TWI539657B - 穿戴式通訊裝置 - Google Patents

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    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Description

穿戴式通訊裝置
本發明是有關於一種通訊裝置，且特別是有關於一種穿戴式通訊裝置。
隨著行動通訊技術的快速發展，各個國際大廠已經開始陸續進行穿戴式通訊裝置(wearable communication device)的開發。其中，穿戴式通訊裝置是將無線/行動通訊的功能整合在手錶、眼鏡…等穿戴式裝置上，以便於使用者的攜帶與使用。此外，穿戴式通訊裝置的整體環境(例如：外觀設計、天線空間、接地面尺寸以及天線周圍環境)與目前的手持式裝置相去甚遠，因此穿戴式通訊裝置在天線元件的設計上也必須有不一樣的設計思維與應用技術。
舉例來說，由於穿戴式通訊裝置在實際應用上會變成使用者身上的配件之一，因此除了考量穿戴式通訊裝置的功能性以外，也必須兼顧其外觀結構。相對地，為了符合穿戴式通訊裝置的外觀結構，穿戴式通訊裝置的內部元件(例如：天線元件)也必須要有高度的設計彈性。換言之，如何因應穿戴式通訊裝置之多變 的外觀結構來設置天線元件，已是穿戴式通訊裝置在設計上的一重要課題。
本發明提供一種穿戴式通訊裝置，利用同軸纜線來形成 天線元件，進而致使天線元件可順應穿戴式通訊裝置的外觀結構來進行設置。
本發明的穿戴式通訊裝置，包括承載件、接地面與同軸 纜線。承載件包括一絕緣部。接地面固設於承載件。同軸纜線固設於承載件，並用以產生一共振模態。此外，同軸纜線包括外導體與內導體。外導體電性連接至接地面。內導體包括一饋入點以及曝露在外導體之外的第一導電區段。其中，第一導電區段相對於絕緣部，且第一導電區段的長度相關於共振模態的中心頻率。
基於上述，本發明是利用同軸纜線來形成天線元件。藉 此，由同軸纜線所構成的天線元件將可順應承載件的外型來進行彎折。如此一來，天線元件將可因應穿戴式通訊裝置的外觀結構來進行設置，進而有助於提升穿戴式通訊裝置的設計彈性。
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。
100、500、600、700、800‧‧‧穿戴式通訊裝置
110‧‧‧鏡框
121、122‧‧‧鏡架
130、830‧‧‧接地面
140、840‧‧‧同軸纜線
150、850‧‧‧承載件
210、870‧‧‧外導體
220、880‧‧‧內導體
221、222、621、721、881、882‧‧‧導電區段
230、860‧‧‧絕緣部
FP1、FP8‧‧‧饋入點
510‧‧‧接頭
GP6‧‧‧接地點
810‧‧‧錶體
821、822‧‧‧錶帶
圖1為依據本發明一實施利之穿戴式通訊裝置的示意圖。
圖2為圖1之穿戴式通訊裝置的側視圖。
圖3-4為用以說明圖2實施例之天線元件的返回損失圖與天線效率圖。
圖5為依據本發明另一實施例之穿戴式通訊裝置的示意圖。
圖6為依據本發明另一實施例之穿戴式通訊裝置的示意圖。
圖7為依據本發明另一實施例之穿戴式通訊裝置的示意圖。
圖8為依據本發明另一實施利之穿戴式通訊裝置的示意圖。
圖1為依據本發明一實施利之穿戴式通訊裝置的示意圖。其中，圖1所列舉的穿戴式通訊裝置100為一智慧型眼鏡。因此，穿戴式通訊裝置100的外觀結構主要是由鏡框110、鏡架121與鏡架122所組成。除了外觀結構以外，穿戴式通訊裝置100更包括接地面130與同軸纜線140。
對於穿戴式通訊裝置100而言，鏡架121構成了一承載件150，並可用以容置其它的元件。例如，接地面130與同軸纜線140可固設於承載件150(亦即，鏡架121)。換言之，承載件150(亦即，鏡架121)可用以承載接地面130與同軸纜線140。相似地，穿戴式通訊裝置100中的電路元件，例如：處理器、射頻模組、感測器、電池、鏡頭、按鍵、觸控板…等，也可以固設於承載件150(亦即，鏡架121)。
穿戴式通訊裝置100是利用同軸纜線140來形成一天線 元件。因此，在操作上，穿戴式通訊裝置100可透過同軸纜線140產生一共振模態，並藉此收發一電磁波。值得注意的是，同軸纜線140具有可撓性。因此，由同軸纜線140所構成的天線元件將可順應承載件150的外型來進行彎折。換言之，由同軸纜線140所構成的天線元件將可因應穿戴式通訊裝置100的外觀結構來進行設置，進而有助於提升穿戴式通訊裝置100的設計彈性。此外，利用同軸纜線140來製作天線元件也可降低天線在製作上的複雜度，進而有助於降低穿戴式通訊裝置100的製造成本與組裝成本。
為了致使本領域具有通常知識者能更了解圖1中由同軸纜線140所構成的天線元件，以下將參照圖2做更進一步地說明。其中，圖2為圖1之穿戴式通訊裝置的側視圖。如圖2所示，同軸纜線140包括外導體210與內導體220。其中，外導體210電性連接至接地面130。此外，內導體220包括導電區段221與導電區段222。
導電區段221曝露在外導體210之外，且導電區段222是由外導體210所包覆著。換言之，外導體210僅環繞著導電區段222，進而致使同軸纜線140曝露出導電區段221。再者，導電區段222的第一端具有一饋入點FP1，且導電區段222的第二端電性連接導電區段221。此外，承載件150(亦即，鏡架121)包括一絕緣部230。亦即，部分的承載件150是由一非導電性物質所形成。再者，導電區段221相對於絕緣部230，且導電區段221的長 度相關於所述共振模態的中心頻率。另一方面，接地面130與同軸纜線140可例如是埋設在承載件150(亦即，鏡架121)內。
在操作上，穿戴式通訊裝置100會傳送一饋入訊號至饋 入點FP1，並透過同軸纜線140發射出電磁波。相對地，穿戴式通訊裝置100也可透過同軸纜線140感應空間中的電磁能量，進而達到接收電磁波的功能。值得一提的是，圖2實施利是利用同軸纜線140來形成具有單極天線結構(monopole antenna structure)的天線元件。例如，在圖2中，導電區段221的第一端鄰近外導體210，且導電區段221的第二端為一開路端。此外，導電區段221的長度為共振模態之中心頻率的0.25倍波長。藉此，導電區段221將可用以構成單極天線結構，進而致使穿戴式通訊裝置100可透過同軸纜線140操作在一通訊頻帶。
舉例來說，圖3-4為用以說明圖2實施例之天線元件的返 回損失圖與天線效率圖。在圖3-4實施例中，鏡框110的體積約為130 x 35 x 1mm3，且兩側鏡架121與122的大小分別約為130 x 3mm2。此外，接地面130的面積約為80x7mm2，且同軸纜線140的長度約為60mm，導電區段221的長度約為32mm。藉此，如圖3所示，穿戴式通訊裝置100可透過同軸纜線140應用在無線區域網路(WLAN)2.4GHz。此外，若以10dB的返回損失來定義天線元件的操作頻寬，則天線元件的操作頻寬可達90MHz(亦即2,395~2,485MHz)。此外，如圖4所示，天線元件在2,400~2,484MHz內的天線效率可達到75%以上，並符合實際產品的需求。
值得一提的是，在實際組裝上，穿戴式通訊裝置100可 透過一接頭將饋入訊號饋入至同軸纜線140的饋入點FP1。舉例來說，圖5為依據本發明另一實施例之穿戴式通訊裝置的示意圖。 其中，圖5所列舉的穿戴式通訊裝置500為圖2實施例的延伸，且兩者主要不同之處在於：穿戴式通訊裝置500更包括一接頭510。
具體而言，接頭510電性連接同軸纜線140，並銜接導電區段222的第一端。且知，導電區段222的第一端具有饋入點FP1。換言之，穿戴式通訊裝置100可透過接頭510將饋入訊號饋入至同軸纜線140的饋入點FP1，而無須額外設置彈片、頂針或是其它焊接構件。因此，可進一步地降低穿戴式通訊裝置500的製造成本與組裝成本。
此外，雖然圖2實施例列舉了同軸纜線140的天線型態，但其並非用以限定本發明。舉例來說，圖6為依據本發明另一實施例之穿戴式通訊裝置的示意圖。其中，圖6所列舉的穿戴式通訊裝置600為圖2實施例的延伸，且兩者主要不同之處在於：圖6中的導電區段621是用以構成倒F形天線結構(inverted F antenna structure)。
具體而言，導電區段621的第一端鄰近外導體210，且導電區段621的第二端為一開路端。此外，導電區段621更具有電性連接至接地面130的一接地點GP6，且接地點GP6至導電區段621之開路端的長度為共振模態之中心頻率的0.25倍波長。如此 一來，圖6實施例中的穿戴式通訊裝置600將可利用同軸纜線140來形成具有倒F形天線結構的天線元件。至於圖6實施例之其餘構件的細部說明已包含在上述各實施例中，故在此不與贅述。
圖7為依據本發明另一實施例之穿戴式通訊裝置的示意 圖。其中，圖7所列舉的穿戴式通訊裝置700為圖2實施例的延伸，且兩者主要不同之處在於：圖7中的導電區段721是用以構成環圈天線結構(loop antenna structure)。
具體而言，導電區段721的第一端鄰近外導體210，且導 電區段721的第二端電性連接至接地面130。此外，導電區段721的長度為所述共振模態之中心頻率的0.5倍波長。如此一來，圖7實施例中的穿戴式通訊裝置700將可利用同軸纜線140來形成具有環圈天線結構的天線元件。至於圖7實施例之其餘構件的細部說明已包含在上述各實施例中，故在此不與贅述。
上述各實施例是以智慧型眼鏡來列舉穿戴式通訊裝置， 但其並非用以限定本發明。舉例來說，圖8為依據本發明另一實施利之穿戴式通訊裝置的示意圖。其中，圖8所列舉的穿戴式通訊裝置800為一智慧型手錶。因此，穿戴式通訊裝置800的外觀結構主要是由錶體810、錶帶821與錶帶822所組成。此外，穿戴式通訊裝置800更包括接地面830與同軸纜線840。
對於穿戴式通訊裝置800而言，錶帶821可構成一承載 件850，並可用以容置其它的元件。例如，接地面830與同軸纜線840可固設於承載件850(亦即，錶帶821)。再者，承載件850(亦 即，錶帶821)包括由非導電性物質所形成的一絕緣部860。此外，同軸纜線840包括外導體870與內導體880，且內導體880包括導電區段881與導電區段882。其中，外導體870與內導體880的配置相似於圖2所列舉之外導體210與內導體220的配置。因此，與圖2實施例相似地，穿戴式通訊裝置800也可利用同軸纜線840來形成具有單極天線結構的天線元件，進而達成與穿戴式通訊裝置100相同或是相似的功效。
除此之外，在實際應用上，與圖5實施例相似地，穿戴 式通訊裝置800也可進一步地設置一接頭，並透過所述接頭將饋入訊號饋入至同軸纜線840的饋入點FP8。再者，與圖6-7實施例相似地，穿戴式通訊裝置800也可利用內導體880中的導電區段881來構成倒F形天線結構或是環圈天線結構。亦即，穿戴式通訊裝置800也可利用同軸纜線840來形成具有倒F形天線結構或是環圈天線結構的天線元件，進而達成與穿戴式通訊裝置600或是700相同或是相似的功效。至於圖8實施例之其餘構件的細部說明已包含在上述各實施例中，故在此不與贅述。
綜上所述，本發明是利用同軸纜線來形成天線元件。藉 此，由同軸纜線所構成的天線元件將可順應承載件的外型來進行彎折。如此一來，天線元件將可因應穿戴式通訊裝置的外觀結構來進行設置，進而有助於提升穿戴式通訊裝置的設計彈性。此外，利用同軸纜線來製作天線元件也可降低天線在製作上的複雜度，進而有助於降低穿戴式通訊裝置的製造成本與組裝成本。
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‧‧‧穿戴式通訊裝置
110‧‧‧鏡框
121‧‧‧鏡架
130‧‧‧接地面
140‧‧‧同軸纜線
150‧‧‧承載件
210‧‧‧外導體
220‧‧‧內導體
221、222‧‧‧導電區段
230‧‧‧絕緣部
FP1‧‧‧饋入點

Claims (10)

  1. 一種穿戴式通訊裝置，包括：一承載件，包括一絕緣部；一接地面，固設於該承載件；以及一同軸纜線，固設於該承載件，並用以產生一共振模態，且該同軸纜線包括：一外導體，電性連接至該接地面；以及一內導體，包括一饋入點以及曝露在該外導體之外的一第一導電區段，其中該第一導電區段相對於該絕緣部，且該第一導電區段的長度相關於該共振模態的中心頻率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式通訊裝置，其中該第一導電區段的第一端鄰近該外導體，該第一導電區段的第二端為一開路端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的穿戴式通訊裝置，其中該第一導電區段的長度為該共振模態之中心頻率的0.25倍波長。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的穿戴式通訊裝置，其中該第一導電區段更具有電性連接至該接地面的一接地點，且該接地點至該開路端的長度為該共振模態之中心頻率的0.25倍波長。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式通訊裝置，其中該第一導電區段的第一端鄰近該外導體，該第一導電區段的第二端電性連接至該接地面，且該第一導電區段的長度為該共振模態之中心頻率的0.5倍波長。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式通訊裝置，其中該內導體更包括被該外導體所環繞的一第二導電區段，且該第二導電區段的第一端具有該饋入點，該第二導電區段的第二端電性連接該第一導電區段。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的穿戴式通訊裝置，更包括一接頭，且該接頭電性連接該同軸纜線，並銜接該第二導電區段的第一端。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式通訊裝置，其中該接地面與該同軸纜線埋設在該承載件內。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式通訊裝置，其中該穿戴式通訊裝置為一智慧型眼鏡，且該承載件為該智慧型眼鏡的一鏡架。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式通訊裝置，其中該穿戴式通訊裝置為一智慧型手錶，且該承載件為該智慧型手錶的一錶帶。
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