TWI497931B

TWI497931B - 射頻系統

Info

Publication number: TWI497931B
Application number: TW102140714A
Authority: TW
Inventors: Chia Hao Chang; Shau Jiun Yu; Chih Sen Hsieh; Chih Ming Wang
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2015-08-21
Also published as: TW201519591A; US20150133188A1; US9223342B2

Description

射頻系統

本發明係指一種射頻系統，尤指一種可於平板模式及非平板模式下皆維持良好無線通訊功能的射頻系統。

可攜式電腦系統有著體積小、重量輕、攜帶方便等特性，能夠讓使用者隨時隨地都能擁有強大的計算能力與文書處理功能，並提供完整的影音多媒體功能。傳統上，可攜式電腦系統係由一上蓋及一底座所組成，上蓋主要設置有螢幕，而底座則設置有主機、鍵盤、觸控板等。上蓋及底座間並透過一轉軸連結，使上蓋可相對於底座掀開或闔上，故這類可攜式電腦系統又稱為筆記型電腦，或簡稱筆電。然而，隨著觸控技術的發展，可攜式電腦系統不再僅限於透過鍵盤或觸控板操作的筆電模式，甚至可於上蓋設置一觸控螢幕，而切換操作於平板模式。所謂平板模式係指上蓋及底座透過轉軸機構翻轉，而使上蓋平貼底座並呈現出觸控螢幕，則使用者可透過可攜式電腦系統之觸控螢幕進行觸控操作。

針對可切換於筆電模式或平板模式之可攜式電腦系統，其設計考量除了轉軸機構需符合兩者模式外，更重要的是如何確保可攜式電腦系統於兩種模式下皆能維持正常操作。舉例來說，針為無線通訊功能而言，若天線係設置於上蓋中螢幕的背面(或背面的周圍)，當操作於平板模式時，由於螢幕的背面係平貼於底座，天線之效能勢必受到底座的干擾或影響。因此，如何確保筆電模式及平板模式下可攜式電腦系統皆能維持正常的無線通訊功能，也就成為業界所努力的目標之一。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種射頻系統，其可於平板模式及平板模式非下皆維持正常的無線通訊功能。

本發明揭露一種射頻系統，用於一無線通訊裝置，該無線通訊裝置包含有一第一板型本體及一第二板型本體，並可切換操作於一平板模式及至少一非平板模式，於該平板模式，該第一板型本體及該第二板型本體之一夾角小於一預設值，而於該至少一非平板模式，該第一板型本體及該第二板型本體之該夾角大於該預設值，該射頻系統包含有至少一天線，設置於該第一板型本體中並大致沿該第一板型本體中一第一平面延伸，每一天線包含有相鄰之一輻射部及一接地部；以及至少一金屬擋牆，電性連接於該無線通訊裝置之一系統地端，設置於該第二板型本體中相關於該至少一天線設置於該第一板型本體中的位置，並大致沿該第二板型本體之一第二平面延伸；其中，於該無線通訊裝置操作於該平板模式時，該第二平面與該第一平面大致垂直而使每一金屬擋牆相對於該第一平面具有一高度；其中，於該無線通訊裝置操作於該平板模式時，每一金屬擋牆相對於該第一平面之一投影結果大致鄰近該至少一天線中一天線之該輻射部。

10、70、80、90‧‧‧無線通訊裝置

100、700、800、900‧‧‧第一板型本體

102、702、802、902‧‧‧第二板型本體

104、704‧‧‧轉軸部

A、B、C、D‧‧‧面

12、72、82、92‧‧‧射頻系統

120、122‧‧‧天線

124、126、40、42、426、724、726、

824、826、924、926、928、930‧‧‧金屬擋牆

P1‧‧‧第一平面

P2‧‧‧第二平面

H‧‧‧高度

BL_120、BL_122、BL_720、BL_722、BL_820、BL_822、BL_920、BL_922‧‧‧輻射部邊緣

PR_126、PR_426‧‧‧投影結果

W_126‧‧‧寬度

D1‧‧‧方向

200、204、300、320、340、360‧‧‧輻射部

202、206、302、322、342、362‧‧‧接地部

30、32、34、36‧‧‧天線

304、324、344、364‧‧‧邊界

R1‧‧‧第一軸

R2‧‧‧第二軸

804‧‧‧支架部

904‧‧‧連結部

720、722、820、822、920、922‧‧‧天線輻射部

第1A圖為本發明實施例一無線通訊裝置操作於筆電模式之正面圖。

第1B圖為第1A圖中一天線之示意圖。

第2A圖為第1A圖之無線通訊裝置操作於筆電模式之側視剖面圖

第2B、2C圖為第1A圖之無線通訊裝置操作於平板模式之正面及側視剖面圖。

第2D圖為第2C圖之一投影結果示意圖。

第3A圖至3D圖為天線之示意圖。

第4A、4B圖為本發明實施例一金屬擋牆之正面及側面示意圖。

第4C、4D圖為本發明實施例一金屬擋牆之正面及側面示意圖。

第4E圖為本發明實施例一金屬擋牆應用於第2C圖之無線通訊裝置之示意圖。

第4F圖為第4E圖之一投影結果示意圖。

第5A、5B圖分別為第1A圖之無線通訊裝置移除金屬擋牆後天線之電壓駐波比示意圖。

第6A、6B圖分別為第1A圖之無線通訊裝置增加金屬擋牆後天線之電壓駐波比示意圖。

第7A、7B圖為本發明實施例一無線通訊裝置操作於筆電模式及平板模式之示意圖。

第8A、8B圖為本發明實施例一無線通訊裝置操作於筆電模式之正面及側面剖面示意圖。

第8C、8D圖為第8A、8B圖之無線通訊裝置操作於平板模式之正面及側面剖面示意圖。

第9A、9B圖為本發明實施例一無線通訊裝置操作於筆電模式之正面及側面剖面示意圖。

第9C、9D圖為第9A、9B圖之無線通訊裝置操作於一第一平板模式之正面及側面剖面示意圖。

第9E、9F圖為第9A、9B圖之無線通訊裝置操作於一第二平板模式之正面及側面剖面示意圖。

請參考第1A圖，第1A圖為本發明實施例一無線通訊裝置10之正面示意圖。無線通訊裝置10為可操作於一平板模式及至少一非平板模式之可攜式電腦系統，其包含有一第一板型本體100、一第二板型本體102及一轉軸部104。其中，平板模式表示無線通訊裝置10可呈現出觸控螢幕，且第一板型本體100與第二板型本體102之夾角小於一預設值，提供使用者以觸控方式操作無線通訊裝置10，而非平板模式則表示第一板型本體100與第二板型本體102之夾角大於該預設值，其可包含筆電模式、電子相簿模式等。

首先，第1A圖係顯示無線通訊裝置10操作於筆電模式時之狀態，為求清楚說明，其中並將第一板型本體100之正反兩面定義為A、B兩面，以及將第二板型本體102之正反兩面定義為C、D兩面。第一板型本體100之A面設置有一背蓋，B面主要由一螢幕所構成，第二板型本體102之C面包含有鍵盤、觸控板，而D面則設置有一底板。轉軸部104用來連結第一板型本體100及第二板型本體102，其可允許第一板型本體100以接近360度之旋轉幅度相對於第二板型本體102進行旋轉，而可由第1A圖之筆電模式轉換為A、D面相互貼近之平板模式。可攜式電腦系統之架構應係本領域具通常知識者所熟知，故詳細結構不另贅述。此外，無線通訊裝置10僅為本發明可應用範圍之一，係為舉例之用，而不限於此。

當無線通訊裝置10切換為平板模式時，無線通訊裝置10之一射頻系統12仍可確保無線通訊裝置10可維持正常無線通訊功能。詳細來說，射頻系統12包含有天線120、122及金屬擋牆124、126。為求簡潔，天線120、122係以兩矩形區域表示，其僅表示天線120、122之大致範圍，並非表示實際架構。一般而言，如第1B圖所示，天線120以結構區分大致包含有一輻射部200及一接地部202，輻射部200及接地部202之相連處並標示為一輻射部邊緣BL_120。同理，天線122之結構可依此類推，天線122以結構區分大致包含有一輻射部204及一接地部206，輻射部204及接地部206之相連處並標示為一輻射部邊緣BL_122。其中，輻射部200、204係表示輻射體大致設置區域，而接地部202、206表示接地元件大致設置區域，為求簡潔，皆以矩形表示，實際上，輻射部200、204與接地部202、206之範圍、面積、長、寬、形狀等皆可適當調整，而不限於此。

接著，關於天線120、122及金屬擋牆124、126之關係，請一併參考第2A圖至第2C圖，第2A圖為筆電模式下(即第1A圖)無線通訊裝置10之側視剖面圖，第2B圖為平板模式下無線通訊裝置10之示意圖，而第 2C圖為平板模式下無線通訊裝置10之側視剖面圖。配合第2A圖至第2C圖可知，天線120、122設置於第一板型本體100中，並大致沿第一板型本體100中一第一平面P1延伸；而金屬擋牆124、126電性連接於無線通訊裝置10之一系統地端，其設置於第二板型本體102中相關於天線120、122設置於第一板型本體100的位置，並大致沿第二板型本體102之一第二平面P2延伸。更明確來說，如第2C圖所示，當無線通訊裝置10操作於平板模式時，A面貼近D面，則天線120、122所在之第一平面P1與金屬擋牆124、126所在之第二平面P2大致垂直，使得金屬擋牆126(或124)相對於天線122(或120)具有一高度H，同時金屬擋牆126(或124)係大致位於接地部206之下並鄰近於天線122(或120)之輻射部邊緣BL_122(或BL_120)，同時與輻射部邊緣BL_122(或BL_120)大致等寬。也就是說，如第2D圖所示，若將金屬擋牆126投影於第2C圖中的第一平面P1(沿第2C圖中方向D1)，則金屬擋牆126之投影結果PR_126將與接地部206部分重疊且鄰近天線122之輻射部邊緣BL_122，而其寬度W_126與天線122大致等寬。金屬擋牆124、126可避免天線120、122之輻射能量向轉軸部104方向散發，以避免天線120、122之輻射效率受到第二板型本體102之內部元件的干擾。如此一來，當無線通訊裝置10操作於平板模式時，本發明之射頻系統12仍可維持無線通訊功能的正常運作。

需注意的是，本發明之射頻系統12可於平板模式及非平板模式皆維持無線功能的正常運作，其中關於「平板模式」之用語係業界所熟知，一般而言，平板模式可定義為A面貼近D面，且A面與D面之夾角小於一預設值(如10度)，或A面與D面間之最大距離小於一預設距離(如3公分)。然而，不論如何定義，本領域具通常知識者應熟知當無線通訊裝置10操作於平板模式時，使用者可操作B面上的觸控面板，進而控制無線通訊裝置10之運作。

此外，如前所述，天線120、122之矩形區域係表示其大致範圍，並非表示實際架構，而輻射部邊緣BL_120、BL_122係表示輻射部200、204之設置區域的大致邊界，並非表示輻射體的實體結構邊緣。舉例來說，請參考第3A圖至3D圖，其為天線30、32、34、36之示意圖。天線30、32、34、36分別包含有輻射部300、320、340、360及接地部302、322、342、362，其可實現天線120、122，而實現的方式可參考第1A、1B圖及第2A~2D圖而將天線30、32、34、36取代天線120、122，並將輻射部300、320、340、360及接地部302、322、342、362之邊界304、324、344、364定義為輻射部邊緣BL_120或BL_122。由第3A至3D圖可知，輻射部300、320、340、360係表示輻射體的大致設置區域，其與接地部302、322、342、362之邊界304、324、344、364即為輻射部邊緣。此外，需注意的是，天線30、32、34、36係用以說明天線120、122之實現方式的多樣性。仿此方式，本領域具通常知識者當可根據不同應用所需而適當調整天線120、122之實現方式，例如本案申請人於中華民國專利第101132787號申請案已揭露多種槽孔天線，其亦可適當調整而應用於本發明。

此外，在無線通訊裝置10中，金屬擋牆124、126係以矩形金屬薄片實現，實際上，金屬擋牆124、126之實現方式未有所限，只要能在第二平面P2上包含有高度H之成分即可。舉例來說，第4A、4B圖為本發明實施例一金屬擋牆40之正面及側面示意圖。如第4A、4B圖所示，金屬擋牆40類似一山峰之隆起結構，並在第二平面P2上具有高度H，其亦可用來實現金屬擋牆124、126。另外，第4C、4D圖為本發明實施例一金屬擋牆42之正面及側面示意圖。如第4C、4D圖所示，金屬擋牆42類似一L型結構，並在第二平面P2上具有高度H，其亦可用來實現金屬擋牆124、126。除了如第4A圖之山峰隆起結構或第4C圖之L型結構外，其他如三角形、梯形、半圓形、階梯狀等形狀之隆起結構亦可用來實現金屬擋牆124、126。另一方面，高度H可根據所需達成之屏敝效果而適度調整，其較佳地需大於或等於1毫米，並可根據系統所需而包含高度變化。例如，在一實施例中，受限於設置空間，高度H可能在1毫米至3毫米間變化，其亦符合本發明之需求。

再者，如第2D圖所示，金屬擋牆126之投影結果PR_126的寬度W_126與天線122的輻射部邊緣BL_122大致等寬，但不限於此，只要金屬擋牆124、126之投影結果寬度分別大於或等於輻射部邊緣BL_120、BL_122之寬度即可符合本發明之需求。例如，第4E圖為本發明實施例一金屬擋牆426應用於平板模式之無線通訊裝置10之側視剖面圖，而第4F圖係將金屬擋牆426投影於第4D圖中的第一平面P1之一投影結果PR_426的示意圖。如第4E、4F圖所示，金屬擋牆426與天線122的輻射部邊緣BL_122並非平行，但其投影結果PR_426之水平方向的寬度等於的輻射部邊緣BL_122之寬，故仍符合本發明之要求。

關於金屬擋牆124、126對於平板模式時無線功能之改善效果可進一步參考第5A、5B圖及第6A、6B圖。第5A、5B圖分別為移除金屬擋牆124、126後天線120、122之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio)示意圖，而第6A、6B圖分別為增加金屬擋牆124、126後天線120、122之電壓駐波比示意圖。在第5A、5B圖及第6A、6B圖中，實線曲線表示筆電模式之電壓駐波比，而虛線曲線表示平板模式之電壓駐波比。此外，下表一係移除金屬擋牆124、126後，筆電模式下天線120、122之天線增益；表二係移除金屬擋牆124、126後，平板模式下天線120、122之天線增益；表三係增加金屬擋牆124、126後，筆電模式下天線120、122之天線增益；表四係增加金屬擋牆124、126後，平板模式下天線120、122之天線增益。

因此，由第5A至6B圖及表一至表四可知，當未增加金屬擋牆124、126時，平板模式與筆電模式的天線效率及電壓駐波比差異甚大，可能因此造成訊號傳輸效率不佳，甚至影響無線通訊功能的正常運作。相較之下，當增加金屬擋牆124、126後，平板模式具有與筆電模式相當的天線特性，因此能維持類似的訊號傳輸效率，以確保無線通訊功能的正常運作。

由上述可知，透過金屬擋牆124、126，射頻系統12可確保無線通訊裝置10於筆電模式及平板模式皆維持正常無線通訊功能。然而，需注意的是，前述實施例係用以說明本發明之概念，凡依此所做之各種變化皆屬本發明之範疇。舉例來說，在第2C圖中，第一平面P1與第二平面P2係大致垂直，然而此僅為方便說明之用，實際上，第一平面P1與第二平面P2僅表示天線120、122及金屬擋牆124、126之主要設置面，因此只要確保平板模式下金屬擋牆124、126相對於天線120、122之設置面具有高度H即可。此外，在前述實施例中，天線120、122係設置在同一平面(P1)上，但此僅為一例，天線120、122亦可設置於不同平面，僅需確保平板模式下金屬擋牆124、126之位置係大致鄰近天線120、122之輻射部邊緣BL_120、BL_122即可。另一方面，在無線通訊裝置10中，射頻系統12係為雙天線系統，故需針對兩天線120、122分別設置金屬擋牆124、126；然而，在一實施例中，若射頻系統12僅包含單一天線，亦可僅包含單一金屬擋牆。

除此之外，在前述實施例中，無線通訊裝置10之轉軸部104僅可沿單軸方向翻轉第一板型本體100及第二板型本體102而使無線通訊裝置10 操作於平板模式。然而，不限於此，本發明亦可適當修飾而應用於其它無線通訊裝置。

舉例來說，第7A、7B圖為本發明實施例一無線通訊裝置70操作於筆電模式及平板模式之示意圖。無線通訊裝置70之一射頻系統72係衍生自射頻系統12，其包含天線輻射部720、722及金屬擋牆724、726。其中，為求簡潔，第7A、7B圖省略了天線接地部，而僅以矩形區域表示天線輻射部720、722，並將天線輻射部720、722與對應之接地部相連處標示為輻射部邊緣BL_720、BL_722。此外，如第7A、7B圖所示，無線通訊裝置70係透過一轉軸部704而可使一第一板型本體700相對於一第二板型本體702沿一第一軸R1及一第二軸R2旋轉，進而切換於筆電模式及平板模式。在此情形下，金屬擋牆726之設置位置係相關於天線輻射部720設置於第一板型本體700的位置，亦即當無線通訊裝置70操作於平板模式時，金屬擋牆726需大致鄰近天線輻射部720的輻射部邊緣BL_720。同理，當無線通訊裝置70操作於平板模式時，金屬擋牆724需大致鄰近天線輻射部722的輻射部邊緣BL_722。射頻系統72係說明針對具雙軸旋轉機制之無線通訊裝置70，係根據平板模式下天線輻射部720、722之位置來決定金屬擋牆724、726的位置，至於其它變化可參考前述，不另贅述。

請參考第8A~8D圖，第8A、8B圖為本發明實施例一無線通訊裝置80操作於筆電模式之正面及側面剖面示意圖，第8C、8D圖為無線通訊裝置80操作於平板模式之正面及側面剖面示意圖。無線通訊裝置80之一射頻系統82係衍生自射頻系統12，其包含天線輻射部820、822及金屬擋牆824、826。其中，為求簡潔，第8A~8D圖省略了天線接地部，而僅以矩形區域表示天線輻射部820、722，並將天線輻射部820、822與對應之接地部相連處標示為輻射部邊緣BL_820、BL_822。此外，如第8A~8D圖所示，無線通訊裝置80係透過一支架部804而使一第一板型本體800可相對於一第二板型本體802滑動，進而切換於筆電模式及平板模式。在此情形下，金屬擋牆824、826之設置位置係相關於第一板型本體800滑動後天線輻射部820、822的所在位置，亦即當無線通訊裝置80操作於平板模式時，金屬擋牆824、826需大致鄰近天線輻射部820、822之輻射部邊緣BL_120、BL_122。射頻系統82係說明針對以滑動方式切換操作模式之無線通訊裝置80，如何決定金屬擋牆824、826的位置，至於其它變化可參考前述，不另贅述。

請參考第9A~9F圖，第9A、9B圖為本發明實施例一無線通訊裝置90操作於筆電模式之正面及側面剖面示意圖，第9C、9D圖為無線通訊裝置90操作於一第一平板模式之正面及側面剖面示意圖，第9E、9F圖為無線通訊裝置90操作於一第二平板模式之正面及側面剖面示意圖。無線通訊裝置90之一射頻系統92係衍生自射頻系統12，其包含天線輻射部920、922及金屬擋牆924、926、928、930。其中，為求簡潔，第9A~9F圖省略了天線接地部，而僅以矩形區域表示天線輻射部920、922，並將天線輻射部920、922與對應之接地部相連處標示為輻射部邊緣BL_920、BL_922。如第9A~9F圖所示，無線通訊裝置90係透過一連結部904而使一第一板型本體900可固定於一第二板型本體902或由第二板型本體902拔除，進而切換於筆電模式及第一、第二平板模式。也就是說，當第一板型本體900與第二板型本體902分離後，其可直接平貼於第二板型本體902而操作於第一平板模式，或旋轉180度後平貼於第二板型本體902而操作於第二平板模式。在此情形下，金屬擋牆924、930之設置位置係相關於第一平板模式及第二平板模式下天線輻射部920的設置位置；金屬擋牆926、928之設置位置則相關於第一平板模式及第二平板模式下天線輻射部922的設置位置。射頻系統92係說明針對具有兩種平板模式之無線通訊裝置90，如何設計及決定金屬擋牆924~930的位置，至於其它變化可參考前述，不另贅述。

第7A至9F圖係說明透過適當調整金屬擋牆之位置，本發明可應用於不同無線通訊裝置，然不限於此，本發明可應用於各種可切換操作於筆電模式及平板模式之無線通訊裝置，只要確保金屬擋牆可於平板模式下相較於天線之底邊具有一預設高度，即符合本發明之要求。除此之外，其它如第一板型本體或第二板型本體之材質、形狀、所包含之元件等，或是天線之形式、尺寸、數量等，金屬擋牆之形狀、數量等，皆應根據系統所需而適當調整。

在習知技術中，針對可切換操作於筆電模式或平板模式之無線通訊裝置，當操作於平板模式時，由於螢幕的背面係平貼於底座，天線之效能會受到底座的干擾或影響。相較之下，本發明之金屬擋牆係於平板模式時大致鄰近天線之輻射部邊緣，並相較於天線之設置面具有預設高度，因而可避免天線之輻射能量向內部散發，以避免天線之輻射效率受到干擾。如此一來，當無線通訊裝置操作於平板模式時，本發明之射頻系統仍可維持無線通訊功能的正常運作。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧無線通訊裝置

100‧‧‧第一板型本體

102‧‧‧第二板型本體

104‧‧‧轉軸部

A、B、C、D‧‧‧面

12‧‧‧射頻系統

120、122‧‧‧天線

124、126‧‧‧金屬擋牆

BL_122、BL_120‧‧‧輻射部邊緣

200、204‧‧‧輻射部

202、206‧‧‧接地部

Claims

一種射頻系統，用於一無線通訊裝置，該無線通訊裝置包含有一第一板型本體及一第二板型本體，並可切換操作於一平板模式及至少一非平板模式，於該平板模式，該第一板型本體及該第二板型本體之一夾角小於一預設值，而於該至少一非平板模式，該第一板型本體及該第二板型本體之該夾角大於該預設值，該射頻系統包含有：至少一天線，設置於該第一板型本體中並大致沿該第一板型本體中一第一平面延伸，每一天線包含有相鄰之一輻射部及一接地部；以及至少一金屬擋牆，電性連接於該無線通訊裝置之一系統地端，設置於該第二板型本體中相關於該至少一天線設置於該第一板型本體中的位置，並大致沿該第二板型本體之一第二平面延伸；其中，於該無線通訊裝置操作於該平板模式時，該第二平面與該第一平面大致垂直而使每一金屬擋牆相對於該第一平面具有一高度；其中，於該無線通訊裝置操作於該平板模式時，每一金屬擋牆相對於該第一平面之一投影結果大致鄰近該至少一天線中一天線之該輻射部。
如請求項1所述之射頻系統，其中該無線通訊裝置係一電腦系統，該第一板型本體包含該電腦系統之一螢幕，該平板模式係該第一板型本體相對於該螢幕顯示方向之一背面平貼該第二板型本體。
如請求項1所述之射頻系統，其中該投影結果大致平行該輻射部之一設置區域的一邊緣。
如請求項3所述之射頻系統，其中該投影結果之一長度大於或等於該輻射部之該設置區域的該邊緣的一長度。
如請求項1所述之射頻系統，其中該高度大於或等於1毫米。
如請求項1所述之射頻系統，其中該高度非定值。
如請求項1所述之射頻系統，其中每一金屬擋牆相對於該第一平面之該投影結果大致與該天線之該接地部重疊。