TW202011636A - 行動裝置 - Google Patents

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TW202011636A TW107130820A TW107130820A TW202011636A TW 202011636 A TW202011636 A TW 202011636A TW 107130820 A TW107130820 A TW 107130820A TW 107130820 A TW107130820 A TW 107130820A TW 202011636 A TW202011636 A TW 202011636A
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Abstract

一種行動裝置，包括：一本體、一天線結構，以及一浮接輻射部。本體包括一框架和一外殼，其中框架係位於一第一平面，外殼包括一平行區域和一削型區域，而平行區域係位於與第一平面平行之一第二平面。浮接輻射部係鄰近於天線結構，並用於增強天線結構之輻射效率。天線結構於外殼上具有一第一垂直投影，其中第一垂直投影係位於平行區域內。浮接輻射部於外殼上具有一第二垂直投影，其中第二垂直投影係位於削型區域內。框架係至少部份由非導體材質所製成，而外殼係至少部份由導體材質所製成。

Description

行動裝置
本發明係關於一種行動裝置(Mobile Device)，特別係關於一種行動裝置及其天線結構(Antenna Structure)。
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。
天線為支援無線通訊之行動裝置中不可或缺之元件。然而，天線很容易受到鄰近金屬元件所影響，此常造成天線元件受到干擾且整體通訊品質下滑。有鑑於此，勢必須提出一種全新解決方案，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：一本體，包括一框架和一外殼，其中該框架係位於一第一 平面，該外殼包括一平行區域和一削型區域，該平行區域係位於一第二平面，而該第二平面係平行於該第一平面；一天線結構，包括：一饋入連接部，耦接至一信號源；一第一輻射部，耦接至該饋入連接部；一第二輻射部，耦接至該饋入連接部，其中該第一輻射部和該第二輻射部係大致朝相反方向作延伸；以及一短路部，其中該饋入連接部係經由該短路部耦接至一接地電位；以及一浮接輻射部，鄰近於該第一輻射部和該第二輻射部，並用於增強該天線結構之輻射效率；其中該框架係至少部份由非導體材質所製成，而該外殼係至少部份由導體材質所製成；其中該天線結構於該外殼上具有一第一垂直投影，該第一垂直投影係位於該平行區域內，該浮接輻射部於該外殼上具有一第二垂直投影，而該第二垂直投影係位於該削型區域內。
在一些實施例中，該外殼具有一結構轉折處，而該外殼之該結構轉折處係位於該平行區域和該削型區域之間，使得該平行區域和該削型區域兩者之延伸平面不同。
在一些實施例中，該框架和該平行區域之間具有一第一平均距離，該框架和該削型區域之間具有一第二平均距離，而該第二平均距離係小於該第一平均距離。
在一些實施例中，該浮接輻射部和該第一輻射部之間形成一第一耦合間隙，該浮接輻射部和該第二輻射部之間形成一第二耦合間隙，該第一耦合間隙之寬度係介於0.1mm至1mm之間，而該第二耦合間隙之寬度係介於0.1mm至1mm之間。
在一些實施例中，該浮接輻射部之寬度係介於2mm 至3mm之間。
在一些實施例中，該天線結構涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，而該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間。
在一些實施例中，該饋入連接部和該第一輻射部之總長度係小於或等於該第一頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中，該饋入連接部和該第二輻射部之總長度係小於或等於該第二頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中，該短路部之長度係大致等於該第二輻射部之長度。
在一些實施例中，該浮接輻射部之長度係大致等於該第一輻射部之長度之一半和該第二輻射部之長度兩者之總和。
100‧‧‧行動裝置
110‧‧‧上蓋
115‧‧‧顯示器
120‧‧‧上蓋外殼
130‧‧‧顯示器框架
140‧‧‧本體
145‧‧‧鍵盤
150‧‧‧框架
151‧‧‧框架之第一邊緣
152‧‧‧框架之第二邊緣
153‧‧‧框架之第三邊緣
154‧‧‧框架之第四邊緣
160‧‧‧外殼
162‧‧‧外殼之平行區域
164‧‧‧外殼之削型區域
166‧‧‧外殼之結構轉折處
170‧‧‧轉軸元件
200‧‧‧天線結構
210‧‧‧饋入連接部
211‧‧‧饋入連接部之第一端
212‧‧‧饋入連接部之第二端
220‧‧‧第一輻射部
221‧‧‧第一輻射部之第一端
222‧‧‧第一輻射部之第二端
230‧‧‧第二輻射部
231‧‧‧第二輻射部之第一端
232‧‧‧第二輻射部之第二端
240‧‧‧短路部
241‧‧‧短路部之第一端
242‧‧‧短路部之第二端
270‧‧‧浮接輻射部
271‧‧‧浮接輻射部之第一端
272‧‧‧浮接輻射部之第二端
290‧‧‧信號源
CC1‧‧‧第一曲線
CC2‧‧‧第二曲線
CP‧‧‧第一輻射部之中心點
DA1‧‧‧第一平均距離
DA2‧‧‧第二平均距離
E1‧‧‧第一平面
E2‧‧‧第二平面
FB1‧‧‧第一頻帶
FB2‧‧‧第二頻帶
FP‧‧‧饋入點
GC1‧‧‧第一耦合間隙
GC2‧‧‧第二耦合間隙
L1、L2、L3、L4、L5‧‧‧長度
LC1‧‧‧剖面線
T1‧‧‧第一垂直投影
T2‧‧‧第二垂直投影
VSS‧‧‧接地電位
W5‧‧‧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立體圖。
第1B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之立體圖。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之部份剖面圖。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之部份俯視圖。
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 結構之輻射效率圖。
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(Mobile Device)100之立體圖。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之部份剖面圖(沿第1A圖之一剖面線LC1)。行動裝置100可以是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1A、2圖所示，行動裝置100包括一上蓋(Upper Cover)110、一本體(Body)140、一轉軸元件(Hinge Element)170、一天線結 構(Antenna Structure)200，以及一浮接輻射部(Floating Radiation Element)270。必須理解的是，雖然未顯示於第1A、2圖中，行動裝置100更可包括其他元件，例如：一觸控板(Touch Control Panel)、一處理器(Processor)、一電池模組(Battery Module)，以及一輸入輸出裝置(Input/Output Device)。
上蓋110可包括一上蓋外殼(Upper Cover Housing)120和相對於上蓋外殼120之一顯示器框架(Display Frame)130。一顯示器(Display Device)115可以內嵌於顯示器框架130之中。本體140包括一框架(Frame)150和相對於框架150之一外殼(Housing)160。例如，框架150可為一鍵盤框架(Keyboard Frame)，其中一鍵盤(Keyboard)145可以內嵌於鍵盤框架150之中。必須理解的是，上蓋外殼120、顯示器框架130、框架150，以及外殼160即分別指筆記型電腦中俗稱之「A件」、「B件」、「C件」，以及「D件」。轉軸元件170係連接於上蓋110和本體140之間。藉由使用轉軸元件170，行動裝置100可以翻轉(Flip Over)以操作於一開啟模式(Open Mode)或一閉合模式(Closed Mode)兩者擇一。
框架150係至少部份或全部由非導體材質(Nonconductive Material)所製成，例如：塑膠材質(Plastic Material)，而外殼160係至少部份或全部由導體材質(Conductive Material)所製成，例如：金屬材質(Metal Material)。框架150可視為天線結構200之一天線窗(Antenna Window)，其中天線結構200之電磁波(Electromagnetic Wave)可透過框架150進行傳遞。如第2圖所示，外殼160包括一平行區域(Parallel Region)162和一削型區域(Cutting Retraction Region)164，其中平行區域162可與框架150大致互相平行，削型區域164之一側可連接至平行區域162，而削型區域164之另一側可連接至框架150之邊緣處。詳細而言，外殼160具有一結構轉折處166，其中結構轉折處166係位於平行區域162和削型區域164之間，使得平行區域162和削型區域164兩者之延伸平面不同。框架150和平行區域162之間具有一第一平均距離(Average Distance)DA1，而框架150和削型區域164之間具有一第二平均距離DA2，其中第二平均距離DA2係小於第一平均距離DA1。例如，第二平均距離DA2可大致等於第一平均距離DA1之一半。在一些實施例中，框架150係位於一第一平面E1，而外殼160之平行區域162係位於與第一平面E1平行之一第二平面E2。
第1B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置100之立體圖。在第1B圖之實施例中，行動裝置100為一智慧型手機(Smart Phone)或一平板電腦(Tablet Computer)，此時行動裝置100可不包括第1A圖所示之上蓋110、轉軸元件170，以及鍵盤145等等相關元件。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之部份俯視圖，其中框架150係由第3圖中暫時移除以使讀者容易理解本發明。請一併參考第2、3圖。天線結構200係設置於框架150和外殼160之間。天線結構200包括一饋入連接部(Feeding Connection Element)210、一第一輻射部(Radiation Element)220、一第二輻射部230，以及一短路部(Shorting Element)240。饋入連接部210、第一輻射部220、第二輻射部230、 短路部240，以及浮接輻射部270皆由導體材質所製成，例如：金屬材質。天線結構200和浮接輻射部270可設置於一介質基板(Dielectric Substrate)上(未顯示)，例如：一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一軟性電路板(Flexible Circuit Board，FCB)。浮接輻射部270係與天線結構200完全分離，但鄰近於第一輻射部220和第二輻射部230。必須注意的是，本說明書中所謂「鄰近」或「相鄰」一詞可指對應之二元件間距小於一既定距離(例如：5mm或更短)。浮接輻射部270係用於增強天線結構200之輻射效率(Radiation Efficiency)。如第2圖所示，天線結構200於外殼160上具有一第一垂直投影(Vertical Projection)T1，其中第一垂直投影T1係完全位於平行區域162內；而浮接輻射部270於外殼160上具有一第二垂直投影T2，其中第二垂直投影T2係完全位於削型區域164內。亦即，外殼160之結構轉折處166可將第一垂直投影T1與第二垂直投影T2完全分隔開。
饋入連接部210可大致呈現一直條形。饋入連接部210具有一第一端211和一第二端212，其中一饋入點(Feeding Point)FP係位於饋入連接部210之第一端211處。饋入點FP可耦接至一信號源(Signal Source)290。例如，信號源290可為一射頻(Radio Frequency，RF)模組，其可用於激發天線結構200。
第一輻射部220可大致呈現一直條形，其中第一輻射部220可大致與饋入連接部210互相垂直。第一輻射部220具有一第一端221和一第二端222，其中第一輻射部220之第一端221係耦接至饋入連接部210之第二端212，而第一輻射部220之 第二端222為一開路端(Open End)。
第二輻射部230可大致呈現一直條形，其中第二輻射部230可大致與饋入連接部210互相垂直。第二輻射部230具有一第一端231和一第二端232，其中第二輻射部230之第一端231係耦接至饋入連接部210之第二端212，而第二輻射部230之第二端232為一開路端。第一輻射部220之第二端222和第二輻射部230之第二端232係大致朝相反方向作延伸。
短路部240可大致呈現一L字形，其中短路部240可大致與饋入連接部210部份互相平行且部份互相垂直。短路部240具有一第一端241和一第二端242，其中短路部240之第一端241係耦接至饋入連接部210之第一端211，而短路部240之第二端242係耦接至一接地電位(Ground Voltage)VSS(例如：0V)，使得饋入連接部210係經由短路部240耦接至接地電位VSS。接地電位VSS可由行動裝置100之一系統接地面(System Ground Plane)所提供(未顯示)。
浮接輻射部270可大致呈現一矩形，其中浮接輻射部270可與第一輻射部220和第二輻射部230皆大致互相平行。詳細而言，浮接輻射部270和第一輻射部220之間可形成一第一耦合間隙(Coupling Gap)GC1，而浮接輻射部270和第二輻射部230之間可形成一第二耦合間隙GC2。浮接輻射部270具有一第一端271和一第二端272，其中浮接輻射部270之第一端271可與第一輻射部220之一中心點CP大致互相對齊，而浮接輻射部270之第二端272可與第二輻射部230之第二端232大致互相對齊。
根據實際量測結果，天線結構200可涵蓋一第一頻 帶FB1和一第二頻帶FB2，其中第一頻帶FB1可約介於2400MHz至2500MHz之間，而第二頻帶FB2可約介於5150MHz至5850MHz之間。因此，天線結構200至少可支援Bluetooth和WLAN(Wireless Local Area Network)2.4GHz/5GHz之寬頻操作。必須注意的是，以上頻率範圍可根據不同需求進行調整。在另一些實施例中，天線結構200亦可涵蓋一GPS(Global Positioning System)頻帶或是一LTE(Long Term Evolution)頻帶，但亦不僅限於此。
在天線原理方面，饋入連接部210和第一輻射部220係共同激發產生前述之第一頻帶FB1，而饋入連接部210和第二輻射部230係共同激發產生前述之第二頻帶FB2。短路部240係用於微調天線結構200之阻抗匹配(Impedance Matching)。浮接輻射部270係由第一輻射部220和第二輻射部230所共同耦合激發。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線結構200之輻射效率圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表天線效率(Antenna Efficiency)(dB)。如第4圖所示，一第一曲線CC1係表示浮接輻射部270被移除時天線結構200之輻射效率，而一第二曲線CC2係表示浮接輻射部270已加入時天線結構200之輻射效率。必須注意的是，在傳統設計中，因為第二平均距離DA2不足，故外殼160之削型區域164容易對天線結構200之輻射場型造成干擾，進而降低行動裝置100之通訊品質。為克服先前技術所面臨之問題，本發明於外殼160之削型區域164之上方更加入一浮接輻射部270，其可由天線結 構200所耦合激發。此種設計不僅能有效運用削型區域164附近之空間，更能同時增強天線結構200之輻射增益與輻射效率。根據第4圖之量測結果，在將浮接輻射部270加入至行動裝置100後，天線結構200於第一頻帶FB1中之輻射效率可提升0.5dB至1dB，而天線結構200於第二頻帶FB2中之輻射效率可提升達1dB以上，此已可滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。
請再次參考第1A圖。雖然在第1A圖之實施例中，天線結構200和浮接輻射部270係鄰近於框架150之一第一邊緣151處，但本發明亦不僅限於此。在另一些實施例中，天線結構200和浮接輻射部270亦可改為鄰近於框架150之一第二邊緣152處或一第三邊緣153處，以相容於外殼160之各種不同削型設計。相似地，在第1B圖之實施例中，天線結構200和浮接輻射部270亦可改為鄰近於框架150之第二邊緣152處、第三邊緣153處，或是一第四邊緣154處。
在一些實施例中，行動裝置100和天線結構200之元件尺寸係如下列所述。饋入連接部210之長度L1和第一輻射部220之長度L2兩者之總和(L1+L2)可小於或等於第一頻帶FB1之中心頻率之0.25倍波長(λ/4)。饋入連接部210之長度L1和第二輻射部230之長度L3兩者之總和(L1+L3)可小於或等於第二頻帶FB2之中心頻率之0.25倍波長(λ/4)。第一輻射部之長度L2可大於或等於第二輻射部230之長度L3之三倍(L2
Figure 107130820-A0101-12-0010-6
3．L3)。短路部240之長度L4可以大致等於第二輻射部230之長度L3。例如，第二輻射部230之長度L3和短路部240之長度L4可皆介於1mm至3mm之間。浮接輻射部270之長度L5可大致等於第一輻射部 220之長度L2之一半和第二輻射部230之長度L3兩者之總和(L5=0.5．L2+L3)。浮接輻射部270之寬度W5可約介於2mm至3mm之間。第一耦合間隙GC1之寬度可約介於0.1mm至1mm之間。第二耦合間隙GC2之寬度可約介於0.1mm至1mm之間。以上尺寸範圍係根據多次實驗結果得出，其有助於最佳化行動裝置100之天線結構200之操作頻寬和阻抗匹配。
本發明提出一種新穎之行動裝置和天線結構，藉由將一浮接輻射部應用於外殼之削型區域處，天線結構之輻射效率和輻射增益均可有效提升。與傳統設計相比，本發明至少具有小尺寸、寬頻帶、高頻率，以及低成本等優勢，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。
100‧‧‧行動裝置
140‧‧‧本體
150‧‧‧框架
160‧‧‧外殼
162‧‧‧外殼之平行區域
164‧‧‧外殼之削型區域
166‧‧‧外殼之結構轉折處
200‧‧‧天線結構
270‧‧‧浮接輻射部
DA1‧‧‧第一平均距離
DA2‧‧‧第二平均距離
E1‧‧‧第一平面
E2‧‧‧第二平面
T1‧‧‧第一垂直投影
T2‧‧‧第二垂直投影

Claims (10)

  1. 一種行動裝置，包括：一本體，包括一框架和一外殼，其中該框架係位於一第一平面，該外殼包括一平行區域和一削型區域，該平行區域係位於一第二平面，而該第二平面係平行於該第一平面；一天線結構，包括：一饋入連接部，耦接至一信號源；一第一輻射部，耦接至該饋入連接部；一第二輻射部，耦接至該饋入連接部，其中該第一輻射部和該第二輻射部係大致朝相反方向作延伸；以及一短路部，其中該饋入連接部係經由該短路部耦接至一接地電位；以及一浮接輻射部，鄰近於該第一輻射部和該第二輻射部，並用於增強該天線結構之輻射效率；其中該框架係至少部份由非導體材質所製成，而該外殼係至少部份由導體材質所製成；其中該天線結構於該外殼上具有一第一垂直投影，該第一垂直投影係位於該平行區域內，該浮接輻射部於該外殼上具有一第二垂直投影，而該第二垂直投影係位於該削型區域內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該外殼具有一結構轉折處，而該外殼之該結構轉折處係位於該平行區域和該削型區域之間，使得該平行區域和該削型區域兩者之延伸平面不同。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該框架和該平行區域之間具有一第一平均距離，該框架和該削型區域之間具有一第二平均距離，而該第二平均距離係小於該第一平均距離。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該浮接輻射部和該第一輻射部之間形成一第一耦合間隙，該浮接輻射部和該第二輻射部之間形成一第二耦合間隙，該第一耦合間隙之寬度係介於0.1mm至1mm之間，而該第二耦合間隙之寬度係介於0.1mm至1mm之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該浮接輻射部之寬度係介於2mm至3mm之間。
  6. 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第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，而該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置，其中該饋入連接部和該第一輻射部之總長度係小於或等於該第一頻帶之0.25倍波長。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置，其中該饋入連接部和該第二輻射部之總長度係小於或等於該第二頻帶之0.25倍波長。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該短路部之長度係大致等於該第二輻射部之長度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該浮接輻射 部之長度係大致等於該第一輻射部之長度之一半和該第二輻射部之長度兩者之總和。
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