TW202213867A - 電子裝置及天線模組 - Google Patents

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Abstract

一種電子裝置，包括一裝置主體、一處理單元及一天線模組。處理單元配置於裝置主體。天線模組配置於裝置主體內且包括一絕緣架體及一天線結構。絕緣架體具有第一及第二表面，第一表面相對應第二表面。天線結構包括一饋入部、一第一輻射部及一第一延伸部。饋入部包括一第一及第二饋入端、一導電通孔，第一饋入端配置於第一表面，第二饋入端配置於第二表面且耦接於處理單元，導電通孔連接第一與第二饋入端。第一輻射部配置於第一表面且連接第一饋入端，第一延伸部配置於第二表面且連接第一輻射部，第一延伸部與第二饋入端之間形成一第一槽縫。

Description

電子裝置及天線模組
本發明是有關於一種電子裝置及其電性模組，且特別是有關於一種電子裝置及其天線模組。
為了因應目前多種頻段的無線傳輸，消費電子產品的天線需涵蓋大範圍的頻寬。為此，一種天線的設計方式是由低頻和中高頻的兩天線設計合成，並在低頻天線中添加調諧電路來切換不同匹配電路，達到低頻涵蓋多頻段的特性。此種設計方式必須透過接地路徑的連接點連接到切換電路來切換，其不僅設計較為複雜，天線成本也無法降低。
本發明提供一種電子裝置，其天線模組可在有限的配置空間中藉由簡單的天線結構而可涵蓋所需的頻寬範圍。
本發明提供一種天線模組，可在有限的配置空間中藉由簡單的天線結構而可涵蓋所需的頻寬範圍。
本發明的電子裝置包括一裝置主體、一處理單元及一天線模組。處理單元配置於裝置主體內。天線模組配置於裝置主體內且包括一絕緣架體及一天線結構。絕緣架體具有一第一表面及一第二表面，第一表面相對應第二表面。天線結構包括一饋入部、一第一輻射部及一第一延伸部，其中饋入部包括一第一饋入端、一導電通孔及一第二饋入端，第一饋入端配置於第一表面，第二饋入端配置於第二表面且耦接於處理單元，導電通孔貫穿絕緣架體而連接於第一饋入端與第二饋入端，第一輻射部至少部分地配置於第一表面且連接於第一饋入端，第一延伸部配置於第二表面且連接於第一輻射部，第一延伸部與第二饋入端之間形成一第一槽縫。
本發明的天線模組包括一絕緣架體及一天線結構。絕緣架體具有一第一表面及一第二表面。天線結構包括一饋入部、一第一輻射部及一第一延伸部，其中饋入部包括一第一饋入端、一導電通孔及一第二饋入端，第一饋入端配置於第一表面，第二饋入端配置於第二表面且耦接於處理單元，導電通孔貫穿絕緣架體而連接於第一饋入端與第二饋入端，第一輻射部至少部分地配置於第一表面且連接於第一饋入端，第一延伸部配置於第二表面且連接於第一輻射部，第一延伸部與第二饋入端之間形成一第一槽縫。
在本發明的一實施例中，上述的第一延伸部與第一輻射部之間形成一第一開口，絕緣架體具有一第一組裝部並藉由第一組裝部而組裝於裝置主體，第一組裝部位於第一開口內。
在本發明的一實施例中，上述的絕緣架體具有一第三表面，第三表面連接於第一表面與第二表面之間，第一輻射部從第一表面通過第三表面而延伸至第二表面以連接第一延伸部。
在本發明的一實施例中，上述的天線結構包括一第二輻射部及一第二延伸部，第二輻射部至少部分地配置於第三表面且連接於第一輻射部，第二延伸部配置於第二表面且連接於第二輻射部。
在本發明的一實施例中，上述的第二延伸部及第二輻射部之間形成一第二開口，絕緣架體具有一第二組裝部並藉由第二組裝部而組裝於裝置主體，第二組裝部位於第二開口內。
在本發明的一實施例中，上述的天線結構包括一第三輻射部及一接地部，第三輻射部配置於第一表面且連接於第一饋入端及第一輻射部，接地部配置於第一表面且連接於第一饋入端，第三輻射部與接地部之間形成一第二槽縫。
在本發明的一實施例中，上述的天線結構包括一接地部，接地部配置於第一表面且連接於第一饋入端，接地部包括相對彎折的兩區段，兩區段之間形成一第三槽縫。
在本發明的一實施例中，上述的天線結構包括一接地部，接地部配置於第一表面，接地部的一區段連接於第一饋入端，接地部的另一區段與第一饋入端之間形成一第四槽縫。
在本發明的一實施例中，上述的接地部的另一區段具有至少一突伸部，至少一突伸部從另一區段往第一饋入端延伸。
在本發明的一實施例中，上述的電子裝置包括一屏蔽結構及至少一電子元件，其中至少一電子元件配置於裝置主體內，屏蔽結構配置於裝置主體內而阻隔於天線模組與至少一電子元件之間。
在本發明的一實施例中，上述的天線結構包括一接地部，接地部連接於第一饋入端且耦接於屏蔽結構，以透過屏蔽結構而接地至電子裝置的一接地面。
基於上述，在本發明的天線模組中，天線結構配置於立體的絕緣架體上，饋入部從絕緣架體的第一表面延伸至相對的第二表面，第一延伸部從第一輻射部延伸出而位於第二表面並在第二表面上與第二饋入端之間形成第一槽縫。藉由改變此第一槽縫的寬度，可調整天線結構在特定頻段的阻抗匹配，以在有限的配置空間中藉由簡單的天線結構而涵蓋所需的頻寬範圍。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖式作詳細說明如下。
圖1是本發明一實施例的電子裝置的示意圖。請參考圖1，本實施例的電子裝置100是平板電腦且包括一裝置主體110、一處理單元120及一天線模組130。處理單元120及天線模組130配置於裝置主體110內，天線模組130耦接於處理單元120，處理單元120用以處理天線模組130所收發的無線訊號。在其他實施例中，電子裝置100可為其他種類的電子產品，比如筆記型電腦，本發明不對此加以限制。
圖2是圖1的電子裝置的局部剖面示意圖。圖3是圖2的天線模組的局部立體圖。請參考圖2及圖3，本實施例的天線模組130包括一絕緣架體132及一天線結構134。絕緣架體132的材質例如是塑膠，其具有相對應的一第一表面132a及一第二表面132b且具有相對應的一第三表面132c及一第四表面132d，第三表面132c連接於第一表面132a與第二表面132b之間，第四表面132d連接於第一表面132a與第二表面132b之間。天線結構134的材質為金屬且例如是藉由雷射直接成型(Laser Direct Structuring，LDS)製程而沿著第一表面132a、第二表面132b、第三表面132c及第四表面132d配置。
圖4是圖3的天線模組於另一視角的立體圖。圖5A至圖5D分別是圖3的天線結構於不同視角的正視圖。請參考圖3至圖5D，具體而言，天線結構134包括一饋入部134a、一第一輻射部134b及一第一延伸部134c。饋入部134a包括一第一饋入端134a1、一導電通孔134a2及一第二饋入端134a3。第一饋入端134a1配置於絕緣架體132的第一表面132a，第二饋入端134a3配置於絕緣架體132的第二表面132b且透過訊號線CL(繪示於圖2)耦接於處理單元120(繪示於圖1)，導電通孔132a2貫穿絕緣架體132而連接於第一饋入端134a1與第二饋入端134a3。第一輻射部134b配置於絕緣架體132的第一表面132a且連接於第一饋入端134a1，且第一輻射部134b從第一表面132a通過第三表面132c而延伸至第二表面132b。第一延伸部134c配置於絕緣架體132的第二表面132b且連接於第一輻射部134b。
如上所述，天線結構134配置於立體的絕緣架體132上，饋入部134a從絕緣架體132的第一表面132a延伸至相對的第二表面132b，第一延伸部134c從第一輻射部134b延伸出而位於第二表面132b。從而，可在第一延伸部134c與第二饋入端134a3之間形成一第一槽縫C1(標示於圖5D)，並藉由改變第一槽縫C1的寬度來調整對應的阻抗匹配頻寬。
本實施例的天線結構134更包括一第二輻射部134d及一第二延伸部134e。第二輻射部134d配置於絕緣架體132的第三表面132c且連接於第一輻射部134b，第二延伸部134e配置於絕緣架體132的第二表面132b且連接於第二輻射部134d。承上，天線結構134例如是藉其第一輻射部134b、第一延伸部134c、第二輻射部134d及第二延伸部134e而共振出一個低頻頻段(例如為800 MHz)及對應的一個二倍頻頻段(例如為1700 MHz)。藉由改變第一槽縫C1的寬度W1(標示於圖5D)，可調整天線結構134在所述低頻頻段的阻抗匹配而使其涵蓋所需的低頻頻寬範圍。並且，藉由改變第二輻射部134d的延伸長度可調整所述低頻頻段的共振頻率點。
進一步而言，本實施例的天線結構134更包括一第三輻射部134f及一接地部134g。第三輻射部134f配置於絕緣架體132的第一表面132a且連接於第一饋入端134a1及第一輻射部134b，接地部134g配置於絕緣架體132的第一表面132a且連接於第一饋入端134a1，且第三輻射部134f與接地部134g之間形成一第二槽縫C2(標示於圖5B)。藉由改變改變第二槽縫C2的寬度W2(標示於圖5B)，亦可調整天線結構134在所述低頻頻段的阻抗匹配而使其涵蓋所需的低頻頻寬範圍。
此外，天線結構134例如是藉其第一輻射部134b及第一延伸部134c而共振出一個第一高頻頻段(例如為1600 MHz)及對應的一個二倍頻頻段(例如為3500 MHz)，且例如是藉其第三輻射部134f而共振出一個第二高頻頻段(例如為2000 MHz)及對應的一個二倍頻頻段(例如為3700 MHz)。承上，本實施例的接地部134g包括多個區段134g1、134g2、134g3。區段134g1連接於第一饋入端134a1，區段134g2連接於區段134g1且相對彎折於區段134g1，區段134g3連接於區段134g2。區段134g1與134g2之間形成一第三槽縫C3(標示於圖5B)，且區段134g3與第一饋入端134a1之間形成一第四槽縫C4(標示於圖5B)。藉由改變第三槽縫C3的寬度W3(標示於圖5B)及/或第四槽縫C4的寬度W4(標示於圖5B)，可調整天線結構134在所述第一及第二高頻頻段的阻抗匹配而使其涵蓋所需的高頻頻寬範圍。並且，藉由改變第一輻射部134b的延伸長度可調整所述第一高頻頻段的阻抗匹配頻寬及共振頻率點，而藉由改變第三輻射部134f的延伸長度可調整所述第二高頻頻段的阻抗匹配頻寬及共振頻率點。
再者，本實施例的接地部134g的區段134g3具有兩突伸部P1、P2，突伸部P1、P2從區段134g往第一饋入端134a1延伸。天線結構134例如是藉由突伸部P1與第一饋入端134a1所形成的開迴路而共振出一個第三高頻頻段(例如為5000 MHz)。藉由改變饋入部134a的寬度W5(標示於圖5B)及突伸部P1的長度L1，可改變突伸部P1與第一饋入端134a1之間的間距d1、d2，據以調整所述第三高頻頻段的阻抗匹配頻寬及共振頻率點。此外，藉由改變突伸部P2的長度L2，可調整對應的高頻頻段(例如為3800 MHz)的阻抗匹配頻寬及共振頻率點。
由於本實施例的天線模組130如上述般可涵蓋低頻與高頻的多種頻段，故可適用於各種規格的天線訊號處理單元。從而，只要更換不同的天線訊號處理單元就可升級或變更訊號收發頻段，而不需重新設計、更換天線模組130，從而可節省裝置成本。
請參考圖4及圖5D，本實施例的絕緣架體132具有一第一組裝部1321及一第二組裝部1322，並藉由第一組裝部1321及第二組裝部1322而組裝於裝置主體110(繪示於圖1及圖2)。相應地，在本實施例的天線結構134中，第一延伸部134c具有較小的寬度W6(標示於圖5D，例如為1毫米)，且第一延伸部134c與第一輻射部134b之間形成一第一開口OP1。類似地，第二延伸部134e具有較小的寬度W7(標示於圖5D，例如為1毫米)，且第二延伸部134e與第二輻射部134d之間形成一第二開口OP2。第一組裝部1321及第二組裝部1322分別位於第一開口OP1內及第二開口OP2內。藉此，可在有限的空間中妥善地對天線結構134、第一組裝部1321及第二組裝部1322進行配置。第一組裝部1321及/或第二組裝部132例如是與裝置主體110的殼體或其他構件(如按鍵)進行組裝，本發明不對此加以限制。
請參考圖2，本實施例的電子裝置100更包括一屏蔽結構140及一電子元件150。電子元件150配置於裝置主體110內，其例如為中央處理器或其他可能產生干擾訊號的元件。金屬材質的屏蔽結構140配置於裝置主體110內而阻隔於天線模組130與電子元件150之間，藉以避免電子元件150產生的干擾訊號對天線模組130造成不良影響，在本發明之一實施例，屏蔽結構140為導電泡棉。在本實施例中，裝置主體110的觸控顯示面板112例如是透過屏蔽結構140進行接地，其接地於電子裝置100的一接地面G。此外，在本實施例的天線結構134中，接地部G延伸至第四表面132d並藉由銅箔134g4而耦接於屏蔽結構140，以透過屏蔽結構140而接地至接地面G。
此外，由於本實施例的天線模組130是以其第四表面132d朝向觸控顯示面板112(繪示於圖2)，故天線模組130在其靠近觸控顯示面板112的一側為接地部134g所在區域而與天線輻射效率較無關聯。因此，在此區域可將天線結構134配置為部分重疊於觸控顯示面板112之觸控感應線路112a(如重疊區域R所示，其寬度W8例如為0.4毫米)，以節省配置空間。
在本實施例中，絕緣架體132在第三表面132c的一寬度W9(標示於圖5A)例如是4.3毫米，絕緣架體132在第一表面132a的一寬度W10(標示於圖2及圖5B)例如是9毫米，天線結構134的一最大長度L3(標示於圖5B)例如為75毫米。此外，請參考圖2，在本實施例中，屏蔽結構140與裝置主體110的邊緣之間的距離d3例如為17毫米，觸控顯示面板112與裝置主體110的邊緣之間的距離d4例如為11.3毫米，觸控顯示面板112與天線模組130之間的距離d5例如為0.8毫米，裝置主體110的邊緣處的外殼的厚度T1例如為1.5毫米，裝置主體110的內部容納空間的一高度H例如為5.1毫米，屏蔽結構140的厚度T2例如為3毫米。在其他實施例中，上述各尺寸可為其他適當值，本發明不對此加以限制。
圖6A及圖6B分別繪示本實施例的天線模組在不同頻段的電壓駐波比(VSWR)。如圖6A及圖6B所示，本實施例的天線模組130(標示於圖3)在698~960 MHz頻段的電壓駐波比可小於等於6，在1427~2700 MHz頻段和3300~3800 MHz的5G頻段的電壓駐波比可小於3，在5150~5925 MHz頻段的電壓駐波比可小於5.5。此外，若天線結構134與圖3及圖4所示的另一天線50(例如是Wifi天線)之間具有3毫米的距離時，其兩者之間的隔離度可大於-10dB。
圖7A及圖7B分別繪示本實施例的天線模組在不同頻段的天線效率。如圖7A及圖7B所示，本實施例的天線模組130(標示於圖3)在698~960 MHz頻段的天線效率可達-4.0~-7.3 dBi，在1427~1610 MHz頻段的天線效率可達-4.3~-5.9 dBi，在1710~2700 MHz頻段的天線效率可達-3.2~-5.4 dBi，在3300~3800 MHz頻段的天線效率可達-4.1~-6.1 dBi，在5150~5925 MHz頻段的天線效率可達-4.2~-6.4 dBi。
綜上所述，本發明將天線結構配置於絕緣架體上而構成立體的結構，並藉其饋入部、輻射部及接地部構成多個槽縫，而可藉由改變各槽縫的寬度來調整天線模組的各種頻段的阻抗匹配。據此，可在有限的配置空間中藉由簡單的天線結構而涵蓋所需的多種頻寬範圍。此外，由於本發明的天線模組可涵蓋低頻與高頻的多種頻段，故可適用於各種規格的天線訊號處理單元。從而，只要更換不同的天線訊號處理單元就可升級或變更訊號收發頻段，而不需重新設計、更換天線模組，從而可節省裝置成本
50:天線 100:電子裝置 110:裝置主體 112:觸控顯示面板 112a:觸控感應線路 120:處理單元 130:天線模組 132:絕緣架體 1321:第一組裝部 1322:第二組裝部 132a:第一表面 132b:第二表面 132c:第三表面 132d:第四表面 134:天線結構 134a:饋入部 134a1:第一饋入端 134a2:導電通孔 134a3:第二饋入端 134b:第一輻射部 134c:第一延伸部 134d第二輻射部 134e:第二延伸部 134f:第三輻射部 134g:接地部 134g1、134g2、134g3:區段 140:屏蔽結構 150:電子元件 C1:第一槽縫 C2:第二槽縫 C3:第三槽縫 C4:第四槽縫 CL:訊號線 d1、d2:間距 d3~d5:距離 H:高度 L1~L3:長度 OP1:第一開口 OP2:第二開口 P1、P2:突伸部 R:區域 T1、T2:厚度 W1~W10:寬度
圖1是本發明一實施例的電子裝置的示意圖。 圖2是圖1的電子裝置的局部剖面示意圖。 圖3是圖2的天線模組的局部立體圖。 圖4是圖3的天線模組於另一視角的立體圖。 圖5A至圖5D分別是圖3的天線結構於不同視角的正視圖。 圖6A及圖6B分別繪示本實施例的天線模組在不同頻段的電壓駐波比(VSWR)。 圖7A及圖7B分別繪示本實施例的天線模組在不同頻段的天線效率。
130:天線模組
1321:第一組裝部
1322:第二組裝部
132b:第二表面
134:天線結構
134a:饋入部
134a3:第二饋入端
134c:第一延伸部
134e:第二延伸部
C1:第一槽縫
CL:訊號線
OP1:第一開口
OP2:第二開口
W1、W6:寬度

Claims (20)

  1. 一種電子裝置，包括： 一裝置主體； 一處理單元，配置於該裝置主體內；以及 一天線模組，配置於該裝置主體內且包括： 一絕緣架體，具有一第一表面及一第二表面，其中該第一表面相對應該第二表面；以及 一天線結構，包括一饋入部、一第一輻射部及一第一延伸部，其中該饋入部包括一第一饋入端、一導電通孔及一第二饋入端，該第一饋入端配置於該第一表面，該第二饋入端配置於該第二表面且耦接於該處理單元，該導電通孔貫穿該絕緣架體而連接於該第一饋入端與該第二饋入端，該第一輻射部至少部分地配置於該第一表面且連接於該第一饋入端，該第一延伸部配置於該第二表面且連接於該第一輻射部，該第一延伸部與該第二饋入端之間形成一第一槽縫。
  2. 如請求項1所述的電子裝置，其中該第一延伸部與該第一輻射部之間形成一第一開口，該絕緣架體具有一第一組裝部並藉由該第一組裝部而組裝於該裝置主體，該第一組裝部位於該第一開口內。
  3. 如請求項1所述的電子裝置，其中該絕緣架體具有一第三表面，該第三表面連接於該第一表面與該第二表面之間，該第一輻射部從該第一表面通過該第三表面而延伸至該第二表面以連接該第一延伸部。
  4. 如請求項3所述的電子裝置，其中該天線結構包括一第二輻射部及一第二延伸部，該第二輻射部至少部分地配置於該第三表面且連接於該第一輻射部，該第二延伸部配置於該第二表面且連接於該第二輻射部。
  5. 如請求項4所述的電子裝置，其中該第二延伸部及該第二輻射部之間形成一第二開口，該絕緣架體具有一第二組裝部並藉由該第二組裝部而組裝於該裝置主體，該第二組裝部位於該第二開口內。
  6. 如請求項1所述的電子裝置，其中該天線結構包括一第三輻射部及一接地部，該第三輻射部配置於該第一表面且連接於該第一饋入端及該第一輻射部，該接地部配置於該第一表面且連接於該第一饋入端，該第三輻射部與該接地部之間形成一第二槽縫。
  7. 如請求項1所述的電子裝置，其中該天線結構包括一接地部，該接地部配置於該第一表面且連接於該第一饋入端，該接地部包括相對彎折的兩區段，該兩區段之間形成一第三槽縫。
  8. 如請求項1所述的電子裝置，其中該天線結構包括一接地部，該接地部配置於該第一表面，該接地部的一區段連接於該第一饋入端，該接地部的另一區段與該第一饋入端之間形成一第四槽縫。
  9. 如請求項8所述的電子裝置，其中該接地部的該另一區段具有至少一突伸部，該至少一突伸部從該另一區段往該第一饋入端延伸。
  10. 如請求項1所述的電子裝置，包括一屏蔽結構及至少一電子元件，其中該至少一電子元件配置於該裝置主體內，該屏蔽結構配置於該裝置主體內而阻隔於天線模組與該至少一電子元件之間。
  11. 如請求項10所述的電子裝置，其中該天線結構包括一接地部，該接地部連接於該第一饋入端且耦接於該屏蔽結構，以透過該屏蔽結構而接地至該電子裝置的一接地面。
  12. 一種天線模組，包括： 一絕緣架體，具有一第一表面及一第二表面，其中該第一表面相對應該第二表面；以及 一天線結構，包括一饋入部、一第一輻射部及一第一延伸部，其中該饋入部包括一第一饋入端、一導電通孔及一第二饋入端，該第一饋入端配置於該第一表面，該第二饋入端配置於該第二表面，該導電通孔貫穿該絕緣架體而連接於該第一饋入端與該第二饋入端，該第一輻射部至少部分地配置於該第一表面且連接於該第一饋入端，該第一延伸部配置於該第二表面且連接於該第一輻射部，該第一延伸部與該第二饋入端之間形成一第一槽縫。
  13. 如請求項12所述的天線模組，其中該第一延伸部與該第一輻射部之間形成一第一開口，該絕緣架體具有一第一組裝部並藉由該第一組裝部而組裝於一裝置主體，該第一組裝部位於該第一開口內。
  14. 如請求項12所述的天線模組，其中該絕緣架體具有一第三表面，該第三表面連接於該第一表面與該第二表面之間，該第一輻射部從該第一表面通過該第三表面而延伸至該第二表面以連接該第一延伸部。
  15. 如請求項14所述的天線模組，其中該天線結構包括一第二輻射部及一第二延伸部，該第二輻射部至少部分地配置於該第三表面且連接於該第一輻射部，該第二延伸部配置於該第二表面且連接於該第二輻射部。
  16. 如請求項15所述的天線模組，其中該第二延伸部及該第二輻射部之間形成一第二開口，該絕緣架體具有一第二組裝部並藉由該第二組裝部而組裝於一裝置主體，該第二組裝部位於該第二開口內。
  17. 如請求項12所述的天線模組，其中該天線結構包括一第三輻射部及一接地部，該第三輻射部配置於該第一表面且連接於該第一饋入端及該第一輻射部，該接地部配置於該第一表面且連接於該第一饋入端，該第三輻射部與該接地部之間形成一第二槽縫。
  18. 如請求項12所述的天線模組，其中該天線結構包括一接地部，該接地部配置於該第一表面且連接於該第一饋入端，該接地部包括相對彎折的兩區段，該兩區段之間形成一第三槽縫。
  19. 如請求項12所述的天線模組，其中該天線結構包括一接地部，該接地部配置於該第一表面，該接地部的一區段連接於該第一饋入端，該接地部的另一區段與該第一饋入端之間形成一第四槽縫。
  20. 如請求項19所述的天線模組，其中該接地部的該另一區段具有至少一突伸部，該至少一突伸部從該另一區段往該第一饋入端延伸。
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