TWI538294B - 天線裝置 - Google Patents

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TWI538294B TW102129152A TW102129152A TWI538294B TW I538294 B TWI538294 B TW I538294B TW 102129152 A TW102129152 A TW 102129152A TW 102129152 A TW102129152 A TW 102129152A TW I538294 B TWI538294 B TW I538294B
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黃師軒
鄭聰翰
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華碩電腦股份有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect

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Description

天線裝置
本案是有關一種天線裝置，且特別是有關一種近場無線通訊的天線裝置。
近年來，由於科技的進步，近場無線通訊技術(Near Field Communication；NFC)的應用已越來越廣泛。舉例來說，近場無線通訊可使用於資料傳輸、交易扣款、身份認證、廣告顯示等方面，具有NFC天線的智慧型手機在市場上也越來越多。
第1圖繪示習知NFC天線裝置200的俯視圖。如圖所示，習知NFC天線裝置200為具有多圈導線210的軟性電路板220(Flexible Printed Circuit；FPC)。導線210形成於軟性電路板220上，且導線210的兩端可分別電性連接電子裝置(例如智慧型手機)的天線訊號輸入端232與天線訊號輸出端234。
在組裝時，NFC天線裝置200大多設置於電子裝置的背蓋或電池蓋上。當使用者使用NFC天線裝置200時，使用者僅需將電子裝置的背面(背蓋或電池蓋)靠近NFC感 測設備，便可由NFC感測設備感應。然而，當電子裝置的背蓋或電池蓋的面積較小時，例如手機正反面均設有螢幕的雙螢幕手機，便會難以固定NFC天線裝置200的位置，造成設計者不便。
本案提供一種天線裝置，其應用於電子裝置。
在一實施方式中，本案天線裝置包含輸入輸出元件、導線與磁性材料。其中，輸入輸出元件的外表面具有螺旋狀溝槽。導線設置於輸入輸出元件的螺旋狀溝槽中。視元件與周遭環境金屬材質分布加上磁性材料於導線上或下或者是上下，例如導線位於磁性材料與輸入輸出元件之間，使導線與環境中或輸入輸出元件的金屬有所區隔。
在本案上述實施方式中，由於輸入輸出元件的外表面具有螺旋狀溝槽，因此導線可透過繞線的方式定位於輸入輸出元件的螺旋狀溝槽中。此外，輸入輸出元件可以為電子裝置原有的零件之一，因此本案的天線裝置僅占據電子裝置內的極少的空間。天線裝置取代習知以軟性電路板製作的方式，且不需貼附於電子裝置的殼體(例如背蓋或電池蓋)上。當電子裝置的殼體面積較小時，對於電子裝置的設計將更具彈性。
100‧‧‧天線裝置
100’‧‧‧天線裝置
110‧‧‧輸入輸出元件
112‧‧‧插孔
114‧‧‧外表面
116‧‧‧電極
118‧‧‧螺旋狀溝槽
120‧‧‧導線
122‧‧‧一端
124‧‧‧一端
130‧‧‧磁性材料
200‧‧‧天線裝置
210‧‧‧導線
220‧‧‧軟性電路板
232‧‧‧天線訊號輸入端
234‧‧‧天線訊號輸出端
300‧‧‧電子裝置
300’‧‧‧電子裝置
312‧‧‧天線訊號輸入端
314‧‧‧天線訊號輸出端
D‧‧‧線圈間距
W‧‧‧寬度
d‧‧‧線寬
第1圖繪示習知NFC天線裝置的俯視圖。
第2圖繪示根據本案一實施方式之天線裝置安裝於電子裝置的立體圖。
第3圖繪示第2圖之天線裝置的立體圖。
第4圖繪示第3圖之天線裝置移除磁性材料的立體圖。
第5圖繪示第4圖之導線於輸入輸出元件的外表面的局部放大圖。
第6圖繪示根據本案另一實施方式之天線裝置安裝於電子裝置的立體圖。
第7圖繪示第6圖之天線裝置的立體圖。
第8圖繪示第7圖之天線裝置移除磁性材料的立體圖。
以下將以圖式揭露本案之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本案。也就是說，在本案部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第2圖繪示根據本案一實施方式之天線裝置100安裝於電子裝置300的立體圖。第3圖繪示第2圖之天線裝置100的立體圖。
同時參閱第2圖與第3圖，天線裝置100應用於電子裝置300。天線裝置100包含輸入輸出元件110、導線120 與磁性材料130。其中，導線120纏繞於輸入輸出元件110的外表面114(如第4圖所示)。磁性材料130具有可撓性，可沿輸入輸出元件110的外表面114貼附於導線120上，使導線120位於磁性材料130與輸入輸出元件110之間。此外，導線120的兩端122、124可從磁性材料130拉出，且分別電性連接於電子裝置300的天線訊號輸入端312與天線訊號輸出端314。
天線裝置100可以為近場無線通訊(Near Field Communication；NFC)元件。磁性材料130的材質可以包含軟性鐵氧材料(ferrite)或其他具有磁性的材料。在使用時，磁性材料130可使訊號分佈均勻，且能隔離電子裝置300的金屬零件對天線裝置100磁場的干擾，因此能有效增加天線裝置100的磁場強度，增加與NFC感測設備的感應範圍。其中，NFC感測設備例如為資料傳輸設備、交易扣款設備、身份認證設備、廣告顯示設備，但並不以上述設備為限，只要能以NFC技術無線連接電子裝置300的NFC感測設備皆可。
然而，天線裝置100可依照內部元件的金屬物質或外部環境中的金屬物質選擇性地設置磁性材料130。也就是說，當天線裝置100無隔離金屬物質的需求時，磁性材料130並非必要的。
在本實施方式中，電子裝置300的殼體包括一開口，輸入輸出元件110位於殼體內且輸入輸出元件110的至少一部分通過殼體的開口暴露。輸入輸出元件110可以為音訊傳輸接 口(例如耳機連接埠)，且輸入輸出元件110具有耳機插孔112與複數個電極116。其中，電極116用以電性連接插入耳機插孔112的耳機插頭及電子裝置300的音訊裝置，使耳機可透過輸入輸出元件110接收音訊裝置的訊號。然而，輸入輸出元件110並不以音訊傳輸接口為限。舉例來說，輸入輸出元件110也可以為影像傳輸接口(例如HDMI連接埠)、資料傳輸接口(例如USB連接埠)或按鍵(例如音量鍵、電源鍵或相機快門鍵)，並不以限制本案。
第4圖繪示第3圖之天線裝置100移除磁性材料130的立體圖。第5圖繪示第4圖之導線120於輸入輸出元件110的外表面114的局部放大圖。同時參閱第4圖與第5圖，輸入輸出元件110的外表面114具有螺旋狀溝槽118。導線120沿螺旋狀溝槽118纏繞於輸入輸出元件110的外表面114上，因此導線120能設置於輸入輸出元件110的螺旋狀溝槽118中。其中，螺旋狀溝槽118可以為雷射雕刻槽，能以雷射雕刻形成於輸入輸出元件110的外表面114上，但螺旋狀溝槽118並不以雷射雕刻的製作方式為限，例如螺旋狀溝槽118亦可由模具或其他方式製作而成。此外，線圈間距D的最小值會受螺旋狀溝槽118的製作方式而有所限制。
在本實施方式中，螺旋狀溝槽118的圈數與導線120的圈數相同。也就是說，導線120在纏繞時並不互相重疊，且導線120的位置對應於螺旋狀溝槽118的位置，因此可避免不同繞線方式產生的製造誤差。當天線裝置100 為NFC天線裝置時，導線120與螺旋狀溝槽118在輸入輸出元件110的外表面114的圈數可介於3至50圈。當導線120在輸入輸出元件110的圈數大於15圈時，天線裝置100對於NFC感測設備的感應範圍會隨導線120圈數的增加而變小，設計者可透過導線120在輸入輸出元件110的圈數來調整天線裝置100的感應範圍。
此外，導線120於輸入輸出元件110上的導線120的線圈間距D可介於0.01至2mm，例如線圈間距D可以為0.015mm，但此範圍不以限制本發明。其中，導線120的線圈間距D越小，感應值越大，可增加天線裝置100對於NFC感測設備的感應強度，因此線圈間距D可依照天線裝置100對NFC感測設備通訊時的匹配情況來調整，以符合應用頻率。
天線裝置100在設計時，可依不同的目標天線感值來設計導線120的圈數、線寬d(或線徑)與線圈間距D，以調整天線裝置100的感應值與感應範圍。其中，導線120的線寬d可介於0.01至0.5mm，但此範圍並不以限制本發明。
另外，螺旋狀溝槽118的寬度W可大於或等於導線120的線寬d。當寬度W大致等於導線120的線寬d時，兩相鄰溝槽118的間距會等於線圈間距D。螺旋狀溝槽118的寬度W與深度可依照導線120的線寬d來設計。由於螺旋狀溝槽118的設計與導線120的圈數、線寬d與線圈間距D有關，因此仍可依照天線裝置100的感應值來設計。
具體而言，由於輸入輸出元件110的外表面114具有螺旋狀溝槽118，因此導線120可透過繞線的方式設置於輸入輸出元件110的螺旋狀溝槽118中。在使用時，使用者只需將電子裝置300的天線裝置100(例如耳機連接埠)靠近NFC感測設備，便可由NFC感測設備感應。
本案天線裝置100與習知以軟性電路板製作的天線裝置相較，輸入輸出元件110可以為電子裝置300原有的零件之一(例如耳機連接埠、HDMI連接埠、USB連接埠、音量鍵、電源鍵或相機快門鍵)，因此天線裝置100僅會占據電子裝置300內極少的空間，且不需貼附於電子裝置300的殼體(例如背蓋或電池蓋)上。當電子裝置300的殼體面積較小時，對於電子裝置300的設計將更具彈性。
舉例來說，當電子裝置300為正反兩面均設有螢幕的雙螢幕手機時，天線裝置100不需固定於電子裝置300的殼體內側而占據螢幕的組裝位置，天線裝置100可透過電子裝置300的音訊傳輸接口製作，可節省材料的成本與電子裝置300的內部空間。
應瞭解到，在以上敘述中，已敘述過的元件連接關係與材料將不在重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明天線裝置100還可使用的其他型式的輸入輸出元件110。
第6圖繪示根據本案另一實施方式之天線裝置100’安裝於電子裝置300’的立體圖。第7圖繪示第6圖之天線裝置100’的立體圖。第8圖繪示第7圖之天線裝置100’ 移除磁性材料130的立體圖。同時參閱第6圖至第8圖，天線裝置100’包含輸入輸出元件110、導線120與磁性材料130。其中，導線120纏繞於輸入輸出元件110的外表面114。導線120的兩端122、124可從磁性材料130拉出，且分別電性連接於電子裝置300’的天線訊號輸入端312與天線訊號輸出端314。
與第2圖至第4圖實施方式不同的地方在於：天線裝置100’的輸入輸出元件110為按鍵而非音訊傳輸接口，在本實施方式中，輸入輸出元件110可以為電子裝置300’的電源鍵，印刷有電源標示的圖案。
天線裝置100’之輸入輸出元件110的外表面114也具有如第5圖的螺旋狀溝槽118，使導線120可沿螺旋狀溝槽設置於輸入輸出元件110的外表面114上。在本實施方式中，由於螺旋狀溝槽的結構與第5圖雷同，因此不再重複贅述。在使用時，使用者只需將電子裝置300’的天線裝置100’(例如電源鍵)靠近NFC感測設備，便可由NFC感測設備感應。
雖然本案已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧天線裝置
110‧‧‧輸入輸出元件
112‧‧‧插孔
114‧‧‧外表面
116‧‧‧電極
120‧‧‧導線
122‧‧‧一端
124‧‧‧一端

Claims (8)

  1. 一種天線裝置，應用於一電子裝置，該電子裝置具有一殼體，該殼體包括一開口，該天線裝置包含：一輸入輸出元件，位於該殼體內，其中，該輸入輸出元件的至少一部分通過該殼體的開口暴露，該輸入輸出元件的外表面具有一螺旋狀溝槽；一導線，設置於該輸入輸出元件的該螺旋狀溝槽中；以及一磁性材料，貼附於該導線上，使該導線位於該磁性材料與該輸入輸出元件之間。
  2. 如請求項1所述之天線裝置，其中該導線的圈數介於3至50圈。
  3. 如請求項1所述之天線裝置，其中該導線的線圈間距介於0.01至2mm。
  4. 如請求項1所述之天線裝置，其中該螺旋狀溝槽係以雷射雕刻製作而成，或以模具製作而成。
  5. 如請求項1所述之天線裝置，其中該天線裝置為一近場無線通訊元件。
  6. 如請求項1所述之天線裝置，其中該磁性材料的材 質包含軟性鐵氧材料。
  7. 如請求項1所述之天線裝置，其中該輸入輸出元件為音訊傳輸接口、影像傳輸接口、資料傳輸接口或按鍵。
  8. 如請求項1所述之天線裝置，其中該導線的兩端分別電性連接於該電子裝置的一訊號輸入端與一訊號輸出端。
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