TWI583051B - 行動裝置 - Google Patents

Description

行動裝置

本發明係關於一種行動裝置，特別係關於可提升天線效率之行動裝置。

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。

為了增加使用之便利性，現今之設計者常會將一些金屬物件配置於行動裝置之表面上。然而，這些金屬物件卻容易對行動裝置內用於無線通訊之天線元件造成負面影響，進而可能降低行動裝置之通訊品質。

在較佳實施例中，本發明提供一種行動裝置，包括：一外殼；一天線元件；以及一觸控筆，包括一第一金屬部 份，其中當該觸控筆鄰近於該天線元件時，該第一金屬部份係於一操作頻帶中與該天線元件發生共振，以提升該天線元件之輻射效率。

在一些實施例中，該第一金屬部份之長度係等於該天線元件之一中心操作頻率之0.25倍波長。

在一些實施例中，該天線元件之長度係等於該天線元件之一中心操作頻率之0.25倍波長。

在一些實施例中，該天線元件和該第一金屬部份之長度差係介於0mm至20mm之間。

在一些實施例中，該外殼係由非導體材質所製成。

在一些實施例中，該行動裝置更包括：一磁鐵元件，其中該觸控筆係藉由該磁鐵元件而吸附於該外殼上。

在一些實施例中，該觸控筆更包括一第二金屬部份，而該第一金屬部份係較該第二金屬部份更靠近該天線元件。

在一些實施例中，該第一金屬部份與該第二金屬部份係由一無金屬區域所完全分離。

在一些實施例中，該操作頻帶係介於780MHz至895MHz之間。

在一些實施例中，該第一金屬部份之長度係介於85mm至90mm之間。

100、400、500、600、700‧‧‧行動裝置

110‧‧‧外殼

111‧‧‧外殼之短側邊

112‧‧‧外殼之長側邊

120‧‧‧天線元件

130、530、730‧‧‧觸控筆

131、531、731‧‧‧觸控筆之第一金屬部份

440‧‧‧磁鐵元件

532、732‧‧‧觸控筆之第二金屬部份

534、734、735‧‧‧無金屬區域

733‧‧‧觸控筆之第三金屬部份

CC1、CC2、CC3‧‧‧曲線

D1‧‧‧間距

G1、G2‧‧‧長度差

L1、L2‧‧‧長度

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；第2圖係顯示一行動裝置之天線元件之電壓駐波比圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之天線元件之電壓駐波比圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；以及第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖。

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1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之示意圖。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1圖所示，行動裝置100至少包括：一外殼110、一天線元件120，以及一觸控筆(Stylus)130。外殼110可以用非導體材質製成，例如：塑膠。外殼110可為一矩形，並具有一短側邊111和一長側邊112。在第1圖之實施例中，天 線元件120和觸控筆130皆鄰近於外殼110之短側邊111，其中天線元件120係位於外殼110之內部，而觸控筆130係位於外殼110之外部。天線元件120之種類在本發明中並不特別作限制。舉例來說，天線元件120可以是一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一迴圈天線(Loop Antenna)、一補釘天線(Patch Antenna)、一螺旋天線(Helical Antenna)、一平面倒F字型天線(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，或是一晶片天線(Chip Antenna)。必須理解的是，行動裝置100更可包括其他元件，例如：一顯示器、一無線通訊模組、一電池、一處理器，以及一儲存裝置等等(未顯示)。

觸控筆130可利於一使用者在行動裝置100之一觸控螢幕(未顯示)上作資料輸入。觸控筆130可為被動式或主動式，其並可內含一電池元件(未顯示)。在在較佳實施例中，觸控筆130包括至少一第一金屬部份131，其中第一金屬部份131可遠離觸控筆130之筆尖處，並可位於觸控筆130之後座端。觸控筆130之第一金屬部份131之二端均未接地。當觸控筆130鄰近於天線元件120時(例如：觸控筆130和天線元件120之間距D1小於10mm但大於0mm)，觸控筆130之第一金屬部份131可於一操作頻帶中與天線元件120發生共振，以提升天線元件120之輻射效率。在一些實施例中，天線元件120和觸控筆130之第一金屬部份131之前述操作頻帶係介於780MHz至895MHz之間。在另一些實施例中，前述操作頻帶亦可改為介於700MHz至800MHz之間，或是介於2500MHz至2700MHz之間。

在元件尺寸方面，天線元件120之長度L1係等於天 線元件120之一中心操作頻率之0.25倍波長(λ/4)。觸控筆130之第一金屬部份131之長度L2亦等於天線元件120之中心操作頻率之0.25倍波長。換言之，觸控筆130之第一金屬部份131之長度L2可大致等同於天線元件120之長度L1。然而，前述長度L1、L2之限制尚存在一些調整空間。例如，若天線元件120和觸控筆130之第一金屬部份131皆操作於780MHz至895MHz之頻率區間，則觸控筆130之第一金屬部份131之長度L2可介於85mm至90mm之間。天線元件120之長度L1亦可介於85mm至90mm之間。在一些實施例中，天線元件120和觸控筆130之第一金屬部份131之長度差(亦即，|L2-L1|，或是圖中之長度差G1+G2)可介於0mm至20mm之間。亦即，觸控筆130之第一金屬部份131之長度L2可略長於天線元件120之長度L1，或是略短於天線元件120之長度L1，此種微調設計尚不致於影響本發明之效果。

第2圖係顯示一行動裝置之天線元件之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表電壓駐波比。第2圖可視為本發明之一對照組。如第2圖所示，一第一曲線CC1代表行動裝置不具任何觸控筆時天線元件之操作特性，而一第二曲線CC2代表行動裝置具有全金屬觸控筆時天線元件之操作特性。前述全金屬觸控筆之金屬長度為一任意值。根據第2圖之量測結果可知，當全金屬觸控筆靠近天線元件時，其將對天線元件之操作頻帶造成影響。天線元件之共振頻率可能會發生偏移，進而降低原本操作頻帶中之天線效率。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝 置100之天線元件120之電壓駐波比圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表電壓駐波比。如第3圖所示，第一曲線CC1代表行動裝置不具任何觸控筆時天線元件之操作特性，而一第三曲線CC3代表行動裝置100具有如第1圖之觸控筆130時天線元件120之操作特性。根據第3圖之量測結果可知，若妥適設計觸控筆130之第一金屬部份131之長度L2(例如：使之等於天線元件120之中心操作頻率之0.25倍波長)，則觸控筆130靠近天線元件120時不僅不會干擾天線元件120之輻射場型，反能改善天線元件120之阻抗匹配(如第3圖中第三曲線CC3係位於第一曲線CC1之下方)。在一些實施例中，不具觸控筆130之天線元件120其天線效率約為-3.12dBi，而加入觸控筆130之天線元件120其天線效率可上升至約-2.45dBi。因此，具有適當金屬長度之觸控筆130之加入，對於天線元件120之輻射特性反而有正面影響。觸控筆130之第一金屬部份131可與天線元件120發生共振，進而導引天線元件120之輻射能量向外傳遞。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置400之示意圖。第4圖和第1圖相似。在第4圖之實施例中，行動裝置400更包括一磁鐵元件440，其可內嵌於外殼110之短側邊111中。磁鐵元件440可為一圓形、一矩形、一平行四邊形，或是一梯形。觸控筆130係藉由磁鐵元件440而吸附於外殼110上。根據實際量測結果，磁鐵元件440對於天線元件120之操作特性影響甚少，幾乎可忽略不計。第4圖之行動裝置400之其餘特徵皆與第1圖之行動裝置100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置500之示意圖。第5圖和第1圖相似。在第5圖之實施例中，行動裝置500之一觸控筆530包括一第一金屬部份531和一第二金屬部份532，其中第一金屬部份531與第二金屬部份532係由一無金屬區域534所完全分離。第一金屬部份531係較第二金屬部份532更靠近天線元件120。由於天線元件120係與觸控筆530之第一金屬部份531發生共振，故觸控筆530之第一金屬部份531之長度須等於天線元件120之中心操作頻率之0.25倍波長，但觸控筆530之第二金屬部份532之長度則沒有限制。利用無金屬區域534來分割觸控筆530上之金屬區域，設計者可容易取得能與天線元件120發生共振之適當金屬長度。第5圖之行動裝置500之其餘特徵皆與第1圖之行動裝置100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置600之示意圖。第6圖和第1圖相似。在第6圖之實施例中，天線元件120和觸控筆130皆鄰近於外殼110之長側邊112，並由外殼110之長側邊112所分隔開。在其他實施例中，天線元件120和觸控筆130亦可改為鄰近於外殼110之任一側邊。第6圖之行動裝置600之其餘特徵皆與第1圖之行動裝置100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置700之示意圖。第7圖和第1圖相似。在第7圖之實施例中，行動裝置700之一觸控筆730包括一第一金屬部份731、一第二金屬部份732，以及一第三金屬部份733，其中第一金屬部份731 與第二金屬部份732係由一第一無金屬區域734所完全分離，而第二金屬部份732與第三金屬部份733係由一第二無金屬區域735所完全分離。第一金屬部份731係較第二金屬部份732、第三金屬部份733更靠近天線元件120。由於天線元件120係與觸控筆730之第一金屬部份731發生共振，故觸控筆730之第一金屬部份731之長度須等於天線元件120之中心操作頻率之0.25倍波長，但觸控筆730之第二金屬部份732、第三金屬部份733之長度則沒有限制。利用第一無金屬區域734、第二無金屬區域735來分割觸控筆730上之金屬區域，設計者可輕易取得能與天線元件120發生共振之適當金屬長度。第7圖之行動裝置700之其餘特徵皆與第1圖之行動裝置100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

本發明提出一種新穎之行動裝置及天線元件之設計，可降低觸控筆對於天線元件之干擾。藉由調整觸控筆之金屬部份之長度，可使金屬部份與天線元件發生共振，並藉由交互耦合效應(Mutual Coupling)引導天線元件之輻射能量向外傳遞。如此一來，觸控筆不僅不會對天線元件之特性造成負面影響，還可有效提升天線元件之輻射效率。因此，本發明很適合應用於各種配有觸控筆之行動裝置當中。

值得注意的是，以上所述之元件參數、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之行動裝置並不僅限於第1-7圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-7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‧‧‧外殼

111‧‧‧外殼之短側邊

112‧‧‧外殼之長側邊

120‧‧‧天線元件

130‧‧‧觸控筆

131‧‧‧觸控筆之第一金屬部份

D1‧‧‧間距

G1、G2‧‧‧長度差

L1、L2‧‧‧長度

Claims (9)

1. 一種行動裝置，包括：一外殼；一天線元件；以及一觸控筆，包括一第一金屬部份，其中當該觸控筆鄰近於該天線元件時，該第一金屬部份係於一操作頻帶中與該天線元件發生共振，以提升該天線元件之輻射效率；其中該第一金屬部份之長度係等於該天線元件之一中心操作頻率之0.25倍波長；其中該第一金屬部份之二端均未接地。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線元件之長度係等於該天線元件之一中心操作頻率之0.25倍波長。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線元件和該第一金屬部份之長度差係介於0mm至20mm之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該外殼係由非導體材質所製成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一磁鐵元件，其中該觸控筆係藉由該磁鐵元件而吸附於該外殼上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該觸控筆更包括一第二金屬部份，而該第一金屬部份係較該第二金屬部份更靠近該天線元件。
7. 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置，其中該第一金 屬部份與該第二金屬部份係由一無金屬區域所完全分離。
8. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該操作頻帶係介於780MHz至895MHz之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一金屬部份之長度係介於85mm至90mm之間。