。在方塊616，方法600即結束。
將可了解的是，以上揭露者及其他特徵及公用之變化型或其替代型可組合到許多其他的不同系統或應用中。各種目前尚未預見或預期的替代、修改、變化或改良，以後可由熟習此技藝者作成，其等亦意欲被涵蓋在後附申請專利範圍中。
100‧‧‧行動裝置
102‧‧‧金屬性殼體
104‧‧‧金屬(性)殼體
106~116‧‧‧位置
120‧‧‧處理器
122‧‧‧記憶體
124‧‧‧無線通訊模組
126‧‧‧天線
200‧‧‧(隱藏式)天線
212、312‧‧‧同軸纜線
214、314‧‧‧電容器
216、316‧‧‧中心
218、318‧‧‧左邊緣
220、320‧‧‧右邊緣
302‧‧‧(第一)金屬構件；金屬夾體
304‧‧‧(第三)金屬構件；金屬夾體
202‧‧‧(第一)金屬構件；金屬夾體
204‧‧‧(第四)金屬構件；金屬夾體
206‧‧‧(第三)金屬構件；金屬夾體
208‧‧‧(第二)金屬構件；金屬夾體
210、310‧‧‧PCB
306‧‧‧(第四)金屬構件；金屬夾體
308‧‧‧(第二)金屬構件；金屬夾體
300‧‧‧隱藏式天線
320‧‧‧切換器
500‧‧‧開口
502‧‧‧塑膠固持件
600‧‧‧方法
602~616‧‧‧方塊
圖1係為本案揭露內容之一範例行動裝置的示意圖；
圖2係為本案揭露內容之一範例隱藏式天線的示意圖；
圖3係為本案揭露內容之一第二範例隱藏式天線的示意圖；
圖4係為本案揭露內容之一範例隱藏式天線之俯視圖的示意圖；
圖5係為插入行動裝置之一金屬性殼體之一開口中之一範例隱藏式天線的示意圖；以及
圖6係為用以組裝一行動裝置及一隱藏式天線之一範例方法的流程圖。

Claims (15)

  1. 一種天線，其包含： 一印刷電路板，其不具金屬跡線；以及 多個金屬構件，其耦合至該印刷電路板，其中該等多個金屬構件沿該印刷電路板之一長度設置，以在插入沿一行動裝置之一金屬性殼體之一外邊緣周邊的一開口中時，於一所欲頻帶下操作。
  2. 如請求項1之天線，其中該等多個金屬構件包含一圓形接觸體。
  3. 如請求項1之天線，其中該等多個金屬構件之一者包含一饋接夾體，而該等多個金屬構件之其餘一者包含一接地夾體。
  4. 如請求項3之天線，其中該饋接夾體經由一同軸纜線耦合至一通訊模組及該金屬性殼體。
  5. 如請求項3之天線，其中該饋接夾體更包含一串接電容器。
  6. 如請求項1之天線，其中該等多個金屬構件包含一第一金屬構件、一第二金屬構件、一第三金屬構件、及一第四金屬構件，其中該第一金屬構件之一邊緣及該第四金屬構件之一邊緣係分開約65毫米(mm)的一距離，其中該第三金屬構件之一邊緣與該第一金屬構件之該邊緣及該第四金屬構件之該邊緣分開約37.5 mm的一距離，其中該第二金屬構件之一邊緣與該第三金屬構件之該邊緣分開約14 mm的一距離。
  7. 如請求項1之天線，其中該等多個金屬構件包含一第一金屬構件、一第二金屬構件、一第三金屬構件、及一第四金屬構件，其中該第一金屬構件之一邊緣及該第四金屬構件之一邊緣分開約100毫米(mm)的一距離，其中該第二金屬構件之一邊緣與該第一金屬構件之該邊緣分開約25 mm的一距離，該第三金屬構件之邊緣與該第二金屬構件之該邊緣分開約40 mm的一距離，其中該第四金屬構件之該邊緣與該第二金屬構件之該邊緣分開約70 mm的一距離。
  8. 一種行動裝置，其包含： 一處理器； 與該處理器連通之一記憶體； 與該處理器連通之一無線通訊模組； 一金屬性殼體，其中該金屬性殼體包含沿該金屬性殼體之一外邊緣的至少一開口，且容裝該處理器、該記憶體及該無線通訊模組；以及 一天線，其插入該至少一開口且耦合至該金屬性殼體，且經由一同軸纜線連接到該無線通訊模組，其中該天線包含： 不具金屬跡線的一印刷電路板；及 耦合至該印刷電路板的多個金屬構件，其中該等多個金屬構件係沿該印刷電路板之一長度設置，以在該無線通訊模組之一所欲頻帶下操作。
  9. 如請求項8之行動裝置，其中該無線通訊模組包含一無線區域網路(WLAN)模組，其在2.4千兆赫茲(GHz)及5 GHz的頻率下操作。
  10. 如請求項9之行動裝置，其中該等多個金屬構件包含一第一金屬構件、一第二金屬構件、一第三金屬構件、及一第四金屬構件，其中該第一金屬構件之一邊緣及該第四金屬構件之一邊緣分開約65毫米(mm)的一距離，其中該第三金屬構件之一邊緣與該第一金屬構件之該邊緣及該第四金屬構件之該邊緣分開約37.5 mm的一距離，其中該第二金屬構件之一邊緣與該第三金屬構件之該邊緣分開約14 mm的一距離。
  11. 如請求項8之行動裝置，其中該無線通訊模組包含一無線廣域網路(WWAN)通訊模組，其包含用以在多個不同頻帶下操作該WWAN通訊模組的一切換器。
  12. 如請求項11之行動裝置，其中該等多個金屬構件包含一第一金屬構件、一第二金屬構件、一第三金屬構件、及一第四金屬構件，其中該第一金屬構件之一邊緣及該第四金屬構件之一邊緣分開約100毫米(mm)的一距離，其中該第二金屬構件之一邊緣與該第一金屬構件之該邊緣分開約25 mm的一距離，該第三金屬構件之邊緣與該第二金屬構件之該邊緣分開約40 mm的一距離，其中該第四金屬構件之該邊緣與該第二金屬構件之該邊緣分開約70 mm的一距離。
  13. 一種方法，其包含以下步驟： 形成不具任何金屬跡線的一印刷電路板(PCB)； 將一饋接器金屬夾體耦合至該PCB； 將多個接地金屬夾體耦合至該PCB，且與該饋接器金屬夾體分開，使得由該饋接器金屬夾體及該等多個接地金屬夾體形成的一天線在一所欲頻帶下操作； 將該天線插入設在一行動裝置之一金屬性殼體之一外邊緣周邊的一開口中； 將該天線耦合至該行動裝置之一通訊模組；以及 將該天線接地至該行動裝置之該金屬性殼體。
  14. 如請求項13之方法，其中將該等多個接地金屬夾體耦合至該PCB之步驟包含： 將該等多個接地金屬夾體中之一第一接地金屬夾體耦合至該PCB之一第一端； 將該等多個接地金屬夾體中之一第二接地金屬夾體在距該第一接地金屬夾體約65毫米(mm)之一距離處耦合至該PCB的一第二端；以及 將該等多個接地金屬夾體中之一第三接地金屬夾體耦合在該第一接地金屬夾體與該饋接器金屬夾體之間在距該饋接器金屬夾體約14 mm的一距離處。
  15. 如請求項13之方法，其中將該等多個接地金屬夾體耦合至該PCB之步驟包含： 將該等多個接地金屬夾體中之一第一接地金屬夾體在距該饋接器金屬夾體約25毫米(mm)之一距離處耦合至該PCB的一第一端； 將該等多個接地金屬夾體中之一第二接地金屬夾體在距該第一接地金屬夾體約100 mm之一距離處耦合至該PCB的一第二端；以及 將該等多個接地金屬夾體中之一第三接地金屬夾體耦合在該饋接器金屬夾體與該第二接地金屬夾體之間在距該饋接器金屬夾體約40 mm的一距離處。
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