TW202220287A - 槽孔天線元件 - Google Patents

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朱芳賢
阮鵬豪
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華碩電腦股份有限公司
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378Combination of fed elements with parasitic elements

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Abstract

本案提出一種適於金屬機殼的槽孔天線元件。槽孔天線元件包含基板及金屬線段。基板包含第一板材及第二板材。第一板材具導電性,第一板材相對金屬機殼的開孔開設一槽孔,槽孔的尺寸小於或等於開孔的尺寸。第二板材不具導電性且連接第一板材。金屬線段位於第二板材之表面以連接一饋入訊號,金屬線段於第一板材的垂直投影橫跨槽孔,金屬線段與槽孔共同激發出一低頻模態及一高頻模態。

Description

槽孔天線元件
本案是關於一種槽孔天線元件。
槽孔天線主要是藉由槽孔的長度來控制天線操作頻率的偏移,若在電子裝置的機殼上開設槽孔,槽孔的尺寸與長度大小經常因為外觀美學或是機構空間而有所限制,且槽孔天線容易受到機構環境與材質等影響而造成其操作頻率偏移,例如,機殼的不同顏色、不同材質或不同金屬成分比例會造成不同介電常數而導致頻率偏移,也就是具不同機殼的電子裝置之間無法共用相同尺寸的槽孔天線,若槽孔天線的特性受到太大影響,若欲修整模具來調整槽孔長度,將花費相當冗長的時間才能修改完成,造成產品開發進度落後,且修改模具的費用也非常高昂。
本案提供一種槽孔天線元件,適於具有一開孔之一金屬機殼。槽孔天線元件包含基板及金屬線段。基板包含第一板材及第二板材。第一板材具導電性,第一板材相對前述開孔開設一槽孔,槽孔的尺寸小於或等於開孔的尺寸。第二板材不具導電性且連接第一板材。金屬線段位於第二板材之表面以連接一饋入訊號,金屬線段於第一板材的垂直投影橫跨槽孔,金屬線段與槽孔共同激發出一低頻模態及一高頻模態。
請合併參照圖1至圖4,槽孔天線元件1可結合於電子裝置之金屬機殼2之開孔21,以支援低頻操作頻帶及高頻操作頻帶。槽孔天線元件1包含基板11及金屬線段12。基板11包含第一板材111及第二板材112,第一板材111及第二板材112係面對面(face to face)地連接。在一實施例中,第一板材111與第二板材112之間可以焊接或黏貼之方式連接。在一實施例中,第一板材111與第二板材112係以不相同材質所製成,第一板材111具導電性,第二板材112不具導電性。第一板材111開設有槽孔111G(以下稱為第一槽孔111G),第一槽孔111G的形狀係相對開孔21的形狀開設,第一槽孔111G與開孔21具有相同的延伸方向,且第一槽孔111G的尺寸小於或等於開孔21的尺寸,也就是將開孔21於第一板材111的垂直投影大於或等於第一槽孔111G。
金屬線段12位於第二板材112之表面112A,金屬線段12於第一板材111的垂直投影橫跨第一槽孔111G,由於第一槽孔111G係相對開孔21開設,故金屬線段12於第一板材111的垂直投影亦橫跨開孔21於第一板材111的垂直投影。基此,當饋入訊號饋入金屬線段12時,金屬線段12與第一槽孔111G耦合激發出高頻操作頻帶及低頻操作頻帶,金屬線段12的物理長度可決定高頻操作頻帶內之高頻模態,第一槽孔111G的物理長度可決定低頻操作頻帶內之低頻模態以及低頻模態之倍頻模態,也就是饋入訊號可激發槽孔天線元件1而支援高頻操作頻帶及低頻操作頻帶,當金屬機殼2因不同顏色或不同材質的飾條具有不同的介電常數而導致已設計之操作頻帶偏移時,槽孔天線元件1之設計者不需修改金屬機殼2之模具來調整開孔21的尺寸,設計者可根據飾條的介電常數自由地調整第一槽孔111G的尺寸及金屬線段12的尺寸,以有效地調整第一槽孔111G的共振頻率而修正共振頻率偏移之問題,不論金屬機殼2上的飾條的介電常數為何者,槽孔天線元件1均能支援預設之高頻操作頻帶及低頻操作頻帶。
在一實施例中,金屬線段12的材質為導電性材料(銀、銅、鋁、鐵或是其合金),金屬線段12可印刷於第二板材112之表面112A,也就是金屬線段12為第二板材112之表面112A上之走線(trace)。
在一實施例中,第一槽孔111G與開孔21可為矩形,第一槽孔111G與開孔21具有實質相同的寬度W,且第一槽孔111G的長度小於或等於開孔21的長度。藉此,設計者在設計開孔21時,可設計開孔21具有較長之長度,當槽孔天線元件1的實際操作頻帶受到金屬機殼2上飾條的不同的介電常數影響而偏移時,槽孔天線元件1之設計者可在較長之開孔21的長度內調整第一槽孔111G的長度,也就是第一槽孔111G具有較大的長度調整彈性,可有效地修正頻率偏移的問題。
在一實施例中,基板11係可焊接於金屬機殼2,使槽孔天線元件1結合於金屬機殼2。或者,在另一實施例中,如圖1所示,槽孔天線元件1更包含具有黏性之導電黏性元件3,導電黏性元件3可為導電泡棉,導電黏性元件3設置在金屬機殼2與基板11的第一板材111之間,且導電黏性元件3可直接接觸或電氣連接金屬機殼2與第一板材111之表面,藉由導電黏性元件3之黏性,基板11可固設於金屬機殼2。
在一實施例中,導電黏性元件3具有導電性,且導電黏性元件3可開設一槽孔31(以下稱為第二槽孔31),第二槽孔31係對準第一槽孔111G而相對第一槽孔111G開設,第二槽孔31與第一槽孔111G具有相同的延伸方向,且第二槽孔31的尺寸等於第一槽孔111G的尺寸(例如,第二槽孔31的長度實質等於第一槽孔111G的長度,且第二槽孔31的寬度W實質等於第一槽孔111G的寬度W),也就是將開孔21垂直投影於導電黏性元件3,開孔21於導電黏性元件3的垂直投影範圍可包圍第二槽孔31,即第二槽孔31及第一槽孔111G的寬度小於開孔21的寬度,例如圖3所示,開孔21的寬度大於第二槽孔31及第一槽孔111G的寬度,因此自金屬機殼2之背面視角觀看,可透過開孔21看到部分導電黏性元件3,且第二槽孔31及第一槽孔111G的長度小於開孔21的長度。進一步,導電黏性元件3的厚度可大於第一板材111的厚度,導電黏性元件3除了使基板11固設於金屬機殼2之外,藉由導電黏性元件3之導電性,導電黏性元件3可電性連接金屬機殼2與第一板材111。
在一實施例中,金屬線段12包含垂直連接之第一線段121及第二線段122。如圖4所示,第一線段121於第一板材111之垂直投影橫跨並垂直於第一槽孔111G,第一線段121遠離第二線段122之一末端可連接饋入訊號,第一線段121於導電黏性元件3之垂直投影垂直於第二槽孔31且橫跨第二槽孔31,第一線段121於金屬機殼2之垂直投影垂直於開孔21且橫跨開孔21。第二線段122於第一板材111之垂直投影平行於第一槽孔111G,第二線段122於導電黏性元件3之垂直投影平行於第二槽孔31,第二線段122於金屬機殼2之垂直投影係平行於開孔21。基此,第一線段121與第二線段122之間係呈現一「L」字型。
在一實施例中,金屬線段12可連接第一板材111,金屬線段12的第二線段122可沿著第二板材112之表面112A朝第二板材112之側邊的方向延伸,且經由第二板材112之側邊延伸至第一板材111之側邊,再經由第一板材111之側邊延伸至第一板材111之表面,也就是金屬線段12的第二線段122可連接第一板材111,以在金屬線段12與第一板材111之間形成為分佈式電感之匹配元件,進而提供較佳的阻抗匹配。
在一實施例中,金屬線段12的物理長度可為高頻操作頻帶的0.25倍波長;再者,金屬機殼2的開孔21、導電黏性元件3的第二槽孔31及基板11的第一板材111的第一槽孔111G可均為矩形,且開孔21、第二槽孔31及第一槽孔111G均為閉槽孔,也就是開孔21、第二槽孔31及第一槽孔111G均包含兩封閉端,且第一槽孔111G的物理長度可為低頻操作頻帶的0.5倍波長。
在一實施例中,請參照圖5,為根據本案之槽孔天線元件1結合於金屬機殼之第二實施例之分解示意圖,第二實施例與第一實施例之差異在於,金屬機殼2之開孔22、導電黏性元件3的槽孔32(以下稱之為第二槽孔32)及基板上11之槽孔111H(以下稱之為第一槽孔111H)均為開槽孔,也就是開孔22、第二槽孔32、第一槽孔111H分別包含一開放端。基此,第一槽孔111H的物理長度可為低頻操作頻帶的0.25倍波長,第一槽孔111H的物理長度小於第一槽孔111G的物理長度,對應於第一槽孔111H的較小物理長度,開孔22的物理長度亦可小於開孔21的物理長度,且第二槽孔32的物理長度亦可小於第二槽孔31的物理長度,具開槽孔之槽孔天線元件1的整體尺寸降低,可節省槽孔天線元件1在電子裝置中所使用之空間。
綜上所述,根據本案之槽孔天線元件之一實施例,當金屬機殼因不同的金屬顏色及材質具有不同的介電常數而導致已設計之天線操作頻帶偏移時,設計者不需修改金屬機殼之模具來調整開孔的尺寸,設計者可根據金屬機殼上飾條的介電常數自由地調整槽孔的尺寸及金屬線段的尺寸,以有效地調整槽孔的共振頻率而修正共振頻率偏移之問題,不論金屬機殼上飾條的介電常數為何者,槽孔天線元件均能支援預設之高頻操作頻帶及低頻操作頻帶。再者,槽孔天線元件可包含開槽孔,使其整體尺寸降低,可節省槽孔天線元件在電子裝置中所使用之空間。
雖然本案已以實施例揭露如上然其並非用以限定本案,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本案之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故本案之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。
1:槽孔天線元件 11:基板 111:第一板材 111G:第一槽孔 111H:第一槽孔 112:第二板材 112A:表面 12:金屬線段 121:第一線段 122:第二線段 2:金屬機殼 21:開孔 22:開孔 3:導電黏性元件 31:第二槽孔 32:第二槽孔 W:寬度
[圖1] 為根據本案之槽孔天線元件結合於金屬機殼之第一實施例之分解示意圖。 [圖2] 為圖1之基板及金屬線段之放大示意圖。 [圖3] 為圖1之槽孔天線元件結合於金屬機殼之背面立體示意圖。 [圖4] 為圖1之槽孔天線元件結合於金屬機殼之俯視示意圖。 [圖5] 為根據本案之槽孔天線元件之第二實施例之分解示意圖。
1:槽孔天線元件
11:基板
111G:第一槽孔
112A:表面
12:金屬線段
121:第一線段
122:第二線段
2:金屬機殼
21:開孔
3:導電黏性元件
31:第二槽孔

Claims (11)

  1. 一種槽孔天線元件,適於具有一開孔之一金屬機殼,包含: 一基板,結合於該金屬機殼,該基板包含: 一第一板材,具導電性,相對該開孔開設一第一槽孔,該第一槽孔的尺寸小於或等於該開孔的尺寸;及 一第二板材,不具導電性且連接該第一板材;及 一金屬線段,位於該第二板材之表面,以連接一饋入訊號,該金屬線段於該第一板材的垂直投影橫跨該第一槽孔,該金屬線段與該第一槽孔共同激發出一低頻模態及一高頻模態。
  2. 如請求項1所述之槽孔天線元件,其中該第一槽孔的寬度小於或等於該開孔的寬度,且該第一槽孔的長度小於或等於該開孔的長度。
  3. 如請求項1所述之槽孔天線元件,更包含一導電黏性元件,設置在該基板與該金屬機殼之間,其中該導電黏性元件電氣連接該第一板材與該金屬機殼,並使該基板結合於該金屬機殼,該導電黏性元件相對該第一槽孔開設一第二槽孔。
  4. 如請求項3所述之槽孔天線元件,其中該第一槽孔及該第二槽孔皆為閉槽孔。
  5. 如請求項3所述之槽孔天線元件,其中該第一槽孔及該第二槽孔皆為開槽孔。
  6. 如請求項3所述之槽孔天線元件,其中該第二槽孔的寬度等於該第一槽孔的寬度,且該第二槽孔的長度等於該第一槽孔的長度。
  7. 如請求項3所述之槽孔天線元件,其中該導電黏性元件之厚度大於該第一板材之厚度。
  8. 如請求項1所述之槽孔天線元件,更包含一導電黏性元件,設置在該基板與該金屬機殼之間,該導電黏性元件相對該第一槽孔開設一第二槽孔,該第二槽孔的寬度等於該第一槽孔的寬度,且該第二槽孔的長度等於該第一槽孔的長度,該第二槽孔及該第一槽孔的寬度小於該開孔的寬度,且該第二槽孔及該第一槽孔的長度小於該開孔的長度。
  9. 如請求項1所述之槽孔天線元件,其中該金屬線段包含垂直連接之一第一線段及一第二線段,該第一線段遠離該第二線段之一末端連接該饋入訊號。
  10. 如請求項9所述之槽孔天線元件,其中該第一線段於該第一板材的垂直投影橫跨該第一槽孔,該第二線段於該第一板材的垂直投影平行於該第一槽孔。
  11. 如請求項1所述之槽孔天線元件,其中該金屬線段自該第二板材延伸至該第一板材而連接該第一板材,以形成一匹配元件。
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