TWI394315B - 可將使用者負載效應最小化之具有一天線至天線罩關係之天線 - Google Patents

Description

可將使用者負載效應最小化之具有一天線至天線罩關係之天線

本發明一般來說係關於一種用於無線通訊裝置的天線。更特定地說，本發明係關於一種用於一罩盒內的天線，其包括一或多個臂，其具有一對應於欲傳輸頻帶之電長度，而且沿該長度，一外部負載源會有一可變的效應，在此高和低阻抗區域被有選擇性地定位以相應於一或多個預期的接觸點，在此一外部負載源將被帶入鄰近該罩盒的之處。

很多因素影響一天線的性能，包括該天線本身自有的物理尺寸；其他物件的接近度，包括該電話機的其他組件；以及外部元件，像是一使用者的手或是頭。到了該等相鄰定位的元件被安排好且已知的程度(像是與該天線相對位置不改變的其他內部組件)，就可以調整該設計以適應其他的裝置。然而該等更多變的元件，像是一使用者的手，問題就比較大，這是就其影響可能只是有選擇性地出現且是一個更多變之數量的方面來說的。

然而，本發明已認知到，儘管有一些附近元件的影響(其對該天線的功能可具有一多變的影響)，但該潛在的影響可藉由在該天線與沿該罩盒(其可能與一外部負載來源接觸)外表面的一或多個點之間提供一最小的縫隙來減輕。該等影響可更進一步藉由管理該天線的特定部分而被減輕，該特定部分會出現在最靠近鄰近該外部影響作用的預期接近點(point of approach)之處，在此該天線的某些部分或多或少都易受到來自外部來源之負載效應的影響。

該等各種不同的設計考量甚至更可以挑戰以下的程度：在一裝置中縮小該裝置的整體尺寸以及相應地縮小該天線所在之罩盒的尺寸。在很多實例中，該等潛在的影響包括一或多種不同的折衷，其可正向地且同時負向地影響天線的性能，此點是必須考慮到的。

因此藉由處理一天線的特定部分使該天線更具優勢地曝於一外部負載源之中可有利地調整介於該罩盒邊緣與該天線之間的間隔大小，以及該天線的整體性能。

本發明提供一天線，其位於一罩盒之內。該天線包括一或多個臂，其中每一臂具有一對應於欲傳送頻帶的電長度，在此沿著該臂長度一外部負載源會有一可變的效應。該罩盒包括一或多個預期的接觸點，在此一外部負載源將被帶入鄰近該罩盒之處，而且在此該一或該等多臂被建構及安排以將該天線相對高的阻抗區域定位在從該一或該等多個預期的興趣點算起至少一段已預先決定的距離上，以及將該天線相對低的阻抗區域定位得更接近於該等預期的興趣點。

基於必須，在此揭示本發明的詳細實施例，然而應了解該揭示的實施例僅是本發明的典型實例，其可以不同的形式體現。因此，在此揭示之特定結構的和功能性的細節並不解釋為是限制，但僅做為該等專利申請範圍的基礎以及做為教導他人熟練此技術以便多樣性地將本發明實質地運用於任何合適之詳細構造的一代表性基礎。此外，在此使用的該等名詞以及措辭不是要做為限制用的，相反地，是為本發明提供一個可理解的描述。

圖1是一個像是一行動電話之手持通訊裝置100的一部分分解透視圖，該裝置包括一代表該手持通訊裝置100主體的接地構造105、一天線110、以及一天線罩115。該天線110包括一信號饋入點120，其做為接收要藉由該天線110傳輸出去的信號，以及/或者傳遞由該天線探測到的無線信號至一接收器(未顯示)。自該饋入點120起，該天線110經由一雙臂向兩方向延伸，兩臂中較短者125用於傳輸和/或接收一較高頻率，即較短波長之信號。兩臂中較長者130用於傳輸和/或接收一較低頻率，即較長波長之信號。在圖示說明的該實施例中，該天線為一雙臂、雙頻的單極天線，其被迫使倚靠在該接地構造105上，此處每一臂的長度通常相當於該天線設計來探測之信號頻率的波長的四分之一。

該天線罩115形成一罩盒，其內部為該天線110所在之處。該天線罩115在有限的程度上防止外部發源物體干擾到該天線110。然而，該干擾預防主要是受到該天線罩115外部尺寸的限制。在至少一個實施例中，該天線罩是用一般非導體塑膠製成的。事實上，我們通常預期一使用者的手將會緊握該手持通訊裝置100達到或近乎該天線罩115的界限。

根據至少一個本發明的實施例，圖2至4圖示說明一使用者的手握持一手持通訊裝置100的數個不同的視圖。更特定地說，圖2說明被某人的手握住之該手持通訊裝置的一前視圖，圖3說明被某人的手握住之該手持通訊裝置的一右側視圖，圖4說明被某人的手握住之該手持通訊裝置的一俯視圖。圖2至4概括地說明人們會期待一使用者在操作該手持通訊裝置100的時候會如何握它。在該等圖的每一圖中，可以普遍地看到，我們可以預期一操作該裝置的使用者通常會經由該裝置100的側邊緣135來握住該裝置。將手形成杯狀有助於將手的其餘部分與該裝置100的背部分開，這可以在圖3及圖4中更容易地看到。

雖然該天線罩115在某一程度上會限制人的手對於該天線110的干擾，但考慮到該手持裝置受限的所有尺寸，某些干擾可能就不可避免了。一外部發源物體，像是一隻手可以時常提供一阻抗的電耦源，該阻抗可以對該天線的調頻和/或效率有不利的影響。取決於該手或干擾物體自何處接近該天線，該負載的大小可受到一在程度上會有所變化的影響。該影響的大小可取決於該干擾物體與該天線之間的距離，其通常相應於介於該天線110和該天線罩115之間的間隔，以及沿該天線110的臂長度上的位置。在沿該臂長度的不同距離上，一駐波將會產生一不同強度的振幅。

對一四分之一波天線來說，該最低振幅或最低阻抗通常在該來源處被發現。該最高振幅或最高阻抗通常在該臂的末端被發現。因此，一干擾物體會常常在幾近於一特定天線的臂的末端具有最大的影響。再者，該干擾物體會影響該特定天線的程度常常取決於該天線的總長度，以及由此該天線被設計去探測之信號的頻率。至少在該圖示說明的實施例中，該較高頻率的臂往往會更易受到鄰近干擾物體的影響。另一個關心的區域包括與多個相鄰的臂有關的重疊區域140。在該圖示說明的實施例中，在該等臂中之一臂或多臂中，該重疊區域140不只是與一四分之一波天線的端點有關，而且也常常特別調頻(tune)該重覆區域140以產生有益的結果。由於該重疊區域140可能特別容易受到影響，該重疊區域常常位於靠近該手持通訊裝置的前面，該處是手不常出現的地方，或換句話說是位於遠離該電話機背面的地方。

圖6說明一駐波145的例子，其中沿著波長軸上介於零與λ間的任何距離位置所對應的振幅預期出該天線受一鄰近干擾物體影響的程度。應了解，該說明實例顯示了超出該四分之一波長的振幅。在廣泛地描述本發明四分之一波天線有關的同時，相信本發明該等有益的教導也可以應用於其他除了四分之一波天線以外的天線。

在該圖示說明的實施例中，該粗線可以對應於沿著該天線上的點，設定介於該預期接觸點與該天線罩115內之天線110之間間隔的大小，該天線就可以大部分地免於受一靠近的干擾物影響。藉由沿著在該天線110上調整該點(其中該天線臂最接近該預期接觸點135)，我們可能可以更有效地管理該干擾物的影響，而且在某些實例中甚至可以非常容易地減小該間隔。在圖5所說明的實施例中，該天線最接近該預期接觸點135之點可以藉由L1至L2或H1至H2的比值來定義。一般來說，該比值愈低，一鄰近定位的干擾物體對該天線臂的影響就愈小。

圖7圖示該手持通訊裝置的一底端橫斷面視圖，其說明一符合至少一個或多個本發明進一步實施例的天線。根據至少一個進一步的實施例，圖7說明多於兩臂的可能性，其中以虛線150表示一第三潛在的臂，其可以適合於接收更多頻帶的信號。如圖示說明，對該等複數臂而言，有可能共用該天線構造相應的長度。此外，雖然未明顯地顯示出來，但本發明的教導可以有益地應用於具有一單臂的天線。

再者，它可以有益於改變該信號饋入點的位置，如該圖所示之替代的信號饋入點155。藉由改變該信號饋入點的位置，可能可以結合一最接近的預期接觸點，該點較靠近該特定臂使用該信號源之點，其常常可以對該特定臂產生有益的結果。在某些實例中，可能還更進一步地期望將該饋入點定位在該預期接觸點上。然而，藉由為該等臂中之一臂替代地將該信號饋入點定位在一預期最接近的接觸點上，當你可以使得該情況對該等臂中之一臂更好的同時，你可能使得該情況對另一臂更糟。然而，因為較高頻率的較短臂易於有更多的問題，所以結合較靠近該預期最接近的接觸點的所有好處可能超過對於該天線兩臂的損害。

雖然在該圖示說明的實施例中，該干擾物主要與使用者身體的部分有關，像是手，但熟諳此術者會很容易地理解到，其他形式的干擾物體同樣地可以負面的方式影響該天線的性能。通常，潛在的干擾物體包括含有導電材料的物體和/或具有一高介電常數的材料。

雖然已圖示說明及描述了本發明較好的以及其他的實施例，但很明顯地本發明並不限於此。那些在此領域具有一般技術者將會在不背離下述專利申請範圍所定義之本發明的精神和範圍之下想到很多的修正、改變、變化、替代物、以及均等物。

100．．．手持通訊裝置

105．．．接地構造

110．．．天線

115．．．天線罩

120．．．信號饋入點

125．．．天線較短臂

130．．．天線較長臂

135．．．預期接觸點

140．．．重疊區域

150．．．駐波

155．．．替代的信號饋入點

本發明將以典型的實施例方式來描述，但並非限制。該等實施例伴隨圖表來做圖示說明，圖表中相同的標號代表同類的元件，且其中：圖1是一包括一天線之手持通訊裝置的部分分解透視圖，其符合至少一個本發明的實施例；圖2是由某人的手握住該手持通訊裝置的一前視圖；圖3是由某人的手握住該手持通訊裝置的一右側視圖；圖4是由某人的手握住該手持裝置的一俯視圖；圖5是該手持通訊裝置的一底部橫斷面視圖，其說明一在該通訊裝置外殼末端之罩盒中的天線，其符合至少一個本發明的實施例；圖6是一具有一波長為λ之駐波的圖表；及圖7是該手持通訊裝置之一底部橫斷面視圖，其說明一符合至少一個或多個本發明更進一步的實施例。

100．．．手持通訊裝置

135．．．預期接觸點

Claims (15)

1. 一種天線，其位於一罩盒內，該天線包括一或多個臂，每一臂具有之長度包括一物理長度及對應於一欲傳送頻帶的一電長度，該物理長度對應於介於用於接收待傳送之一信號之一信號源之一饋入點及個別臂之一末端之間之沿著該臂的距離，其中在此沿著該天線之該等臂中之每一者之該物理長度之不同點處，與該信號源分開之一外部負載源具有一可變的效應，且其中在沿著該天線之該等臂中之每一者之該物理長度之不同點處，該天線具有一相對高的阻抗區域及一相對低的阻抗區域，其中該罩盒包括一或多個預期的接觸點，其中該外部負載源被帶入該罩盒鄰近之處，而且其中該一或多個臂中之每一者被建構及安排以沿著該天線之該一或多個臂中之一個別臂之該物理長度而將該等相對高的阻抗區域定位在從該一或多個預期的接觸點算起至少一段已預先決定的距離上，以及沿著該天線之該一或多個臂中之該個別臂之該物理長度而將該等相對低的阻抗區域定位得比沿著該天線之該一或多個臂中之該個別臂之該物理長度之該相對高的阻抗區域更接近於該預期的接觸點。
2. 如請求項1之天線，另外包括二或更多的臂，其中該等臂中的一第一臂與一相對高的傳輸頻帶有關，且該等臂中的一第二臂與一相對低的傳輸頻帶有關。
3. 如請求項1之天線，其中每一臂自該饋入點向一不同的 方向延伸，該方向相對於該罩盒的一內部形體輪廓。
4. 如請求項1之天線，其中該饋入點被定位在鄰近該等預期接觸點中的一點。
5. 如請求項1之天線，其中每一臂具有對應於該欲傳輸頻帶之波長四分之一的一電長度。
6. 如請求項5之天線，其中每一臂的該末端與一高阻抗區域有關。
7. 如請求項1之天線，其中該天線是一單極天線。
8. 如請求項1之天線，其中該天線是一雙頻帶天線。
9. 如請求項1之天線，其中於相對於該等預期接觸點中之每一者之該天線最接近之點與該等預期接觸點間，維持具有一預先決定距離之一相應的間隔。
10. 如請求項1之天線，其中該外部負載源包括提供一阻抗電耦源的一干擾物體。
11. 如請求項10之天線，其中該干擾物體包括一或多種材料，該一或多種材料包括：一導體以及具有高介電常數的一材料中之一或多者。
12. 如請求項1之天線，其中該等臂中的至少兩臂的該等末端具有一重疊區域。
13. 如請求項12之天線，其中該重疊區域位在從該一或多個預期接觸點算起至少有一已預先決定的距離。
14. 如請求項1之天線，其中該天線被併入為一手持無線通訊裝置的一部分。
15. 如請求項14之天線，其中該手持無線通訊裝置是一行動電話。