TW202218246A

TW202218246A - 行動裝置

Info

Publication number: TW202218246A
Application number: TW109136235A
Authority: TW
Inventors: 黃士庭
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2022-05-01

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、一連接部，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上之一第一接地點。第三輻射部係耦接至接地元件上之一第二接地點。第一輻射部和第三輻射部之間形成一第一耦合間隙。第二輻射部和第三輻射部之間形成一第二耦合間隙。第二輻射部更經由連接部耦接至饋入點。接地元件、第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部，以及連接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、連接部，以及介質基板形成一天線結構。

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，具有一饋入點；一第二輻射部，耦接至該接地元件上之一第一接地點；一第三輻射部，耦接至該接地元件上之一第二接地點，其中該第一輻射部和該第三輻射部之間形成一第一耦合間隙，而該第二輻射部和該第三輻射部之間形成一第二耦合間隙；一連接部，其中該第二輻射部更經由該連接部耦接至該饋入點；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，以及該連接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、該連接部，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J字形。

在一些實施例中，該第一輻射部界定出一缺口區域，而該第二輻射部和該第三輻射部係至少部份位於該缺口區域內。

在一些實施例中，該第二輻射部係呈現一W字形。

在一些實施例中，該第三輻射部係呈現一L字形。

在一些實施例中，該第一耦合間隙之寬度係大於該第二耦合間隙之寬度。

在一些實施例中，該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶、一第三頻帶，以及一第四頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5150MHz至5500MHz之間，該第三頻帶係介於5500MHz至5850MHz之間，而該第四頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。

在一些實施例中，該第一輻射部之長度係小於或等於該第一頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第二輻射部之長度係小於或等於該第二頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第三輻射部之長度係小於或等於該第三頻帶之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、一連接部(Connection 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、第二輻射部130、第三輻射部140，以及連接部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)。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。在一些實施例中，第一輻射部120界定出一缺口區域(Notch Region)128，其可大致呈現一矩形，而第二輻射部130和第三輻射部140可至少部份位於此缺口區域128內。換言之，第二輻射部130和第三輻射部140可至少部份由第一輻射部120所圍繞。

第二輻射部130可大致呈現一W字形，其可為等寬或不等寬之結構。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上之一第一接地點(Grounding Point)GP1，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可大致朝相反方向作延伸。在一些實施例中，第二輻射部130包括一第一部份134、一第二部份135，以及一第三部份136，其中第一部份134係鄰近於第二輻射部130之第二端132，第三部份136係鄰近於第二輻射部130之第一端131，而第二部份135係耦接於第一部份134和第三部份136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)，亦可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L字形。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係耦接至接地元件110上之一第二接地點GP2，而第三輻射部140之第二端142為一開路端。第二接地點GP2可與前述之第一接地點GP1相異。第三輻射部140之第二端142和第二輻射部130之第二端132可大致朝相同方向作延伸。第三輻射部140之第二端142和第一輻射部120之第二端122可大致朝相反方向作延伸。在一些實施例中，第一輻射部120和第三輻射部140之間形成一第一耦合間隙(Coupling Gap)GC1，而第二輻射部130和第三輻射部140之間形成一第二耦合間隙GC2，其中第一耦合間隙GC1之寬度可大於第二耦合間隙GC2之寬度。

連接部150可大致呈現一直條形。詳細而言，連接部150具有一第一端151和一第二端152，其中連接部150之第一端151係耦接至饋入點FP，而連接部150之第二端152係耦接至第二輻射部130之第二部份135，使得第二輻射部130可經由連接部150耦接至饋入點FP。

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，以及連接部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、連接部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、一第三頻帶FB3，以及一第四頻帶。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5500MHz之間，第三頻帶FB3可介於5500MHz至5850MHz之間，而第四頻帶FB4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可激發產生一基頻共振模態(Fundamental Resonant Mode)，以形成前述之第一頻帶FB1。第一輻射部120更可激發產生一高諧共振模態(Higher-Order Resonant Mode)(三倍頻效應)，以形成前述之第四頻帶FB4。第三輻射部140可由第一輻射部120所耦合激發，以產生前述之第三頻帶FB3。第二輻射部130可由第三輻射部140所耦合激發，以產生前述之第二頻帶FB2。根據實際量測結果，第二輻射部130和第三輻射部140之雙重耦合設計有助於微調第二頻帶FB2、第三頻帶FB3，以及第四頻帶FB4之阻抗匹配(Impedance Matching)，同時可有效增加其操作頻寬(Operation Bandwidth)。

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、第三頻帶FB3，以及第四頻帶FB4中之輻射效率皆可達40%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)可以小於或等於行動裝置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)可以小於或等於行動裝置100之天線結構之第二頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。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)可以小於或等於行動裝置100之天線結構之第三頻帶FB3之0.25倍波長(λ/4)。在第二輻射部130中，第一部份134之寬度W21可小於或等於第二部份135之寬度W22。另外，第二輻射部130之第一部份134之寬度W21可大於第一輻射部120之寬度W1，亦可大於第三輻射部140之寬度W3。第一輻射部120和第三輻射部140之間之第一耦合間隙GC1之寬度可介於2mm至4mm之間。第二輻射部130和第三輻射部140之間之第二耦合間隙GC2之寬度可小於或等於1mm。行動裝置100之天線結構之總長度LT可僅約為15mm，而行動裝置100之天線結構之總寬度WT可僅約為10mm。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一實施例所述之筆記型電腦400之示意圖。在第4圖之實施例中，前述之天線結構可應用於筆記型電腦400當中，其中筆記型電腦400包括一上蓋外殼410、一顯示器邊框420、一鍵盤邊框430，以及一底座外殼440。必須理解的是，上蓋外殼410、顯示器邊框420、鍵盤邊框430，以及底座外殼440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451或(且)一第二位置452處，並可由非導體之鍵盤邊框430所覆蓋。根據實際量測結果，由於本發明之總天線尺寸極小，故所提之天線結構可與LTE(Long Term Evolution)或5G(5th Generation Wireless Systems)天線整合為一共板天線(Combo Antenna)，且其仍可維持良好之通訊品質及隔離度。

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，以及高通訊品質等優勢，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 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 128:缺口區域 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 134:第二輻射部之第一部份 135:第二輻射部之第二部份 136:第二輻射部之第三部份 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:連接部 151:連接部之第一端 152:連接部之第二端 170:介質基板 190:信號源 400:筆記型電腦 410:上蓋外殼 420:顯示器邊框 430:鍵盤邊框 440:底座外殼 451:第一位置 452:第二位置 FB1:第一頻帶 FB2:第二頻帶 FB3:第三頻帶 FB4:第四頻帶 FP:饋入點 GC1:第一耦合間隙 GC2:第二耦合間隙 GP1:第一接地點 GP2:第二接地點 L1,L2,L3,LT:長度 W1,W21,W22,W3,WT:寬度

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

128:缺口區域

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

134:第二輻射部之第一部份

135:第二輻射部之第二部份

136:第二輻射部之第三部份

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:連接部

151:連接部之第一端

152:連接部之第二端

170:介質基板

190:信號源

FP:饋入點

GC1:第一耦合間隙

GC2:第二耦合間隙

GP1:第一接地點

GP2:第二接地點

L1,L2,L3,LT:長度

W1,W21,W22,W3,WT:寬度

Claims

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，耦接至該接地元件上之一第一接地點；一第三輻射部，耦接至該接地元件上之一第二接地點，其中該第一輻射部和該第三輻射部之間形成一第一耦合間隙，而該第二輻射部和該第三輻射部之間形成一第二耦合間隙；一連接部，其中該第二輻射部更經由該連接部耦接至該饋入點；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，以及該連接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、該連接部，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J字形。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第一輻射部界定出一缺口區域，而該第二輻射部和該第三輻射部係至少部份位於該缺口區域內。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第二輻射部係呈現一W字形。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第三輻射部係呈現一L字形。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第一耦合間隙之寬度係大於該第二耦合間隙之寬度。
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、一第三頻帶，以及一第四頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5150MHz至5500MHz之間，該第三頻帶係介於5500MHz至5850MHz之間，而該第四頻帶係介於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小於或等於該第一頻帶之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小於或等於該第二頻帶之0.25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小於或等於該第三頻帶之0.25倍波長。