TWI523318B - 行動裝置 - Google Patents

Description

行動裝置

本發明係關於一種行動裝置，特別係關於包括一天線結構之行動裝置。

隨著行動通訊技術的發達，手持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，手持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。

在現有的技術中，常以固定尺寸之一金屬件作為天線主體，該金屬件的長度須等於所需頻帶對應之二分之一波長或四分之一波長。傳統的設計方式限制了金屬件的大小以及形狀，並增加了天線在外觀設計上的難度。

本發明提供一種行動裝置，包括：一天線結構，包括：一主輻射部，具有耦接至一信號源之一饋入接腳，其中該 饋入接腳位於該主輻射部之一端；一第一寄生部，靠近該主輻射部，並具有一第一寄生接腳，其中該第一寄生接腳位於該第一寄生部之一端；以及一第一調整部，包括一第一切換器和複數路徑，其中該第一切換器係選擇性地耦接該等路徑之一者至該第一寄生接腳，使得該天線結構操作於多重頻帶。

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1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之一行動裝置100及其天線結構105之示意圖。行動裝置100可以是一手機、一平板電腦，或是一筆記型電腦。如第1A圖所示，行動裝置100包括至少一天線結構105，而天線結構105包括：一主輻射部110、一寄生部120，以及一調整部130。在其他實施例中，行動裝置100更可包括其他必要元件，例如：一處理器、一收發器、一外殼，以及一觸控面板(未顯示於第1A圖中)。

主輻射部110和寄生部120可以用金屬製成，例如：銅、銀或是鋁。寄生部120係獨立於主輻射部110之外。主輻射部110具有耦接至一信號源190之一饋入接腳112(此處的「接腳」一詞可以指一元件上之一連接點，而該元件再經由該連接點耦接至其他元件)。饋入接腳112位於主輻射部110之一端114。寄生部120係靠近主輻射部 110。位於寄生部120和主輻射部110之間之一間隙G1非常小，故此二元件之間之互相耦合可以因而增強。寄生部120具有一寄生接腳122。寄生接腳122係靠近饋入接腳112，並位於寄生部120之一端124。在本實施例中，主輻射部110為一C字形，而寄生部120為一I字形。值得注意的是，本發明並不限於此。在其他實施例中，主輻射部110和寄生部120可以分別具有其他形狀，例如：為一L字形或是一S字形。

第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之一調整部130耦接至寄生部120之示意圖。如第1B圖所示，調整部130包括一切換器132和複數條路徑134-1、134-2、…、134-N(N為大於2或等於2之一正整數)。路徑134-1可以是一短路路徑(Shorted Path)，其直接耦接至一接地節點VSS，而其餘路徑134-2、…、134-N則可以分別包括一或複數個電路元件，例如一或複數個電容器、電感器，或(且)電阻器。值得注意的是，本發明並不限於此。在另一實施例中，路徑134-1亦可包括一或複數個電路元件。在一些實施例中，該短路路徑可以取代為一開路路徑(Open Path)。該短路路徑或該開路路徑則可以用一或複數條微帶線(Microstrip Line)實施之。切換器132係選擇性地耦接該等路徑134-1、134-2、…、134-N之一者至寄生部120之寄生接腳122，使得行動裝置100之天線結構105可以操作於多重頻帶。在一些實施例中，切換器132可以根據一使用者輸入，或是根據行動裝置100之一處理器(未顯示)所產生之一控制信號SC1，來於該等路徑134-1、134-2、…、 134-N之間進行切換。另外，為了改善阻抗匹配，亦可將一匹配電路(未顯示)加入，並耦接於寄生接腳122和切換器132之間。

第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之一行動裝置200及其天線結構210之示意圖。和第1A圖相比，天線結構210更包括另一寄生部140和另一調整部150，而主輻射部110更具有耦接至一接地節點VSS之一接地接腳116。寄生部140亦獨立於主輻射部110之外。相似地，寄生部140亦靠近主輻射部110，並具有一寄生接腳142，其中寄生接腳142係靠近饋入接腳112，並位於寄生部140之一端144。調整部150之一切換器係耦接至寄生接腳142。調整部150之複數條路徑可以和調整部130之該等路徑134-1、134-2、…、134-N相同或是不同。調整部150之內部元件和功能都和第1B圖所示之調整部130非常類似，因此不再重複說明。接地接腳116係靠近饋入接腳112，並用於調整天線結構210之阻抗匹配。在另一實施例中，接地接腳116亦可由主輻射部110中移除。

第2B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之一行動裝置250及其天線結構260之示意圖。第2B圖和第2A圖相似。兩者之差異在於，在天線結構260中，寄生接腳142係耦接至接地節點VSS，而非調整部150。在另一實施例中，亦可改為寄生部120之寄生接腳122耦接至接地節點VSS，而寄生部140之寄生接腳142耦接至調整部130。在本發明中，一天線結構可以包括複數個寄生部，該等寄生部中之至少一寄生接腳係耦接至一調整部，使得該天線結 構可以涵蓋多重頻帶。其餘之寄生接腳則沒有限制，可以耦接至接地節點VSS或是其他的調整部，依實際上不同需求而定。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之一行動裝置300及其天線結構310之示意圖。和第1A圖相比，天線結構310更包括一支路350。支路350係耦接至主輻射部110，其中主輻射部110係部份地圍繞支路350。通常來說，支路350之長度較主輻射部110之長度更短，而支路350係用於產生一高頻頻帶。在本實施例中，支路350為一I字形。值得注意的是，本發明並不限於此。在其他實施例中，支路350亦可為其他形狀，例如：為一L字形或一S字形。

第4圖係顯示根據本發明較佳實施例所述之一行動裝置400及其天線結構410之示意圖。和第1A圖相比，天線結構410更包括二條支路350、360，以及另一調整部160。支路350係耦接至主輻射部110，其中主輻射部110係部份地圍繞支路350。支路360係耦接至支路350，其中主輻射部110亦部份地圍繞支路360。通常來說，支路350、360之長度皆較主輻射部110之長度更短，而兩者皆用於產生高頻頻帶。在本實施例中，支路350為一L字形，而支路360為一I字形。值得注意的是，本發明並不限於此。在其他實施例中，支路350、360亦可分別為其他形狀，例如：為一L字形或一S字形。另外，天線結構410更具有一接地接腳116和一調整接腳362。接地接腳116係耦接至接地節點VSS，且位於支路350之一端354。調整接腳362則位於支路360之一端364。調整部160之一切換器係耦 接至調整接腳362。調整部160之複數條路徑可以和調整部130之該等路徑134-1、134-2、…、134-N相同或是不同。為了改善阻抗匹配，可將一匹配電路(未顯示)加入，並耦接於調整接腳362和調整部160之該切換器之間。調整部160之內部元件和功能都和第1B圖所示之調整部130非常類似，因此不再重複說明。事實上，調整接腳362可以位於主輻射部、支路350，或是支路360之任何一部份。例如，調整接腳362可以改為位於主輻射部110之另一端117。在本實施例中，耦接至調整接腳362之調整部160主要係用於調整天線結構410之低頻頻帶，而耦接至寄生接腳122之調整部130主要係用於調整天線結構410之高頻頻帶。

第5A-5M圖係顯示根據本發明一些實施例所述之一些天線結構之示意圖。在這些實施例中，一天線結構可以包括一個、二個、三個，或是更多個寄生部，而該等寄生部皆獨立於該天線結構之一主輻射部之外。如前所述，該等寄生部中之至少一寄生接腳係耦接至一調整部，但其餘之寄生接腳則沒有限制，可以耦接至接地節點VSS或是其他的調整部。每一寄生接腳必須靠近該天線結構之一饋入接腳。另外，亦可加入一接地接腳至該天線結構，以調整該天線結構之阻抗匹配，或是可加入一調整接腳至該天線結構，使得該天線結構可操作於多重頻帶。在一些實施例中，該接地接腳之位置可與該饋入接腳之位置來對換。由於第5A-5M圖所示之天線結構和第1A圖所示之天線結構相似，它們皆可以具有相似之功效。

回頭參考第4圖。在較佳實施例中，天線結構410之調整部130、160可以如下列方式設置。第6A圖係顯示根據本發明一實施例所述之調整部130耦接至寄生部120之寄生接腳122之示意圖。如第6A圖所示，調整部130包括一切換器132和二條路徑134-1、134-2。路徑134-1為耦接至接地節點VSS之一短路路徑，而路徑134-2包括耦接至接地節點VSS之一電容器C1。切換器132係選擇性地耦接該等路徑134-1、134-2之一者至寄生部120之寄生接腳122。在一些實施例中，切換器132可以根據一使用者輸入，或是根據行動裝置400之一處理器(未顯示)所產生之一控制信號SC1，來於該等路徑134-1、134-2之間進行切換。第6B圖係顯示根據本發明一實施例所述之調整部160耦接至支路360之調整接腳362之示意圖。如第6B圖所示，調整部160包括一切換器162和三條路徑164-1、164-2、164-3。路徑164-1為耦接至接地節點VSS之一短路路徑，路徑164-2包括耦接至接地節點VSS之一電感器L1，而路徑164-3包括耦接至接地節點VSS之另一電感器L2。切換器162係選擇性地耦接該等路徑164-1、164-2、164-3之一者至支路360之調整接腳362。相似地，切換器162可以根據一使用者輸入，或是根據行動裝置400之該處理器所產生之一控制信號SC2，來於該等路徑164-1、164-2、164-3之間進行切換。在一實施例中，電容器C1之一電容值約為0.5pF，電感器L1之一電感值約為3.3nH，而電感器L2之一電感值約為7.2nH。以上參數可根據不同之所需頻帶進行調整。

第7A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構410之返回損失(Return Loss)圖。在本實施例中，可假設切換器132恆耦接至路徑134-1。若切換器162耦接至路徑164-1，則天線結構410可涵蓋一頻帶FB1，其約介於925MHz至980MHz之間。若切換器162耦接至路徑164-2，則天線結構410可涵蓋一頻帶FB2，其約介於880MHz至960MHz之間。若切換器162耦接至路徑164-3，則天線結構410可涵蓋一頻帶FB3，其約介於824MHz至894MHz之間。就低頻頻帶而言，天線結構410可涵蓋至少GSM850/900頻帶。前述之頻帶FB1、FB2、FB3之範圍皆可調整，以符合不同之應用需求。

第7B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構410之返回損失圖。在本實施例中，可假設切換器162恆耦接至路徑164-1。若切換器132耦接至路徑134-1，則天線結構410可涵蓋一頻帶FB4，其約介於1710MHz至2170MHz之間。若切換器132耦接至路徑134-2，則天線結構410可涵蓋一頻帶FB5，其約介於1850MHz至2170MHz之間。就高頻頻帶而言，天線結構410可涵蓋至少GSM1800/1900頻帶和WCDMA Band 1頻帶。前述之頻帶FB4、FB5之範圍皆可調整，以符合不同之應用需求。

第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之一行動裝置800及其天線結構105之示意圖。如第8圖所示，行動裝置800更包括一基板810(例如：一FR4基板)和一接地面820。接地面820可以用金屬製成，例如：銅、銀或是鋁。在一些實施例中，接地面820可以提供前述之接地節點VSS。 基板810可以具有相對之二表面E1、E2。天線結構105，如第1A圖所示，係設置於基板810之表面E1，而接地面820係設置於基板810之表面E2。值得注意的是，本發明並不限於此。從第2A-5M所有圖中的每一種天線結構皆可套用至行動裝置800當中，且可設置於基板810之一表面上。在另一實施例中，接地面820亦可以由行動裝置800中移除。

藉由控制耦接於至少一寄生部之至少一調整部，本發明之天線結構可以操作於多重頻帶，例如：GSM(Global System for Mobile Communications)頻帶、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)頻帶，或是LTE(Long Term Evolution)頻帶。另外，此天線結構之尺寸非常小，故可以適用於各種行動通訊裝置。本發明之行動裝置及其天線結構不僅能提供較大之頻寬，亦可維持良好之輻射效率。

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，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、200、250、300、400、800‧‧‧行動裝置

105、210、260、310、410、501、502、503、504、505、506、507、508、509、510、511、512、513‧‧‧天線結構

110‧‧‧主輻射部

112‧‧‧饋入接腳

114‧‧‧主輻射部之一端

116‧‧‧接地接腳

117‧‧‧主輻射部之另一端

120、140、170‧‧‧寄生部

122、142、172‧‧‧寄生接腳

124、144‧‧‧寄生部之一端

130、150、160‧‧‧調整部

132、162‧‧‧切換器

134-1、134-2、…、134-N、164-1、164-2、164-3‧‧‧路徑

190‧‧‧信號源

350、360‧‧‧支路

354、364‧‧‧支路之一端

362‧‧‧調整接腳

810‧‧‧基板

820‧‧‧接地面

C1‧‧‧電容器

E1、E2‧‧‧基板之表面

FB1、FB2、FB3、FB4、FB5‧‧‧頻帶

L1、L2‧‧‧電感器

SC1、SC2‧‧‧控制信號

VSS‧‧‧接地節點

第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置及其天線結構之示意圖；第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之調整部耦接至寄生部之示意圖；第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置及其天線結構之示意圖；第2B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置及其天線結構之示意圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置及其天線結構之示意圖；第4圖係顯示根據本發明較佳實施例所述之行動裝置及其天線結構之示意圖；第5A-5M圖係顯示根據本發明一些實施例所述之一些天線結構之示意圖；第6A圖係顯示根據本發明一實施例所述之調整部耦接至寄生部之寄生接腳之示意圖；第6B圖係顯示根據本發明一實施例所述之調整部耦接至支路之調整接腳之示意圖；第7A圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之返回損失圖；第7B圖係顯示根據本發明一實施例所述之天線結構之返回損失圖；第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置及其天線結構之示意圖。

100‧‧‧行動裝置

105‧‧‧天線結構

110‧‧‧主輻射部

112‧‧‧饋入接腳

114‧‧‧主輻射部之一端

120‧‧‧寄生部

122‧‧‧寄生接腳

124‧‧‧寄生部之一端

130‧‧‧調整部

190‧‧‧信號源

Claims (19)

1. 一種行動裝置，包括：一天線結構，包括：一主輻射部，具有耦接至一信號源之一饋入接腳，其中該饋入接腳位於該主輻射部之一端；一第一寄生部，靠近該主輻射部，並具有一第一寄生接腳，其中該第一寄生接腳位於該第一寄生部之一端；以及一第一調整部，包括一第一切換器和複數路徑，其中該第一切換器係選擇性地耦接該等路徑之一者至該第一寄生接腳，使得該天線結構操作於多重頻帶；其中該第一寄生部係獨立於該主輻射部之外；其中該等路徑包括一第一路徑和一第二路徑，該第一路徑為一短路路徑且直接耦接至一接地節點，該第二路徑包括一電容器，且該電容器直接耦接至該接地節點。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一寄生接腳係靠近該饋入接腳。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該主輻射部更具有耦接至一接地節點之一接地接腳。
4. 如申請專利範圍第3項所述之行動裝置，其中該接地接腳係靠近該饋入接腳。
5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構更包括：一第二寄生部，靠近該主輻射部，並具有一第二寄生接腳，其中該第二寄生接腳位於該第二寄生部之一端；以 及一第二調整部，包括一第二切換器和複數路徑，其中該第二切換器係選擇性地耦接該等路徑之一者至該第二寄生接腳。
6. 如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該第二寄生接腳係靠近該饋入接腳。
7. 如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該第二寄生部係獨立於該主輻射部之外。
8. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構更包括：一第二寄生部，靠近該主輻射部，並具有一第二寄生接腳，其中該第二寄生接腳位於該第二寄生部之一端，且該第二寄生接腳係耦接至一接地節點。
9. 如申請專利範圍第8項所述之行動裝置，其中該第二寄生部係獨立於該主輻射部之外。
10. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構更包括：一第一支路，耦接至該主輻射部，其中該主輻射部係部份地圍繞該第一支路。
11. 如申請專利範圍第10項所述之行動裝置，其中該第一支路為一I字形。
12. 如申請專利範圍第10項所述之行動裝置，其中該天線結構更包括：一第二支路，耦接至該第一支路，其中該主輻射部係部份地圍繞該第二支路。
13. 如申請專利範圍第12項所述之行動裝置，其中該第一支路為一L字形，而該第二支路為一I字形。
14. 如申請專利範圍第13項所述之行動裝置，其中該天線結構更具有耦接至一接地節點之一接地接腳，該接地接腳位於該第一支路之一端。
15. 如申請專利範圍第14項所述之行動裝置，其中該天線結構更具有一調整接腳，該調整接腳位於該第二支路之一端，且其中該行動裝置更包括：一第三調整部，包括一第三切換器和複數路徑，其中該第三切換器係選擇性地耦接該等路徑之一者至該調整接腳。
16. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構更具有一調整接腳，且其中該行動裝置更包括：一第三調整部，包括一第三切換器和複數路徑，其中該第三切換器係選擇性地耦接該等路徑之一者至該調整接腳。
17. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一基板，具有一第一表面和一第二表面，其中該天線結構係設置於該基板之該第一表面；以及一接地面，設置於該基板之該第二表面。
18. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該主輻射部為一C字形。
19. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一寄生部為一I字形。