TW202207520A

TW202207520A - 行動裝置

Info

Publication number: TW202207520A
Application number: TW109126662A
Authority: TW
Inventors: 張琨盛; 林敬基
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2022-02-16
Also published as: TWI736387B

Abstract

一種行動裝置，包括：一接地元件、一第一輻射部、一第二輻射部、一第三輻射部、一第四輻射部，以及一介質基板。第一輻射部係耦接至接地元件。第二輻射部具有一饋入點，並耦接至接地元件。第三輻射部係耦接至第二輻射部。第一輻射部係鄰近於第二輻射部和第三輻射部。第四輻射部係耦接至第二輻射部，其中第二輻射部和第四輻射部包圍住一非金屬封閉區域。接地元件、第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部，以及第四輻射部皆設置於介質基板上。接地元件、第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部、第四輻射部，以及介質基板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、850 MHz、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。

天線為無線通訊領域中不可缺少之元件。倘若用於接收或發射信號之天線其頻寬(Bandwidth)不足，則很容易造成行動裝置之通訊品質下降。因此，如何設計出小尺寸、寬頻帶之天線元件，對天線設計者而言是一項重要課題。

在較佳實施例中，本發明提出一種行動裝置，包括：一接地元件；一第一輻射部，耦接至該接地元件；一第二輻射部，具有一饋入點，並耦接至該接地元件；一第三輻射部，耦接至該第二輻射部，其中該第一輻射部係鄰近於該第二輻射部和該第三輻射部；一第四輻射部，耦接至該第二輻射部，其中該第二輻射部和該第四輻射部包圍住一非金屬封閉區域；以及一介質基板，其中該接地元件、該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆設置於該介質基板上；其中該接地元件、該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部、該第四輻射部，以及該介質基板共同形成一天線結構。

在一些實施例中，該第一輻射部係呈現一蜿蜒形狀。

在一些實施例中，該非金屬封閉區域係呈現一矩形。

在一些實施例中，該第三輻射部和該第四輻射部各自呈現一直條形，並大致朝相反方向作延伸。

在一些實施例中，該行動裝置更包括：一第五輻射部，耦接至該第一輻射部，其中該第三輻射部和該第五輻射部大致朝互相靠近之方向作延伸。

在一些實施例中，該天線結構之總高度係小於或等於4mm。

在一些實施例中，該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶，以及一第三頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間，而該第三頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。

在一些實施例中，該第一輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第二輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.5倍波長。

在一些實施例中，該第三輻射部之長度係大致等於該第三頻帶之0.25倍波長。

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、一平板電腦，或是一筆記型電腦。如第1圖所示，行動裝置100包括：一接地元件(Ground Element)110、一第一輻射部(Radiation Element)120、一第二輻射部130、一第三輻射部140、一第四輻射部150，以及一介質基板(Dielectric Substrate)170，其中接地元件110、第一輻射部120、第二輻射部130、第三輻射部140，以及第四輻射部150皆可用金屬材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。必須理解的是，雖然未顯示於第1圖中，但行動裝置100更可包括其他元件，例如：一處理器、一觸控面板、一揚聲器、一電池模組，以及一外殼。

接地元件110可用於提供一接地電位。例如，接地元件110可由一接地銅箔(Ground Copper Foil)來實施，其更可耦接至行動裝置100之一系統接地面(System Ground Plane)(未顯示)。

第一輻射部120可大致呈現一蜿蜒形狀(Meandering Shape)，例如：一倒U字形或是一倒J字形。詳細而言，第一輻射部120具有一第一端121和一第二端122，其中第一輻射部120之第一端121係耦接至接地元件110，而第一輻射部120之第二端122為一開路端(Open End)。

第二輻射部130可大致呈現具有一缺口(Notch)135之一迴圈形狀(Loop Shape)。詳細而言，第二輻射部130具有一第一端131和一第二端132，其中一饋入點(Feeding Point)FP係位於第二輻射部130之第一端131處，而第二輻射部130之第二端132係耦接至接地元件110。饋入點FP更可耦接至一信號源(Signal Source)190。例如，信號源190可為一射頻(Radio Frequency，RF)模組。第二輻射部130之第一端131和第二端132係彼此互相鄰近，而缺口135係介於此二端之間。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)，但通常不包括對應之二元件彼此直接接觸之情況(亦即，前述間距縮短至0)。

第三輻射部140可大致呈現一較短直條形，其可與第二輻射部130至少部份垂直。詳細而言，第三輻射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第三輻射部140之第一端141係耦接至第二輻射部130上之一第一連接點(Connection Point)CP1，而第三輻射部140之第二端142為一開路端。第一連接點CP1可鄰近於饋入點FP。另外，第一輻射部120之第二端122係同時鄰近於第二輻射部130和第三輻射部140，其中第一輻射部120和第二輻射部130之間可形成一第一耦合間隙(Coupling Gap)GC1，而第一輻射部120和第三輻射部140之間可形成一第二耦合間隙GC2。

第四輻射部150可大致呈現一較長直條形，其可與第二輻射部130至少部份平行。詳細而言，第四輻射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第四輻射部150之第一端151係耦接至第二輻射部130上之一第二連接點CP2，而第四輻射部150之第二端152與第三輻射部140之第二端142可大致朝相反且互相遠離之方向作延伸。第二連接點CP2可與第一連接點CP1相對，並且鄰近於饋入點FP。第四輻射部150之第二端152更耦接至第二輻射部130上之一第三連接點CP3，使得第二輻射部130和第四輻射部150共同包圍住一非金屬封閉區域(Non-metal Closed Region)160。例如，非金屬封閉區域160可大致呈現一矩形或一正方形，但亦不僅限於此。另一方面，相較於第二輻射部130之第一端131，第三連接點CP3會更靠近第二輻射部130之第二端132。

介質基板170可為一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)。接地元件110、第一輻射部120、第二輻射部130、第三輻射部140，以及第四輻射部150皆可設置於介質基板170之同一表面上。在較佳實施例中，接地元件110、第一輻射部120、第二輻射部130、第三輻射部140、第四輻射部150，以及介質基板170共同形成平面式之一天線結構(Antenna Structure)。

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，當由信號源190所激發時，行動裝置100之天線結構可涵蓋一第一頻帶FB1、一第二頻帶FB2，以及一第三頻帶FB3。例如，第一頻帶FB1可介於2400MHz至2500MHz之間，第二頻帶FB2可介於5150MHz至5850MHz之間，而第三頻帶FB3可介於5925MHz至7125MHz之間。因此，行動裝置100之天線結構將至少可支援傳統WLAN(Wireless Wide Area Network) 2.4GHz/5GHz以及新世代Wi-Fi 6e之寬頻操作。

在天線原理方面，第一輻射部120可由第二輻射部130所耦合激發，以產生前述之第一頻帶FB1。第二輻射部130可單獨激發產生前述之第二頻帶FB2。第三輻射部140更可單獨激發產生前述之第三頻帶FB3。另外，根據實際量測結果，第四輻射部150和非金屬封閉區域160之設計有助於微調第二頻帶FB2和第三頻帶FB3之阻抗匹配(Impedance Matching)，並可同時增加第二頻帶FB2和第三頻帶FB3之輻射效率(Radiation Efficiency)。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線結構之輻射效率圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表輻射效率(dB)。根據第3圖之量測結果，行動裝置100之天線結構於前述第一頻帶FB1、第二頻帶FB2，以及第三頻帶FB3中之輻射效率皆可達-5dB或更高，此已可滿足傳統WLAN和新世代Wi-Fi 6e通訊之實際應用需求。

在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。第一輻射部120之長度L1(亦即，由第一端121至第二端122之長度L1)可以大致等於行動裝置100之天線結構之第一頻帶FB1之0.25倍波長(λ/4)。第二輻射部130之長度L2(亦即，由第一端131至第二端132之長度L2)可以大致等於行動裝置100之天線結構之第二頻帶FB2之0.5倍波長(λ/2)。第三輻射部140之長度L3(亦即，由第一端141至第二端142之長度L3)可以大致等於行動裝置100之天線結構之第三頻帶FB3之0.25倍波長(λ/4)。第二輻射部130之缺口135之寬度(亦即，第一端131和第二端132之間距)可介於0.5mm至1mm之間。第一輻射部120和第二輻射部130之間之第一耦合間隙GC1之寬度可介於0.5mm至1mm之間。第一輻射部120和第三輻射部140之間之第二耦合間隙GC2之寬度可介於0.5mm至1mm之間。行動裝置100之天線結構之總高度H1可小於或等於4mm。以上元件尺寸之範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化行動裝置100之天線結構之操作頻寬和阻抗匹配。

第4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。第4圖和第1圖相似。在第4圖之實施例中，行動裝置400之一天線結構更包括一第五輻射部480，其可由金屬材質所製成並設置於介質基板170上。第五輻射部480可大致呈現一較短直條形。詳細而言，第五輻射部480具有一第一端481和一第二端482，其中第五輻射部480之第一端481係耦接至第一輻射部120上之一第四連接點CP4，而第五輻射部480之第二端482為一開路端。第三輻射部140之第二端142與第五輻射部480之第二端482可大致朝相反且互相靠近之方向作延伸。第五輻射部480之長度L4(亦即，由第一端481至第二端482之長度L4)可以大致等於第三輻射部140之長度L3。根據實際量測結果，第五輻射部480之加入可增加行動裝置400之天線結構於前述之第二頻帶FB2和第三頻帶FB3內之操作頻寬。第4圖之行動裝置400之其餘特徵皆與第1圖之行動裝置100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之筆記型電腦500之示意圖。在第5圖之實施例中，前述之天線結構可應用於筆記型電腦500當中，其中筆記型電腦500包括一上蓋外殼510、一顯示器邊框520、一鍵盤邊框530，以及一底座外殼540。必須理解的是，上蓋外殼510、顯示器邊框520、鍵盤邊框530，以及底座外殼540即分別等同於筆記型電腦領域中俗稱之「A件」、「B件」、「C件」，以及「D件」。前述之天線結構可設置於筆記型電腦500之一第一位置551或(且)一第二位置552處，並可由非導體之顯示器邊框520所覆蓋。根據實際量測結果，由於本發明之總天線高度極小(較傳統約8mm之天線高度可微縮達約50%)，故所提之設計可應用於各種窄邊框(Narrow Border)之行動裝置當中，同時維持良好之通訊品質與操作頻寬。

本發明提出一種新穎之行動裝置和天線結構，相較於傳統設計，本發明至少具有小尺寸、寬頻帶、低製造成本，以及美化行動裝置外觀等優勢，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1-5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。

100,400:行動裝置 110:接地元件 120:第一輻射部 121:第一輻射部之第一端 122:第一輻射部之第二端 130:第二輻射部 131:第二輻射部之第一端 132:第二輻射部之第二端 135:第二輻射部之缺口 140:第三輻射部 141:第三輻射部之第一端 142:第三輻射部之第二端 150:第四輻射部 151:第四輻射部之第一端 152:第四輻射部之第二端 160:非金屬封閉區域 170:介質基板 190:信號源 480:第五輻射部 481:第五輻射部之第一端 482:第五輻射部之第二端 500:筆記型電腦 510:上蓋外殼 520:顯示器邊框 530:鍵盤邊框 540:底座外殼 551:第一位置 552:第二位置 CP1:第一連接點 CP2:第二連接點 CP3:第三連接點 CP4:第四連接點 FB1:第一頻帶 FB2:第二頻帶 FB3:第三頻帶 FP:饋入點 GC1:第一耦合間隙 GC2:第二耦合間隙 H1:總高度 L1,L2,L3,L4:長度

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輻射效率圖。第4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。第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之筆記型電腦之示意圖。

100:行動裝置

110:接地元件

120:第一輻射部

121:第一輻射部之第一端

122:第一輻射部之第二端

130:第二輻射部

131:第二輻射部之第一端

132:第二輻射部之第二端

135:第二輻射部之缺口

140:第三輻射部

141:第三輻射部之第一端

142:第三輻射部之第二端

150:第四輻射部

151:第四輻射部之第一端

152:第四輻射部之第二端

160:非金屬封閉區域

170:介質基板

190:信號源

CP1:第一連接點

CP2:第二連接點

CP3:第三連接點

FP:饋入點

GC1:第一耦合間隙

GC2:第二耦合間隙

H1:總高度

L1,L2,L3:長度

Claims

一種行動裝置，包括：一接地元件；一第一輻射部，耦接至該接地元件；一第二輻射部，具有一饋入點，並耦接至該接地元件；一第三輻射部，耦接至該第二輻射部，其中該第一輻射部係鄰近於該第二輻射部和該第三輻射部；一第四輻射部，耦接至該第二輻射部，其中該第二輻射部和該第四輻射部包圍住一非金屬封閉區域；以及一介質基板，其中該接地元件、該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆設置於該介質基板上；其中該接地元件、該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部、該第四輻射部，以及該介質基板共同形成一天線結構。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第一輻射部係呈現一蜿蜒形狀。
如請求項1所述之行動裝置，其中該非金屬封閉區域係呈現一矩形。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第三輻射部和該第四輻射部各自呈現一直條形，並大致朝相反方向作延伸。
如請求項1所述之行動裝置，更包括：一第五輻射部，耦接至該第一輻射部，其中該第三輻射部和該第五輻射部大致朝互相靠近之方向作延伸。
如請求項1所述之行動裝置，其中該天線結構之總高度係小於或等於4mm。
如請求項1所述之行動裝置，其中該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶，以及一第三頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間，而該第三頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。
如請求項7所述之行動裝置，其中該第一輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。
如請求項7所述之行動裝置，其中該第二輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.5倍波長。
如請求項7所述之行動裝置，其中該第三輻射部之長度係大致等於該第三頻帶之0.25倍波長。