TW202218238A - 行動裝置 - Google Patents

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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、一同軸電纜線、一連接金屬部，以及一介質基板。第一輻射部具有一饋入點。第二輻射部係耦接至接地元件，並鄰近於第一輻射部，其中第一輻射部和第二輻射部係共同形成一天線結構。同軸電纜線包括一中心導線、一導體外殼，以及一絕緣外層，其中中心導線係耦接至饋入點，而導體外殼係至少部份由絕緣外層所包覆。同軸電纜線更具有一裸露區域，沒有任何絕緣外層位於裸露區域中，而裸露區域內之導體外殼係經由連接金屬部耦接至第二輻射部。

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，本發明提出一種行動裝置，包括：一接地元件；一第一輻射部，具有一饋入點；一第二輻射部，耦接至該接地元件，並鄰近於該第一輻射部，其中該第一輻射部和該第二輻射部係共同形成一天線結構；一同軸電纜線，包括一中心導線、一導體外殼，以及一絕緣外層，其中該中心導線係耦接至該饋入點，而該導體外殼係至少部份由該絕緣外層所包覆；一連接金屬部，其中該同軸電纜線更具有一裸露區域，沒有任何絕緣外層位於該裸露區域中，而該裸露區域內之該導體外殼係經由該連接金屬部耦接至該第二輻射部；以及一介質基板，其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該連接金屬部皆設置於該介質基板上。
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、一同軸電纜線(Coaxial Cable)140、一連接金屬部(Connection Metal Element)150，以及一介質基板(Dielectric Substrate)170，其中接地元件110、第一輻射部120，以及第二輻射部130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可以大致呈現一較短L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，其中一饋入點(Feeding Point)FP係位於第一輻射部120之第一端121處，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可以大致呈現一較長L字形。詳細而言，第二輻射部130具有一第一端131和一第二端132，其中第二輻射部130之第一端131係耦接至接地元件110，而第二輻射部130之第二端132為一開路端。第二輻射部130之第二端132和第一輻射部120之第二端122可以大致朝相同方向作延伸。第二輻射部130係鄰近於第一輻射部120，使得第二輻射部130之第二端132和第一輻射部120之第二端122之間可形成一耦合間隙(Coupling Gap)。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)。在較佳實施例中，第一輻射部120和第二輻射部130係共同形成行動裝置100之一天線結構(Antenna Structure)160，其可由一信號源(Signal Source)190所激發。例如，例如，信號源190可為一射頻(Radio Frequency，RF)模組，其具有一正極和一負極。
在一些實施例中，行動裝置100之天線結構160可涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶。例如，前述之第一頻帶可介於2400MHz至2500MHz之間，而前述之第二頻帶可介於5150MHz至5850MHz之間。因此，行動裝置100之天線結構160將至少可支援WLAN(Wireless Wide Area Network) 2.4GHz/5GHz之寬頻操作。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之同軸電纜線140之剖面圖(沿第1圖之一剖面線LC1)。請一併參考第1、2圖。同軸電纜線140包括一中心導線(Central Conductive Line)141、一導體外殼(Conductive Housing)142，以及一絕緣外層(Isolation Outer Layer)143。信號源190之正極可經由中心導線141耦接至饋入點FP，而信號源190之負極可耦接至導體外殼142。導體外殼142係至少部份由絕緣外層143所包覆。在一些實施例中，同軸電纜線140更包括一介質層(Dielectric Layer)144，而此介質層144係設置於中心導線141和導體外殼142之間。必須注意的是，同軸電纜線140更具有一裸露區域(Bare Region)145，而此裸露區域145已進行剝皮處理，故沒有任何絕緣外層143位於裸露區域145中。亦即，使用者可直接以肉眼觀察到裸露區域145內之導體外殼142(因為不受絕緣外層143所包覆)。在一些實施例中，裸露區域145係遠離接地元件110而設置。
連接金屬部150可以大致呈現一蜿蜒形狀(Meandering Shape)，其可包括一或複數個互相連接之U字形部份。詳細而言，連接金屬部150具有一第一端151和一第二端152，其中連接金屬部150之第一端151係耦接至裸露區域145內之導體外殼142，而連接金屬部150之第二端152係耦接至第二輻射部130上之一連接點(Connection Point)CP1。例如，連接點CP1可位於第二輻射部130之一直角彎折處。因此，裸露區域145內之導體外殼142可經由連接金屬部150耦接至第二輻射部130。必須理解的是，除了裸露區域145外，導體外殼142之其餘部份皆未直接接觸接地元件110(因為已被絕緣外層143所分隔開)。
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)，其中第一輻射部120、第二輻射部130，以及連接金屬部150皆可設置於介質基板170之同一表面上。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之筆記型電腦300之示意圖。在第3圖之實施例中，前述之天線結構160可應用於筆記型電腦300當中，其中筆記型電腦300包括一上蓋外殼(Upper Cover Housing)310、一顯示器邊框(Display Frame)320、一鍵盤邊框(Keyboard Frame)330、一底座外殼(Base Housing)340，以及一轉軸元件(Hinge Element)350。必須理解的是，上蓋外殼310、顯示器邊框320、鍵盤邊框330，以及底座外殼340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160可設置於筆記型電腦300之一第一位置351或(且)一第二位置352處，並鄰近於轉軸元件350處。在一些實施例中，筆記型電腦300為一可變形行動裝置(Convertible Mobile Device)，其可操作於一筆記本模式(Notebook Mode)、一平板模式(Tablet Mode)，或是一共享模式(Sharing Mode)(第3圖所展示的即為共享模式)。為了最大化顯示區域，筆記型電腦300之轉軸元件350可使用下沉式設計。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構160應用於筆記型電腦300之示意圖。若天線結構160作為一輔助天線(Auxiliary)，則其對應之同軸電纜線140可能必須設計的更長。
第5圖係顯示傳統行動裝置之天線結構之輻射增益(Radiation Gain)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表輻射增益(dB)。如第5圖所示，一第一曲線CC1代表傳統行動裝置之天線結構於筆記本模式下之輻射增益，一第二曲線CC2代表傳統行動裝置之天線結構於平板模式下之輻射增益，而一第三曲線CC3代表傳統行動裝置之天線結構於共享模式下之輻射增益。根據第5圖之量測結果可知，在對應之同軸電纜線過長之前提下，傳統行動裝置之天線結構可能會具有不穩定之輻射增益(特別在前述之第一頻帶附近，其輻射增益明顯降低)。
第6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160之輻射增益圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表輻射增益(dB)。如第6圖所示，一第四曲線CC4代表行動裝置100之天線結構160於筆記本模式下之輻射增益，一第五曲線CC5代表行動裝置100之天線結構160於平板模式下之輻射增益，而一第六曲線CC6代表行動裝置100之天線結構160於共享模式下之輻射增益。根據第6圖之量測結果可知，若將裸露區域145內之導體外殼142經由連接金屬部150和第二輻射部130耦接至接地元件110，則可有效避免同軸電纜線140對天線結構160之輻射效能造成干擾。另一方面，無論行動裝置100操作於筆記本模式、平板模式，或是共享模式，其天線結構160於前述之第一頻帶之輻射增益均可維持穩定。因此，本發明之設計很適合應用於各種不同之通訊環境(特別是在同軸電纜線140特別長之前提下)。
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可以大致等於行動裝置100之天線結構160之第二頻帶之0.25倍波長(λ/4)。第二輻射部130之長度L2可以大致等於行動裝置100之天線結構160之第一頻帶之0.25倍波長(λ/4)。耦合間隙GC1之寬度可以小於或等於1mm。同軸電纜線140之一特定區段148係定義為介於裸露區域145與饋入點FP之間之一部份，其中此特定區段148和連接金屬部150之總長度L3可以大致等於行動裝置100之天線結構160之第一頻帶之0.5倍波長(λ/2)。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160之輻射穩定度、操作頻寬(Operation Bandwidth)，以及阻抗匹配(Impedance Matching)。
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，本發明至少具有寬頻帶、低製造成本、較高輻射增益，以及較佳輻射穩定度等優勢，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1-6圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-6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 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 140:同軸電纜線 141:同軸電纜線之中心導線 142:同軸電纜線之導體外殼 143:同軸電纜線之絕緣外層 144:同軸電纜線之介質層 145:同軸電纜線之裸露區域 148:同軸電纜線之特定區段 150:金屬連接部 151:金屬連接部之第一端 152:金屬連接部之第二端 160:天線結構 170:介質基板 190:信號源 300:筆記型電腦 310:上蓋外殼 320:顯示器邊框 330:鍵盤邊框 340:底座外殼 350:轉軸元件 351:第一位置 352:第二位置 CC1:第一曲線 CC2:第二曲線 CC3:第三曲線 CC4:第四曲線 CC5:第五曲線 CC6:第六曲線 CP1:連接點 FP:饋入點 GC1:耦合間隙 L1,L2,L3:長度 LC1:剖面線
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同軸電纜線之剖面圖 第3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。 第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構應用於筆記型電腦之示意圖。 第5圖係顯示傳統行動裝置之天線結構之輻射增益圖。 第6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增益圖。
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
140:同軸電纜線
141:同軸電纜線之中心導線
142:同軸電纜線之導體外殼
143:同軸電纜線之絕緣外層
145:同軸電纜線之裸露區域
148:同軸電纜線之特定區段
150:金屬連接部
151:金屬連接部之第一端
152:金屬連接部之第二端
160:天線結構
170:介質基板
190:信號源
CP1:連接點
FP:饋入點
GC1:耦合間隙
L1,L2,L3:長度
LC1:剖面線

Claims (10)

  1. 一種行動裝置，包括： 一接地元件； 一第一輻射部，具有一饋入點； 一第二輻射部，耦接至該接地元件，並鄰近於該第一輻射部，其中該第一輻射部和該第二輻射部係共同形成一天線結構； 一同軸電纜線，包括一中心導線、一導體外殼，以及一絕緣外層，其中該中心導線係耦接至該饋入點，而該導體外殼係至少部份由該絕緣外層所包覆； 一連接金屬部，其中該同軸電纜線更具有一裸露區域，沒有任何絕緣外層位於該裸露區域中，而該裸露區域內之該導體外殼係經由該連接金屬部耦接至該第二輻射部；以及 一介質基板，其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該連接金屬部皆設置於該介質基板上。
  2. 如請求項1所述之行動裝置，其中該第一輻射部係呈現一較短L字形。
  3. 如請求項1所述之行動裝置，其中該第二輻射部係呈現一較長L字形。
  4. 如請求項1所述之行動裝置，其中該第二輻射部和該第一輻射部之間形成一耦合間隙，而該耦合間隙之寬度係小於或等於1mm。
  5. 如請求項1所述之行動裝置，其中該連接金屬部係呈現一蜿蜒形狀。
  6. 如請求項1所述之行動裝置，其中該同軸電纜線更包括一介質層，而該介質層係設置於該中心導線和該導體外殼之間。
  7. 如請求項1所述之行動裝置，其中除了該裸露區域外，該同軸電纜線之該導體外殼之其餘部份皆未直接接觸該接地元件。
  8. 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。
  9. 如請求項8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二頻帶之0.25倍波長，而該第二輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。
  10. 如請求項8所述之行動裝置，其中該同軸電纜線之一特定區段係介於該裸露區域與該饋入點之間，而該特定區段和該連接金屬部之總長度係大致等於該第一頻帶之0.5倍波長。
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