TWI502803B - 電子裝置 - Google Patents

Description

電子裝置

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種電子裝置及其天線。

隨著時代的演進及科技的發展，目前的手持電子裝置無論是筆記型電腦或是平板電腦(Tablet)皆朝著更輕更薄的方向設計。在追求產品輕量化及小型化的同時，用以收發通信訊號的天線可使用的空間必然會受到壓縮，再加上物理條件之限制，天線的特性更是受到極大的影響。舉例而言，在一般提供3G或LTE的平板電腦中，常會設置有接近感應器(Proximity sensor)，接近感應器需在天線旁邊放置一個感應墊(sensing pad)以連接到感應器。當天線靠近人體時，接近感應器的感應墊就能夠感應，且接近感應器會送一個訊號通知系統將射頻訊號功率降低。

在習知技術中，接近感應器的感應墊常為獨立地設置於天線旁，且為了提供良好的感測距離，感應墊的尺寸具有一定的大小。然而，隨著LTE(Long Term Evolution)頻段的逐漸普及，結合LTE天線與接近感應器的感應墊的天線模組，其外形尺寸會 相當大。因此，如何在兼顧整體設計的考量下，提升天線的收發傳輸速率及傳輸品質，成為急需被解決的問題。

本發明是有關於一種天線模組，適於設置於電子裝置，以結合天線與接近感應器的感應墊，進而增加電子裝置內的配置空間。

本發明的一種電子裝置，包括天線模組。天線模組設置於電子裝置並用以收發至少一射頻信號。天線模組包括單極天線、寄生天線、感應器、連接線路、矩陣線路、第一被動元件及第二被動元件。寄生天線相鄰單極天線並耦接電子裝置的接地面。感應器耦接單極天線及寄生天線。連接線路耦接感應器，並於遠離感應器的一端具有第一端及第二端。第一端耦接單極天線，第二端耦接寄生天線。矩陣線路設置於寄生天線連接接地面的一端。第一被動元件位於感應器與單極天線之間，並設置於連接線路連接單極天線的一端。第二被動元件位於感應器與寄生天線之間，並設置於連接線路中連接寄生天線的一端。當天線模組收發射頻信號時，第一被動元件及第二被動元件阻隔射頻信號傳送至感應器。當物體靠近天線模組時，天線模組不收發射頻信號，矩陣線路斷開寄生天線及接地面。

基於上述，在本發明的電子裝置的天線模組中，單極天線以及自接地面拉出的寄生天線能夠藉由連接線路連接於感應 器。第一及第二被動元件分別設置在連接線路連接單極天線及寄生天線的位置，且矩陣線路能被設置在寄生天線耦接接地面的位置。當天線模組連接感應器並收發射頻訊號時，被動元件能夠阻絕單極天線與寄生天線的電流被傳送至感應器，天線模組不會因為與感應器連接而使得原本的諧振模態被影響，且矩陣線路還可保持天線模組操作在原本的諧振模態。

此外，因為感應器是感應電容值變化，所以就電容感應 來看，矩陣線路能夠斷開寄生天線與接地面以避免寄生天線作為感應墊時接地，使得單極天線與寄生天線可作為感應器的感應墊，且感應器的感應墊與天線模組共構更能夠使感應器的感應墊具有最大涵蓋的感應面積以及感應距離。因此，本發明的天線模組不但能夠維持收發通信訊號的功能，且更可以作為感應器的感應墊，使得電子裝置不需額外再設置感應墊，進而提升電子裝置內空間配置的彈性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧電子裝置

12、12a‧‧‧接地面

100、100a、100b、100c、200a、200b、200c、200d‧‧‧天線模組

110、110a、210a、210b‧‧‧單極天線

112、112a‧‧‧饋入點

114‧‧‧本體輻射部

115‧‧‧第一本體輻射部

116‧‧‧第二本體輻射部

117‧‧‧第三本體輻射部

118‧‧‧第四本體輻射部

120、120a、220c、220d‧‧‧寄生天線

121‧‧‧第一寄生輻射部

122‧‧‧第二寄生輻射部

123‧‧‧第三寄生輻射部

124‧‧‧寄生輻射部

130、130a‧‧‧感應器

140‧‧‧連接線路

142‧‧‧第一端

144‧‧‧第二端

150、150a‧‧‧矩陣線路

152‧‧‧電感

154‧‧‧電容

160、160a‧‧‧第一被動元件

170、170a‧‧‧第二被動元件

180、180a‧‧‧第三被動元件

211a‧‧‧本體輻射支部

221c、221d‧‧‧寄生輻射支部

D1‧‧‧第一方向

G‧‧‧間距

圖1A為本發明一實施例的電子裝置部份結構的示意圖。

圖1B為圖1A的天線模組的示意圖。

圖2A至圖2C繪示本發明其他實施例的天線模組的示意圖。

圖3A為圖1A的天線結構於收發第一射頻信號的示意圖。

圖3B為圖1A的天線結構於收發第二射頻信號的示意圖。

圖4A至圖4D為本發明其他實施例的天線線路的示意圖。

圖1A為本發明一實施例的電子裝置部份結構的示意圖。圖1B為圖1A的天線模組的示意圖。請參考圖1A及圖1B，本實施例的電子裝置10，包括天線模組100。天線模組100設置於電子裝置10並用以收發至少一射頻信號。天線模組100包括單極天線110、寄生天線120、感應器130、連接線路140、矩陣線路150、第一被動元件160及第二被動元件170。寄生天線120相鄰單極天線110並耦接電子裝置10的接地面12。感應器130耦接單極天線110及寄生天線120。連接線路140耦接感應器130，並於遠離感應器130的一端具有第一端142及第二端144。第一端142耦接單極天線110，第二端144耦接寄生天線120。矩陣線路150設置於寄生天線120連接接地面12的一端。第一被動元件160位於感應器130與單極天線110之間，並設置於連接線路140連接單極天線110的一端。第二被動元件170位於感應器130與寄生天線120之間，並設置於連接線路140中連接寄生天線120的一端。

在本實施例中，電子裝置10可為平板電腦，天線模組100可為平板電腦中的LTE天線。感應器130為接近感應器(Proximity sensor)，用以偵測電子裝置10外人體是否靠近電子裝置10。單極天線110為外形呈現倒L形結合T形的金屬片，且饋入點112設置於金屬片的轉折處。然而，本發明在此並不限制單極天線的外形，在本發明其他未繪示的實施例中，單極天線也可以是單獨T形外形的金屬片。當天線模組100收發射頻信號時，為了避免用以將單極天線110與寄生天線120連接至感應器130的連接線路140影響天線原本的諧振模態，第一被動元件160被設置在單極天線110連接至感應器130之前，且第二被動元件170被設置在寄生天線120連接至感應器130之前。換言之，第一被動元件160可以是設置在連接線路140的第一端142連接單極天線110的位置，例如是剛脫離單極天線110的位置。第二被動元件170可以是設置在連接線路140的第二端144連接寄生天線120的位置，例如是剛脫離寄生天線120的位置。因此，本實施例的天線模組100不會因為單極天線110與寄生天線120皆與感應器130連接而使得原本的諧振模態被影響，且矩陣線路150還可保持天線模組100操作在原本的諧振模態。

此外，在圖1B中，因為在連接線路140中，連接寄生天線120的第二端144路徑較長，為了徹底阻隔寄生天線120與感應器130，天線模組100更包括第三被動元件180。第三被動元件設180置於連接線路140且位於第二端144遠離相對第二被動元件170的一側。換言之，第三被動元件180為設置在連接線路140的第二端144與第一端142相互會合之前的位置。然而，本實施 例在此並不限定天線模組100需設置第三被動元件180，在本發明其他未繪示的實施例中，第三被動元件也可以被省略。在本實施例中，第一被動元件160、第二被動元件170及第三被動元件180皆為電感，且電感值為1nH至50nH之間，例如是47nH。然而，隨著天線的線路以及環境的不同，第一被動元件160、第二被動元件170及第三被動元件180的電感值可能有所差異，本發明在此並不加以限定。

本實施例的天線模組100除了原本的收發通信訊號功能 之外，更可以藉由與感應器130耦接以作為感應器130的感應墊，使得電子裝置10不需額外再設置感應墊。以接近感應器為例，感應器130的偵測原理是藉由在靠近偵測面的表面設置有多片金屬片構成的感應墊(圖式繪示為兩片)。當感應墊被人體靠近時，感應墊之間的電容值產生變化，使得感應器130傳送訊號回系統，並降低系統的射頻功率。

在本實施例中，天線模組100的單極天線110與寄生天線120能夠作為感應器130的感應墊。然而，因為寄生天線120是從接地面12拉出，若要將單極天線110與寄生天線120作為感應器130的感應墊，則必須阻隔寄生天線120與接地面12的耦接。因此，天線模組100需藉由矩陣線路150斷開寄生天線120及接地面12使得單極天線110與寄生天線120能夠作為感應器130的感應墊，並在當使用者靠近單極天線110與寄生天線120時產生電容值變化，使感應器130做動。因為感應器130是感應電容值 變化，所以就電容感應來看，本實施例的矩陣線路150能夠斷開寄生天線120與接地面12以避免寄生天線120作為感應墊時接地，使得單極天線110與寄生天線120皆可作為為感應器130的感應墊，且感應器130的感應墊與天線模組100共構更能夠使感應器130的感應墊具有最大涵蓋的感應面積以及感應距離。因此，本實施例的天線模組100能夠兼具通發通信訊號以及作為感應器的130的感應墊的功能，使得電子裝置10不需額外再設置感應墊，對於提升電子裝置10內空間配置的彈性，有很大的幫助。

在本實施例中，矩陣線路150包括至少一電感152及至少一電容154。電感152設置於寄生天線120靠近接地面12的一側，電容154相鄰地設置於電感152遠離接地面12的一側。換言之，電容154與電感152相鄰，且電感152位於寄生天線120靠近接地面12的位置。在本實施例中，電感的電感值為1nH至50nH之間，例如是3.9nH。電容的電容值為0.1pF至100pF之間，例如是12pF。然而，隨著天線的線路以及環境的不同，電容154與電感152的數值皆可能有所差異，本發明在此並不加以限定。

另外，圖2A至圖2C繪示本發明其他實施例的天線模組的示意圖。本實施例的矩陣線路150以及被動元件160、170、180的結構，能夠應用在其他由單極天線與寄生天線構成的不同的天線模組中。以圖2A為例，在天線模組100a中，單極天線110a的饋入點112a位於轉折處，且單極天線110a能控制高頻頻帶的訊號，寄生天線120a控制低頻頻帶的訊號。第一被動元件160a阻 絕單極天線110a與感應器130a，且第二被動元件170a及第三被動元件180a阻絕寄生天線120a與感應器130a。矩陣線路150a斷開寄生天線120a與接地面12a。圖2B至圖2C的天線模組100b、100c也具有同樣特性，本發明在此不再贅述之。

在本實施例中，矩陣線路150及被動元件160、170、180 能夠設置於LTE天線中以提高電子裝置10內空間配置的彈性。以下將說明圖1A的實施例的天線的運作方式。圖3A為圖1A的天線結構於收發第一射頻信號的示意圖。請參考圖3A，本實施例的天線模組100用以收發至少一射頻信號，且射頻信號包括第一射頻信號及第二射頻訊號。當天線模組100收發第一射頻信號時，第一射頻信號具有第一涵蓋頻段。當天線模組100收發第二射頻信號時，第二射頻信號具有第二涵蓋頻段。舉例而言，在本實施例中，第一涵蓋頻段介於704MHz至960MHz之間，第二涵蓋頻段介於1710MHz至2170MHz之間。然而，本發明在此並不限制涵蓋頻段的範圍。

當天線模組100在收發第一射頻信號的狀態時，第一涵蓋頻段包括第一子頻段及第二子頻段。單極天線110包括本體輻射部114，寄生天線120包括第一寄生輻射部121、第二寄生輻射部122及第三寄生輻射部123。第二寄生輻射部122連接第一寄生輻射部121的一端並沿著第一方向D1延伸。第二寄生輻射部122至少一部份與單極天線110的至少一部分以間距G平行地設置。第三寄生輻射部123連接於第一寄生輻射部121連接第二寄生輻 射部122的同一端，並沿著相對第二寄生輻射部122的方向延伸。當第一射頻信號的中心頻率在第一涵蓋頻段內時，第一寄生輻射部121及第二寄生輻射部122耦合本體輻射部114產生第一模態以收發位於第一子頻段的第一射頻信號。第一寄生輻射部121及第三寄生輻射部123產生第二模態以收發位於第二子頻段的第一射頻信號。

舉例而言，在本實施例中，第一涵蓋頻段介於704MHz 至960MHz，當第一射頻信號的中心頻率在704MHz至960MHz之間時，第一寄生輻射部121及第二寄生輻射部122耦合本體輻射部114產生704MHz至824MHz(第一子頻段)之間的第一模態，而第一寄生輻射部121及第三寄生輻射部123產生824MHz至960MHz(第二子頻段)之間第二模態，使得本實施例的涵蓋頻段能夠介於704MHz至960MHz之間。

在本實施例中，單極天線110能夠藉由與寄生天線120 耦合以產生第一模態，且第一模態能夠藉由調整間距G的寬度與長度以達到最佳化，使得單極天線110的長度能夠被縮短，進而達到縮小天線尺寸的目的。此外，第一寄生輻射部121及第二寄生輻射部122的總長度，以及本體輻射部114的長度為第一射頻信號的波長長度的四分之一。

圖3B為圖1A的天線結構於收發第二射頻信號的示意 圖。請參考圖3B，當天線模組100收發第二射頻信號時，第二涵蓋頻段包括第三子頻段、第四子頻段及第五子頻段。寄生天線120 包括寄生輻射部124，單極天線更包括第一本體輻射部115、第二本體輻射部116、第三本體輻射部117及第四本體輻射部118。第二本體輻射部116連接第一本體輻射部115的一端並沿著第一方向D1延伸，第二本體輻射部116與第一本體輻射部115構成轉折。第三本體輻射部117連接於第一本體輻射部115連接第二本體輻射部116的同一端，第三本體輻射部117相對第二本體輻射部116延伸，並與第一本體輻射部115構成轉折。第四本體輻射部118，與第一本體輻射部115連接並位於相對第二本體輻射部116及第三本體輻射部117的另一端，第四本體輻射部118與第一本體輻射部115構成轉折。

當第二射頻信號的中心頻率在第二涵蓋頻段內時，第一本體輻射部115及第二本體輻射部116產生第三模態以收發位於第三子頻段的第二射頻信號，第一本體輻射部115及第三本體輻射部117產生第四模態以收發位於第四子頻段的第二射頻信號，第四本體輻射部118及寄生輻射部124產生第五模態以收發位於第五子頻段的第二射頻信號。

舉例而言，在本實施例中，第二涵蓋頻段介於1710MHz至2170MHz之間。第五子頻段可為高頻的頻段，第三子頻段為中頻的頻段，且第四子頻段為低頻的頻段。此外，第一本體輻射部115及第二本體輻射部116的總長度以及第四本體輻射部118及寄生輻射部124的總長度為第二射頻信號的波長長度的四分之一。然而，本發明在此並不限制天線的線路配置方式以及涵蓋頻段。 圖4A至圖4D為本發明其他實施例的天線線路的示意圖。其中，在圖4A的天線模組200a中，單極天線210a為一T字型的外形。而圖4B與圖4A的差異在於，圖4B的天線模組200b的單極天線210b具有本體輻射支部211a。在圖4C中，天線模組200c的寄生天線220c更包括寄生輻射支部221c。圖4D與圖4C的差異僅在於，圖4B的天線模組200d的寄生天線220d的寄生輻射支部221d位置低於圖4A的寄生輻射支部221c。

綜上所述，在本發明的電子裝置的天線模組中，單極天線以及自接地面拉出的寄生天線能夠藉由連接線路連接於感應器。第一及第二被動元件分別設置在連接線路連接單極天線及寄生天線的位置，且矩陣線路能被設置在寄生天線耦接接地面的位置。當天線模組連接感應器並收發射頻訊號時，被動元件能夠阻絕單極天線以及寄生天線的電流流至感應器，以避免天線模組的諧振模態被影響，且矩陣線路還可保持天線模組操作在原本的諧振模態。從感應墊角度來看，矩陣線路能夠斷開寄生天線與接地面以避免當寄生天線在作為感應墊時接地，使得單極天線與寄生天線更可作為感應器的感應墊，且感應器的感應墊與天線模組共構更能夠使感應器的感應墊具有最大涵蓋的感應面積以及感應距離。此外，本實施例的天線模組能夠藉由將單極天線與寄生天線以一間距相隔設置，使其相互耦合匹配，以降低天線的長度。因此，本發明的天線模組不但能夠維持收發通信訊號的功能，且更可以作為感應器的感應墊，使得電子裝置不需額外再設置感應 墊，並縮小天線體積，進而提升電子裝置內空間配置的彈性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧天線模組

12‧‧‧接地面

110‧‧‧單極天線

112‧‧‧饋入點

120‧‧‧寄生天線

130‧‧‧感應器

140‧‧‧連接線路

142‧‧‧第一端

144‧‧‧第二端

150‧‧‧矩陣線路

152‧‧‧電感

154‧‧‧電容

160‧‧‧第一被動元件

170‧‧‧第二被動元件

180‧‧‧第三被動元件

Claims (10)

1. 一種電子裝置，包括：一天線模組，設置於該電子裝置，並用以收發至少一射頻信號，該天線模組包括：一單極天線；一寄生天線，相鄰該單極天線並耦接該電子裝置的一接地面；一感應器，耦接該單極天線及該寄生天線；一連接線路，耦接該感應器，並於遠離該感應器的一端具有一第一端及一第二端，其中該第一端耦接該單極天線，該第二端耦接該寄生天線；一矩陣線路，設置於該寄生天線連接該接地面的一端；一第一被動元件，位於該感應器與該單極天線之間，並設置於該連接線路中連接該單極天線的一端；以及一第二被動元件，位於該感應器與該寄生天線之間，並設置於該連接線路中連接該寄生天線的一端，其中，當該天線模組連接該感應器並收發該射頻信號時，該第一被動元件及該第二被動元件阻隔該天線模組的電流流入該感應器，當該天線模組不收發該射頻信號時，該矩陣線路斷開該寄生天線及該接地面。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該單極天線大致為一倒L形或T形金屬片。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該矩陣線路包括：至少一電感，設置於靠近該接地面的一側；以及至少一電容，相鄰地設置於該電感遠離該接地面的一側。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，更包括一第三被動元件，該第三被動元件設置於該連接線路且位於該第二端遠離相對該第二被動元件的一側。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該射頻信號包括一第一射頻信號及一第二射頻訊號，當該天線模組收發該第一射頻信號時，該第一射頻信號具有一第一涵蓋頻段，該第一涵蓋頻段包括一第一子頻段及一第二子頻段，當該天線模組收發該第二射頻信號時，該第二射頻信號具有一第二涵蓋頻段，該第二涵蓋頻段包括一第三子頻段、一第四子頻段及一第五子頻段。
6. 如申請專利範圍第5項所述的電子裝置，其中該單極天線包括一本體輻射部，該寄生天線包括：一第一寄生輻射部；一第二寄生輻射部，連接該第一寄生輻射部的一端並沿著一第一方向延伸，該第二寄生輻射部至少一部份與該單極天線的至少一部分以一間距平行地設置；以及一第三寄生輻射部，連接於該第一寄生輻射部連接該第二寄生輻射部的該端，並沿著相對該第二寄生輻射部的方向延伸；當該第一射頻信號的中心頻率在該第一涵蓋頻段內時，該第一寄生 輻射部及該第二寄生輻射部耦合該本體輻射部產生一第一模態以收發位於該第一子頻段的該第一射頻信號，該第一寄生輻射部及該第三寄生輻射部產生一第二模態以收發位於該第二子頻段的該第一射頻信號。
7. 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置，其中該第一寄生輻射部及該第二寄生輻射部的總長度，以及該本體輻射部的長度為該第一射頻信號的波長長度的四分之一。
8. 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置，其中該寄生天線更包括一寄生輻射部，該單極天線更包括：一第一本體輻射部；一第二本體輻射部，連接該第一本體輻射部的一端並沿著該第一方向延伸，該第二本體輻射部與該第一本體輻射部構成轉折；一第三本體輻射部，連接於該第一本體輻射部連接該第二本體輻射部的該端，該第三本體輻射部相對該第二本體輻射部延伸，並與該第一本體輻射部構成轉折；以及一第四本體輻射部，與該第一本體輻射部連接並位於相對該第二本體輻射部及該第三本體輻射部的另一端，該第四本體輻射部與該第一本體輻射部構成轉折；當該第二射頻信號的中心頻率在該第二涵蓋頻段內時，該第一本體輻射部及該第二本體輻射部產生一第三模態以收發位於該第三子頻段的該第二射頻信號，該第一本體輻射部及該第三本體輻射部產生一第四模態以收發位於該第四子頻段的該第二射頻信號，該第四本體輻射部及該寄生輻 射部產生一第五模態以收發位於該第五子頻段的該第二射頻信號。
9. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中該第一本體輻射部及該第二本體輻射部的總長度以及該第四本體輻射部及該寄生輻射部的總長度為該第二射頻信號的波長長度的四分之一。
10. 如申請專利範圍第5項所述的電子裝置，其中該第一涵蓋頻段介於704MHz至960MHz之間，該第二涵蓋頻段介於1710MHz至2170MHz之間。