TWI411165B - 行動通訊裝置和天線裝置 - Google Patents

Description

行動通訊裝置和天線裝置 MOBILE COMMUNICATION DEVICE AND ANTENNA

本發明係為一種行動通訊裝置，特別是具有一開口槽孔天線之行動通訊裝置。

隨著無線通訊技術的快速演進帶動了無線通訊產業的蓬勃發展，使得行動通訊裝置的輕、薄、短、小以及其內建天線可以與系統接地金屬片上的其它元件整合，成為非常重要的設計要求。在行動通訊裝置之相關內建天線設計中，使用單極槽孔天線或開口槽孔天線為一種可行設計。不過，為產生足夠的操作頻寬來涵蓋無線廣域網路(WWAN,wireless wide area network)之寬頻操作，此種單極槽孔天線一般必需配置於行動通訊裝置之系統接地金屬片中央，以同時激發系統接地金屬片之共振模態達成寬頻操作。美國專利第6,618,020 B2號「Monopole slot antenna(單極槽孔天線)」便是一例，其單極槽孔天線即是配置於系統接地金屬片中央來達成寬頻之操作，然而此種單極槽孔配置方式會造成系統電路板上相關電路及訊號線配置的困難，因此限制其實際運用價值。而若當單極槽孔移近系統接地金屬片之一短邊時，雖然可以解決相關電路及訊號線配置的問題，不過此時將無法激發系統接地金屬片之共振模態，使得其整體操作頻寬大幅縮減而無法達成寬頻來涵蓋無線廣域網路所需之操作頻寬。

為了解決上述先前技術之問題，本發明提供一種行動通訊裝置，其具有一單極槽孔天線或一開口槽孔天線，該開口槽孔天線位於該行動通訊裝置之系統接地金屬片上，產生一第一(較低)操作頻帶及一第二(較高)操作頻帶，該開口槽孔之開口端與該系統接地金屬片之一短邊之距離小於該第一操作頻率最低頻率之0.05倍波長，使得該開口槽孔靠近該系統接地金屬片之該短邊。該行動通訊裝置並具有一金屬部，該金屬部電氣連接於該系統接地金屬片上靠近該開口槽孔之該短邊，該金屬部並大致垂直於該接地金屬片。該金屬部可以有效延長該開口槽孔與該系統接地金屬片之該短邊的距離，因此可以使得該系統接地金屬片之共振模態可以被激發，達成寬頻之操作，使得該第一操作頻帶涵蓋824~960 MHz，該第二操作頻帶涵蓋1710~2170 MHz，達成WWAN五頻之操作。亦可使得該第一操作頻帶涵蓋704~960 MHz，該第二操作頻帶涵蓋1710~2690 MHz，達成LTE/WWAN八頻之操作。

本發明行動通訊裝置包含一系統電路板、一接地金屬片、一開口槽孔、一饋入微帶線及一金屬部。該接地金屬片位於該系統電路板之一表面上。該開口槽孔位於該接地金屬片上，產生一第一(較低)操作頻帶及一第二(較高)操作頻帶，該開口槽孔長度小於該第一操作頻帶最低頻率之0.2倍波長，該開口槽孔之開口端位於該接地金屬片之一長邊。該饋入微帶線位於該系統電路板上，其一端跨過該開口槽孔，其另一端電氣連接至一訊號源，該饋入微帶線跨過該開口槽孔的位置與該開口槽孔之開口端之距離大於該開口槽孔之0.3倍長度。該金屬部電氣連接或經由一電感元件電氣連接於該接地金屬片之一短邊，該短邊與該開口槽孔之開口端之距離小於該第一操作頻帶最低頻率之0.05倍波長。亦即，該開口槽孔遠離該系統電路板之中央，得以解決相關電路及訊號線配置的問題。該金屬部並大致垂直於該接地金屬片。

在本發明之行動通訊裝置中，該金屬部形狀可以為近似一長方形或一C字形或一L字形，該金屬部亦可具有一彎折，使得該金屬部之部份區間大致平行於該系統電路板，降低該金屬部之高度，適合內藏於薄形行動通訊裝置內。其中該開口槽孔之長度小於該第一操作頻帶最低頻率之0.2倍波長，同時，該饋入微帶線跨過該開口槽孔的位置與該開口槽孔之開口端之距離大於該開口槽孔之0.3倍長度，以激發該開口槽孔之最低共振模態，再結合所激發之該接地金屬片之共振模態來形成該第一操作頻帶。另外，該開口槽孔之高階共振模態亦可被激發來形成該第二操作頻帶。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置1的示意圖，包括一系統電路板13、一接地金屬片15、一開口槽孔14、一饋入微帶線12及一金屬部16。開口槽孔14之開口端141位於接地金屬片的長邊151上且鄰近於接地金屬片的短邊152。饋入微帶線12位於系統電路板13相對於接地金屬片15之一表面上，其一端跨過開口槽孔14，其另一端連接至一訊號源11，饋入微帶線12跨過開口槽孔14之開口端141與接地金屬片的短邊152之距離為距離17，距離17之長度小於第一操作頻帶21最低頻率之0.05倍波長，饋入微帶線12與開口槽孔14之開口端141距離為距離121，距離121之長度大於開口槽孔14之0.3倍長度。開口槽孔14遠離系統電路板13之中央，得以解決相關電路及訊號線配置的問題。金屬部16經由電氣連接至接地金屬片15，並大致垂直於接地金屬片15。同時開口槽孔14與接地金屬片的短邊152之間的接地金屬片區間，可用於配置行動通訊裝置1內之相關組件，例如可以配置一個通用序列匯流排接頭元件，達成天線與資料傳輸元件間之整合及行動通訊裝置內部空間之有效運用。天線操作的原理是，開口槽孔14位於該行動通訊裝置1之接地金屬片15上，激發該開口槽孔14之最低共振模態，再結合所激發之該接地金屬片15之共振模態產生較低頻的第一操作頻帶21；另外，開口槽孔14之高階共振模態亦可被激發為較高頻的第二操作頻帶22。而金屬部16可以有效延長該開口槽孔14與系統的接地金屬片的短邊152的距離，因此可以使得系統接地金屬片15之共振模態可以被激發，達成寬頻之操作。第一操作頻帶21可以涵蓋824~960 MHz，而第二操作頻帶22可以涵蓋1710~2170 MHz，達成WWAN五頻之操作。另外，第一操作頻帶21亦可以涵蓋704~960 MHz，而第二操作頻帶22可以涵蓋1710~2690 MHz，達成LTE/WWAN八頻之操作。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線返回損失結果圖。在行動通訊裝置1中選擇下列尺寸進行實驗：系統電路板13長度約為115 mm，寬度約為60 mm，厚度約為0.8 mm；接地金屬片15係印刷於系統電路板13上；開口槽孔14長度約為50 mm，寬度約為4 mm；距離17之長度約為17 mm，約為第一操作頻帶21最低操作頻率(約700 MHz)之0.04波長；距離121之長度約為22 mm，約為開口槽孔14之0.44倍長度；金屬部16之長度約為60 mm，其寬度約為10 mm。由實驗結果，在6 dB返回損失的定義之下(行動通訊裝置天線設計規範)，第一操作頻帶21可涵蓋GSM850/900之二頻操作或LTE700/GSM850/900之三頻操作，第二操作頻帶22則可涵GSM1800/1900/UNTS之三頻操作或GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500之五頻操作，因此該天線可滿足WWAN五頻或LTE/WWAN八頻之操作需求。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置3的示意圖。行動通訊裝置3與行動通訊裝置1之主要差異在於開口槽孔14具有至少一次彎折，以及使用一C字形之金屬部36。開口槽孔14的彎折可以使它在接地金屬片15上佔用較少的長度，而C字形金屬部36與接地金屬片15之間的開口，其空間可以放置如USB接頭或其他電路元件。行動通訊裝置3之其他天線結構與行動通訊裝置1相似，在此相似結構下，行動通訊裝置3亦可以具有與行動通訊裝置1相似之功效。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置4的示意圖。行動通訊裝置4與行動通訊裝置1之主要差異在於使用一L字形之金屬部46，其一端經由電氣連接至接地金屬片15，其另一端為開路。L字形金屬部46與接地金屬片15之間的空間，可以放置如USB接頭或其他電路元件。行動通訊裝置4之其他天線結構與行動通訊裝置1相似，在此相似結構下，行動通訊裝置4亦可以具有與行動通訊裝置1相似之功效。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置5的示意圖。行動通訊裝置5與行動通訊裝置1之主要差異在於金屬部56經由一晶片電感58連接至接地金屬片15，該晶片電感58可以提供額外之電感量，降低所需之金屬部56之長度，來激發接地金屬片15上之共振模態達成寬頻操作。行動通訊裝置5之其他天線結構與行動通訊裝置1相似，在此相似結構下，行動通訊裝置5亦可以具有與行動通訊裝置1相似之功效。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置6的示意圖。行動通訊裝置6與行動通訊裝置1之主要差異在於金屬部66經由一晶片電感68連接至接地金屬片15，該晶片電感68可以置於系統電路板13上，該晶片電感68可以提供額外之電感量，降低所需之金屬部66之長度，來激發接地金屬片15上之共振模態達成寬頻操作。行動通訊裝置6之其他天線結構與行動通訊裝置1相似，在此相似結構下，行動通訊裝置6亦可以具有與行動通訊裝置1相似之功效。

第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置7的示意圖。行動通訊裝置7與行動通訊裝置1之主要差異在於金屬部76具有一彎折，使得金屬部76之部份區間大致平行於系統電路板13，降低金屬部76之高度，以適合內藏於薄形行動通訊裝置內。行動通訊裝置7之其他天線結構與行動通訊裝置1相似，在此相似結構下，行動通訊裝置7亦可以具有與行動通訊裝置1相似之功效。

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。

1、3、4、5、6、7．．．行動通訊裝置

11．．．訊號源

12．．．饋入微帶線

121、17．．．距離

13．．．系統電路板

14．．．開口槽孔

141．．．開口端

15．．．接地金屬片

151．．．接地金屬片的長邊

152．．．接地金屬片的短邊

16、36、46、56、66、76．．．金屬部

21．．．第一操作頻帶

22．．．第二操作頻帶

58、68．．．電感元件

第1圖為係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置的示意圖；

第2圖為係顯示根據本發明一實施例所述之天線返回損失結果圖；

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置的示意圖；

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置的示意圖；

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置的示意圖；

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置的示意圖；

第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動通訊裝置的示意圖。

1．．．行動通訊裝置

11．．．訊號源

12．．．饋入微帶線

121、17．．．距離

13．．．系統電路板

14．．．開口槽孔

141．．．開口端

15．．．接地金屬片

151．．．接地金屬片的長邊

152．．．接地金屬片的短邊

16．．．金屬部

Claims (11)

1. 一種行動通訊裝置，包括：一系統電路板，具有一表面；一接地金屬片，設置於該表面上並具有一開口槽孔，其中該接地金屬片具有一長邊及一短邊，上述開口槽孔產生一第一操作頻帶及一第二操作頻帶；一饋入微帶線，設置於該系統電路板上，其中該饋入微帶線之一端跨過該開口槽孔，而該饋入微帶線之另一端電氣連接至一訊號源；以及一金屬部，該金屬部電氣連接於該接地金屬片之該短邊，並大致垂直於該接地金屬片，其中該開口槽孔之開口端與該接地金屬片之該短邊之距離小於該第一操作頻帶最低頻率之0.05倍波長，且其特徵在於：該金屬部形狀為一C字形，並經由其二端電氣連接至該接地金屬片之該短邊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中該金屬部具有一彎折，使該金屬部之部份區間平行於該系統電路板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中該開口槽孔的長度小於該第一操作頻帶最低頻率之0.2倍波長，該開口槽孔之開口端位於該接地金屬片之該長邊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，該饋入微帶線跨過該開口槽孔的位置，與該開口槽孔之開口端之距離大於該開口槽孔之0.3倍長度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中該金屬 部經由一電感元件電氣連接於該接地金屬片。
6. 如申請專利範圍第6項所述之行動通訊裝置，其中該金屬部具有一彎折，使該金屬部之部份區間平行於該系統電路板。
7. 一種天線裝置，該天線裝置包括：一接地金屬片，具有一開口槽孔，其中上述接地金屬片具有一長邊及一短邊，上述開口槽孔產生一第一操作頻帶及一第二操作頻帶；一饋入微帶線，其中該饋入微帶線之一端跨過該開口槽孔，而該饋入微帶線之另一端電氣連接至一訊號源；以及一金屬部，電氣連接於該接地金屬片之該短邊，並大致垂直於該接地金屬片，其中該開口槽孔之開口端與該接地金屬片之該短邊之距離小於該第一操作頻帶最低頻率之0.05倍波長，且其特徵在於：該金屬部形狀為一C字形，並經由其二端電氣連接至該接地金屬片之該短邊。
8. 如申請專利範圍第7項所述之天線裝置，其中該金屬部具有一彎折，使該金屬部之部份區間平行於一系統電路板。
9. 如申請專利範圍第7項所述之天線裝置，其中該開口槽孔的長度小於該第一操作頻帶最低頻率之0.2倍波長，該開口槽孔之開口端位於該接地金屬片之該長邊。
10. 如申請專利範圍第7項所述之天線裝置，該饋入微帶線跨過該開口槽孔的位置，與該開口槽孔之開口端之距離大於該開口槽孔之0.3倍長度。
11. 如申請專利範圍第7項所述之天線裝置，其中該金屬部經 由一電感元件電氣連接於該接地金屬片。