TWI608813B - 杯子和杯蓋 - Google Patents

Description

杯子和杯蓋

本發明係關於一種杯子，特別係關於一種智慧型杯(Smart Cup)及其天線結構。

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。

天線(Antenna)為支援無線通訊之行動裝置中不可或缺之元件。在實際應用當中，人們常希望具有控制功能之行動裝置能隨手可得，以增加生活之便利度。因此，如何將支援通訊功能之天線元件與各種日常用品作適當結合，已成為現今天線設計者之一大挑戰。

在較佳實施例中，本發明提供一種杯子，包括：一杯身；一杯底；以及一杯蓋，包括：一杯蓋本體；一杯蓋固定器，其中該杯蓋本體係透過該杯蓋固定器與該杯身作結合；以及一天線結構，設置於該杯蓋本體上，並包括：一饋入連接部，耦接至一信號源；一主輻射部，耦接至該饋入連接部；一第一輻射支路，耦接至該主輻射部；一浮接輻射部，鄰近於該第一輻射支路，並至少部份地圍繞該第一輻射支路；一第二輻射支路，耦接至該饋入連接部；以及一第三輻射支路，耦接至該饋入連接部，並朝靠近該浮接輻射部之方向作延伸。

在一些實施例中，該杯蓋更具有一外表面和一內表面，該天線結構係設置於該杯蓋之該外表面上，該杯蓋之該外表面和該杯蓋本體係由非導體材質所製成，而該杯蓋之該內表面和該杯身係由金屬材質所製成。

在一些實施例中，該信號源係設置於該杯蓋固定器內。

在一些實施例中，該饋入連接部、該主輻射部、該第一輻射支路，以及該浮接輻射部係共同激發產生一低頻頻帶，而其中該饋入連接部、該主輻射部、該第二輻射支路，以及該第三輻射支路係共同激發產生一高頻頻帶。

在一些實施例中，該浮接輻射部和該第一輻射支路之間形成一第一耦合間隙，而該浮接輻射部和該第三輻射支路之間形成一第二耦合間隙。

在一些實施例中，該天線結構更包括一第一調整部和一第二調整部，該第一調整部係耦接至該饋入連接部和該 第三輻射支路，而該第二調整部係耦接至該第三輻射支路並鄰近於該浮接輻射部。

在一些實施例中，該第一調整部大致為一矩形，而該第二調整部大致為一正方形。

在一些實施例中，該主輻射部大致為一矩形，而該第一輻射支路大致為一直條形並耦接至該主輻射部之一角落處。

在一些實施例中，該浮接輻射部大致為一L字形，並與該主輻射部、該第一輻射支路，以及該第三輻射支路皆分離。

在一些實施例中，該第二輻射支路大致為一直條形，該第三輻射支路大致為一L字形，而該第二輻射支路和該第三輻射支路係朝互相遠離之方向作延伸。

在另一較佳實施例中，本發明提供一種杯蓋，包括：一杯蓋本體；一杯蓋固定器，連接至該杯蓋本體；以及一天線結構，設置於該杯蓋本體上，並包括：一饋入連接部，耦接至一信號源；一主輻射部，耦接至該饋入連接部；一第一輻射支路，耦接至該主輻射部；一浮接輻射部，鄰近於該第一輻射支路，並至少部份地圍繞該第一輻射支路；一第二輻射支路，耦接至該饋入連接部；以及一第三輻射支路，耦接至該饋入連接部，並朝靠近該浮接輻射部之方向作延伸。

100‧‧‧杯子

110、710‧‧‧杯蓋

115‧‧‧杯蓋本體

120‧‧‧杯身

130‧‧‧杯蓋固定器

140‧‧‧杯底

190‧‧‧信號源

200、300‧‧‧天線結構

210‧‧‧饋入連接部

211‧‧‧饋入連接部之第一端

212‧‧‧饋入連接部之第二端

220‧‧‧主輻射部

230‧‧‧第一輻射支路

231‧‧‧第一輻射支路之第一端

232‧‧‧第一輻射支路之第二端

240‧‧‧浮接輻射部

241‧‧‧浮接輻射部之第一端

242‧‧‧浮接輻射部之第二端

250‧‧‧第二輻射支路

251‧‧‧第二輻射支路之第一端

252‧‧‧第二輻射支路之第二端

260‧‧‧第三輻射支路

261‧‧‧第三輻射支路之第一端

262‧‧‧第三輻射支路之第二端

270‧‧‧第一調整部

280‧‧‧第二調整部

CC1‧‧‧第一曲線

CC2‧‧‧第二曲線

CC3‧‧‧第三曲線

CC4‧‧‧第四曲線

E1‧‧‧杯蓋之外表面

E2‧‧‧杯蓋之內表面

FB1‧‧‧低頻頻帶

FB2‧‧‧高頻頻帶

GC1‧‧‧第一耦合間隙

GC2‧‧‧第二耦合間隙

L1、L2、L3、L4、L5‧‧‧長度

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之杯子之立體圖； 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之杯子之俯視圖；第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之杯子之俯視圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之杯子之天線結構之返回損失圖；第5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之杯子之天線結構之返回損失圖；第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之杯子之天線結構之輻射效率圖；以及第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之杯蓋之立體圖。

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。

在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中 描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之杯子100之立體圖。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之杯子100之俯視圖。請一併參考第1、2圖。杯子100可為一智慧型杯(Smart Cup)或一智慧型保溫杯。在第1、2圖之實施例中，杯子100包括：一杯蓋110、一杯身120，以及一杯底140，其中杯蓋110包括：一杯蓋本體115、一杯蓋固定器130，以及一天線結構200。杯蓋110、杯身120，以及杯底140之形狀和種類在本發明中並不特別作限制。舉例而言，杯身120可為一圓柱體且杯蓋110、杯底140可皆為圓形，或是杯身120可為一方柱體且杯蓋110、杯底140可皆為正方形。杯蓋固定器130係連接至杯蓋本體115，使得杯蓋本體115可透過杯蓋固定器130與杯身140作結合。杯蓋固定器130可包括一樞轉結構，使得杯蓋110能選擇性地打開或關上。天線結構200係設置於杯蓋本體115上。詳細而言，杯蓋110更具有一外表面E1和一內表面E2，其中天線結構200係設置於杯蓋110之外表面E1上。杯蓋110之外表面E1和杯蓋本體115可由非導體材質所製成(例如：耐熱塑膠)，而杯蓋110之內表面E2和杯身120可由金屬材質所製成。由於天線結構200係位於一無金屬區域中，此種設計可使天線結構200不易受到鄰近之金屬元件所干擾。

如第2圖所示，天線結構200包括：一饋入連接部210、一主輻射部220、一第一輻射支路230、一浮接輻射部240、 一第二輻射支路250，以及一第三輻射支路260。饋入連接部210、主輻射部220、第一輻射支路230、浮接輻射部240、第二輻射支路250，以及第三輻射支路260皆由金屬材質所製成。天線結構200之垂直投影(Vertical Projection)係完全位於杯蓋110之內部。饋入連接部210可以大致為一直條形。饋入連接部210具有一第一端211和一第二端212，其中饋入連接部210之第一端211係耦接至一信號源190。信號源190可以是一射頻(Radio Frequency，RF)模組，用於激發天線結構200。在一些實施例中，信號源190與其相關之電子元件皆設置於杯蓋固定器130內。例如，前述電子元件可包括一處理器、一儲存裝置，以及一電池模組，但不僅限於此。主輻射部220可以大致為一矩形。主輻射部220係耦接至饋入連接部210之第二端212。第一輻射支路230可以大致為一直條形。第一輻射支路230具有一第一端231和一第二端232，其中第一輻射支路230之第一端231係耦接至主輻射部220之一角落處，而第一輻射支路230之第二端232為一開路端(Open End)。浮接輻射部240可以大致為一L字形，並與主輻射部220、第一輻射支路230，以及第三輻射支路260皆分離。浮接輻射部240具有一第一端241和一第二端242，其中浮接輻射部240之第一端241和第二端242各自為一開路端。浮接輻射部240係鄰近於第一輻射支路230，並至少部份地圍繞第一輻射支路230。第二輻射支路250可以大致為一直條形。第二輻射支路250具有一第一端251和一第二端252，其中第二輻射支路250之第一端251係耦接至饋入連接部210之一中間部份，而第二輻射支路250之第二端252為一開路端。第三輻射支路 260可以大致為一L字形。第三輻射支路260具有一第一端261和一第二端262，其中第三輻射支路260之第一端261係耦接至饋入連接部210之中間部份，而第三輻射支路260之第二端262為一開路端並朝靠近浮接輻射部240之方向作延伸。整體而言，第二輻射支路250之第二端252和第三輻射支路260之第二端262係朝互相遠離之方向作延伸。

在天線原理方面，天線結構200可涵蓋一低頻頻帶和一高頻頻帶。詳細而言，饋入連接部210、主輻射部220、第一輻射支路230，以及浮接輻射部240可以共同激發產生前述低頻頻帶；另外，饋入連接部210、主輻射部220、第二輻射支路250，以及第三輻射支路260可以共同激發產生前述高頻頻帶。須注意的是，浮接輻射部240和第一輻射支路230之間可形成一第一耦合間隙GC1，而浮接輻射部240和第三輻射支路260之間可形成一第二耦合間隙GC2，使得浮接輻射部240能被耦合激發。

在一些實施例中，天線結構200之元件尺寸可如下列所述。主輻射部220之長度L1約等於天線結構200之低頻頻帶之0.25倍波長(λ/4)。第一輻射支路230之長度L2約等於天線結構200之低頻頻帶之0.25倍波長(λ/4)。浮接輻射部240之長度L3約等於天線結構200之低頻頻帶之0.5倍波長(λ/2)。第二輻射支路250之長度L4約等於天線結構200之高頻頻帶之0.25倍波長(λ/4)。第三輻射支路260之長度L5約等於天線結構200之高頻頻帶之0.5倍波長(λ/2)。第一耦合間隙GC1之寬度約小於1mm。第二耦合間隙GC2之寬度約介於1mm至1.5mm之間。主輻射部220 之寬度係遠大於饋入連接部210、第一輻射支路230、浮接輻射部240、第二輻射支路250、以及第三輻射支路260之寬度，因此，主輻射部220上可提供更多條電流路徑，以同時增加天線結構200之高、低頻操作頻寬。

第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之杯子100之俯視圖。第3圖和第2圖相似。在第3圖之實施例中，杯子100之一天線結構300更包括一第一調整部270和一第二調整部280。第一調整部270和第二調整部280皆由金屬材質所製成。第一調整部270可以大致為一矩形，其長度可約為4mm，寬度可約為2mm。第一調整部270係耦接至饋入連接部210和第三輻射支路260。詳細而言，第一調整部270可大致位於饋入連接部210和第三輻射支路260之一互相連接處。第二調整部280可以大致為一正方形，其長度、寬度皆可約為3mm。第二調整部280係耦接至第三輻射支路260並鄰近於浮接輻射部240。第一調整部270和第二調整部280可皆朝遠離主輻射部220之方向作延伸。第一調整部270和第二調整部280為選用元件(Optional Element)，其可用於改善天線結構300之高頻阻抗匹配(Impedance Matching)。在另一些實施例中，第一調整部270和第二調整部280亦可由天線結構300中移除。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之杯子100之天線結構300之返回損失(Return Loss)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表返回損失(dB)。如第4圖所示，一第一曲線CC1係表示當杯蓋110關上時天線結構300之操作特性。第5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之杯子100之天線結構 300之返回損失圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表返回損失(dB)。如第5圖所示，一第二曲線CC2係表示當杯蓋110打開時天線結構300之操作特性。根據第4、5圖之量測結果可知，無論杯蓋110為關上或打開，天線結構300皆可涵蓋一低頻頻帶和一高頻頻帶，其中前述低頻頻帶約介於2400MHz至2500MHz之間，而前述高頻頻帶約介於5150MHz至5850MHz之間。因此，天線結構300將可支援WLAN(Wireless Local Area Network)2.4GHz/5GHz之雙頻帶操作，並具有足夠之操作頻寬。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之杯子100之天線結構300之輻射效率(Radiation Efficiency)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表輻射效率(dB)。如第6圖所示，一第三曲線CC3係表示當杯蓋110關上時天線結構300之操作特性，而一第四曲線CC4係表示當杯蓋110打開時天線結構300之操作特性。根據第6圖之量測結果可知，當杯蓋110打開時天線結構300之輻射效率較佳，但即使是當杯蓋110關上時，天線結構300於低頻頻帶FB1中之輻射效率亦可達-1.5dB，且於高頻頻帶FB2中之輻射效率亦可達-4dB，此已可符合一般行動通訊裝置之實際應用需求。

第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之杯蓋710之立體圖。杯蓋710包括：一杯蓋本體115、一杯蓋固定器130，以及一天線結構200，其結構與功能皆如第1圖之實施例所述，在此不再重複說明。必須注意的是，杯蓋710為一可攜式元件，其可與杯子110之杯身120和杯底140完全分離。換言之，杯蓋 710可獨立地進行使用或販售，並能與各種傳統杯子之杯身作結合，使其具有智慧型杯之功能。第7圖之杯蓋710之其餘特徵皆與第1圖之杯蓋110類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

本發明提供一種智慧型杯及其天線結構，藉由將天線與日常用品緊密結合，使用者可利用隨手可得之杯子來進行智慧家庭之各種控制，例如：開關燈、冷氣控制、煮飯、觀賞電視影劇等等功能。杯子不再僅有裝水之功能，其可作為智慧家庭之一電子控制中樞，以增進現代人生活之便利性。特別須注意的是，本發明之天線結構係位於杯蓋處，而非杯底處，此有助於改善天線之接地穩定度，並提升天線之輻射效率。另外，天線結構與杯子結合之設計可減少傳統使用外接天線及額外匹配電路所需之成本，亦提升了本發明之實用性。

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。本發明之杯子及杯蓋並不僅限於第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杯子及杯蓋當中。

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‧‧‧杯子

110‧‧‧杯蓋

115‧‧‧杯蓋本體

120‧‧‧杯身

130‧‧‧杯蓋固定器

140‧‧‧杯底

190‧‧‧信號源

200‧‧‧天線結構

E1‧‧‧杯蓋之外表面

E2‧‧‧杯蓋之內表面

Claims (11)

1. 一種杯子，包括：一杯身；一杯底；以及一杯蓋，包括：一杯蓋本體；一杯蓋固定器，其中該杯蓋本體係透過該杯蓋固定器與該杯身作結合；以及一天線結構，設置於該杯蓋本體上，並包括：一饋入連接部，耦接至一信號源；一主輻射部，耦接至該饋入連接部；一第一輻射支路，耦接至該主輻射部；一浮接輻射部，鄰近於該第一輻射支路，並至少部份地圍繞該第一輻射支路；一第二輻射支路，耦接至該饋入連接部；以及一第三輻射支路，耦接至該饋入連接部，並朝靠近該浮接輻射部之方向作延伸；其中該第二輻射支路和該第三輻射支路係朝互相遠離之方向作延伸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之杯子，其中該杯蓋更具有一外表面和一內表面，該天線結構係設置於該杯蓋之該外表面上，該杯蓋之該外表面和該杯蓋本體係由非導體材質所製成，而該杯蓋之該內表面和該杯身係由金屬材質所製成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之杯子，其中該信號源係設 置於該杯蓋固定器內。
4. 如申請專利範圍第1項所述之杯子，其中該饋入連接部、該主輻射部、該第一輻射支路，以及該浮接輻射部係共同激發產生一低頻頻帶，而其中該饋入連接部、該主輻射部、該第二輻射支路，以及該第三輻射支路係共同激發產生一高頻頻帶。
5. 如申請專利範圍第1項所述之杯子，其中該浮接輻射部和該第一輻射支路之間形成一第一耦合間隙，而該浮接輻射部和該第三輻射支路之間形成一第二耦合間隙。
6. 如申請專利範圍第1項所述之杯子，其中該天線結構更包括一第一調整部和一第二調整部，該第一調整部係耦接至該饋入連接部和該第三輻射支路，而該第二調整部係耦接至該第三輻射支路並鄰近於該浮接輻射部。
7. 如申請專利範圍第6項所述之杯子，其中該第一調整部大致為一矩形，而該第二調整部大致為一正方形。
8. 如申請專利範圍第1項所述之杯子，其中該主輻射部大致為一矩形，而該第一輻射支路大致為一直條形並耦接至該主輻射部之一角落處。
9. 如申請專利範圍第1項所述之杯子，其中該浮接輻射部大致為一L字形，並與該主輻射部、該第一輻射支路，以及該第三輻射支路皆分離。
10. 如申請專利範圍第1項所述之杯子，其中該第二輻射支路大致為一直條形，該第三輻射支路大致為一L字形。
11. 一種杯蓋，包括：一杯蓋本體； 一杯蓋固定器，連接至該杯蓋本體；以及一天線結構，設置於該杯蓋本體上，並包括：一饋入連接部，耦接至一信號源；一主輻射部，耦接至該饋入連接部；一第一輻射支路，耦接至該主輻射部；一浮接輻射部，鄰近於該第一輻射支路，並至少部份地圍繞該第一輻射支路；一第二輻射支路，耦接至該饋入連接部；以及一第三輻射支路，耦接至該饋入連接部，並朝靠近該浮接輻射部之方向作延伸；其中該第二輻射支路和該第三輻射支路係朝互相遠離之方向作延伸。