TWI608653B - 終端裝置 - Google Patents

Description

終端裝置

本發明有關於一種終端裝置，且特別是一種具有整合金屬殼體的天線結構的終端裝置。

基於無線通訊技術以及網際網路的發達，具有無線數據傳輸的功能是目前的終端裝置如筆記型電腦、平板電腦、一體電腦(all in one computer)等的基本需求。目前的終端裝置的外觀設計以符合視覺美感、簡約、有質感等審美觀念為主流，故就天線設計而言則以隱藏式天線為主，將天線隱藏於機殼內則可不影響終端裝置的外觀。然而，為了達到更有質感與美觀的目的，目前常見以金屬外殼作為殼體設計的概念。如此，天線效能容易受到金屬殼體的屏蔽而影響。就終端裝置而言，隱藏式天線設計需求與金屬機殼的外觀要求提高了天線設計的難度，故對於具有金屬機殼的內藏式天線設計，是天線研發人員努力的方向。

本發明實施例提供一種終端裝置，其開槽孔天線利用短路金屬形成兩個開槽孔結構，達成兩個以上的頻率(或多頻)的天線應用。

本發明實施例提供一種終端裝置，包括金屬殼體、導電部以及微波基板。金屬殼體具有開放式槽孔，開放式槽孔為 長條形開槽孔，開放式槽孔具有一開口，開口位於金屬殼體的側邊，金屬殼體電性連接至接地。微波基板設置於金屬殼體的內側，微波基板具有第一表面以及第二表面，第一表面與第二表面彼此平行，第一表面設有第一短路金屬，第二表面設有饋入部，微波基板以第一表面利用導電部與金屬殼體貼合，導電部使第一短路金屬與開放式槽孔的第一邊緣直接接觸而電性連接，且第一短路金屬與開放式槽孔共同定義低頻開槽孔與第一高頻開槽孔，饋入部延伸跨越第一短路金屬與金屬殼體的開放式槽孔，用以饋入射頻訊號，射頻訊號用以使低頻開槽孔產生低頻模態，且用以使第一高頻開槽孔產生第一高頻模態，第一高頻模態的頻率高於低頻模態的頻率。

綜上所述，本發明實施例提供一種終端裝置，在利用金屬殼體上的簡單長條形開放式槽孔且不修改槽孔外觀形狀的情況下，利用設置於微波基板的短路金屬貼合於金屬殼體內側且與長條形的開放式槽孔的第一邊緣電性連接，以同時實現一個低頻開槽孔與一個高頻開槽孔，如此可以在不影響金屬殼體的既存設計外觀以及品牌相關圖形的情況下，構成雙頻甚至多頻的槽孔天線設計。並且，所述開槽孔天線結構簡單、成本低廉且組裝方便。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅是用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

1‧‧‧機殼

10、10’‧‧‧金屬殼體

2、2’‧‧‧導電部

3‧‧‧微波基板

11、11’‧‧‧開放式槽孔

1a‧‧‧側邊

11a‧‧‧開口

31‧‧‧第一表面

32‧‧‧第二表面

311、311’‧‧‧第一短路金屬

321、321’‧‧‧饋入部

11b‧‧‧第一邊緣

11c‧‧‧第二邊緣

311a‧‧‧第一短路部

311b‧‧‧第一延伸部

311c‧‧‧第一支路

41、41’‧‧‧低頻開槽孔

42、42’‧‧‧第一高頻開槽孔

312‧‧‧第二短路金屬

312a‧‧‧第二短路部

312b‧‧‧第二延伸部

43‧‧‧第二高頻開槽孔

44‧‧‧第三高頻開槽孔

L1、L2‧‧‧長邊

W1、W2‧‧‧短邊

321c‧‧‧彎折部

321a‧‧‧第一端

321b‧‧‧第二端

f1‧‧‧低頻模態

f2‧‧‧高階模態

f3‧‧‧第一高頻模態

圖1是本發明實施例提供的終端裝置的正面示意圖。

圖2是本發明實施例提供的終端裝置的背面示意圖。

圖3A是本發明實施例提供的終端裝置的金屬殼體的開放式槽孔及微波基板的組裝示意圖。

圖3B是本發明實施例提供的終端裝置的金屬殼體的開放式槽孔及微波基板組裝完成的示意圖。

圖3C是圖3B的終端裝置的天線結構的操作模態的示意圖。

圖4是本發明另一實施例提供的終端裝置的金屬殼體的開放式槽孔及微波基板的示意圖。

圖5A是本發明另一實例提供的終端裝置的金屬殼體的開放式槽孔及微波基板的示意圖。

圖5B是本發明另一實例提供的終端裝置的金屬殼體的開放式槽孔及微波基板的示意圖。

圖6是本發明另一實例提供的終端裝置的金屬殼體的開放式槽孔及微波基板的示意圖。

圖7是本發明另一實施例提供的終端裝置的金屬殼體的開放式槽孔及微波基板的示意圖。

圖8是本發明另一實施例提供的終端裝置的金屬殼體的開放式槽孔及微波基板的示意圖。

本發明實施例利用在金屬殼體上開設開槽孔(open-slot)，並設置射頻訊號饋入(feeding)於內藏的微波基板，以 激發開槽孔天線的共振模態。並且，基於金屬殼體的外觀美學設計以及製造商的品牌圖形設計，位於金屬殼體外觀部分的槽孔形狀通常以結構簡單為主，避免破壞外觀的整體美感。因此，為了實現雙頻甚至多頻的槽孔天線，本發明實施例不修須改槽孔本身的形狀，因為在外觀結構的設計上，製造商可能會對於金屬機殼上的槽孔的尺寸做出限定，以符合機殼外觀的美觀設計需求。本發明實施例的終端裝置的天線設計可以在受限的槽孔形狀以及可允許的尺寸下實現符合規格的多頻天線設計方案，如此可避免天線設計的需求可能與金屬殼體的外觀設計背道而馳(或互相牴觸)，而造成產品設計的困難的問題。

本發明實施例的終端裝置例如是筆記型電腦、平板電腦或智慧型手機，或是其他形式的使用者終端裝置等，但本發明並不因此限定。請參照圖1，圖1是本發明實施例提供的終端裝置的正面示意圖。圖1的終端裝置以筆記型電腦為例，圖1中省略了鍵盤、螢幕等配置，藉以凸顯本實施例主要元件。如圖1所示，終端裝置包括具有金屬殼體10的機殼1、導電部2以及微波基板3。金屬殼體10是機殼1的一部分，而機殼1不必要是全部由金屬構成。

金屬殼體10具有開放式槽孔11(open slot)(或稱為槽縫(slit))，開放式槽孔11為長條形開槽孔，且金屬殼體10電性連接至接地。需要注意的是，金屬殼體10的側邊1a所連接的機殼1的其他部分可以為非金屬，至少在開放式槽孔11的開口11a附近的機殼1部分為非金屬，藉此在機殼1組裝完成後可以實現開放式槽孔11。微波基板3設置於金屬殼體10的內側，以內藏於終端裝置的整個機殼1中，導電部2用以連接微波基板3與金屬殼體10。金屬殼體 10例如是至少為筆記型電腦的螢幕的機殼的一部分，可以是螢幕的正面金屬殼體或螢幕的金屬背蓋(或稱為背面金屬機殼)。在圖1中，開放式槽孔11的位置是設置於螢幕的金屬背蓋，但本發明並不因此限定。在開放式槽孔11的位置是設置於螢幕的金屬背蓋的情況，由終端裝置的背面看見開放式槽孔的示意圖如圖2所示。由圖1和圖2可以看出，開放式槽孔11為具有一個開口11a的長條形開槽孔，開放式槽孔為水平設置，開口11a位於金屬殼體10的側邊1a，例如是水平長度為45公厘(mm)至60公厘，且垂直寬度為3公厘的長條形開槽孔(或稱為槽縫)，但本發明並不因此限定。本發明也不限定側邊1a在金屬殼體10的位置。需要注意的是，本發明實施例中的圖式所呈現開放式槽孔11、導電部2與微波基板3的大小、形狀與長寬比例是經過調整以幫助識別各個元件，本發明實施例中的圖式所呈現開放式槽孔11、導電部2與微波基板3(包括短路金屬及饋入部)大小、形狀與長寬比例並非用以限定本發明。在對金屬殼體10的外觀影響最小的情況下，本實施例的終端裝置的天線設計利用簡單的長條形開槽孔配合設置於金屬殼體10內側的微波基板3的短路金屬圖案及饋入設計，以實現所需的天線結構。

接著，請參照圖3A與圖3B，圖3A是本發明實施例提供的終端裝置的金屬殼體的開放式槽孔及微波基板的組裝示意圖。圖3B是本發明實施例提供的終端裝置的金屬殼體的開放式槽孔及微波基板組裝完成的示意圖。微波基板3具有第一表面31以及第二表面32，第一表面31與第二表面32彼此平行，第一表面31朝向金屬殼體10，第二表面32遠離金屬殼體10。微波基板3例如是玻璃纖維基板，如FR4基板。微波基板3的兩個表面上的金屬圖案例 如是以蝕刻或印刷技術實現，但本發明並不因此限定。第一表面31設有第一短路金屬311，第二表面32設有饋入部321，微波基板3以第一表面31利用導電部2與金屬殼體10貼合。導電部2例如是鎖固元件，在圖3B中的導電部2是以鎖固元件為例，但本發明並不因此限定。在圖3B實施例中，鎖固元件穿過微波基板3與第一短路金屬311以將微波基板3鎖固於金屬殼體10的內側，此時第一短路金屬311則緊貼於金屬殼體10的內側，使第一短路金屬311與金屬殼體10緊密接觸，以達到良好的電性連接。

參照圖3B所示的組裝圖，導電部2使第一短路金屬311與開放式槽孔11的第一邊緣11b直接接觸而電性連接，且第一短路金屬311與開放式槽孔11共同定義低頻開槽孔41與第一高頻開槽孔42。換句話說，第一短路金屬311將開放式槽孔11劃分為兩個部分，分別是低頻開槽孔41與第一高頻開槽孔42。饋入部321延伸跨越第一短路金屬311與金屬殼體10的開放式槽孔11，用以饋入射頻訊號。詳細的說，饋入部321由開放式槽孔11的第一邊緣11b的附近起始而延伸至開放式槽孔11的第二邊緣11c的附近，以跨越第一短路金屬311與開放式槽孔11。射頻訊號用以使低頻開槽孔41產生低頻模態，且用以使第一高頻開槽孔42產生第一高頻模態，第一高頻模態的頻率高於低頻模態的頻率。因此，開放式槽孔11、設置於微波基板3的第一短路金屬311與饋入部321共同形成本實施例的終端裝置的天線結構。饋入部321的饋入端用以連接射頻電路(圖未示)，例如饋入部321具有第一端321a與第二端321b，第一端321a與第二端321b兩者其中之一做為饋入部321的饋入端，則兩者的其中另一作為饋入部321的末端，饋入部321的末端為開路 (open circuit)。並且，饋入部321與射頻電路之間也可設置匹配電路，藉以調整天線的阻抗匹配。在圖3B的實施例中，饋入部312大致與開放式槽孔11的第一邊緣11b彼此垂直，但本發明並不因此限定。在一實施例中，饋入部321可以例如是經由同軸電纜線連接射頻電路，同軸電纜線的中心導體耦接饋入部321，而同軸電纜線的外層導體耦接金屬殼體10(金屬殼體10電性連接至接地)，同軸電纜線為所屬技術領域具有通常知識者輕易了解，因此在圖式中不予繪出。

再參照圖3B，第一短路金屬311具有第一短路部311a與第一延伸部311b。第一短路部311a接觸開放式槽孔11的第一邊緣11b，使第一短路部311a電性接地。第一延伸部311b連接第一短路部311a，第一延伸部311b朝向開放式槽孔11的開口11a延伸。第一短路金屬311的第一短路部311a與開放式槽孔11的開口11a的距離大於饋入部321與開放式槽孔11的11a開口的距離。

再參照圖3B，低頻開槽孔41與第一高頻開槽孔42的基礎操作模態為四分之一波長模態。例如，在圖3B中，第一短路金屬311的第一短路部311a與第一延伸部311b彼此垂直而形成一倒L字形結構，使得第一高頻開槽孔42大致為長條形開槽孔，第一高頻開槽孔42的長邊與短邊的總合約為其基礎操作模態(第一高頻模態)的頻率所對應波長的四分之一，第一高頻開槽孔42的長邊L2的長度是第一延伸部311b與第一短路部311a的交界處起始至第一延伸部311b的末端的長度，或是由第一短路部311a與第一邊緣11b的交界處開始朝向開口11a的第一邊緣11b的一部分線段的長度。第一高頻開槽孔42的短邊W2的長度是由第一短路部311a與第 一邊緣11b的交界處開始至第一短路部311a與第一延伸部311b的交界處的線段的長度。另一方面，低頻開槽孔41的長邊L1與短邊W1也大致決定低頻模態(基礎操作模態)的頻率，而因為第一短路金屬311使得低頻模態的頻率稍微降低，可藉由調整第一短路金屬311的第一短路部311a與第一邊緣11b接觸的位置，或者改變第一短路金屬311在低頻開槽孔41的邊界的形狀以微調低頻模態的頻率。再參照圖3C，在圖3C中縱軸是駐波比(SWR)，橫軸是頻率(f)，在圖3B的實施例中，低頻模態f1是低頻開槽孔41的基礎模態。並且，射頻訊號更使低頻開槽孔41產生高階模態f2，低頻開槽孔41的高階模態f2與第一高頻開槽孔42的第一高頻模態f3的頻寬可以合併以涵蓋一個較大的操作頻寬，但本發明並不限定高階模態f2與第一高頻模態f3何者的頻率較高，且本發明實施例也並不限定各個模態的頻率值。另外，本發明也不限定第一短路金屬311的形狀，第一短路金屬311的第一短路部311a與第一延伸部311b彼此的夾角可以大於或小於90度，第一短路部311a與第一延伸部311b相連接處也可以是彎曲形狀，甚至第一短路部311a與第一延伸部311b各自可以具有一個以上的彎折或多邊形。

在另一實施例中，請參照圖4，圖3B的導電部2也可以是雙面皆具有導電膠的金屬箔，或是直接使用導電膠實現，如圖4所示的導電部2’。當導電部2’具有導電膠，具有導電膠的導電部2’用以將微波基板3以第一表面31黏貼至金屬殼體10的內側。

在另一實施例中，請參照圖5A，第一短路金屬311更具有第一支路311c，第一支路311c連接第一短路部311a，且第一 支路311c用以調整低頻開槽孔41的低頻模態(f1)與高階模態(f2)的頻率比(frequency ratio)，如圖5A的具有箭頭的線段代表低頻開槽孔41的邊界。需要注意的是，圖5A的具有箭頭的線段僅用以幫助說明低頻開槽孔41的邊界與電流路徑，但箭頭的方向並不代表低頻模態(f1)與高階模態(f2)的電流方向，在實際應用時，因為低頻模態(f1)與高階模態(f2)的頻率比不同，使得電流方向與大小有可能不相同。

在另一實施例中，請參照圖5B，將前面實施例的饋入部321修改為饋入部321’，饋入部321’具有至少一彎折部321c，所述彎折部321c跨過低頻開槽孔41，用以降低低頻開槽孔41的低頻模態(f1)的頻率，使饋入部321’對於低頻開槽孔41提供延長電流路徑的效果，因此在相同尺寸的低頻開槽孔41(長度L1與寬度W1固定)的情況下，低頻模態(f1)的頻率可以被降低。故在相同的所需低頻模態(f1)的頻率的情況下，可以使用較小尺寸(或較小面積)的低頻開槽孔41，也就是說，開放式槽孔11的尺寸(或面積)可以縮小(或減少)。在圖5B中為了凸顯饋入部321’的彎折部321c，第一短路金屬311的位置與形狀也所更動。圖5B僅繪示一個彎折部321c，但本發明並不因此限定，在另一實施例中，饋入部321’可具有兩個或兩個以上的彎折部321c。

在另一實施例中，請參照圖6，不同於圖4實施例，第一短路金屬311’是與開放式槽孔11的第二邊緣11c直接接觸而電性連接，並產生低頻開槽孔41’與第一高頻開槽孔42’，且第一短路金屬311形成一L字形結構。圖6的天線結構的特性與原理大致相同於圖4的天線結構的特性與原理，其差異僅在於操作頻率可 能有些許偏移。

接著請再參照圖7，相較圖4的實施例，圖7實施例的微波基板3的第一表面31更設有第二短路金屬312，第二短路金屬312與開放式槽孔11的第一邊緣11b直接接觸而電性連接，且第二短路金屬312與第一高頻開槽孔42形成第二高頻開槽孔43與第三高頻開槽孔44，饋入部321也跨越第二短路金屬312，射頻訊號也使第二高頻開槽孔43產生第二高頻模態，且使第三高頻開槽孔44產生第三高頻模態。第二短路金屬312具有第二短路部312a與第二延伸部312b，第二短路部312a接觸開放式槽孔11的第一邊緣11b，第二延伸部312b連接第二短路部312a，第二延伸部312b朝向開放式槽孔11的開口11a延伸。第二短路金屬312的第二短路部312a與開放式槽孔11的開口11a的距離小於第一短路金屬311的第一短路部311a與開放式槽孔11的開口11a的距離，且第二短路金屬312的第二短路部312a與開放式槽孔11的開口11a的距離大於饋入部321與開放式槽孔11的開口11a的距離。換句話說，第二短路金屬312將第一高頻開槽孔42劃分為兩個開槽孔，即第二高頻開槽孔43與第三高頻開槽孔44，且饋入部321跨越第二短路金屬312。由以上實施例可知，本發明實施例利用設置於微波基板3的至少一個短路金屬將結構簡單的長條形開放式槽孔(或稱為一字型開槽孔)劃分為多個開槽孔，且利用單一饋入方式(耦合式饋入)激發多個開槽孔的操作模態，達成多頻操作的目的。並且，從金屬機殼10的外部觀看，使用者並不會容易看到天線的複雜結構。

接著，請參照圖8，在圖8實施例中的終端裝置是智慧型手機，而金屬機殼10’是智慧型手機的金屬背蓋，金屬機殼 10’具有簡單長條形的開放式槽孔11’，微波基板3利用導電部2’黏貼於金屬背蓋的內側，以藏於金屬機殼中。並且，利用微波基板3的第一表面31的第一短路金屬311與第二短路金屬312將開放式槽孔11’劃分為低頻開槽孔41、第二高頻開槽孔43與第三高頻開槽孔44。微波基板3的第二表面31設有饋入部321，饋入部321延伸跨越開放式槽孔11’，且跨越第一短路金屬311與第二短路金屬312以利用耦合方式激發低頻開槽孔41、第二高頻開槽孔43與第三高頻開槽孔44的操作模態。細節的敘述可以參照對於圖7實施例的說明，不再贅述。

綜上所述，本發明實施例所提供的終端裝置，在利用金屬殼上的簡單長條形開放式槽孔且不修改槽孔外觀形狀的情況下，利用設置於微波基板的至少一個短路金屬貼合於金屬殼體內側且與長條形的開放式槽孔的第一邊緣電性連接，以同時實現一個低頻開槽孔與至少一個高頻開槽孔，如此可以在不影響金屬殼體的既存設計外觀以及製造商的品牌相關圖形的情況下，構成雙頻甚至多頻的槽孔天線設計。並且，所述開槽孔天線的結構變化主要利用雙面的微波基板實現，天線的阻抗匹配與操作頻率的調整主要可藉由雙面的微波基板的設計而實現，不需要動用到金屬機殼外觀與內部結構的複雜設計，而可達到結構簡單、成本低廉且組裝方便的功效。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

10‧‧‧金屬殼體

2‧‧‧導電部

3‧‧‧微波基板

11‧‧‧開放式槽孔

11b‧‧‧第一邊緣

31‧‧‧第一表面

32‧‧‧第二表面

311‧‧‧第一短路金屬

321‧‧‧饋入部

Claims (9)

1. 一種終端裝置，包括：一金屬殼體，具有一開放式槽孔，該開放式槽孔為長條形開槽孔，該開放式槽孔具有一開口與一第一邊緣，該開口位於該金屬殼體的一側邊，該金屬殼體電性連接至一接地；一導電部；以及一微波基板，設置於該金屬殼體的一內側，具有一第一表面以及一第二表面，該第一表面與該第二表面彼此平行，該第一表面設有一第一短路金屬，該第二表面設有一饋入部，該微波基板以該第一表面利用該導電部與該金屬殼體貼合，該導電部使該第一短路金屬與該開放式槽孔的該第一邊緣直接接觸而電性連接，且該第一短路金屬與該開放式槽孔共同定義一低頻開槽孔與一第一高頻開槽孔，該饋入部延伸跨越該第一短路金屬與該金屬殼體的該開放式槽孔，用以饋入一射頻訊號，該射頻訊號用以使該低頻開槽孔產生一低頻模態，且用以使該第一高頻開槽孔產生一第一高頻模態，該第一高頻模態的頻率高於該低頻模態的頻率；其中，該第一短路金屬具有一第一短路部與一第一延伸部，該第一短路部接觸該開放式槽孔的該第一邊緣，該第一延伸部連接該第一短路部，該第一延伸部朝向該開放式槽孔的該開口延伸，該第一短路金屬的該第一短路部與該開放式槽孔的該開口的距離大於該饋入部與該開放式槽孔的該開口的距離。
2. 根據請求項第1項所述之終端裝置，其中該導電部是一鎖固元件，該鎖固元件將該微波基板鎖固於該金屬殼體的該內側。
3. 根據請求項第1項所述之終端裝置，其中該導電部具有導電 膠，具有導電膠的該導電部用以將該微波基板以該第一表面黏貼至該金屬殼體的該內側。
4. 根據請求項第1項所述之終端裝置，其中該終端裝置是筆記型電腦、平板電腦或智慧型手機。
5. 根據請求項第1項所述之終端裝置，其中該金屬殼體是一筆記型電腦的螢幕背蓋或是一智慧型手機的背蓋。
6. 根據請求項第1項所述之終端裝置，其中該第一短路金屬更具有一第一支路，用以調整該低頻開槽孔的該低頻模態與一高階模態的頻率比。
7. 根據請求項第1項所述之終端裝置，其中該微波基板的該第一表面更設有一第二短路金屬，該第二短路金屬與該開放式槽孔的該第一邊緣直接接觸而電性連接，且該第二短路金屬與該第一高頻開槽孔形成一第二高頻開槽孔與一第三高頻開槽孔，該饋入部跨越該第二短路金屬，該射頻訊號使該第二高頻開槽孔產生一第二高頻模態，且使該第三高頻開槽孔產生一第三高頻模態。
8. 根據請求項第7項所述之終端裝置，其中該第二短路金屬具有一第二短路部與一第二延伸部，該第二短路部接觸該開放式槽孔的該第一邊緣，該第二延伸部連接該第二短路部，該第二延伸部朝向該開放式槽孔的該開口延伸，其中該第二短路金屬的該第二短路部與該開放式槽孔的該開口的距離小於該第一短路金屬的該第一短路部與該開放式槽孔的該開口的距離，且該第二短路金屬的該第二短路部與該開放式槽孔的該開口的距離大於該饋入部與該開放式槽孔的該開口的距離。
9. 根據請求項第1項所述之終端裝置，其中該饋入部具有至少一 彎折部，該彎折部跨過該低頻開槽孔，用以降低該低頻開槽孔的該低頻模態的頻率。