TW202414903A - 通訊裝置 - Google Patents

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彭彥詞
彭葆銓
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啓碁科技股份有限公司
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Abstract

一種通訊裝置，包括：一觸控板框架、一金屬牆，以及一天線結構。金屬牆係耦接至觸控板框架。天線結構係耦接至觸控板框架，其中觸控板框架係設置於金屬牆和天線結構之間。

Description

通訊裝置
本發明係關於一種通訊裝置，特別係關於一種具有高輻射效率(Radiation Efficiency)之傳輸裝置。
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(Antenna)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輻射效率(Radiation Efficiency)不足，則很容易造成相關裝置之通訊品質下降。因此，如何設計出具有高輻射效率之通訊裝置，對設計者而言是一項重要課題。
在較佳實施例中，本發明提出一種通訊裝置，包括：一觸控板框架；一金屬牆，耦接至該觸控板框架；以及一天線結構，耦接至該觸控板框架；以及其中該觸控板框架係設置於該金屬牆和該天線結構之間。
在一些實施例中，該觸控板框架、該金屬牆，以及該天線結構為一體成形之設計。
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5875MHz之間，而該第三頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。
在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一電池元件，設置於該觸控板框架之一側，其中該電池元件係鄰近於該金屬牆。
在一些實施例中，該天線結構之一垂直投影係與該電池元件完全不重疊。
在一些實施例中，該金屬牆之高度係大於該電池元件之高度。
在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一底部外殼，其中該底部外殼係鄰近於該觸控板框架。
在一些實施例中，該底部外殼係由碳纖維材質所製成。
在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一金屬層，貼合於該底部外殼，其中該金屬層係設置於該底部外殼和該觸控板框架之間。
在一些實施例中，該金屬牆更耦接至該金屬層。
在一些實施例中，該底部外殼係由金屬材質所製成。
在一些實施例中，該金屬牆更耦接至該底部外殼。
在一些實施例中，該底部外殼係由塑膠材質所製成。
在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一觸控板，設置於該觸控板框架之另一側，其中該觸控板係鄰近於該天線結構。
在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一頂部外殼，其中該頂部外殼係鄰近於該天線結構和該觸控板。
在一些實施例中，該頂部外殼更包括與該天線結構互相對應之一非導體天線窗。
在一些實施例中，該天線結構為一平面倒F字形天線。
在一些實施例中，該天線結構為一迴圈天線。
在一些實施例中，該天線結構為一偶極天線。
在一些實施例中，該金屬牆之長度係大於該天線結構之長度。
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。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號或(且)標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例或(且)結構之間有特定的關係。
此外，其與空間相關用詞。例如「在…下方」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」 及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置(Communication Device)100之剖面圖。通訊裝置100可應用於一行動裝置(Mobile Device)當中，例如：一筆記型電腦(Notebook Computer)、一智慧型手機(Smart Phone)，或是一平板電腦(Tablet Computer)，但亦不僅限於此。在第1圖之實施例中，通訊裝置100至少包括一觸控板框架(Click Pad Frame)110、一金屬牆(Metal Wall)120，以及一天線結構(Antenna Structure)130，其中觸控板框架110和天線結構130皆可用金屬材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。
觸控板框架110、金屬牆120，以及天線結構130之形狀和樣式於本發明中並不特別作限制。金屬牆120係耦接至觸控板框架110。天線結構130亦耦接至觸控板框架110。觸控板框架110可設置於金屬牆120和天線結構130之間。在一些實施例中，觸控板框架110、金屬牆120，以及天線結構130三者可為一體成形之設計：例如，前述三元件可由單一金屬片經過切割及彎折後製作形成。在一些實施例中，金屬牆120可由觸控板框架110處朝一第一方向作延伸，而天線結構130則可由觸控板框架110處朝一第二方向作延伸，其中前述之第二方向可與第一方向相異或相反。
根據實際量測結果，金屬牆120之加入可避免天線結構130受到週遭其他電子元件之干擾，使得通訊裝置100之整體輻射效率(Radiation Efficiency)能夠大幅提升。另一方面，由於天線結構130與觸控板框架110兩者能互相整合，故通訊裝置100之整體製造成本還可以進一步降低。
以下實施例將介紹通訊裝置100之不同組態及細部結構特徵。必須理解的是，這些圖式和敘述僅為舉例，而非用於限制本發明之範圍。
第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置200之立體圖。第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置200之剖面圖(沿第2A圖之一剖面線LC1)。請一併參考第2A、2B圖。第2A、2B圖與第1圖相似。在第2A、2B圖之實施例中，通訊裝置200更包括一電池元件(Battery Element)240、一觸控板(Click Pad)250、一頂部外殼(Top Housing)260、一底部外殼(Bottom Housing)270，以及一金屬層(Metal Layer)280。必須理解的是，通訊裝置200之一系統機殼可包括頂部外殼260和底部外殼270，其中此二者即分別等同於筆記型電腦領域中俗稱之「C件」與「D件」。大致而言，通訊裝置200之其餘元件皆可位於頂部外殼260和底部外殼270兩者共同所界定之一內部空間中。
電池元件240可用於提供電力給通訊裝置200。電池元件240係設置於觸控板框架110之一側(例如：上方側)，其中電池元件240係鄰近於金屬牆120。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：10mm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)。例如，金屬牆120之高度H1可大於電池元件240之高度H2，以阻擋來自電池元件240之相關雜訊(Noise)。例如，金屬牆120之高度H1可以介於2mm至15mm之間。在一些實施例中，天線結構130之一垂直投影(Vertical Projection)135係與電池元件240完全不重疊，從而能最小化電池元件240及其相關之電路板(未顯示)所造成之干擾。必須理解的是，電池元件240僅為一選用元件(Optional Component)，在其他實施例中亦可移除之。
觸控板250可用於接收一使用者輸入。例如，當使用者之手指接觸到觸控板250時，觸控板250將可產生對應之一輸入信號。觸控板250係設置於觸控板框架110之相對另一側(例如：下方側)，其中觸控板250係鄰近於天線結構130。換言之，觸控板框架110可將觸控板250和電池元件240兩者彼此分隔開。在一些實施例中，觸控板框架110可用支撐及固定住觸控板250，其中觸控板250之一垂直投影可與觸控板框架110至少部份重疊。頂部外殼260係同時鄰近於天線結構130和觸控板250。在一些實施例中，頂部外殼260更包括與天線結構130互相對應之一非導體天線窗(Antenna Window)265，使得天線結構130之相關電磁信號可經由此非導體天線窗265來進行傳送。例如，非導體天線窗265可與天線結構130大致互相對齊，但亦不僅限於此。
底部外殼270係鄰近於觸控板框架110，其中底部外殼270可由碳纖維(Carbon Fiber)材質所製成。金屬層280係貼合於底部外殼270，其中金屬層280係設置於底部外殼270和觸控板框架110之間。在一些實施例中，金屬層280可藉由濺鍍(Sputter Deposition)技術來形成於底部外殼270上。在另一些實施例中，金屬層280亦可改為設置於底部外殼270上之一接地銅箔(Ground Copper Foil)。
金屬牆120更可耦接至金屬層280。在一些實施例中，金屬牆120係經由一導體墊片(Conductive Gasket)290來耦接至金屬層280，其中導體墊片290可用於補償通訊裝置200之製造公差(Manufacturing Tolerance)。在另一些實施例中，金屬牆120亦可直接連接至金屬層280，或可經由一螺絲元件(未顯示)來固定於金屬層280上。根據實際量測結果，若將金屬牆120和金屬層280兩者互相耦接，則可有效避免底部外殼270之存在對天線結構130之輻射場型(Radiation Pattern)造成負面影響。第2A、2B圖之通訊裝置200之其餘特徵皆與第1圖之通訊裝置100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置200之天線結構130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)。如第3圖所示，一第一曲線CC1代表通訊裝置200尚未使用金屬牆120時天線結構130之操作特性，而一第二曲線CC2則代表通訊裝置200已經使用金屬牆120時天線結構130之操作特性。根據第3圖之量測結果，通訊裝置200之天線結構130可涵蓋一第一頻帶(Frequency Band)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5875MHz之間，而第三頻帶FB3可介於5925MHz至7125MHz之間。因此，通訊裝置200將至少可支援傳統WLAN(Wireless Local Area Network)和新世代Wi-Fi 6E之寬頻操作。另外，藉由比較第一曲線CC1和第二曲線CC2可知，金屬牆120之加入有助於改善天線結構130之輻射效率達至少1.5dB，此已可滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置400之剖面圖。第4圖與第2A、2B圖相似。在第4圖之實施例中，通訊裝置400不包括前述之金屬層280，且通訊裝置400之一底部外殼470係由金屬材質所製成。另外，通訊裝置400之一金屬牆420更耦接至底部外殼470，以避免底部外殼470之存在對天線結構130之輻射場型造成負面影響。第4圖之通訊裝置400之其餘特徵皆與第2A、2B圖之通訊裝置200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通訊裝置500之剖面圖。第5圖與第2A、2B圖相似。在第5圖之實施例中，通訊裝置500不包括前述之金屬層280，且通訊裝置500之一底部外殼570係由塑膠材質所製成。在此設計下，通訊裝置500之金屬牆120仍可用於最小化電池元件240及其相關之電路板(未顯示)所造成之干擾。在另一些實施例中，金屬牆120亦可直接朝向底部外殼570作延伸。換言之，金屬牆120可以不包括任何彎折部份，而亦不致影響其功效。第5圖之通訊裝置500之其餘特徵皆與第2A、2B圖之通訊裝置200類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構630之示意圖。在第6圖之實施例中，天線結構630可為一平面倒F字形天線(Planar Inverted F Antenna，PIFA)。詳細而言，天線結構630包括一饋入輻射部(Feeding Radiation Element)631、一第一輻射部(Radiation Element)632、一第二輻射部633、一短路輻射部(Shorting Radiation Element)634，以及一寄生輻射部(Parasitic Radiation Element)635。饋入輻射部631係耦接至一信號源(Signal Source)636。第一輻射部632係耦接至饋入輻射部631。第二輻射部633係耦接至饋入輻射部631，其中第二輻射部633和第一輻射部632兩者可大致朝相反方向作延伸。饋入輻射部631更可經由短路輻射部634耦接至一接地電位VSS。例如，接地電位VSS可由前述之觸控板框架110、金屬牆120，或金屬層280所提供。寄生輻射部635係鄰近於第二輻射部633，其中寄生輻射部635和第二輻射部633之間可形成一耦合間隙(Coupling Gap)GC。在一些實施例中，第二輻射部633和寄生輻射部635可用於涵蓋前述之第二頻帶FB2和第三頻帶FB3。必須理解的是，天線結構630亦可套用至前述之通訊裝置100、200、400，或500當中。
第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構730之示意圖。在第7圖之實施例中，天線結構730可為一迴圈天線(Loop Antenna)，其中天線結構730之接地電位VSS可由前述之觸控板框架110、金屬牆120，或金屬層280所提供。必須理解的是，天線結構730亦可套用至前述之通訊裝置100、200、400，或500當中。
第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構830之示意圖。在第8圖之實施例中，天線結構830可為一偶極天線(Dipole Antenna)，其更可經由一換衡器(Balun)837耦接至接地電位VSS，而換衡器837則可用於微調天線結構830之阻抗匹配(Impedance Matching)。另外，天線結構830之接地電位VSS可由前述之觸控板框架110、金屬牆120，或金屬層280所提供。必須理解的是，天線結構830亦可套用至前述之通訊裝置100、200、400，或500當中。
第9圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置900之立體圖。第9圖與第1圖相似。在第9圖之實施例中，通訊裝置900包括一觸控板框架910、一或複數個金屬牆920，以及一或複數個天線結構930。為了有效抑制雜訊及干擾，金屬牆920之長度L1可大於天線結構930之長度L2。例如，金屬牆920之長度L1可介於10mm至60mm之間。在另一些實施例中，通訊裝置900還可包括更多個金屬牆920及對應之天線結構930，以滿足各種應用需求。第9圖之通訊裝置900之其餘特徵皆與第1圖之通訊裝置100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
本發明提出一種新穎之通訊裝置。與傳統設計相比，本發明至少具有可提升輻射效率、可簡化製造流程，以及可降低製造成本等優勢，故本發明很適合應用於各種各式之裝置當中。
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。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之通訊裝置並不僅限於第1-9圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-9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通訊裝置當中。
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。
100,200,400,500,900:通訊裝置 110,910:觸控板框架 120,420,920:金屬牆 130,630,730,830,930:天線結構 135:天線結構之垂直投影 240:電池元件 250:觸控板 260:頂部外殼 265:非導體天線窗 270,470,570:底部外殼 280:金屬層 290:導體墊片 631:饋入輻射部 632:第一輻射部 633:第二輻射部 634:短路輻射部 635:寄生輻射部 636:信號源 837:換衡器 CC1:第一曲線 CC2:第二曲線 FB1:第一頻帶 FB2:第二頻帶 FB3:第三頻帶 GC:耦合間隙 H1,H2:高度 L1,L2:長度 LC1:剖面線 VSS:接地電位
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之剖面圖。 第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之立體圖。 第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之剖面圖。 第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊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通訊裝置之剖面圖。 第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之剖面圖。 第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之示意圖。 第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之示意圖。 第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之示意圖。 第9圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之立體圖。
100:通訊裝置
110:觸控板框架
120:金屬牆
130:天線結構

Claims (20)

  1. 一種通訊裝置，包括： 一觸控板框架； 一金屬牆，耦接至該觸控板框架；以及 一天線結構，耦接至該觸控板框架；以及 其中該觸控板框架係設置於該金屬牆和該天線結構之間。
  2. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該觸控板框架、該金屬牆，以及該天線結構為一體成形之設計。
  3. 如請求項1所述之通訊裝置，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5875MHz之間，而該第三頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。
  4. 如請求項1所述之通訊裝置，更包括： 一電池元件，設置於該觸控板框架之一側，其中該電池元件係鄰近於該金屬牆。
  5. 如請求項4所述之通訊裝置，其中該天線結構之一垂直投影係與該電池元件完全不重疊。
  6. 如請求項4所述之通訊裝置，其中該金屬牆之高度係大於該電池元件之高度。
  7. 如請求項1所述之通訊裝置，更包括： 一底部外殼，其中該底部外殼係鄰近於該觸控板框架。
  8. 如請求項7所述之通訊裝置，其中該底部外殼係由碳纖維材質所製成。
  9. 如請求項8所述之通訊裝置，更包括： 一金屬層，貼合於該底部外殼，其中該金屬層係設置於該底部外殼和該觸控板框架之間。
  10. 如請求項9所述之通訊裝置，其中該金屬牆更耦接至該金屬層。
  11. 如請求項7所述之通訊裝置，其中該底部外殼係由金屬材質所製成。
  12. 如請求項11所述之通訊裝置，其中該金屬牆更耦接至該底部外殼。
  13. 如請求項7所述之通訊裝置，其中該底部外殼係由塑膠材質所製成。
  14. 如請求項1所述之通訊裝置，更包括： 一觸控板，設置於該觸控板框架之另一側，其中該觸控板係鄰近於該天線結構。
  15. 如請求項14所述之通訊裝置，更包括： 一頂部外殼，其中該頂部外殼係鄰近於該天線結構和該觸控板。
  16. 如請求項15所述之通訊裝置，其中該頂部外殼更包括與該天線結構互相對應之一非導體天線窗。
  17. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該天線結構為一平面倒F字形天線。
  18. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該天線結構為一迴圈天線。
  19. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該天線結構為一偶極天線。
  20. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該金屬牆之長度係大於該天線結構之長度。
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