TWI572089B

TWI572089B - 無線通訊裝置

Info

Publication number: TWI572089B
Application number: TW104123111A
Authority: TW
Inventors: 吳建逸; 吳朝旭; 張譽耀; 吳正雄
Original assignee: 和碩聯合科技股份有限公司
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2017-02-21
Also published as: US9900040B2; TW201705603A; US20170018838A1

Description

無線通訊裝置

本發明係關於一種無線通訊裝置。

隨著無線通訊技術的發展，穿戴式無線通訊裝置為目前備受矚目的焦點產品。一般而言，穿戴式無線通訊裝置通常具備了GPS、藍牙傳輸以及GSM等通訊傳輸的功能，故具備了數個天線，以實現上述功能。

為了讓使用者可舒適地配戴穿戴式無線通訊裝置，此類穿戴式無線通訊裝置之尺寸不能過大。然而，若縮小穿戴式無線通訊裝置的尺寸，則將導致接地面的面積過小，導致GSM天線之共振模態的低頻頻寬不足。更進一步地說，若縮小穿戴式無線通訊裝置的尺寸，GSM天線之共振模態的低頻頻寬難以涵蓋GSM 850頻帶。

本發明之一目的在於提升小尺寸無線通訊裝置之低頻共振頻寬。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種無線通訊裝置包含一底座、一側牆、一頂蓋、一主接地結構、一天線以及一寄生接地結構。底座具有一頂面。側牆係圍設於底座上。側牆具有一內牆面。內牆面係立於底座之頂面上。頂蓋係覆蓋於側牆上。頂蓋具有一下表面。下表面係朝向底座之頂面。主接地結構係設置於頂面並被側牆所圍繞。天線係設置於內牆面。寄生接地結構係設置於頂蓋之下表面，並電性連接於主接地結構。寄生接地結構與主接地結構係共同用以與天線共振。

依據本發明之另一實施方式，一種無線通訊裝置包含一底座、一側牆、一頂蓋、一主接地結構、一寄生接地結構以及一天線。底座具有一頂面。側牆係設於底座上。側牆具有一內牆面。頂蓋覆蓋於側牆上，且頂蓋具有一下表面，下表面係朝向頂面。主接地結構係設置於底座之頂面並被側牆所圍繞。寄生接地結構係設置於側牆之內牆面，並電性連接主接地結構。天線係設置於頂蓋之下表面，寄生接地結構與主接地結構係共同用以與天線共振。

於上述實施方式中，無線通訊裝置不僅利用底座的頂面來設置主接地結構，還可利用頂蓋的下表面或側牆的內牆面來設置寄生接地結構，從而在有限的空間內增加接地面積，而利於與天線共振出足夠低的低頻頻帶，以滿足特定的通訊需求(例如涵蓋GSM 850頻帶)。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

10、10a‧‧‧無線通訊裝置

100‧‧‧底座

110‧‧‧頂面

200‧‧‧側牆

210‧‧‧內牆面

220‧‧‧頂牆面

300‧‧‧頂蓋

310‧‧‧下表面

320‧‧‧外側面

330‧‧‧內側面

400‧‧‧主接地結構

500、500a‧‧‧天線

510、510a‧‧‧第一輻射部

511‧‧‧第一末端

520、520a‧‧‧第二輻射部

521‧‧‧第二末端

530、530a‧‧‧訊號饋入部

600、600a‧‧‧寄生接地結構

610、610a‧‧‧第一延伸部

611‧‧‧第一子部

612‧‧‧第二子部

613‧‧‧第三子部

614‧‧‧第四子部

620、620a‧‧‧第二延伸部

621‧‧‧第一導電片

622‧‧‧第二導電片

623‧‧‧連接導電片

630‧‧‧接地部

700‧‧‧接地連接結構

800、800a‧‧‧訊號傳輸線

910‧‧‧藍牙天線

920‧‧‧GPS天線

1000‧‧‧SIM卡槽

1100‧‧‧揚聲器

1200‧‧‧封體

G1、G2、G3、G4‧‧‧最小間隙

G5‧‧‧開槽

L‧‧‧長度方向

O‧‧‧開口

S‧‧‧槽縫

T1‧‧‧第一共振模態

T2‧‧‧第二共振模態

T3‧‧‧第三共振模態

W‧‧‧寬度方向

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1圖繪示依據本發明一實施方式之無線通訊裝置的立體圖；第2圖繪示第1圖所示無線通訊裝置的內部立體圖；第3圖繪示第1圖所示頂蓋的立體圖；第4圖繪示第1圖所示之無線通訊裝置的電壓駐波比(VSWR)與頻率之關係圖；第5圖繪示依據本發明一實施方式之無線通訊裝置的內部俯視圖；第6圖繪示依據本發明另一實施方式之無線通訊裝置的內部立體圖；以及第7圖繪示無線通訊裝置之頂蓋的立體圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數實施方式，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，熟悉本領域之技術人員應當瞭解到，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用以限制本發明。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。另外，為了便於讀者觀看，圖式中各元件的尺寸並非依實際比例繪示。

第1圖繪示依據本發明一實施方式之無線通訊裝置的立體圖。如第1圖所示，無線通訊裝置10包含底座100、側牆200以及頂蓋300。側牆200係圍設於底座100上。頂蓋300係覆蓋於側牆200上。第2圖繪示第1圖所示無線通訊裝置10的內部立體圖。如第2圖所示，底座100具有頂面110。側牆200係圍設於底座100之頂面110上。側牆200具有內牆面210。內牆面210係立於底座100之頂面110上。無線通訊裝置10包含主接地結構400以及天線500。天線500係設置於側牆200之內牆面210。主接地結構400係設置於底座100之頂面110，且主接地結構400係被側牆200所圍繞。更進一步地說，內牆面210圍繞底座100上的主接地結構400。由此可知，主接地結構400的尺寸係取決於於圍繞於內牆面210內的底座100之頂面110面積。故若縮小無線通訊裝置10的尺寸，則勢必會縮小頂面110的面積，而可能導致主接地結構400無法提供足夠大的接地面積，而難以與天線500共振出足夠低的低頻頻帶。

因此，本實施方式額外利用無線通訊裝置10的其他區域，以進一步增加接地面積。具體來說，可參閱第3圖，本圖繪示頂蓋300的立體圖。如第3圖所示，無線通訊裝置10還包含寄生接地結構600。頂蓋300具有下表面310。當頂蓋300覆蓋於側牆200(可參閱第2圖)上時，下表面310係朝向底座100的頂面110(可參閱第2圖)。寄生接地結構600係設置於頂蓋300的下表面310。寄生接地結構600係電性連接於底座100上的主接地結構400。寄生接地結構 600與主接地結構400係共同用以與天線500共振。如此一來，寄生接地結構600可提供額外的接地面積，而利於與天線500共振出足夠低的低頻頻帶，以滿足特定的通訊需求(例如涵蓋GSM 850頻帶)。

於部份實施方式中，如第2圖所示，天線500包含第一輻射部510、第二輻射部520以及訊號饋入部530。訊號饋入部530係連接於第一輻射部510與第二輻射部520之間。第一輻射部510與第二輻射部520的形狀與尺寸不同，使得兩者的電氣長度不同。進一步來說，第一輻射部510具有第一末端511。第一末端511係位於第一輻射部510上相距訊號饋入部530電氣長度最長的位置。第二輻射部520具有第二末端521。第二末端521係位於第二輻射部520上相距訊號饋入部530電氣長度最長的位置。訊號饋入部530至第一末端511所定義的電氣路徑係長於訊號饋入部530至第二末端521所定義的電氣路徑，使得第一輻射部510的電氣長度大於第二輻射部520的電氣長度。

在傳送射頻訊號時，射頻訊號可從訊號饋入部530饋入天線500，而分別往第一輻射部510之第一末端511與第二輻射部520之第二末端521傳遞。此時，主接地結構400及寄生接地結構600可與第一輻射部510電容耦合而產生第一共振模態，且主接地結構400及寄生接地結構600亦可與第二輻射部520電容耦合而產生第二共振模態。由於第一輻射部510與第二輻射部520的電氣長度不同，故可使得第一共振模態與第二共振模態的頻帶不同，從而實現多頻天線的效果，以滿足不同頻帶的通訊需求。應瞭解到，本段落僅以傳送射頻訊號的方式來解釋此天線之運作方式，而由於接收射頻訊號的方式與傳送射頻訊號的方式雷同，故不重複敘述。

如第2圖所示，無線通訊裝置10還包含訊號傳輸線800。訊號傳輸線800之正端係連接訊號饋入部530。訊號傳輸線800之負端係連接主接地結構400，使得電性連接於主接地結構400的寄生接地結構600亦可電性連接訊號傳輸線800之負端，以利與天線500共振。於部份實施方式中，訊號傳輸線800可為同軸傳輸線，但本發明並不以此為限。

於部份實施方式中，如第2及3圖所示，無線通訊裝置10還包含接地連接結構700。接地連接結構700係設置於側牆200上，以搭接位於底座100的主接地結構400與位於頂蓋300的寄生接地結構600。具體來說，側牆200還具有頂牆面220。頂牆面220鄰接內牆面210。當頂蓋300覆蓋於側牆200上時，頂牆面220會接觸下表面310。部份之接地連接結構700係設置於內牆面210上並接觸底座100上的主接地結構400，而另一部份之接地連接結構700係設置於頂牆面220上並接觸頂蓋300上的寄生接地結構600。如此一來，主接地結構400與寄生接地結構600能夠電性連接，而增加接地面積。

於部份實施方式中，如第3圖所示，寄生接地結構600包含第一延伸部610、第二延伸部620以及接地部 630。接地連接結構700之一端係連接主接地結構400(如第2圖所示)，而接地連接結構700之另一端係連接接地部630。接地部630係連接於第一延伸部610與第二延伸部620之間。第一延伸部610之電氣長度大於第二延伸部620之電氣長度，因此，第一延伸部610可產生相對低頻的共振頻帶，而第二延伸部620可產生相對高頻的共振頻帶。

第一延伸部610與主接地結構400可與第一輻射部510電容耦合而產生第一共振模態，且第一延伸部610與主接地結構400亦可與第二輻射部520電容耦合而產生第二共振模態。另外，第二延伸部620可產生第三共振模態。進一步來說，可參閱第4圖，本圖繪示上述實施方式之無線通訊裝置10的電壓駐波比(VSWR)與頻率之關係圖。如第4圖所示，主接地結構400、接地連接結構700、接地部630與第一延伸部610所形成的電氣路徑，可與訊號饋入部530與第一輻射部510所形成的電氣路徑電容耦合，而產生第一共振模態T1，其中第一共振模態T1的基頻頻帶涵蓋了GSM 850頻帶，而第一共振模態T1的兩倍頻頻帶涵蓋了DCS 1800頻帶及PCS 1900頻帶。主接地結構400、接地連接結構700、接地部630與第一延伸部610所形成的電氣路徑，可與訊號饋入部530與第二輻射部520所形成的電氣路徑電容耦合，而產生第二共振模態T2，其中第二共振模態T2的基頻頻帶涵蓋了EGSM 900頻帶，而第二共振模態T2的兩倍頻頻帶涵蓋了WCDMA B1(2100MHz)頻帶。接地部630與第二延伸部620所形成的電氣路徑，可與訊號饋入部530 與第一輻射部510所形成的電氣路徑電容耦合，而產生第三共振模態T3，其頻帶涵蓋2300MHz至2400MHz。

由第4圖可知，本實施方式之無線通訊裝置10可收發GSM 850、EGSM 900、DCS 1800、PCS 1900、WCDMA B1等頻帶之訊號，從而有效地在小尺寸設計下，滿足上述通訊頻帶的需求。另值得注意的是，由於第二延伸部620可產生涵蓋2300至2400MHz頻帶的第三共振模態T3，故第一共振模態T1的高頻頻帶與第二共振模態T2的高頻頻帶無須涵蓋2300至2400MHz，因此，設計者可藉由調整第一延伸部610的電氣長度，來降低第一共振模態T1的高頻頻帶與第二共振模態T2的高頻頻帶，使得第一共振模態T1的高頻頻帶與第二共振模態T2的高頻頻帶能夠涵蓋到1710MHz至2100MHz，以涵蓋DCS 1800、PCS 1900與WCDMA B1等頻帶。

於部份實施方式中，如第2圖所示，天線500與主接地結構400相隔最小間隙G1。換句話說，最小間隙G1為天線500至主接地結構400距離最短的間隙。最小間隙G1實質上為3毫米，此尺寸可利於主接地結構400、天線500與寄生接地結構600共振出上述第一共振模態T1、第二共振模態T2與第三共振模態T3。

於部份實施方式中，如第2及3圖所示，當頂蓋300覆蓋於側牆200上時，天線500與頂蓋300之下表面310相隔最小間隙G2。換句話說，最小間隙G2為天線500至下表面310距離最短的間隙。最小間隙G2實質上為1.5毫米，此尺寸可利於主接地結構400、天線500與寄生接地結構600共振出上述第一共振模態T1、第二共振模態T2與第三共振模態T3。

於部份實施方式中，如第2圖所示，接地連接結構700與天線500相隔最小間隙G3。進一步來說，第一輻射部510比第二輻射部520更靠近接地連接結構700，而第一輻射部510的第一末端511與接地連接結構700相隔最小間隙G3。換句話說，最小間隙G3為第一末端511至接地連接結構700距離最短的間隙，其可用來調整第一共振模態T1的高頻頻帶。最小間隙G3實質上為1.5毫米，此尺寸可利於主接地結構400、天線500與寄生接地結構600共振出上述第一共振模態T1、第二共振模態T2與第三共振模態T3。

於部份實施方式中，如第3圖所示，頂蓋300具有外側面320以及內側面330，分別鄰接下表面310的相反側。第一延伸部610與外側面320相隔最小間隙G4，其可用以增加第一延伸部610至內牆面210(可參閱第2圖)的距離，從而防止第一延伸部610影響位於內牆面210上的其他天線。較佳來說，最小間隙G4實質上為3毫米。

於部份實施方式中，如第3圖所示，第一延伸部610、接地部630與第二延伸部620共同構成環狀圖案。環狀圖案具有開槽G5。開槽G5隔開第一延伸部610與第二延伸部620，以利接地部630與第一延伸部610形成一電氣路徑，而與第二延伸部620形成另一電氣路徑。開槽G5的最小寬度可用來調整第一共振模態T1的低頻頻帶與第二共振模態T2的低頻頻帶。具體來說，當開槽G5的最小寬度越小時，第一延伸部610的電氣路徑越長，而電氣長度越大，故可利於共振出低頻頻帶，如GSM 850與EGSM 900等頻帶。較佳來說，開槽G5的最小寬度實質上為1.5毫米，以利產生第一共振模態T1的低頻頻帶與第二共振模態T2的低頻頻帶。

於部份實施方式中，如第3圖所示，頂蓋300具有開口O。第一延伸部610係圍繞著開口O所延伸的。具體來說，頂蓋300具有實質上相垂直的長度方向L以及寬度方向W。第一延伸部610包含第一子部611、第二子部612、第三子部613以及第四子部614。第一子部611係由接地部630沿著長度方向L遠離第二延伸部620所延伸的。第二子部612係由第一子部611的末端逆時針地折彎約90度並沿著寬度方向W所延伸的。第三子部613係由第二子部612的末端逆時針地折彎約90度並沿著長度方向L所延伸的。第四子部614係由第三子部613的末端逆時針地折彎約90度並沿著寬度方向W所延伸的。依此方式所形成的第一子部611、第二子部612、第三子部613與第四子部614可有效地增加第一延伸部610的電氣長度，以利產生第一共振模態T1與第二共振模態T2。

於部份實施方式中，如第3圖所示，第二延伸部620具有第一導電片621、第二導電片622、連接導電片623以及槽縫S。第一導電片621連接接地部630。連接導電片623連接第一導電片621與第二導電片622。槽縫S係位於該第一導電片621與第二導電片622之間。第一導電片621比第二導電片622更靠近頂蓋300的內側面330。藉由上述設計，第二延伸部620可形成一類似U形的電氣路徑，從而在有限面積下，產生第三共振模態T3。

第5圖繪示依據本發明一實施方式之無線通訊裝置10的內部俯視圖。如第5圖所示，於部份實施方式中，無線通訊裝置10還可包含藍牙天線910與GPS天線920。藍牙天線910與GPS天線920均係設置於側牆200的內牆面210上。天線500、藍牙天線910與GPS天線920係彼此相分隔的。另值得注意的是，於第3圖中，第一延伸部610與頂蓋300的外側面320相隔最小間隙G4，其可用以增加第一延伸部610至內牆面210的距離，故可增加第一延伸部610至藍牙天線910的距離，及第一延伸部610至GPS天線920的距離，從而防止第一延伸部610影響位於內牆面210上的藍牙天線910與GPS天線920。

下表記載第2及3圖所示之無線通訊裝置10的天線效率與增益：

由上表可知，在低頻頻帶內(824MHz至960MHz)，低頻天線效率為13.28%~23.24%，而在高頻頻帶內(1710MHz至2170MHz)，高頻天線效率為11.89%~48.44%。因此，上述無線通訊裝置可有效支援GSM 850、EGSM 900、DCS 1800、PCS 1900、WCDMA B1的通訊頻帶需求。

於部份實施方式中，如第2圖所示，無線通訊裝置還可包含SIM卡槽1000與揚聲器1100，兩者均係設置於主接地結構400上，且均被側牆200的內牆面210所圍繞。SIM卡槽1000可被插入SIM卡，以允許執行無線通訊。揚聲器1100可發出聲響，以提供音訊給使用者聆聽。

於部份實施方式中，如第1圖所示，無線通訊裝置包含封體1200。封體1200係位於頂蓋300的開口O內，以遮蔽無線通訊裝置的內部元件。於部份實施方式中，封體1200可為顯示面板，以顯示畫面給使用者觀看。另外，此顯示面板可為觸控顯示面板，以允許使用者以觸控的方式操作此無線通訊裝置。

第6圖繪示依據本發明另一實施方式之無線通訊裝置10a的內部立體圖。第7圖繪示無線通訊裝置10a之頂蓋300的立體圖。無線通訊裝置10a與前述無線通訊裝置10的主要差異係在於天線500a與寄生接地結構600a的位置關係與天線500及寄生接地結構600的位置關係恰好相反。進一步來說，電性連接主接地結構400的寄生接地結構600a係設置於側牆200的內牆面210，而非位於頂蓋300。相對地，天線500a係設置於頂蓋300之下表面310，而非位於側牆200。寄生接地結構600a與主接地結構400可共同與位於頂蓋300的天線500a共振。

具體來說，寄生接地結構600a與主接地結構400係連接於頂面110與內牆面210的交接處，使得寄生接地結構600a電性連接主接地結構400，而可共同做為系統地。進一步來說，寄生接地結構600a的接地部630a末端係位於頂面110與內牆面210的交接處，而接觸主接地結構400。訊號傳輸線800a係設置於底座100上並連接位於頂蓋300的天線500a。更具體地說，訊號傳輸線800a之正端係位於頂蓋300上，並連接天線500a的訊號饋入部530a，而訊號傳輸線800a之負端係位於底座100上，並連接主接地結構400，使得電性連接主接地結構400的寄生接地結構600a亦可電性連接訊號傳輸線800a之負端，以利與頂蓋300上的天線500a共振。

第6圖所示之寄生接地結構600a的第一延伸部610a與第二延伸部620a之具體結構係分別類似於第2圖所示之天線500的第一輻射部510與第二輻射部520，故不重複敘述。第7圖所示之天線500a的第一輻射部510a與第二輻射部520a之具體結構係分別類似於第3圖所示之第一延伸部610與第二延伸部620，故不重複敘述。

應瞭解到，本說明書全文中所述之「一條件實質上為某數值」代表該條件允許些微誤差。舉例來說，「最小間隙G1實質上為3毫米」允許最小間隙G1滿足：3毫米x 90%≦G1≦3毫米x 110%，更佳來說，允許最小間隙G1滿足：3毫米x 95%≦G1≦3毫米x 105%。

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‧‧‧無線通訊裝置

100‧‧‧底座

200‧‧‧側牆

300‧‧‧頂蓋

1200‧‧‧封體

O‧‧‧開口

Claims

一種無線通訊裝置，包含：一底座，具有一頂面；一側牆，設於該底座上，該側牆具有一內牆面；一頂蓋，覆蓋於該側牆上，且該頂蓋具有一下表面，該下表面係朝向該頂面；一主接地結構，設置於該底座之該頂面並被該側牆所圍繞；一天線，設置於該側牆之該內牆面；以及一寄生接地結構，設置於該頂蓋之該下表面，並電性連接於該主接地結構，該寄生接地結構與該主接地結構係共同用以與該天線共振。
如請求項1所述之無線通訊裝置，其中該天線包含一第一輻射部、一第二輻射部以及一訊號饋入部，該訊號饋入部係連接於該第一輻射部與該第二輻射部之間，其中該寄生接地結構與該主接地結構係共同用以與該第一輻射部產生一第一共振模態，並與該第二輻射部產生一第二共振模態，該第一共振模態的頻帶與該第二共振模態的頻帶不同。
如請求項2所述之無線通訊裝置，更包含一接地連接結構，設置於該側牆上，該接地連接結構之一端連接該主接地結構，該寄生接地結構包含一第一延伸部、一第二延伸部以及一接地部，該接地連接結構之另一端連接該接地部，該接地部係連接於該第一延伸部與該第二延伸部之間，該第一延伸部之電氣長度大於該第二延伸部之電氣長度，且該第一延伸部與該主接地結構係用以與該第一輻射部電容耦合而產生該第一共振模態，並與該第二輻射部電容耦合而產生該第二共振模態。
如請求項3所述之無線通訊裝置，其中該第一延伸部、該接地部與該第二延伸部共同構成一環狀圖案，該環狀圖案具有一開槽，隔開該第一延伸部與該第二延伸部。
如請求項4所述之無線通訊裝置，其中該開槽之最小寬度為1.5毫米。
如請求項3所述之無線通訊裝置，其中該第二延伸部具有一第一導電片、一連接導電片、一第二導電片以及一槽縫，該第一導電片連接該接地部，該連接導電片連接該第一導電片與該第二導電片，該槽縫係位於該第一導電片與該第二導電片之間，該頂蓋具有一內側面與一外側面，分別鄰接該下表面的相反側，該第一導電片比該第二導電片更靠近該頂蓋的該內側面。
如請求項3所述之無線通訊裝置，其中該接地連接結構與該天線相隔一間隙(G3)，該間隙(G3)為1.5毫米。
如請求項3所述之無線通訊裝置，其中該頂蓋具有一外側面，鄰接該下表面，該第一延伸部與該外側面相隔一間隙(G4)，該間隙(G4)為3毫米。
如請求項1所述之無線通訊裝置，其中該天線與該頂蓋之該下表面相隔一間隙(G2)，該間隙(G2)為1.5毫米。
如請求項1所述之無線通訊裝置，其中該天線與該主接地結構相隔一間隙(G1)，該間隙(G1)為3毫米。
一種無線通訊裝置，包含：一底座，具有一頂面；一側牆，設於該底座上，該側牆具有一內牆面；一頂蓋，覆蓋於該側牆上，且該頂蓋具有一下表面，該下表面係朝向該頂面；一主接地結構，設置於該底座之該頂面並被該側牆所圍繞；一寄生接地結構，設置於該側牆之該內牆面，並電性連接該主接地結構；以及一天線，設置於該頂蓋之該下表面，該寄生接地結構與該主接地結構係共同用以與該天線共振。
如請求項11所述之無線通訊裝置，更包含一訊號傳輸線，設置於該底座上並連接位於該頂蓋的該天線。
如請求項11所述之無線通訊裝置，其中該寄生接地結構與該主接地結構係連接於該底座之該頂面與該側牆之該內牆面的交接處。