TWI501464B - 行動裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種行動裝置,特別係關於一種行動裝置及其可增強天線輻射性能之金屬邊框(Metal Frame)。
隨著行動通訊技術的發達,行動裝置在近年日益普遍,常見的例如:手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求,行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍,例如:行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊,而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍,例如:Wi-Fi、Bluetooth以及WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)系統使用2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
為了美化行動裝置之外型,現今之設計者常會將一些金屬裝飾物配置於行動裝置之表面上。然而,這些金屬裝飾物卻容易對行動裝置內用於無線通訊之天線元件造成負面影響,進而可能降低行動裝置之通訊品質。
本發明提供一種行動裝置,包括:一第一天線元
件;以及一金屬邊框,其中一第一分隔間隙和一第二分隔間隙係形成於該金屬邊框上,該金屬邊框包括一第一浮接部份,該第一浮接部份係介於該第一分隔間隙和該第二分隔間隙之間,而該第一天線元件係鄰近於該第一浮接部份。
100、200‧‧‧行動裝置
110、300、400‧‧‧第一天線元件
120、500‧‧‧第二天線元件
130、230‧‧‧金屬邊框
141‧‧‧第一分隔間隙
142‧‧‧第二分隔間隙
143‧‧‧第三分隔間隙
144‧‧‧第四分隔間隙
150‧‧‧金屬邊框之第一浮接部份
160‧‧‧金屬邊框之第二浮接部份
110‧‧‧接地面
120‧‧‧饋入部
330‧‧‧耦合輻射部
331‧‧‧耦合輻射部之主要部份
332‧‧‧耦合輻射部之短路部份
333‧‧‧缺口
390‧‧‧第一信號源
440‧‧‧延伸輻射部
443‧‧‧延伸輻射部之矩形加寬部份
590‧‧‧第二信號源
D1‧‧‧第一天線元件和第一浮接部份之間距
D2‧‧‧第二天線元件和第二浮接部份之間距
GC1‧‧‧耦合間隙
L1‧‧‧第一浮接部份之長度
L2‧‧‧第二浮接部份之長度
W1‧‧‧主要部份之寬度
W2‧‧‧短路部份之寬度
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖;第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖;第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之第一天線元件之示意圖;第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之第一天線元件之示意圖;第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之第二天線元件之示意圖;第6圖係顯示當金屬邊框不具有任何分隔間隙時第二天線元件之返回損失圖;以及第7圖係顯示當金屬邊框具有分隔間隙時第二天線元件之返回損失圖。
為讓本發明之目的、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圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之示意圖。行動裝置100可以是一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer),或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1圖所示,行動裝置100至少包括一第一天線元件110和一金屬邊框(Metal Frame)130。第一天線元件110之種類在本發明中並不特別作限制。舉例來說,第一天線元件110可以是一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一迴圈天線(Loop Antenna)、一補釘天線(Patch Antenna),或是一晶片天線(Chip Antenna)。金屬邊框130可以形成於行動裝置100之一外殼上(未顯示),例如:一筆記型電腦之一上蓋上。金屬邊框130可作為行動裝置100之一金屬裝飾物,以美化行動裝置100之外觀。必須理解的是,行動裝置100更可包括其他元件,例如:一顯示器、一無線通訊模組、一電池、一處理器,以及一儲存裝置等等(未顯示)。
金屬邊框130至少包括一第一浮接(Float)部份150,而第一天線元件110係鄰近於金屬邊框130之第一浮接部份150。在一些實施例中,第一天線元件110和第一浮接部份150之間距D1約介於2mm至3mm之間。更詳細地說,一第一分隔間隙141和一第二分隔間隙142係形成於金屬邊框130上,其中金屬邊框130之第一浮接部份150係介於第一分隔間隙141和第二分隔間隙142之間。第一分隔間隙141和第二分隔間隙142可使得金屬邊框130之第一浮接部份150與金屬邊框130之其餘部份皆完全斷開。當第一天線元件110產生輻射時,金屬邊框130之第一浮接部份150可由第一天線元件110所耦合激發,而金屬邊框130
之第一浮接部份150更可導引第一天線元件110之輻射能量向外傳播出去。在一些實施例中,金屬邊框130之第一浮接部份150之長度L1約為第一天線元件110之一中心操作頻率之0.25倍波長(λ/4)。在其他實施例中,金屬邊框130之第一浮接部份150之長度L1約為第一天線元件110之中心操作頻率之0.5倍波長(λ/2)。當金屬邊框130之第一浮接部份150具有適當之共振長度L1時,其將可激發產生最大感應電流,以增強第一天線元件110之輻射性能。
在本發明中,由於金屬邊框130之第一浮接部份150係與金屬邊框130之其餘部份皆電性隔離(亦即,可視為非接地),金屬邊框130之第一浮接部份150將相對不會屏蔽(Shield)來自於第一天線元件110之輻射。相反地,金屬邊框130之第一浮接部份150可藉由第一天線元件110之激發而產生感應電流,因此吾人更可將金屬邊框130之第一浮接部份150視為第一天線元件110之一延伸部份(或是一寄生元件)。在此設計下,金屬邊框130之第一浮接部份150可以向外導引第一天線元件110之輻射能量,從而提升第一天線元件110之天線效率。與傳統設計方式相比,本發明將可兼得改良行動裝置之外觀以及增強其天線輻射性能之雙重優勢,故非常適合應用於各種各式之無線通訊產品當中。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200之示意圖。第2圖和第1圖相似。在第2圖之實施例中,行動裝置200更包括一第二天線元件120,而行動裝置200之一金屬邊框230更包括一第二浮接部份160。第二天線元件120之種
類在本發明中亦不特別作限制。第二天線元件120係鄰近於金屬邊框230之第二浮接部份160。例如,第二天線元件120和第二浮接部份160之間距D2可約介於2mm至3mm之間。更詳細地說,一第三分隔間隙143和一第四分隔間隙144係形成於金屬邊框230上,其中金屬邊框230之第二浮接部份160係介於第三分隔間隙143和第四分隔間隙144之間。第三分隔間隙143和第四分隔間隙144可使得金屬邊框230之第二浮接部份160與金屬邊框230之其餘部份皆完全斷開。當第二天線元件120產生輻射時,金屬邊框230之第二浮接部份160可由第二天線元件120所耦合激發,而金屬邊框230之第二浮接部份160更可導引第二天線元件120之輻射能量向外傳播出去。在一些實施例中,金屬邊框230之第二浮接部份160之長度L2約為第二天線元件120之一中心操作頻率之0.25倍波長(λ/4)。在其他實施例中,金屬邊框230之第二浮接部份160之長度L2約為第二天線元件120之中心操作頻率之0.5倍波長(λ/2)。當金屬邊框230之第二浮接部份160具有適當之共振長度L2時,其將可激發產生最大感應電流,以增強第二天線元件120之輻射性能。必須注意的是,當第二天線元件120與第一天線元件110兩者非常靠近時,第三分隔間隙143亦可與第二分隔間隙142重合,以形成單一分隔間隙。第2圖之行動裝置200之其餘特徵皆與第1圖之行動裝置100相似,故此二實施例均可達成相似之操作效果。
以下第3、4、5圖之實施例更進一步說明前述第一天線元件110和第二天線元件120之細部特徵。必須理解的是,這些細部特徵僅為舉例,而非用於限制本發明。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之第一天線元件300之示意圖。第一天線元件300可涵蓋一第一通訊頻帶和一第二通訊頻帶。例如,第一通訊頻帶可約介於700MHz至960MHz之間,而第二通訊頻帶可約介於1710MHz至2690MHz之間。在第3圖之實施例中,第一天線元件300至少包括一接地面310、一饋入部320,以及一耦合輻射部330。接地面310、饋入部320,以及耦合輻射部330皆可用金屬製成,例如:銅、銀、鐵、鋁,或是其合金。在一些實施例中,第一天線元件300係設置於一介質基板上,例如:一FR4(Flame Retardant 4)基板。接地面310可以耦接至行動裝置200之一系統接地面,或可屬於該系統接地面之一部份。饋入部320係大致為一T字形。饋入部320係耦接至一第一信號源390。第一信號源390可以是行動裝置200之一無線通訊模組,並可用於激發第一天線元件300。耦合輻射部330係耦接至接地面310。耦合輻射部330係與饋入部320分離,並係鄰近於饋入部320。為了節省設計空間,耦合輻射部330係至少部分地圍繞饋入部320。
更詳細地說,在一些實施例中,耦合輻射部330包括一主要部份331和一短路部份332,其中主要部份331係鄰近於饋入部320,而主要部份331係經由短路部份332耦接至接地面310。在一些實施例中,耦合輻射部330具有一不等寬結構。舉例來說,短路部份332之寬度W2可以遠小於主要部份331之寬度W1。此種不等寬結構有助於調整第一天線元件300之阻抗匹配。在其他實施例中,耦合輻射部330亦可改為具有一等寬結構。饋入部320和耦合輻射部330之主要部份331之間可以形
成一耦合間隙GC1,使得來自第一信號源390之饋入能量可從饋入部320透過耦合間隙GC1傳送至耦合輻射部330。為了增強相互耦合效應,耦合間隙GC1之寬度應小於2mm,且較佳約介於0.5mm至1mm之間。在一些實施例中,耦合輻射部330之主要部份331大致為一倒U字形。亦即,耦合輻射部330之主要部份331可以具有一缺口333,其中饋入部320之至少一部份係位於缺口333內。在一些實施例中,缺口333大致為一矩形,或大致具有一矩形邊緣。在其他實施例中,缺口333亦可大致為一半圓形,或大致具有一圓弧形邊緣。另一方面,耦合輻射部330之短路部份332可為任意形狀,例如:大致為一N字形、一L字形,或是一S字形。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之第一天線元件400之示意圖。第4圖和第3圖相似,兩者之差異在於,第4圖之第一天線元件400更包括一延伸輻射部440。延伸輻射部440可用金屬製成,例如:銅、銀、鐵、鋁,或是其合金。延伸輻射部440係耦接至饋入部320。在一些實施例中,延伸輻射部440之一連接端係鄰近於饋入部320之一饋入端。為了增加共振長度及縮小面積,延伸輻射部440可以具有一蜿蜒結構。在一些實施例中,延伸輻射部440更包括一矩形加寬部份443。更詳細地說,延伸輻射部440之一連接端係耦接至饋入部320(例如,鄰近於饋入部320之一饋入端),而矩形加寬部份443係位於延伸輻射部440之另一端(相對於該連接端)。延伸輻射部440之矩形加寬部份443可提供一電容性負載,從而調整第一天線元件400之阻抗匹配並更增加其頻寬。在其他實施例中,延
伸輻射部440之矩形加寬部份443亦可大致為一正方形或一半圓形。第4圖之第一天線元件400之其餘特徵皆與第3圖之第一天線元件300相似,故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之第二天線元件500之示意圖。第二天線元件500可涵蓋一第三通訊頻帶。和一第四通訊頻帶。例如,第三通訊頻帶可約介於2400MHz至2484MHz之間,而第四通訊頻帶可約介於5150MHz至5850MHz之間。在第5圖之實施例中,第二天線元件500為一平面倒F字形天線(Planar Inverted F Antenna,PIFA),並係由一第二信號源590所激發。
為了更進一步說明本發明改善天線輻射性能之效果,以下第6、7圖之實施例將分別討論當金屬邊框230具有或是不具有分隔間隙時,第二天線元件120所產生截然不同之輻射效率。必須理解的是,第一天線元件110之改良情況亦與第二天線元件120之改良情況相似,故在此不另外贅述。
第6圖係顯示當金屬邊框230不具有任何分隔間隙時第二天線元件120之返回損失(Return Loss)圖,其中橫軸代表操作頻率(MHz),而縱軸代表返回損失(dB)。根據第6圖之量測結果可知,當金屬邊框230為不具任何分隔間隙之一完整環圈時,金屬邊框230容易對第二天線元件120之輻射造成屏蔽效應,因此第二天線元件120於低頻頻帶(例如:約介於2400MHz至2484MHz之間)之阻抗匹配較為不佳。
第7圖係顯示當金屬邊框230具有第三分隔間隙143和第四分隔間隙144時第二天線元件120之返回損失圖,其
中橫軸代表操作頻率(MHz),而縱軸代表返回損失(dB)。根據第7圖之量測結果可知,當金屬邊框230之第二浮接部份160由第三分隔間隙143和第四分隔間隙144所完全斷開時,第二浮接部份160將容易藉由第二天線元件120之激發而產生感應電流。在此情況下,金屬邊框230可視為第二天線元件120之一延伸部份(例如:一寄生元件)而不會產生屏蔽效應,因此其將能有效地改良第二天線元件120之輻射性能。根據一些量測結果顯示,在將金屬邊框230之至少一部份改為浮接設計之後,第二天線元件120於各個頻帶之天線效率皆可獲得+5%至+10%之增強效果。
值得注意的是,以上所述之元件參數、元件形狀,以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之行動裝置及天線結構並不僅限於第1-7圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-7圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之,並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之行動裝置及天線結構當中。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數,例如「第一」、「第二」、「第三」等等,彼此之間並沒有順序上的先後關係,其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
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‧‧‧行動裝置
110‧‧‧第一天線元件
130‧‧‧金屬邊框
141‧‧‧第一分隔間隙
142‧‧‧第二分隔間隙
150‧‧‧第一浮接部份
D1‧‧‧第一天線元件和第一浮接部份之間距
L1‧‧‧第一浮接部份之長度
Claims (9)
- 一種行動裝置,包括:一第一天線元件;以及一金屬邊框,其中一第一分隔間隙和一第二分隔間隙係形成於該金屬邊框上,該金屬邊框包括一第一浮接部份,該第一浮接部份係介於該第一分隔間隙和該第二分隔間隙之間,而該第一天線元件係鄰近於該第一浮接部份;其中該第一浮接部份之長度為該第一天線元件之一中心操作頻率之0.25倍波長。
- 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置,其中該第一浮接部份係由該第一天線元件所激發,而該第一浮接部份係用於導引該第一天線元件之輻射能量向外傳播出去。
- 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置,其中該第一天線元件包括:一接地面;一饋入部,耦接至一第一信號源,其中該饋入部大致為一T字形;以及一耦合輻射部,耦接至該接地面,並鄰近於該饋入部,其中該耦合輻射部係與該饋入部分離,並至少部分地圍繞該饋入部。
- 如申請專利範圍第3項所述之行動裝置,其中該耦合輻射部包括一主要部份和一短路部份,該主要部份係鄰近於該饋入部,該主要部份係經由該短路部份耦接至該接地面,該主要部份大致為一倒U字形,該耦合輻射部具有一不等 寬結構,而該短路部份之寬度係遠小於該主要部份之寬度。
- 如申請專利範圍第3項所述之行動裝置,其中該第一天線元件更包括:一延伸輻射部,耦接至該饋入部,其中該延伸輻射部具有一蜿蜒結構,該延伸輻射部更包括一矩形加寬部份,該延伸輻射部之一端係耦接至該饋入部,而該矩形加寬部份係位於該延伸輻射部之另一端。
- 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置,更包括:一第二天線元件,其中一第三分隔間隙和一第四分隔間隙更形成於該金屬邊框上,該金屬邊框更包括一第二浮接部份,該第二浮接部份係介於該第三分隔間隙和該第四分隔間隙之間,而該第二天線元件係鄰近於該第二浮接部份。
- 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置,其中該第二浮接部份係由該第二天線元件所激發,而該第二浮接部份係用於導引該第二天線元件之輻射能量向外傳播出去。
- 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置,其中該第二浮接部份之長度為該第二天線元件之一中心操作頻率之0.25倍波長。
- 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置,其中該第二天線元件為耦接至一第二信號源之一平面倒F字形天線。
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