TWI505549B - 可攜式通訊裝置 - Google Patents

Description

可攜式通訊裝置

本發明是有關於一種通訊裝置，且特別是有關於一種可攜式通訊裝置。

隨著無線通訊技術的迅速發展，可攜式通訊裝置，如，行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)以及平板電腦(Tablet)等競相湧現，成為現代人日常生活不可缺少的一部分。

在可攜式通訊裝置中，用來發射、接收無線電波以傳遞、交換無線電資料訊號的天線裝置，無疑是可攜式通訊裝置中最重要的組件之一。近年來，由於各種通訊系統及其應用的不斷出現，使得天線必需朝向多頻帶設計，以涵蓋多個系統操作頻帶。此外，可攜式通訊裝置的外觀亦趨向輕薄與微型化，使得可攜式通訊裝置之天線設計受到結構尺寸上的限制，造成多頻天線設計上的困難。

習知技術將可攜式通訊裝置之金屬邊框(bezel)截斷成為複數個金屬區域，並經由巧妙的結構設計，使其成為天線輻射體的一部份。然而，金屬邊框之截斷處具有很強的電容寄生效應，一旦使用者的手靠近或觸碰到金屬邊框之截斷處，天線的共振模態會受到電容效應的影響而造成共振頻率偏移與反射損耗增加，使得可攜式通訊裝置產生通訊中斷或收訊不良等狀況。

因此，迄今習知技術仍具有上述缺陷與不足之處需要解決。

本揭示內容之一態樣是在提供一種可攜式通訊裝置，包含外觀件、基板以及切換式共振天線。基板設置於外觀件內，並具有接地面。切換式共振天線包含第一連接部、切換單元、第一金屬件以及第二金屬件，其中第一連接部電性耦接於接地面與切換單元之間，切換單元依據感測結果所對應產生之控制信號將第一連接部電性耦接至第一金屬件或第二金屬件，以產生第一共振模態。

依據本揭示內容之一實施例，其中第一金屬件以及第二金屬件係屬於外觀件之一部份。

依據本揭示內容之一實施例，其中當第一連接部電性耦接第一金屬件時，第一金屬件與接地面之間形成第一共振腔，當第一連接部電性耦接第二金屬件時，第二金屬件與接地面之間形成第二共振腔。

依據本揭示內容之一實施例，其中外觀件可包含邊框。邊框之一端與第一金屬件之間具有第一間隙，邊框之另一端與第二金屬件之間具有第二間隙。

依據本揭示內容之一實施例，其中邊框可由金屬材質或非金屬材質所組成。

依據本揭示內容之一實施例，其中第一金屬件之電氣長度與第一間隙為可調整，以控制第一共振腔所產生之第一共振模態；第二金屬件之電氣長度與第二間隙為可調整，以控制第二共振腔所產生之第一共振模態。

依據本揭示內容之一實施例，其中第一金屬件之有效電氣長度等同於第二金屬件之有效電氣長度。

依據本揭示內容之一實施例，上述可攜式通訊裝置更包含第一感測單元以及第二感測單元。第一感測單元設置鄰近於第一間隙，用以感測物體是否靠近或觸碰第一金屬件，並據以輸出第一感測信號。第二感測單元設置鄰近於第二間隙，用以感測物體是否靠近或觸碰第二金屬件，並據以輸出第二感測信號。

依據本揭示內容之一實施例，上述可攜式通訊裝置更包含控制單元。控制單元電性耦接第一感測單元、第二感測單元以及切換單元，且控制單元依據所接收之感測信號以產生相對應之控制信號，以控制切換單元的切換動作。

依據本揭示內容之一實施例，上述可攜式通訊裝置更包含平面式倒F天線。平面式倒F天線包含饋入部、接地端、第二連接部、第一輻射部以及第二輻射部。饋入部以及接地端係電性耦接至基板，且接地端電性耦接至基板之接地面上，其中第二連接部電性耦接饋入部、接地端、第一輻射部以及第二輻射部。

依據本揭示內容之一實施例，其中外觀件可包含殼體，第一輻射部以及第二輻射部可設置於殼體上或殼體內，分別用以產生第二共振模態以及第三共振模態。

依據本揭示內容之一實施例，上述可攜式通訊裝置更包含單極天線、環型天線、槽孔天線以及倒F天線中至少一者，以產生所需操作頻段之共振模態。

根據本揭示內容上述態樣所述之技術內容，可改善使用者靠近或觸碰可攜式通訊裝置時，電容效應對天線共振模態之共振頻率與反射損耗的影響，以維持可攜式通訊裝置之通訊品質。

以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之較佳實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。

第1A圖係依照本揭示內容一實施方式繪示一種可攜式通訊裝置100之結構示意圖，其係從可攜式通訊裝置100之背面視角來解釋相關元件之設置，其中所謂的背面視角乃相對於可攜式通訊裝置100之觸控顯示器模組(未繪示)而言。可攜式通訊裝置100可包含外觀件(appearance)110、基板120以及切換式共振天線130。基板120設置於外觀件110內，並具有接地面122。切換式共振天線130可包含第一連接部132、切換單元134、第一金屬件136以及第二金屬件138，其中第一連接部132電性耦接於接地面122與切換單元134之間，且切換單元134依據感測結果所對應產生之控制信號將第一連接部132電性耦接至第一金屬件136或第二金屬件138，以產生第一共振模態(或稱為第一高頻共振模態)，例如：UMTS-2100之1920 MHz～2170 MHz的可操作頻率範圍。

在本揭示內容之一實施例中，第一金屬件136以及第二金屬件138係屬於外觀件110之一部份，其中所謂的外觀件主要係為用以容納可攜式通訊裝置100相關元件之機械結構，亦包含可攜式通訊裝置100之外框(frame)或邊框(bezel)。需說明的是，第一金屬件136以及第二金屬件138可設置於外觀件110之外側以及內側之任一者，其設置方式係由實際外觀設計需求決定，而不以上述實施範例為限。

在本揭示內容之一實施例中，外觀件110可包含邊框112。邊框112之一端與第一金屬件136之間具有第一間隙G1，邊框112之另一端與第二金屬件138之間具有第二間隙G2。需說明的是，邊框112可由金屬材質或非金屬材質所組成，且邊框112之結構型式與設置方式係由實際外觀設計需求決定，而不以上述實施範例為限。值得注意的是，邊框112、第一金屬件136與第二金屬件138皆可視為構成可攜式通訊裝置100之外觀件110的一部份。

在本揭示內容之一實施例中，當第一連接部132電性耦接第一金屬件136時，第一金屬件136與接地面122之間形成第一共振腔。當第一連接部132電性耦接第二金屬件138時，第二金屬件138與接地面122之間形成第二共振腔。需說明的是，第一共振腔與第二共振腔皆可用以產生第一共振模態，以收發相關之射頻訊號，並在第一共振模態所對應之可操作頻率範圍中提供較佳的反射損耗(Return Loss)，使得切換式共振天線130在此第一共振模態中具有較佳的輻射效能。

在本揭示內容之一實施例中，第一金屬件136之電氣長度(即共振路徑)與第一間隙G1的大小皆為可調整，以控制第一共振腔所產生之第一共振模態。舉例來說，透過第一金屬件136之電氣長度與第一間隙G1之調整，可控制第一共振模態之可操作頻率範圍在，例如：UMTS-2100之1920 MHz～2170 MHz(第一高頻)之間，並提供較佳的反射損耗(例如：Return loss<-10dB)。同理，第二金屬件138之電氣長度與第二間隙G2的大小亦為可調整，以控制第二共振腔所產生之第一共振模態。此外，第一金屬件136與第二金屬件138之間具有第三間隙G3，且第三間隙G3的大小亦為可調整，以控制第一共振模態之可操作頻率範圍、頻寬以及反射損耗中至少一者。除此之外，第一金屬件136之有效電氣長度係實質上等同於第二金屬件138之有效電氣長度。

請同時參照第1A圖與第1B圖。第1B圖係依照本揭示內容一實施方式繪示一種可攜式通訊裝置100之簡易電路方塊示意圖。在本揭示內容之一實施例中，可攜式通訊裝置100更可包含第一感測單元142以及第二感測單元144。第一感測單元142設置鄰近於第一間隙G1，用以感測物體是否靠近或觸碰第一金屬件136，並據以輸出第一感測信號。第二感測單元144設置鄰近於第二間隙G2，用以感測物體是否靠近或觸碰第二金屬件138，並據以輸出第二感測信號。基本上，所謂的第一感測單元142及第二感測單元144可以是一般常用的感測器(sensor)，例如：光感測器、近接感測器、壓力感測器、觸控式感測器...等等。

在本揭示內容之一實施例中，可攜式通訊裝置100更可包含處理器(未繪示)與控制單元146。基本上，處理器可接收第一感測單元142與第二感測單元144之感測訊號，並將處理後之感測訊號饋入至控制單元146。此外，控制單元146電性耦接第一感測單元142、第二感測單元144以及切換單元134，並依據所接收之感測信號以產生相對應之控制信號，進而控制切換單元134的切換動作。

舉例來說，當物體(例如：使用者的手)靠近或觸碰第二金屬件138時，第二感測單元(例如：近接感測器Proximity Sensor)144感測到有物體靠近，並據以輸出第二感測信號給控制單元146。隨後，控制單元146依據第二感測信號產生相對應之控制信號給切換單元134，以控制切換單元134操作於第一切換模式，使得切換單元134之共用端COM連接第一切換端L1。因此，第一連接部132可電性耦接至第一金屬件136，使得第一金屬件136與接地面122之間形成第一共振腔。同理，當物體靠近或觸碰第一金屬件136時，第一感測單元(例如：近接感測器Proximity Sensor)142感測到有物體靠近，並據以輸出第一感測信號給控制單元146。隨後，控制單元146依據第一感測信號產生相對應之控制信號給切換單元134，以控制切換單元134操作於第二切換模式，使得切換單元134之共用端COM連接第二切換端L2。因此，第一連接部132可電性耦接至第二金屬件138，使得第二金屬件138與接地面122之間形成第二共振腔。換言之，當第一金屬件136或第二金屬件138因使用者的手所靠近或觸碰而導致其輻射效能受到影響時，控制單元146將依據相關之感測結果產生相對應之控制信號，使切換單元134之共用端COM電性耦接至第一切換端L1或第二切換端L2，以維持最佳之天線發射與收訊品質。

在本揭示內容之一實施例中，可攜式通訊裝置100更可包含平面式倒F天線150，其可設置於一天線載體(未繪示)或外觀件110之上。平面式倒F天線150可包含饋入部151、接地端152、第二連接部154、第一輻射部156以及第二輻射部158。饋入部151以及接地端152可利用彈片(spring)或頂針(pogo pin)電性耦接至基板120，接地端152亦電性耦接至基板120之接地面122上，且彈片或頂針係可設置於基板120上。此外，第二連接部154電性耦接饋入部151、接地端152、第一輻射部156以及第二輻射部158。

在一實施例中，外觀件110可包含殼體，且第一輻射部156以及第二輻射部158可設置於殼體上或殼體內。值得注意的是，平面式倒F天線150所在之平面係不同於基板120所在之平面，且第一輻射部156以及第二輻射部158之電氣長度(即共振路徑)係為相異，使其可產生相異之第二共振模態以及第三共振模態，以收發相關之射頻訊號。舉例來說，若第一輻射部156之電氣長度小於第二輻射部158之電氣長度時，第一輻射部156所產生之第二共振模態(或稱為第二高頻模態，例如：DCS-1800之1710 MHz～1880 MHz與PCS-1900之1850 MHz～1990 MHz的可操作頻率範圍)的共振頻率(第二高頻)高於第二輻射部158所產生之第三共振模態(或稱為第一低頻模態，例如：GSM-900之824 MHz～960 MHz的可操作頻率範圍)的共振頻率(第一低頻)。

值得注意的是，可攜式通訊裝置100之射頻訊號可經由平面式倒F天線150之饋入部151饋入至第二連接部154，再藉由第二連接部154與第一連接部132之間的耦合效應，將射頻訊號饋入至第一金屬件136或第二金屬件138，以產生第一高頻共振模態。

在本揭示內容之一實施例中，可攜式通訊裝置100更可包含單極天線、環型天線、槽孔天線以及倒F天線中至少一者，以產生所需操作頻段之共振模態，使得可攜式通訊裝置100具有多頻帶通信之功能。需說明的是，可攜式通訊裝置100所配置之天線型式及其設置方式不以上述實施範例為限。

第2A圖係依照本揭示內容一實施方式繪示一種可攜式通訊裝置200之立體示意圖，其係從可攜式通訊裝置200之背面視角來解釋相關元件之設置，其中所謂的背面視角乃相對於可攜式通訊裝置100之觸控顯示器模組(未繪示)而言。可攜式通訊裝置200之結構與操作方式係與第1A圖與第1B圖所示之可攜式通訊裝置100相同或相似，於此不再贅述。在本實施例中，平面式倒F天線250可設置於外觀件210之第一表面2101(例如：可攜式通訊裝置200之背面)。此外，邊框212、第一金屬件236以及第二金屬件238可配置於外觀件210之側邊。第3A圖係繪示本揭示內容一實施方式中可攜式通訊裝置200之天線反射損耗示意圖。在本實施例中，可利用同軸電纜連接上述天線之饋入部與網路分析儀(Network Analyzer)之間，以透過網路分析儀量測可攜式通訊裝置200之PIFA天線250與第一金屬件236以及PIFA天線250與第二金屬件238所產生之多個共振模態下的反射損耗，並分別以反射損耗曲線310以及反射損耗曲線320表示，如第3A圖所示。

第2B圖係繪示如第2A圖之可攜式通訊裝置200的第一操作模式示意圖。在本揭示內容之一實施例中，當可攜式通訊裝置200操作於第一操作模式時，例如：資料模式(Data mode)，使用者的手10會靠近或觸碰到外觀件210之第二表面2102(例如：可攜式通訊裝置200之正面)上的觸控顯示器模組2103以及外觀件210側邊的第一金屬件236。此時，PIFA天線250與第一金屬件236所產生之多個共振模態受到使用者的手10靠近或觸碰第一金屬件236時的電容效應影響下，造成共振頻率偏移與反射損耗增加，使得可攜式通訊裝置200之通訊品質變差。第3B圖係繪示如第2B圖所示之可攜式通訊裝置200在第一操作模式下天線反射損耗示意圖，其中反射損耗曲線312係為可攜式通訊裝置200之PIFA天線250與第一金屬件236在第一操作模式下之反射損耗量測結果。反射損耗曲線322係為可攜式通訊裝置200之PIFA天線250與第二金屬件238在第一操作模式下之反射損耗量測結果。當使用者的手10靠近或觸碰第一金屬件236時，可攜式通訊裝置200可透過如第1圖所示之切換單元134選擇第二金屬件238形成共振腔，使得PIFA天線250與第二金屬件238所產生之第一～第三共振模態的共振頻率範圍符合DCS-1800及/或PCS-1900、UMTS-2100以及GSM-900之頻段，並在上述可操作頻段中同時具有較佳的反射損耗，如反射損耗曲線322所示。

第2C圖係繪示如第2A圖之可攜式通訊裝置200的第二操作模式示意圖。在本揭示內容之一實施例中，當可攜式通訊裝置200操作於第二操作模式時，例如：語音模式(Voice mode)，使用者的手10會靠近或觸碰到外觀件210側邊的第二金屬件238。此時，PIFA天線250與第二金屬件238所產生之多個共振模態受到使用者的手10靠近或觸碰第二金屬件238時的電容效應影響下，造成共振頻率偏移與反射損耗增加，使得可攜式通訊裝置200之通訊品質變差。第3C圖係繪示如第2C圖所示之可攜式通訊裝置200在第二操作模式下天線反射損耗示意圖，其中反射損耗曲線314係為可攜式通訊裝置200之PIFA天線250與第一金屬件236在第二操作模式下之反射損耗量測結果。反射損耗曲線324係為可攜式通訊裝置200之PIFA天線250與第二金屬件238在第二操作模式下之反射損耗量測結果。當使用者的手10靠近或觸碰第二金屬件238時，可攜式通訊裝置200可透過如第1圖所示之切換單元134選擇第一金屬件236形成共振腔，使得PIFA天線250與第一金屬件236所產生之第一～第三共振模態的共振頻率範圍符合DCS-1800及/或PCS-1900、UMTS-2100以及GSM-900之頻段，並在上述可操作頻段中同時具有較佳的反射損耗，如反射損耗曲線314所示。

除此之外，在本揭示內容之另一實施例中，第1圖中的第一輻射部156之電氣長度係可藉由調整，使得PIFA天線150之第二共振模態的可操作頻率範圍可依照實際需求而調整為1710 MHz～1990 MHz或1990 MHz～2170 MHz。再者，第一金屬件136與第二金屬件138之電氣長度亦可藉由調整，使得切換式共振天線130之第一共振模態的可操作頻率範圍可依照實際需求而調整為1575 MHz的GPS頻段或2.4 GHz的Blue-tooth及/或WiFi頻段。由此可知，本揭示內容之可攜式通訊裝置100可同時具有上述多種頻段之通訊能力，以符合現今各種無線通訊規範之需求。

綜上所述，本揭示內容所揭露之技術內容係可透過感測單元感測使用者所靠近或觸碰之外觀件區域，並透過切換開關選擇適當的共振金屬元件，以改善使用者在操作時對天線共振模態之共振頻率與反射損耗的影響，維持可攜式通訊裝置之通訊品質。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。

10．．．物體

100、200．．．可攜式通訊裝置

110、210．．．外觀件

2101．．．外觀件第一表面

2102．．．外觀件第二表面

2103．．．觸控顯示器模組

112、212．．．邊框

120．．．基板

122．．．接地面

130．．．切換式共振天線

132．．．第一連接部

134．．．切換單元

136、236．．．第一金屬件

138、238．．．第二金屬件

142．．．第一感測單元

144．．．第二感測單元

146．．．控制單元

150、250．．．平面式倒F天線

151．．．饋入部

152．．．接地端

154．．．第二連接部

156．．．第一輻射部

158．．．第二輻射部

COM．．．共用端

L1．．．第一切換端

L2．．．第二切換端

G1．．．第一間隙

G2．．．第二間隙

G3．．．第三間隙

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1A圖係依照本揭示內容一實施方式繪示一種可攜式通訊裝置之結構示意圖。

第1B圖係依照本揭示內容一實施方式繪示一種可攜式通訊裝置之電路方塊示意圖。

第2A圖係依照本揭示內容一實施方式繪示一種可攜式通訊裝置之立體示意圖。

第2B圖係繪示如第2A圖之可攜式通訊裝置的第一操作模式示意圖。

第2C圖係繪示如第2A圖之可攜式通訊裝置的第二操作模式示意圖。

第3A圖係繪示本揭示內容一實施方式中可攜式通訊裝置之天線反射損耗示意圖。

第3B圖係繪示如第2B圖所示之可攜式通訊裝置在第一操作模式下的天線反射損耗示意圖。

第3C圖係繪示如第2C圖所示之可攜式通訊裝置在第二操作模式下的天線反射損耗示意圖。

100．．．可攜式通訊裝置

110．．．外觀件

112．．．邊框

120．．．基板

122．．．接地面

130．．．切換式共振天線

132．．．第一連接部

134．．．切換單元

136．．．第一金屬件

138．．．第二金屬件

142．．．第一感測單元

144．．．第二感測單元

146．．．控制單元

150．．．平面式倒F天線

151．．．饋入部

152．．．接地端

154．．．第二連接部

156．．．第一輻射部

158．．．第二輻射部

COM．．．共用端

L1．．．第一切換端

L2．．．第二切換端

G1．．．第一間隙

G2．．．第二間隙

G3．．．第三間隙

Claims (12)

1. 一種可攜式通訊裝置，包含：一外觀件；一基板，設置於該外觀件內，且該基板具有一接地面；以及一切換式共振天線，包含一第一連接部、一切換單元、一第一金屬件以及一第二金屬件，該第一連接部電性耦接於該接地面與該切換單元之間，且該第一連接部依據一感測結果所對應產生之一控制信號將該接地面可切換性地經由該切換單元電性耦接至該第一金屬件或該第二金屬件，以產生一第一共振模態。
2. 如請求項1所述之可攜式通訊裝置，其中該第一金屬件以及該第二金屬件係屬於該外觀件之一部分。
3. 如請求項1所述之可攜式通訊裝置，其中當該第一連接部電性耦接該第一金屬件時，該第一金屬件與該接地面之間形成一第一共振腔，當該第一連接部電性耦接該第二金屬件時，該第二金屬件與該接地面之間形成一第二共振腔。
4. 如請求項3所述之可攜式通訊裝置，其中該外觀件可包含一邊框，該邊框之一端與該第一金屬件之間具有一第一間隙，該邊框之另一端與該第二金屬件之間具有一 第二間隙。
5. 如請求項4所述之可攜式通訊裝置，其中該邊框可由金屬材質或非金屬材質所組成。
6. 如請求項4所述之可攜式通訊裝置，其中該第一金屬件之電氣長度與該第一間隙為可調整，以控制該第一共振腔所產生之該第一共振模態；該第二金屬件之電氣長度與該第二間隙為可調整，以控制該第二共振腔所產生之該第一共振模態。
7. 如請求項1所述之可攜式通訊裝置，其中該第一金屬件之有效電氣長度等同於該第二金屬件之有效電氣長度。
8. 如請求項4所述之可攜式通訊裝置，更包含：一第一感測單元，設置鄰近於該第一間隙，用以感測一物體是否靠近或觸碰該第一金屬件，並據以輸出一第一感測信號；以及一第二感測單元，設置鄰近於該第二間隙，用以感測該物體是否靠近或觸碰該第二金屬件，並據以輸出一第二感測信號。
9. 如請求項8所述之可攜式通訊裝置，更包含： 一控制單元，電性耦接該第一感測單元、該第二感測單元以及該切換單元，且該控制單元依據所接收之該些感測信號以產生相對應之該控制信號，以控制該切換單元的切換動作。
10. 如請求項1所述之可攜式通訊裝置，更包含：一平面式倒F天線，包含一饋入部、一接地端、一第二連接部、一第一輻射部以及一第二輻射部，該饋入部以及該接地端係電性耦接至該基板，且該接地端電性耦接至該基板之該接地面上，其中該第二連接部電性耦接該饋入部、該接地端、該第一輻射部以及該第二輻射部。
11. 如請求項10所述之可攜式通訊裝置，其中該外觀件可包含一殼體，該第一輻射部以及該第二輻射部可設置於該殼體上或該殼體內，分別用以產生一第二共振模態以及一第三共振模態。
12. 如請求項1所述之可攜式通訊裝置，更包含單極天線、環型天線、槽孔天線以及倒F天線中至少一者，以產生所需操作頻段之共振模態。