TWI580109B - 行動裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種行動裝置,特別係關於一種行動裝置及其槽孔天線。
隨著行動通訊技術的發達,行動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,行動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系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
為了追求造型美觀,現今設計者常會在行動裝置中加入金屬元件之要素。然而,新增之金屬元件卻容易對於行動裝置中支援無線通訊之天線產生負面影響,進而降低行動裝置之整體通訊品質。因此,有必要提出一種全新之行動裝置和天線結構,以克服傳統技術所面臨之問題。
在較佳實施例中,本發明提供一種行動裝置,包
括:一金屬背蓋,具有一第一槽孔;以及一第一印刷電路板,包括一第一介質基板、一第一金屬部、一第二金屬部,以及複數第一穿透件,其中該第一金屬部係設置於該第一介質基板之一上表面上,該第二金屬部係設置於該第一介質基板之一下表面上,而該等第一穿透件係形成於該第一介質基板之內並耦接於該第一金屬部和該第二金屬部之間;其中該第一金屬部係耦接至該金屬背蓋,使得該第一印刷電路板和該金屬背蓋之該第一槽孔共同形成一第一槽孔天線;其中該第一槽孔天線係由耦接至該第二金屬部之一第一信號源所激發。
在一些實施例中,該第一金屬部為一封閉環圈結構並包圍一第一非導電區域,而該第一非導電區域係對齊於該金屬背蓋之該第一槽孔。
在一些實施例中,該金屬背蓋之該第一槽孔於該第一印刷電路板上具有一第一垂直投影,而該第一垂直投影係完全位於該第一非導電區域之內部。
在一些實施例中,該第一金屬部係藉由一導電膠貼合於該金屬背蓋之該第一槽孔之周圍。
在一些實施例中,該第二金屬部包括彼此分離之一第一部份和一第二部份,該第一部份和該第二部份皆經由該等第一穿透件耦接至該第一金屬部,而該第一信號源之一正極係耦接至該第一部份,該第一信號源之一負極係耦接至該第二部份。
在一些實施例中,該金屬背蓋更具有一第二槽孔,而該行動裝置更包括:一第二印刷電路板,包括一第二介質基
板、一第三金屬部、一第四金屬部,以及複數第二穿透件,其中該第三金屬部係設置於該第二介質基板之一上表面上,該第四金屬部係設置於該第二介質基板之一下表面上,而該等第二穿透件係形成於該第二介質基板之內並耦接於該第三金屬部和該第四金屬部之間;其中該第三金屬部係耦接至該金屬背蓋,使得該第二印刷電路板和該金屬背蓋之該第二槽孔共同形成一第二槽孔天線;其中該第二槽孔天線係由耦接至該第四金屬部之一第二信號源所激發。
在一些實施例中,該第三金屬部為一封閉環圈結構並包圍一第二非導電區域,而該第二非導電區域係對齊於該金屬背蓋之該第二槽孔。
在一些實施例中,該金屬背蓋之該第二槽孔於該第二印刷電路板上具有一第二垂直投影,而該第二垂直投影係完全位於該第二非導電區域之內部。
在一些實施例中,該第四金屬部包括彼此分離之一第三部份和一第四部份,該第三部份和該第四部份皆經由該等第二穿透件耦接至該第三金屬部,而該第二信號源之一正極係耦接至該第三部份,該第二信號源之一負極係耦接至該第四部份。
在一些實施例中,該第一槽孔天線和該第二槽孔天線操作於相同之一操作頻帶,而該操作頻帶約介於2400MHz至2500MHz之間以及5150MHz至5850MHz之間。
100、300‧‧‧行動裝置
110、310‧‧‧金屬背蓋
111、311‧‧‧金屬背蓋之第一邊緣
112、312‧‧‧金屬背蓋之第二邊緣
120‧‧‧第一槽孔
125‧‧‧第一垂直投影
130‧‧‧第一印刷電路板
132‧‧‧第一介質基板
134‧‧‧第一金屬部
135‧‧‧第一非導電區域
136‧‧‧第二金屬部
136-1‧‧‧第二金屬部之第一部份
136-2‧‧‧第二金屬部之第二部份
137、157‧‧‧導電膠
138‧‧‧第一穿透件
140‧‧‧第二槽孔
145‧‧‧第二垂直投影
150‧‧‧第二印刷電路板
152‧‧‧第二介質基板
154‧‧‧第三金屬部
155‧‧‧第二非導電區域
156‧‧‧第四金屬部
156-1‧‧‧第四金屬部之第三部份
156-2‧‧‧第四金屬部之第四部份
158‧‧‧第二穿透件
190‧‧‧第一信號源
290‧‧‧第二信號源
313‧‧‧金屬背蓋之第三邊緣
CC1‧‧‧第一曲線
CC2‧‧‧第二曲線
CC3‧‧‧第三曲線
D1、D2、D3、D4、D21‧‧‧間距
L1、L2‧‧‧長度
-X‧‧‧-X軸
+X‧‧‧+X軸
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之俯視圖;第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之剖面圖;第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之第一印刷電路板之俯視圖;第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之第一印刷電路板之背視圖;第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之俯視圖;第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之剖面圖;第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之第二印刷電路板之俯視圖;第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之第二印刷電路板之背視圖;以及第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之槽孔天線之S參數圖。
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行動裝置100之俯視圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行
動裝置100之剖面圖。行動裝置100可以是一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer),或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1A、1B圖所示,行動裝置100至少包括一金屬背蓋110和一第一印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)130。必須理解的是,雖然未顯示於第1A、1B圖中,行動裝置100更可包括其他元件,例如:一處理器、一電池模組、一顯示器、一鍵盤,以及一收發器。在一些實施例中,若行動裝置100為一筆記型電腦,則金屬背蓋110可設置於筆記型電腦之一上蓋上,以美化整體電腦裝置之外型。金屬背蓋110至少具有一第一槽孔120。例如,第一槽孔120可以是一狹長矩形。金屬背蓋110之第一槽孔120之內可填充一非導體材質,例如:塑膠。第一印刷電路板130包括一第一介質基板(Dielectric Substrate)132、一第一金屬部134、一第二金屬部136,以及複數個第一穿透件(Via Element)138,其中第一金屬部134為一金屬平面並設置於第一介質基板132之一上表面上,第二金屬部136為另一金屬平面並設置於第一介質基板132之一下表面上,而該等第一穿透件138係形成於第一介質基板132之內並耦接於第一金屬部134和第二金屬部136之間。第一金屬部134係耦接至金屬背蓋110。舉例而言,第一金屬部134可以藉由一導電膠137貼合於金屬背蓋110之第一槽孔120之周圍。第一印刷電路板130和金屬背蓋110之第一槽孔120共同形成一第一槽孔天線,其中第一槽孔天線係由耦接至第二金屬部136之一第一信號源190所激發。
第2A圖係顯示根據本發明一實施例所述之第一印
刷電路板130之俯視圖。第2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之第一印刷電路板130之背視圖。如第2A圖所示,在第一印刷電路板130之上表面上,第一金屬部134為一封閉環圈結構並包圍一第一非導電區域135。例如,第一金屬部134可以是一空心矩形,其內部矩形空心部份即為第一非導電區域135。第一非導電區域135係對齊於金屬背蓋110之第一槽孔120。詳細而言,金屬背蓋110之第一槽孔120於第一印刷電路板130上具有一第一垂直投影125,而第一垂直投影125係完全位於第一非導電區域135之內部。亦即,金屬背蓋110之第一槽孔120之面積可以小於或等於第一非導電區域135之面積。如第2B圖所示,在第一印刷電路板130之下表面上,第二金屬部136包括彼此分離之一第一部份136-1和一第二部份136-2,其中第一部份136-1和第二部份136-2皆經由該等第一穿透件138耦接至第一金屬部134。第一部份136-1可以是較長之一不規則形狀,而第二部份136-2可以是較短之一直條形。第一信號源190之一正極係耦接至第一部份136-1,而第一信號源190之一負極係耦接至第二部份136-2。
本發明係於金屬背蓋110上形成特殊之第一槽孔天線,其以金屬背蓋110之第一槽孔120之週圍金屬部份作為主要之輻射體。在此設計下,金屬背蓋110可形成天線元件之一部份,其不僅不會對天線輻射場型造成干擾,還可提升天線之輻射效率。本發明可加強行動裝置100之側邊輻射。舉例而言,根據實際量測結果,第一槽孔天線於第1A圖之-X軸方向可具有相對較高之輻射強度,此為傳統槽孔天線所不及。另外,有別
於傳統槽孔天線皆以耦合方式激發,本發明之第一槽孔天線係由耦接至第一信號源190之第一印刷電路板130所直接激發。第一印刷電路板130可具有雙層金屬面並貼合於金屬背蓋110。此種設計方式有助於縮小天線接地銅箔之面積、減少組裝時間、抑制組裝誤差,並壓低製造成本。因此,本發明很適合應用於各種小型化之行動裝置當中。
行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。金屬背蓋110之第一槽孔120之長度L1可等於第一槽孔天線之一中心操作頻率之0.5倍波長(λ/2),或等於60mm。金屬背蓋110之第一槽孔120與金屬背蓋110之一第一邊緣111之間距D1可約介於40mm至50mm之間。金屬背蓋110之第一槽孔120與金屬背蓋110之一第二邊緣112之間距D2可大於10mm,其中金屬背蓋110之第二邊緣112可鄰近於行動裝置100之一軸承(Hinge)處。以上尺寸設計可以加強行動裝置100之側邊輻射。
在一些實施例中,第一信號源190係經由一第一同軸電纜線(Coaxial Cable)耦接至第二金屬部136,以激發第一槽孔天線。第一同軸電纜線之長度可與行動裝置100之一顯示器尺寸有關。舉例而言,若行動裝置100之顯示器為17吋,則第一同軸電纜線之長度應小於500mm;若行動裝置100之顯示器為15吋,則第一同軸電纜線之長度應小於550mm;而若行動裝置100之顯示器為13吋,則第一同軸電纜線之長度應小於600mm。換言之,若顯示器尺寸變大,則第一同軸電纜線之長度上限應降低;反之,若顯示器尺寸變小,則第一同軸電纜線之長度上限應提高。以上設計有助於減少傳輸線損耗,可使第
一槽孔天線維持良好輻射效率。
第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置300之俯視圖。第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置300之剖面圖。第3A、3B圖與第1A、1B圖相似。在第3A、3B圖之實施例中,行動裝置300之一金屬背蓋310更具有一第二槽孔140,且行動裝置300更包括一第二印刷電路板150。例如,第二槽孔140可以是一狹長矩形。金屬背蓋310之第二槽孔140之內可填充一非導體材質。第二印刷電路板150包括一第二介質基板152、一第三金屬部154、一第四金屬部156,以及複數個第二穿透件158,其中第三金屬部154為一金屬平面並設置於第二介質基板152之一上表面上,第四金屬部156為另一金屬平面並設置於第二介質基板152之一下表面上,而該等第二穿透件158係形成於第二介質基板152之內並耦接於第三金屬部154和第四金屬部156之間。第三金屬部154係耦接至金屬背蓋310。舉例而言,第三金屬部154可以藉由一導電膠157貼合於金屬背蓋310之第二槽孔140之周圍。第二印刷電路板150和金屬背蓋310之第二槽孔140共同形成一第二槽孔天線,其中第二槽孔天線係由耦接至第四金屬部156之一第二信號源290所激發。
第4A圖係顯示根據本發明一實施例所述之第二印刷電路板150之俯視圖。第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之第二印刷電路板150之背視圖。如第4A圖所示,在第二印刷電路板150之上表面上,第三金屬部154為一封閉環圈結構並包圍一第二非導電區域155。例如,第三金屬部154可以是一空心矩形,其內部矩形空心部份即為第二非導電區域155。第二
非導電區域155係對齊於金屬背蓋310之第二槽孔140。詳細而言,金屬背蓋310之第二槽孔140於第二印刷電路板150上具有一第二垂直投影145,而第二垂直投影145係完全位於第二非導電區域155之內部。亦即,金屬背蓋310之第二槽孔140之面積可以小於或等於第二非導電區域155之面積。如第4B圖所示,在第二印刷電路板150之下表面上,第四金屬部156包括彼此分離之一第三部份156-1和一第四部份156-2,其中第三部份156-1和第四部份156-2皆經由該等第二穿透件158耦接至第三金屬部154。第三部份156-1可以是較長之一不規則形狀,而第四部份156-2可以是較短之一直條形。第二信號源290之一正極係耦接至第三部份156-1,而第二信號源290之一負極係耦接至第四部份156-2。
在第3A、3B圖之實施例中,行動裝置300同時包括操作於相同頻帶之第一槽孔天線和第二槽孔天線,其中第一槽孔天線可作為一主要天線(Main Antenna),而第二槽孔天線可作為一輔助天線(Auxiliary Antenna),以提升行動裝置300之天線分集增益(Antenna Diversity Gain)。此種設計可更加強行動裝置300之側邊輻射。舉例而言,第一槽孔天線可強化行動裝置300於第3A圖之-X軸方向之輻射強度,而第二槽孔天線可強化行動裝置300於第3A圖之+X軸方向之輻射強度。
行動裝置300之元件尺寸可如下列所述。金屬背蓋310之第二槽孔140之長度L2可等於第二槽孔天線之一中心操作頻率之0.5倍波長(λ/2),或等於60mm。金屬背蓋310之第二槽孔140與金屬背蓋310之一第三邊緣313之間距D3可約介於
40mm至50mm之間。金屬背蓋310之第二槽孔140與金屬背蓋310之一第二邊緣312之間距D4可大於10mm。另外,為了避免第一槽孔天線和第二槽孔天線互相干擾,第一槽孔天線和第二槽孔天線之間距D21須設計為其中心操作頻率之0.5倍波長以上,或是60mm以上。
在一些實施例中,第二信號源290係經由一第二同軸電纜線耦接至第四金屬部156,以激發第二槽孔天線。第二同軸電纜線之長度可與行動裝置300之一顯示器尺寸有關。舉例而言,若行動裝置300之顯示器為17吋,則第二同軸電纜線之長度應小於500mm;若行動裝置300之顯示器為15吋,則第二同軸電纜線之長度應小於550mm;而若行動裝置300之顯示器為13吋,則第二同軸電纜線之長度應小於600mm。換言之,若顯示器尺寸變大,則第二同軸電纜線之長度上限應降低;反之,若顯示器尺寸變小,則第二同軸電纜線之長度上限應提高。以上設計有助於減少傳輸線損耗,可使第二槽孔天線維持良好輻射效率。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置300之槽孔天線之S參數(S Parameter)圖,其中橫軸代表操作頻率(MHz),而縱軸代表S參數(dB)。在第5圖之實施例中,係將第一槽孔天線設定為一第一埠(Port 1),並將第二槽孔天線設定為一第二埠(Port 2)。一第一曲線CC1係代表第一槽孔天線之S11參數,一第二曲線CC2係代表第二槽孔天線之S22參數,而一第三曲線CC3係代表第一槽孔天線和第二槽孔天線之間之S21(或S12)參數。如第5圖所示,第一槽孔天線和第二槽孔天
線可操作於相同之一操作頻帶,其係約介於2400MHz至2500MHz之間以及5150MHz至5850MHz之間。在此操作頻帶中,第一槽孔天線和第二槽孔天線之間之S21參數皆低於-30dB,說明本發明之第一槽孔天線和第二槽孔天線可具有良好之隔離度(Isolation),不致於互相干擾。
本發明提出一種新穎之行動裝置及其槽孔天線設計,總括而言,本發明相較於傳統技術至少具有下列優點:(1)縮小天線接地銅箔面積;(2)減少組裝時間;(3)抑制組裝誤差;(4)加強行動裝置之側邊輻射;(5)去除來自金屬背蓋之天線屏蔽效應;以及(6)壓低生產成本。
值得注意的是,以上所述之元件尺寸、元件形狀,以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之行動裝置及槽孔天線並不僅限於第1-5圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-5圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之,並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之行動裝置及槽孔天線當中。
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,其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‧‧‧行動裝置
110‧‧‧金屬背蓋
111‧‧‧金屬背蓋之第一邊緣
112‧‧‧金屬背蓋之第二邊緣
120‧‧‧第一槽孔
130‧‧‧第一印刷電路板
D1、D2‧‧‧間距
L1‧‧‧長度
-X‧‧‧-X軸
Claims (10)
- 一種行動裝置,包括:一金屬背蓋,具有一第一槽孔;以及一第一印刷電路板,包括一第一介質基板、一第一金屬部、一第二金屬部,以及複數第一穿透件,其中該第一金屬部係設置於該第一介質基板之一上表面上,該第二金屬部係設置於該第一介質基板之一下表面上,而該等第一穿透件係形成於該第一介質基板之內並耦接於該第一金屬部和該第二金屬部之間;其中該第一金屬部係耦接至該金屬背蓋,使得該第一印刷電路板和該金屬背蓋之該第一槽孔共同形成一第一槽孔天線;其中該第一槽孔天線係由耦接至該第二金屬部之一第一信號源所激發。
- 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置,其中該第一金屬部為一封閉環圈結構並包圍一第一非導電區域,而該第一非導電區域係對齊於該金屬背蓋之該第一槽孔。
- 如申請專利範圍第2項所述之行動裝置,其中該金屬背蓋之該第一槽孔於該第一印刷電路板上具有一第一垂直投影,而該第一垂直投影係完全位於該第一非導電區域之內部。
- 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置,其中該第一金屬部係藉由一導電膠貼合於該金屬背蓋之該第一槽孔之周圍。
- 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置,其中該第二金 屬部包括彼此分離之一第一部份和一第二部份,該第一部份和該第二部份皆經由該等第一穿透件耦接至該第一金屬部,而該第一信號源之一正極係耦接至該第一部份,該第一信號源之一負極係耦接至該第二部份。
- 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置,其中該金屬背蓋更具有一第二槽孔,而該行動裝置更包括:一第二印刷電路板,包括一第二介質基板、一第三金屬部、一第四金屬部,以及複數第二穿透件,其中該第三金屬部係設置於該第二介質基板之一上表面上,該第四金屬部係設置於該第二介質基板之一下表面上,而該等第二穿透件係形成於該第二介質基板之內並耦接於該第三金屬部和該第四金屬部之間;其中該第三金屬部係耦接至該金屬背蓋,使得該第二印刷電路板和該金屬背蓋之該第二槽孔共同形成一第二槽孔天線;其中該第二槽孔天線係由耦接至該第四金屬部之一第二信號源所激發。
- 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置,其中該第三金屬部為一封閉環圈結構並包圍一第二非導電區域,而該第二非導電區域係對齊於該金屬背蓋之該第二槽孔。
- 如申請專利範圍第7項所述之行動裝置,其中該金屬背蓋之該第二槽孔於該第二印刷電路板上具有一第二垂直投影,而該第二垂直投影係完全位於該第二非導電區域之內部。
- 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置,其中該第四金 屬部包括彼此分離之一第三部份和一第四部份,該第三部份和該第四部份皆經由該等第二穿透件耦接至該第三金屬部,而該第二信號源之一正極係耦接至該第三部份,該第二信號源之一負極係耦接至該第四部份。
- 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置,其中該第一槽孔天線和該第二槽孔天線操作於相同之一操作頻帶,而該操作頻帶約介於2400MHz至2500MHz之間以及5150MHz至5850MHz之間。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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