TWI493790B - 通訊裝置 - Google Patents

Description

通訊裝置

本發明係關於一種通訊裝置，特別為一種包括可增加天線頻寬之接地元件之通訊裝置。

近年來最熱門的行動通訊裝置非智慧型手機莫屬，其擁有多元化的功能以符合使用者所需，另外，智慧型手機的重量以及厚度更為消費者選擇不同廠牌、型號的重要考慮因素之一。為了降低厚度，傳統上常用的方式是將系統電路板與電池元件整合，其中電池元件與系統電路板皆設計於同一平面。此時，系統電路板將不再為完整的矩形。對於天線設計者而言，要在非完整矩形之接地元件達成天線寬頻操作，實為一大挑戰。

因此，有必要提供一種新的通訊裝置及其接地元件，該接地元件不僅可有效降低通訊裝置之厚度，並能增加天線之頻寬。

本發明之目的在於提供一種薄形通訊裝置及其可增加天線頻寬之接地元件。該通訊裝置包括一形塑接地元件結構(shaped ground element structure)。該形塑接地元件結構具有一特定尺寸，使得接地元件上之表面電流增加，並大幅增加天線之操作頻寬。

在一實施例中，本發明提供一種通訊裝置，包括：一 天線元件；一接地元件，具有一第一邊緣及一第二邊緣，其中該第一邊緣為該接地元件之一短邊，該第二邊緣為該接地元件之一長邊，該天線元件係接近該第一邊緣，該接地元件更具有一缺口，該缺口之一開口端位於該第二邊緣，該缺口之長度至少為該接地元件之最大長度之0.3倍，且該缺口之寬度至少為該接地元件之最大寬度之0.4倍；以及一電池元件，位於該接地元件之該缺口內，並耦接至該接地元件。

缺口使得接地元件上平行於第二邊緣之方向之表面電流增加，從而使得天線元件之操作頻寬增加。電池元件位於接地元件之缺口內，且電池元件更包括一導體部分，該導體部分係電性耦接至接地元件之一特定位置，以降低電池元件對接地元件上之表面電流之影響。

在一些實施例中，接地元件大致被形塑為一L字形或一C字形或一F字形。接地元件上缺口之長度及寬度分別至少為接地元件之最大長度之0.3倍及最大寬度之0.4倍。在本實施例中，當天線元件操作於一特定頻率時，接地元件上平行於第二邊緣之方向之表面電流被引導集中且強度增加。此時，整個通訊裝置可視為一個被良好激發之天線結構，而經過形塑(shaping)之接地元件被有效激發，成為一良好的輻射體，並大幅提升天線元件於特定頻率之操作頻寬。

在一些實施例中，接地元件之缺口大致為一矩形，該缺口可用於容納一電池元件。藉由將電池元件和接地元件設計在同一平面，本發明可有效降低整體系統之厚度，以 更適合應用於薄形行動通訊裝置之內部。接地元件之缺口之尺寸可根據電池元件之尺寸適當地調整，而缺口之尺寸在設計上具有一彈性範圍。一般而言，電池元件之內部具有一金屬結構，若未將電池元件電性耦接至接地元件，將使得原先平行於第二邊緣方向之接地元件上之表面電流受到影響，並降低天線元件之操作頻寬。因此，形塑之接地元件必須在一特定位置電性耦接至電池元件，以降低電池元件對接地元件上之表面電流之影響。

在一些實施例中，為了可獲得較佳之輻射特性，天線元件大致不被接地元件所涵蓋。天線元件之最低操作頻率之波長大於接地元件之最大長度之2.5倍。形塑之接地元件主要可改善大致位於通訊頻帶當中較低頻的頻帶(例如：GSM850/900或LTE700/GSM850/900頻帶)之操作頻寬。此時，通訊裝置可視為一偶極天線(Dipole Antenna)，該偶極天線之一端為天線元件，而另一端為接地元件。本發明針對接地元件端作設計，利用形塑接地元件之方式，整合電池元件以降低通訊裝置之厚度，並達成有效增加天線元件之操作頻寬之功效。

為讓本發明之上述目的、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。

第1圖為係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置100之示意圖。如第1圖所示，通訊裝置100包括：一 天線元件11、一接地元件12，以及一電池元件14。接地元件12具有一第一邊緣121及一第二邊緣122，其中第一邊緣121為接地元件12之一短邊，而第二邊緣122為接地元件12之一長邊。天線元件11係接近第一邊緣121。在其他實施例中，第一邊緣121具有一內凹區間，而天線元件14大致位於該內凹區間。接地元件12具有一缺口13，缺口13之一開口端131位於第二邊緣122。缺口13之長度t至少為接地元件12之最大長度L之0.3倍，缺口13之寬度d至少為接地元件12之最大寬度W之0.4倍。缺口13使得接地元件12上平行於第二邊緣122之方向之表面電流增加，從而使得天線元件11之操作頻寬增加。電池元件14位於缺口13內，而電池元件14更包括一導體部分15，其電性耦接至接地元件12之一特定位置，以降低電池元件14對接地元件12上之表面電流之影響。在第一實施例中，接地元件12之形狀大致為一C字形，缺口13大致為一矩形。天線元件11大致不被接地元件12所涵蓋，且天線元件11之最低操作頻率之波長大於接地元件12之最大長度L之2.5倍。

第2A圖為係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置100之返回損失圖。在一些實施例中，接地元件12之最大長度L約為100 mm、最大寬度W約為60 mm；天線元件11之面積僅約為25 x 10 mm² ；而缺口之長度t約為40 mm、寬度d約為30 mm。天線元件11為一簡單之平面式結構。本發明並不限於此，上述元件尺寸及參數可根據不同之所需頻帶進行調整。第2B圖係顯示第一實施例中之 通訊裝置100之接地元件12未具有缺口13時之返回損失圖。如第2A圖所示，第一實施例之返回損失曲線21可包括低頻之第一頻帶211以及高頻之第二頻帶212。如第2B圖所示，若接地元件12未具有缺口13，則返回損失曲線22可包括低頻之第一頻帶221以及高頻之第二頻帶222。和第2B圖之第一頻帶221相比，可觀察到第一實施例中接地元件12之缺口13可大幅增加第2A圖之第一頻帶211之操作頻寬。另外，缺口13大致上不影響第二頻帶212中之阻抗匹配。第一實施例中之接地元件12之結構設計可使得天線元件11之尺寸縮小。在第一實施例中，天線元件11之第一頻帶211可涵蓋GSM850/900頻帶(約介於700MHz到960 MHz之間)，天線元件11之第二頻帶212可涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500頻帶(約介於1710MHz到2690 MHz之間)，符合目前行動通訊裝置之應用需求。

第3圖為係顯示根據本發明第二實施例所述之通訊裝置300之示意圖。在第二實施例中，接地元件32大致為一L字形，且接地元件32具有缺口33。缺口33為一角落缺口，而天線元件11係接近接地元件32之第一邊緣321。缺口33之位置以及尺寸(長度t和寬度d)係選擇以相容於不同之系統電路板佈局以及不同尺寸之電池元件14。第二實施例之其餘特徵和第一實施例之特徵相似。因此，第二實施例之通訊裝置300亦可達成與第一實施例之通訊裝置100類似之功效。

第4圖為係顯示根據本發明第三實施例所述之通訊裝 置400之示意圖。在第三實施例中，接地元件42大致為一F字形。接地元件42具有缺口43，缺口43之開口端431位於接地元件42之第二邊緣422。接地元件42之第一邊緣421具有一內凹區間4211，其大致位於接地元件42之一角落處。天線元件11大致位於第一邊緣421之內凹區間4211處。缺口43之位置以及尺寸(長度t和寬度d)係選擇以相容於不同之系統電路板佈局以及不同尺寸之電池元件14。第三實施例之其餘特徵和第一實施例之特徵相似。因此，第三實施例之通訊裝置400亦可達成與第一實施例之通訊裝置100類似之功效。

第5圖為係顯示根據本發明第四實施例所述之通訊裝置500之示意圖。在第四實施例中，接地元件52大致上為一C字形。接地元件52具有缺口53，缺口53之開口端531位於接地元件52之第二邊緣522。接地元件52之第一邊緣521具有一內凹區間5211，其大致位於接地元件52之另一角落處。天線元件11大致位於第一邊緣521之內凹區間5211處。缺口53之位置以及尺寸(長度t和寬度d)係選擇以相容於不同之系統電路板佈局以及不同尺寸之電池元件14。第四實施例之其餘特徵和第一實施例之特徵相似。因此，第四實施例之通訊裝置500亦可達成與第一實施例之通訊裝置100類似之功效。

第6圖為係顯示根據本發明第五實施例所述之通訊裝置600之示意圖。在第五實施例中，接地元件62具有缺口63，缺口63之開口端631位於接地元件62之第二邊緣622。接地元件62之第一邊緣621具有一內凹區間6211， 其大致位於第一邊緣621之中間處。天線元件11位於第一邊緣621之內凹區間6211處。缺口63之位置以及尺寸(長度t和寬度d)係選擇以相容於不同之系統電路板佈局以及不同尺寸之電池元件。第五實施例之其餘特徵和第一實施例之特徵相似。因此，第五實施例之通訊裝置600亦可達成與第一實施例之通訊裝置100類似之功效。

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。

100、300、400、500、600‧‧‧通訊裝置

11‧‧‧天線元件

12、32、42、52、62‧‧‧接地元件

121、321、421、521、621‧‧‧接地元件之第一邊緣

122、322、422、522、622‧‧‧接地元件之第二邊緣

4211、5211、6211‧‧‧第一邊緣之內凹區間

13、33、43、53、63‧‧‧缺口

131、331、431、531、631‧‧‧缺口之開口端

14‧‧‧電池元件

15‧‧‧電池元件之導體部分

21、22‧‧‧返回損失曲線

211、221‧‧‧第一頻帶

212、222‧‧‧第二頻帶

W‧‧‧接地元件之最大寬度

L‧‧‧接地元件之最大長度

t‧‧‧缺口之長度

d‧‧‧缺口之寬度

第1圖為係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置之示意圖；第2A圖為係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置之返回損失圖；第2B圖係顯示第一實施例中之通訊裝置之接地元件未具有缺口時之返回損失圖；第3圖為係顯示根據本發明第二實施例所述之通訊裝置之示意圖；第4圖為係顯示根據本發明第三實施例所述之通訊裝置之示意圖；第5圖為係顯示根據本發明第四實施例所述之通訊裝置之示意圖；第6圖為係顯示根據本發明第五實施例所述之通訊裝置之示意圖。

100‧‧‧通訊裝置

11‧‧‧天線元件

12‧‧‧接地元件

121‧‧‧接地元件之第一邊緣

122‧‧‧接地元件之第二邊緣

13‧‧‧缺口

131‧‧‧缺口之開口端

14‧‧‧電池元件

15‧‧‧電池元件之導體部分

W‧‧‧接地元件之最大寬度

L‧‧‧接地元件之最大長度

t‧‧‧缺口之長度

d‧‧‧缺口之寬度

Claims (10)

1. 一種通訊裝置，包括：一天線元件；一接地元件，具有一第一邊緣及一第二邊緣，其中該第一邊緣為該接地元件之一短邊，該第二邊緣為該接地元件之一長邊，該天線元件係接近該第一邊緣，該接地元件更具有一缺口，該缺口之一開口端位於該第二邊緣，該缺口之長度至少為該接地元件之最大長度之0.3倍，且該缺口之寬度至少為該接地元件之最大寬度之0.4倍；以及一電池元件，位於該接地元件之該缺口內，並耦接至該接地元件；其中該第一邊緣具有一內凹區間，而該天線元件係位於該內凹區間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該接地元件之該缺口使得該接地元件上平行於該第二邊緣之方向之表面電流增加，而使得該天線元件之頻寬增加。
3. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該缺口大致為一矩形。
4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該電池元件更包括一導體部分，該導體部分耦接至該接地元件之一特定位置，以降低該電池元件對該接地元件上之表面電流之影響。
5. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該內凹區間大致位於該接地元件之一角落處。
6. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該接 地元件大致為一L字形。
7. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該接地元件大致為一C字形。
8. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該接地元件大致為一F字形。
9. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線元件之最低操作頻率之波長大於該接地元件之該最大長度之2.5倍。
10. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線元件係激發產生至少一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶約介於700MHz到960MHz之間，而該第二頻帶約介於1710MHz到2690MHz之間。