TWI392137B - 行動裝置 - Google Patents

Description

行動裝置

本發明是有關於一種行動裝置，且特別是有關於一種具有雙接地點的接地部之天線的行動裝置。

目前社會大眾的通訊方式，已經慢慢改變為無線通訊，而且無線通訊裝置也越來越趨於多樣化，例如智慧型手機、多媒體播放器、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)以及衛星導航器等等。由於目前的手持3G通訊裝置，如手機，已漸漸走向輕、薄、短、小之設計方向，相對的在天線的設計上亦要有別於傳統天線做設計上的更新與改良。

目前市面上無線通訊產品一般常見的天線設計方法不外乎有兩種，一是如圖1A與圖1B所示的平面倒F型天線(Planar Inverted F Antenna,PIFA)，另一則是如圖2A與圖2B所示的單極天線(monopole antenna)。參照圖1A與圖1B，平面倒F型天線100除了包括本體部110以外，還包括一饋入部120及一接地部130，其中接地部130須另外電性連接至一接地面，且平面倒F型天線100的設計主是藉由二段不同長度的電流路徑而得到所需之多種共振頻率。另一方面，參照圖2A與圖2B，單極天線210在設計上，其周邊需要一個淨空的區域220，以避免太過鄰近的電子零件對天線效能造成干擾。

值得注意的是，傳統平面倒F型天線主要的優點是容易小型化設計，和作為行動裝置天線使用時，對使用者的電磁輻射特定吸收率(Specific Absorption Ratio,SAR)較小。但若要將平面倒F型天線內藏於行動裝置中，天線的高度因配合薄型化設計而被限制，也就是天線的本體部與接地面之間的間隔距離的限制，使得平面倒F型天線具有頻寬較小和天線增益較低等缺點。故就平面倒F型天線而言，天線的高度與頻寬的取捨是天線在設計上的一大挑戰。

本發明提供一種行動裝置，利用雙接地點的接地部之結構設計，除可有效降低特定吸收率(SAR)以及人頭效應(Phantom)影響以外，並可使天線頻寬加大以及降低天線所需的設置高度。

本發明提出一種行動裝置，包括一天線以及一接地面。所述之天線用以接收或發射一射頻訊號，並包括具有一第一接地點與一第二接地點的一接地部。接地面透過第一接地點與第二接地點電性連接至天線的接地部。在此，第一接地點與第二接地點間之一距離係相關於射頻訊號的波長。

在本發明之一實施例中，上述之距離相對於射頻訊號的波長係介於1/64至1/4倍之間。在本發明之一實施例中，上述之接地部包括一導電元件，導電元件可從接地部的第二接地點處向內延伸，使本體部與導電元件在垂直投影面上至少有部份重疊，而第一接地點係設置於導電元件之另一端，並將導電元件電性連接至接地面，其中導電元件用以增加行動裝置中之天線本體之阻抗匹配。其中，導電元件除延伸自接地部之第二接地點，也可與天線一體成型。

在本發明之一實施例中，上述之天線更包括一饋入部以及一本體部。其中，饋入部電性連接至收發電路。本體部電性連接接地部與饋入部，並用以發射或接收射頻訊號。

在本發明之一實施例中，行動裝置更包括一第一彈片以及一第二彈片。在此，第一彈片相對應於第一接地點，並適於與接地部電性連接。而第二彈片相對應於饋入部，並適於與饋入部電性連接。

在本發明之一實施例中，更包括一第一基板、一第一殼體、一第二殼體與一同軸電纜。其中，第一殼體與第二殼體用以形成一第一腔體，且接地部從第一殼體的外表面延伸至第一殼體的內表面，以致第一接地點與第二接地點位於第一殼體的內表面。而第一基板設置在第一腔體中，且固設於第二殼體。詳細來說，接地面配置在第二殼體上，且第一彈片與第二彈片組裝於第一基板上。同軸電纜設置在第一腔體中，並電性連接於第一基板與接地面。

在本發明之一實施例中，上述之饋入部貫穿第一殼體以延伸至第一殼體的內表面，而本體部固設於第一殼體的外表面，以使得天線披覆於第一殼體的表面。

在本發明之一實施例中，行動裝置更包括一第三與一第四殼體、一第二與一第三基板、一導電貼布以及一同軸電纜。在此，第三與第四殼體用以形成一第二腔體，其中天線披覆在第三殼體的表面。而第二基板設置在第二腔體中，且固設於第四殼體。此外，接地面配置在第四殼體上，且第二基板電性連接於接地面。第三基板設置在第二腔體中，其中導電貼布係設置在第三基板的一角之鄰近處，但第三基板與導電貼布間係有一間隔，彼此係不接觸，第二接地點藉由導電貼布電性連接至接地面，其中第一彈片與第二彈片組裝於第三基板上，且第三基板之部分投射面積覆蓋在局部的導電貼布上。同軸電纜設置在第二腔體中，並電性連接於第二基板與第三基板。

本發明利用具有雙接地點的接地部設計，來改變天線的電流分佈。藉此，天線將可隨著電流分佈的改變而增加其天線本身的頻寬。因此，與習知技術相較之下，本發明之行動裝置無須藉由調整天線的高度就可增加天線的頻寬，進而有助於薄型化機種的實現。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖3A為根據本發明一實施例之行動裝置的結構示意圖。參照圖3A，行動裝置300包含天線310與接地面320，且天線310包含接地部311、饋入部313與本體部312。在此，天線310的接地部311、饋入部313與本體部312彼此電性相連，且接地部311電性連接至接地面320。此外，本體部312用以發射或接收射頻訊號，且饋入部313用以傳遞天線310所收發的射頻訊號。

更進一步來看，接地部311更可包含導電元件330，且接地部311包含第一接地點P31以及第二接地點P32。其中，導電元件330從接地部311的第二接地點P32處向內延伸，而使本體部312與導電元件330在垂直投影面上至少有部份重疊，而第一接地點P31係設置於導電元件330之另一端，並將導電元件330電性連接至接地面320。。因此，對接地部311而言，導電元件330提供給接地部311藉由第一接地點P31與第二接地點P32分別與接地面320電性連接而形成不同的電流路徑。

值得注意的是，第一接地點P31與第二接地點P32之間的間距與天線310於一共振頻率下，其所收發之射頻訊號的波長(λ)有關，兩者之間的比值在一預設範圍內，於實際操作上，兩接地點係可非常地接近，但若兩接地點間有一距離，其最大的相對距離則係依據硬體結構上的設計，而在本實施例中，根據實驗的結果與功效上的評估，兩接地點彼此間之相對距離大約位在λ/64至λ/4之間，最佳化(best mode)係在λ/8時。此外，第二接地點P32所提供之接地的電流路徑，將導致天線310之電流分佈的改變，進而有助於增加天線310本體之阻抗匹配。

換而言之，本實施例所述之導電元件330可用以增加天線310本體之阻抗匹配，進而致使天線310具有更低的反射係數(reflection coefficient)值與駐波比(Standing Wave Ratio，SWR)。舉例來說，圖3B繪示為依據本發明一實施例之具有雙接地點之天線的駐波比圖，如圖3B所示，以操作在多頻帶的天線為例進行說明。在此，隨著反射係數的降低，天線的操作頻段將可分別調整至880MHz~960MHz以及1710MHz~2170MHz。也就是說，具有雙接地點的天線310將可藉由導電元件330來增加其天線本身的頻寬。因此，本實施例無須藉由調整天線310的高度就可增加天線310的頻寬。相對地，本實施例之行動裝置將有助於薄型化機種的實現。

在實體架構上，天線310與導電元件330可為一體成型。此外，天線310可為一平面倒F型天線，並操作在單一頻帶或是多頻帶下。再者，行動裝置300可為PDA手機、智慧型手機、衛星導航器或個人數位助理...等。為了讓本領域具有通常知識者能更了解天線310以及接地面320在行動裝置300中的配置關係，故以下將對行動裝置300的實體架構作更進一步地敘述。

圖4A與圖4B分別繪示為依據本發明一實施例之行動裝置的部分結構示意圖。參照圖4A與圖4B，行動裝置300更包括殼體410、殼體420、基板431、基板432、收發電路440、同軸電纜(coaxial cable)450、彈片461、彈片462與導電貼布(gasket)470，其中殼體410通常為行動裝置300內的元件，其可作為天線310之載體(carrier)，而殼體420通常為行動裝置300的機體本身，再加上背蓋(圖未顯示)，而以三明治層疊方式組裝(背蓋->殼體410->殼體420)，且圖4A例示出殼體410內面之部分結構示意圖。參照圖3A與4A，天線310的饋入部313、接地部311及本體部312分別設置於殼體410的內外表面。在此，接地部311從殼體410的外表面延伸至殼體410的內表面，以致第一接地點P31與第二接地點P32位於殼體410的內表面。相似地，饋入部313貫穿殼體410以延伸至殼體410的內表面。而本體部312固設於殼體410的外表面，以使得天線310披覆於殼體410的表面。

參照圖4B，於接地面320上配置有基板431，而基板432的一角之鄰近處設有導電貼布470，但基板432與導電貼布470間係有間隔，彼此係不接觸，而兩基板間以同軸電纜450相互電性連接，於基板431上設置有收發電路440。在此，基板432之部分投射面積覆蓋於局部的導電貼布470。彈片(spring)461與彈片(spring)462組裝於基板432上。詳細來說，區域AR1為殼體410與殼體420在相互疊置時對應天線310之電路區域，且圖5繪示為區域AR1的放大示意圖。

參考圖5，接地面320上設置有基板431，導電貼布470局部地貼附在接地面320上。藉此，組裝完成時，在基板432上的彈片461係浮接至第一接地點P31而產生電性連接，將可透過同軸電纜450與基板431電性連接至接地面320，在此，彈片461可不卡合於第一接地點P31。另一方面，第二接地點P32接觸至導電貼布470上，以透過導電貼布470電性連接至接地面320。此外，彈片462係浮接至饋入部313，將用以發射或接收的射頻訊號經同軸電纜450及其他內部電路傳遞至收發電路440，之後再進行必要之訊號處理，在此，彈片462接觸饋入部313而產生電性連接，但彈片462可不卡合於饋入部313。

值得注意的是，本領域具有通常知識者可依設計所需來調整彈片461與導電貼布470電性連接至接地面320的方式。舉例來說，本領域具有通常知識者可將圖4B中的基板432與導電貼布470移除，並將彈片461與彈片462一併設置在接地面320上。藉此，本領域具有通常知識者將可直接藉由調整基板431於接地面320上的分佈位置，而致使彈片461電性連接至接地面320，並維持彈片462僅電性連至接收發電路440。或者，亦可將基板432與導電貼布470接觸，故當彈片461浮接至第一接地點P31及第二接地點P32接觸至導電貼布470上，皆可透過導電貼布470電性連接至接地面320，而改變了原本透過同軸電纜450接地路徑之電流分佈，故也可藉此增加其天線本身的頻寬。此外，圖4B中的基板431及基板432可為印刷電路板。

值得一提的是，圖4A中的殼體410與圖4B中的殼體420可對應卡接而形成一腔體。此外，基板431與基板432容置在此腔體內，且部分的饋入部313以及部分的接地部311位於此腔體內，而本體部312則披覆於此腔體外之殼體410上。詳細來說，圖6繪示為殼體410與殼體420相互卡合時的局部放大示意圖。其中，圖6將圖4A中的殼體410透視，僅留下天線310的部份。

請同時參照圖4A、圖4B以及圖6。在此，圖4B之彈片461以及彈片462分別相對應於圖4A之接地點P31以及饋入部313。此外，彈片461以及彈片462分別適於與天線310之接地部311的第一接地點P31以及饋入部313相互浮接。且導電貼布470相對應於第二接地點P32係電性連接。值得注意的是，本領域具有通常知識可依設計所需來任意更動饋入部313以及接地部311的相關配置位置。因此，本實施例所述之彈片461、彈片462與導電貼布470之相對位置，並非用以限定本發明。

綜上所述，本發明提供了用於行動裝置中，具有雙接地點設計的天線接地部。藉此，天線在收發射頻訊號時將產生不同的電流分佈，並因電流分佈的不同而降低天線本身的反射係數值與駐波比。如此一來，行動裝置將可減少天線在設置時天線與接地面之間所需的間隔高度，進而有助於薄型化機種的實現。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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．．．平面倒F型天線

110．．．本體部

120．．．饋入部

130．．．接地部

210．．．單極天線

220．．．淨空區域

300．．．行動裝置

310．．．天線

311．．．接地部

312．．．本體部

313．．．饋入部

320‧‧‧接地面

330‧‧‧導電元件

410‧‧‧第一殼體

420‧‧‧第二殼體

431‧‧‧基板

432‧‧‧基板

440‧‧‧收發電路

450‧‧‧同軸電纜

461‧‧‧第一彈片

462‧‧‧第二彈片

470‧‧‧導電貼布

P31‧‧‧第一接地點

P32‧‧‧第二接地點

AR1‧‧‧為行動裝置中對應天線之電路區域

圖1A為習知平面倒F型天線之俯視圖。

圖1B為習知平面倒F型天線之側視圖。

圖2A為習知單極天線之側視圖。

圖2B為習知單極天線之俯視圖。

圖3A繪示為依據本發明一實施例之行動裝置的結構示意圖。

圖3B繪示為根據本發明一實施例之具有雙接地點之天線的駐波比圖。

圖4A與圖4B分別繪示為依據本發明一實施例之行動裝置的部分結構示意圖。

圖5繪示為圖4B之區域AR1的放大示意圖。

圖6繪示為殼體410與殼體420相互卡合時的局部放大示意圖。

300．．．行動裝置

310．．．天線

311．．．接地部

312．．．本體部

313．．．饋入部

320．．．接地面

330．．．導電元件

P31．．．第一接地點

P32．．．第二接地點

Claims (13)

1. 一種行動裝置，包括：一第一與一第二殼體，用以形成一第一腔體；一天線，用以接收或發射一射頻訊號，並包括：一饋入部，貫穿該第一殼體以延伸至該第一殼體的內表面；以及一接地部，貼附在該第一殼體的外表面與內表面，並具有位於該第一殼體之內表面的一第一與一第二接地點；以及一接地面，透過該第一與該第二接地點電性連接至該天線的該接地部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該接地部包括：一導電元件，從該接地部的該第二接地點處向內延伸，而使該天線的一本體部與該導電元件在垂直投影面上至少有部份重疊，而該第一接地點係設置於該導電元件之另一端，並將該導電元件電性連接至該接地面，其中該導電元件用以增加該行動裝置中該天線之阻抗匹配。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一與該第二接地點間之一距離係相關於該射頻訊號的一波長，且該距離相對於該波長係介於1/64至1/4倍之間。
4. 如申請專利範圍第2項所述之行動裝置，其中該天線與該導電元件為一體成型。
5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天 線更包括：一本體部，電性連接該接地部與該饋入部，並用以接收或發射該射頻訊號，其中該本體部固設於該第一殼體的外表面，且該饋入部電性連接至一收發電路。
6. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一第一彈片，相對應於該第一接地點，並適於與該接地部電性連接；以及一第二彈片，相對應於該饋入部，並適於與該饋入部電性連接。
7. 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置，更包括：一第一基板，設置在該第一腔體中，並固設於該第二殼體，其中該接地面配置在該第二殼體上，且該第一彈片與該第二彈片組裝於該第一基板上；以及一同軸電纜，設置在該第一腔體中，並電性連接於該第一基板與該接地面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之行動裝置，其中該第一基板為一印刷電路板。
9. 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置，更包括：一第一基板，設置在該第一腔體中，並固設於該第二殼體，其中該接地面配置在該第二殼體上，且該第一基板電性連接於該接地面；一導電貼布，局部地貼附在該接地面上；一第二基板，設置在該第一腔體中，其中該導電貼布係設置在該第二基板的一角之鄰近處，但該第二基板與導 電貼布間係有一間隔，彼此係不接觸，該第二接地點藉由該導電貼布電性連接至該接地面，其中該第一彈片與該第二彈片組裝於該第二基板上，且該第二基板之部分投射面積覆蓋在局部的該導電貼布上；以及一同軸電纜，設置在該第一腔體中，並電性連接於該第一基板與該第二基板。
10. 如申請專利範圍第9項所述之行動裝置，其中該第一與該第二基板分別為一印刷電路板。
11. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線為一平面倒F型天線(PIFA)。
12. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線操作在單一頻帶或是多頻帶下。
13. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該行動裝置為PDA手機、智慧型手機、衛星導航器或個人數位助理。