TW201906230A

TW201906230A - 行動裝置

Info

Publication number: TW201906230A
Application number: TW106121976A
Authority: TW
Inventors: 顏銘慶; 張琨盛; 陳健文; 林敬基
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-02-01
Also published as: TWI642230B; US10490902B2; US20190006764A1

Abstract

一種行動裝置，包括：一金屬機構元件、一接地面、一饋入部、一寄生部，以及一介質基板。該金屬機構元件具有一槽孔。該接地面係耦接至該金屬機構元件。該饋入部係耦接至一信號源，其中該饋入部係延伸跨越該槽孔。該寄生部係耦接至該接地面，其中該寄生部係延伸跨越該槽孔。該接地面、該饋入部，以及該寄生部皆設置於該介質基板上。該饋入部、該寄生部，以及該金屬機構元件之該槽孔係共同形成一天線結構。

Description

行動裝置

本發明係關於一種行動裝置，特別係關於根據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、2500MHz以及2700MHz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：一金屬機構元件，具有一槽孔；一接地面，耦接至該金屬機構元件；一饋入部，耦接至一信號源，其中該饋入部係延伸跨越該槽孔；一寄生部，耦接至該接地面，其中該寄生部係延伸跨越該槽孔；以及一介質基板，其中該接地面、該饋入部，以及該寄生部皆設置於該介質基板上；其中該饋入部、該寄生部，以及該金屬機構元件之該槽孔係共同形成一天線結構。

在一些實施例中，該槽孔為一開口槽孔，具有一開口端和一閉口端。

在一些實施例中，該饋入部大致為一矩形。

在一些實施例中，該寄生部大致為一直條形。

在一些實施例中，該天線結構涵蓋一低頻頻帶、一第一高頻頻帶，以及一第二高頻頻帶，該低頻頻帶約介於700MHz至960MHz之間，該第一高頻頻帶約介於1700MHz至2400MHz之間，而該第二高頻頻帶約介於2500MHz至2900MHz之間。

在一些實施例中，該槽孔之長度大致等於該低頻頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該饋入部之長度大致等於該第一高頻頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該寄生部之長度大致等於該第二高頻頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該饋入部和該金屬機構元件之該槽孔係激發產生一基頻共振模態，以形成該低頻頻帶，而其中該饋入部和該金屬機構元件之該槽孔更激發產生一高階共振模態，以形成該第一高頻頻帶。

在一些實施例中，該寄生部和該金屬機構元件之該槽孔係激發產生一基頻共振模態，以形成該第二高頻頻帶。

100、400‧‧‧行動裝置

110‧‧‧金屬機構元件

111‧‧‧金屬機構元件之邊緣

120‧‧‧槽孔

121‧‧‧第二槽孔之開口端

122‧‧‧第二槽孔之閉口端

140‧‧‧接地面

150‧‧‧饋入部

160‧‧‧寄生部

161‧‧‧寄生部之第一端

162‧‧‧寄生部之第二端

170‧‧‧介質基板

190‧‧‧信號源

403‧‧‧第一位置

404‧‧‧筆記型電腦之轉軸

410‧‧‧筆記型電腦之上蓋外殼

420‧‧‧筆記型電腦之螢幕邊框

423‧‧‧第二位置

D1、D2、D3‧‧‧間距

E1‧‧‧介質基板之第一表面

E2‧‧‧介質基板之第二表面

FBL‧‧‧低頻頻帶

FBH1‧‧‧第一高頻頻帶

FBH2‧‧‧第二高頻頻帶

FP‧‧‧饋入點

L1、L2、L3‧‧‧長度

W1、W2、W3‧‧‧寬度

第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之透視圖。

第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之下層部份之示意圖。

第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之上層部份之示意圖。

第1D圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之側視圖。

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4A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4B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之示意圖。

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1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之透視圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之下層部份之示意圖。第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之上層部份之示意圖。第1D圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之側視圖。請一併參考第1A、1B、1C、1D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)。在第1A、1B、1C、1D圖之實施例中，行動裝置100包括：一金屬機構元件(Metal Mechanism Element)110、一接地面(Ground Plane)140、一饋入部(Feeding Element)150、一寄生部(Parasitic Element)160，以及一介質基板(Dielectric Substrate)170。必須理解的是，雖然未顯示於第1A、1B、1C、1D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(Processor)、一觸控面板(Touch Control Panel)、一揚聲器(Speaker)、一電池模組(Battery Module)，以及一外殼(Housing)。

金屬機構元件110可為一金屬平板，而此金屬平板可為行動裝置100之一外觀元件(Appearance Element)。金屬機構元件110具有一槽孔(Slot)120，其中槽孔120可以大致為一直條形。槽孔120和金屬機構元件110之一邊緣111可以大致互相平行。詳細而言，槽孔120為一開口槽孔(Open Slot)，其具有互相遠離之一開口端(Open End)121和一閉口端(Closed End)122。

接地面140、饋入部150，以及寄生部160皆由金屬材質所製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。介質基板170可為一FR4(Flame Retardant 4)基板，或是一軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。介質基板170可具有相對之一第一表面E1和一第二表面E2，其中接地面140、饋入部150，以及寄生部160皆設置於介質基板170之第一表面E1上，而介質基板170之第二表面E2可靠近或直接貼合於金屬機構元件110上(鄰近或接觸槽孔120)。

接地面140係耦接至金屬機構元件110，此二者可提供行動裝置100之一接地電位。例如，接地面140可為一接地銅箔(Ground Copper Foil)，其可由介質基板170上延伸至金屬機構元件110上。接地面140可與槽孔120之一邊緣互相貼齊。

饋入部150可以大致為一矩形。饋入部150上之一饋入點FP係耦接至一信號源(Signal Source)190，其中信號源190可為一射頻(Radio Frequency，RF)模組，能用於產生一發射信號或是處理一接收信號。饋入部150係延伸跨越金屬機構元件110之槽孔120。例如，饋入部150於金屬機構元件110上之一垂直投影(Vertical Projection)可跨越槽孔120之整個寬度W1。

寄生部160可以大致為一直條形。寄生部160具有一第一端161和一第二端162，其中寄生部160之第一端161係耦接至接地面140，而寄生部160之第二端162係延伸跨越金屬機構元件110之槽孔120。例如，寄生部160於金屬機構元件110上之一垂直投影可跨越槽孔120之整個寬度W1。

在較佳實施例中，饋入部150、寄生部160，以及金屬機構元件110之槽孔120係共同形成一天線結構，其特性將如下列實施例所述。

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)。根據第2圖之量測結果，當接收或傳送無線信號時，行動裝置100之天線結構可涵蓋一低頻頻帶FBL、一第一高頻頻帶FBH1，以及一第二高頻頻帶FBH2，其中低頻頻帶FBL可約介於700MHz至960MHz之間，第一高頻頻帶FBH1可約介於1700MHz至2400MHz之間，而第二高頻頻帶FBH2可約介於2500MHz至2900MHz之間。因此，行動裝置100之天線結構至少可支援LTE(Long Term Evolution)、GSM(Global System for Mobile Communications)、WLAN(Wireless Local Area Networks)、Bluetooth等多頻帶之寬操作。

在一些實施例中，行動裝置100之天線結構之操作原理可如下列所述。饋入部150和金屬機構元件110之整個槽孔120係激發產生一基頻共振模態(Fundamental Resonant Mode)，以形成前述之低頻頻帶FBL。寄生部160和金屬機構元件110之槽孔120係激發產生另一基頻共振模態，以形成前述之第二高頻頻帶FBH2。詳細而言，第二高頻頻帶FBH2僅由寄生部160和槽孔120之一左半部份所激發產生，其中槽孔120之左半部份係介於槽孔120之閉口端122和饋入部150之間，可視為一虛擬閉口槽孔(Virtual Closed Slot)。換言之，槽孔120之一右半部份(介於饋入部150和槽孔120之開口端121之間)則未參與第二高頻頻帶FBH2之產生。饋入部150和金屬機構元件110之整個槽孔120更激發產生一高階共振模態(High-order Resonant Mode)(三倍頻)，以形成前述之第一高頻頻帶FBH1。由於低頻頻帶FBL、第一高頻頻帶FBH1，以及第二高頻頻帶FBH2係至少部份地共用相同之共振路徑，故此設計將能有效地縮小行動裝置100之天線結構之整體面積。

在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。槽孔120之長度L1係大致等於低頻頻帶FBL之0.25倍波長(λ/4)。槽孔120之寬度W1約為3mm。饋入部150之長度L2係大致等於第一高頻頻帶FBH1之0.25倍波長(λ/4)。饋入部150之寬度W2約介於4mm至5mm之間。寄生部160之長度L3係大致等於第二高頻頻帶FBH2之0.25倍波長(λ/4)。寄生部160之寬度W3係小於2mm。饋入部150之饋入點FP至槽孔120之開口端121之間距D1係大致等於低頻頻帶FBL之0.125倍波長(λ/8)。亦即，饋入部150之饋入點FP可大致位於槽孔120之正中央處。饋入部150之饋入點FP至寄生部160之間距D2係大於寄生部160至槽孔120之閉口端122之間距D3。例如，間距D2可約為間距D3之2.5倍長。以上元件尺寸範圍係根據多次實驗結果而求出，其有助於最佳化行動裝置100之天線結構之操作頻帶及阻抗匹配(Impedance Matching)。

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)。根據第3圖之量測結果，行動裝置100之天線結構於低頻頻帶FBL中之天線效率約可達-1.5dB，而於第一高頻頻帶FBH1和第二高頻頻帶FBH2中之天線效率約可達-3.5dB，此已可滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。

第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置400之示意圖。在第4A圖之實施例中，行動裝置400為一筆記型電腦，而前述之金屬機構元件110可為筆記型電腦之一上蓋外殼410(即筆記型電腦中俗稱之「A件」)。若前述之天線結構實施於筆記型電腦之上蓋外殼410，則槽孔120可鄰近於筆記型電腦之一轉軸(Hinge)404處。亦即，槽孔120可形成於上蓋外殼 410之一第一位置403。

第4B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置400之示意圖。在第4B圖之實施例中，行動裝置400為一筆記型電腦，而前述之金屬機構元件110可為筆記型電腦之一螢幕邊框420(即筆記型電腦中俗稱之「B件」)。若前述之天線結構實施於筆記型電腦之螢幕邊框420，則槽孔120可鄰近於筆記型電腦之一轉軸404處。亦即，槽孔120可形成於螢幕邊框420之一第二位置423。

無論前述之天線結構係位於上蓋外殼410之第一位置403或是螢幕邊框420之第二位置423，其均能涵蓋LTE之寬頻操作頻帶並可提供足夠之天線效率。必須注意的是，上蓋外殼410和螢幕邊框420之其中一者可由金屬材質製成(形成天線結構)，而其中另一者可由非導體材質製成，以避免干擾天線結構之輻射場型。倘若上蓋外殼410和螢幕邊框420兩者皆由金屬材質製成，則螢幕邊框420應具有一開孔，而開孔之垂直投影係大致對齊於上蓋外殼410之天線結構，使得天線結構之電磁波可通過此開孔來進行傳遞。由於天線結構係鄰近於筆記型電腦之轉軸404，其將不必佔用顯示器上方之空間，故很適合應用於各種窄邊框(Narrow Border)設計之筆記型電腦產品。

本發明提出一種新穎之天線結構，其僅用單一槽孔即能涵蓋寬頻帶操作。當此天線結構應用於具有一金屬背蓋(例如：金屬製成之上蓋外殼)之行動裝置時，由於金屬背蓋可視為天線結構之一延伸部份，故能有效避免金屬背蓋對行動裝置之通訊品質產生負面影響。另須注意的是，本發明可在不用於金屬背蓋上開挖任何天線窗(Antenna Window)之情況下，更進一步改良行動裝置之外觀設計。總而言之，本發明能兼得小尺寸、寬頻帶，以及美化裝置外型之優勢，故其很適合應用於各種各式之行動通訊裝置當中。

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1-4圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-4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

一種行動裝置，包括：一金屬機構元件，具有一槽孔；一接地面，耦接至該金屬機構元件；一饋入部，耦接至一信號源，其中該饋入部係延伸跨越該槽孔；一寄生部，耦接至該接地面，其中該寄生部係延伸跨越該槽孔；以及一介質基板，其中該接地面、該饋入部，以及該寄生部皆設置於該介質基板上；其中該饋入部、該寄生部，以及該金屬機構元件之該槽孔係共同形成一天線結構。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該槽孔為一開口槽孔，具有一開口端和一閉口端。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該饋入部大致為一矩形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該寄生部大致為一直條形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構涵蓋一低頻頻帶、一第一高頻頻帶，以及一第二高頻頻帶，該低頻頻帶約介於700MHz至960MHz之間，該第一高頻頻帶約介於1700MHz至2400MHz之間，而該第二高頻頻帶約介於2500MHz至2900MHz之間。
如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該槽孔之長度大致等於該低頻頻帶之0.25倍波長。
如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該饋入部之長度大致等於該第一高頻頻帶之0.25倍波長。
如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該寄生部之長度大致等於該第二高頻頻帶之0.25倍波長。
如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該饋入部和該金屬機構元件之該槽孔係激發產生一基頻共振模態，以形成該低頻頻帶，而其中該饋入部和該金屬機構元件之該槽孔更激發產生一高階共振模態，以形成該第一高頻頻帶。
如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該寄生部和該金屬機構元件之該槽孔係激發產生一基頻共振模態，以形成該第二高頻頻帶。