TWI612725B - 具有天線的電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種具有天線的電子裝置，包括第一金屬殼體、第二金屬殼體、第一轉軸、第二轉軸以及第一偶極天線。第一閉槽孔天線結構由第一金屬殼體、第二金屬殼體、第一轉軸與第二轉軸所構成，第一閉槽孔天線結構具有第一半波長共振模態，第一閉槽孔天線結構的第一中間部的寬度窄於兩個第一末端部的寬度。第一偶極天線設置於第一閉槽孔天線結構的第一中間部之內，且具有第二半波長共振模態，第一偶極天線用以激發第一閉槽孔天線結構的第一半波長共振模態。藉此，可將天線整合於電子裝置的轉軸。

Description

具有天線的電子裝置

本發明有關於一種電子裝置，且特別是一種在轉軸具有天線的電子裝置。

具有無線通訊能力或無線連網能力的電子裝置以攜帶方便為重要考量，如筆記型電腦是一種攜帶方便的電腦設備。請參照圖1，筆記型電腦的外觀型態主要區分為三個部分，分別是具有螢幕的上蓋1、轉軸2與下蓋3，轉軸2用以連接上蓋1與下蓋3。因為無線網路的發達，使得現有的筆記型電腦已必備無線網路功能，且常使用內藏式天線以保持外觀簡約，但大多仍考慮到多個通訊頻帶的應用，例如同時具有操作在2.4GHz頻帶的IEEE 802.11b/g規格，以及5GHz頻帶的IEEE 802.11a/n/ac規格的無線區域網路(WLAN)功能。甚至，有些新穎的筆記型電腦也被要求須支援無線廣域網路(WWAN)的應用，例如須符合長期演進技術(LTE)的無線連網功能，使得筆記型電腦裝置所能使用的無線通訊頻帶與頻寬越益增大。

為了使用上的穩定度，筆記型電腦的隱藏式設計的天線通常設置於上蓋1的部分。然而，現行筆記型電腦為了更強調外觀美感，製造商往往將上蓋1的螢幕邊框大幅縮減，使得天線擺放的位置大幅限縮。在相同無線通訊品質甚至要求更高的無線傳 輸效能的條件下，對於筆記型電腦的天線設計技術人員而言是嚴格的挑戰。

本發明實施例提供一種具有天線的電子裝置，提供隱藏於電子裝置(如筆記型電腦)的轉軸附近的天線設計，可實現電子裝置具有可切換操作頻率的無線廣域網路(WWAN)，以及同時具有無線區域網路(WLAN)或WiFi(包含2.4GHz及5GHz)的應用。

本發明實施例提供一種具有天線的電子裝置，包括第一金屬殼體、第二金屬殼體、第一轉軸、第二轉軸以及第一偶極天線。第一金屬殼體具有第一側邊。第二金屬殼體具有第二側邊。第一轉軸導電連接於第一金屬殼體的第一側邊與第二金屬殼體的第二側邊之間。第二轉軸導電連接於第一金屬殼體的第一側邊與第二金屬殼體的第二側邊之間，其中第一閉槽孔天線結構由第一金屬殼體、第二金屬殼體、第一轉軸與第二轉軸所構成，第一閉槽孔天線結構具有第一半波長共振模態，第一閉槽孔天線結構具有第一中間部與兩個第一末端部，第一中間部的寬度窄於兩個第一末端部的寬度。第一偶極天線設置於第一閉槽孔天線結構的第一中間部之內，第一偶極天線具有第二半波長共振模態，第一偶極天線具有第一輻射部與第二輻射部，第一輻射部具有第一饋入端，第二輻射部具有第一接地端，第一偶極天線用以激發第一閉槽孔天線結構的第一半波長共振模態。其中，第一金屬殼體、第二金屬殼體電性連接至第一接地端。

綜上所述，本發明實施例提供一種具有天線的電子裝置，天線的位置是設置於連接電子裝置的兩個金屬殼體的轉軸 附近，並利用偶極天線激發閉槽孔天線的共振模態，達成多頻操作，並且可以縮小天線所占空間。藉此，可將天線整合於電子裝置的轉軸，尤其是應用於具有金屬殼體的電子裝置。

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‧‧‧上蓋

2‧‧‧轉軸

3‧‧‧下蓋

4‧‧‧第一金屬殼體

401‧‧‧第一側邊

5A‧‧‧第一轉軸

5B‧‧‧第二轉軸

6‧‧‧第二金屬殼體

601‧‧‧第二側邊

8‧‧‧第一閉槽孔天線結構

81‧‧‧第一偶極天線

801‧‧‧第一中間部

802a、802b‧‧‧第一末端部

811‧‧‧第一輻射部

812‧‧‧第二輻射部

811a‧‧‧第一饋入端

812a‧‧‧第一接地端

811b‧‧‧末端

812b‧‧‧末端

801a‧‧‧第一邊緣

801b‧‧‧第二邊緣

7a‧‧‧同軸線

W1、W2、W3‧‧‧寬度

5C‧‧‧第三轉軸

9‧‧‧第二閉槽孔天線結構

91‧‧‧第二偶極天線

901‧‧‧第二中間部

902a、902b‧‧‧第二末端部

911‧‧‧第三輻射部

912‧‧‧第四輻射部

911a‧‧‧第二饋入端

912a‧‧‧第二接地端

7b‧‧‧同軸線

圖1是傳統的筆記型電腦的示意圖。

圖2是本發明實施例提供的具有天線的電子裝置的示意圖。

圖3是本發明實施例提供的具有天線的電子裝置的第一閉槽 孔天線結構及第一偶極天線的示意圖。

圖4是本發明另一實施例提供的具有天線的電子裝置的第一 閉槽孔天線結構及第一偶極天線的示意圖。

圖5是本發明另一實施例所提供的使用第一閉槽孔天線結構 與第二閉槽孔天線結構於筆記型電腦的示意圖。

本發明實施例的電子裝置例如是筆記型電腦，但本發明並不因此限定，只要是具有兩個金屬殼體以及連接兩者的轉軸的電子裝置就適用本發明實施例的天線設計。本發明實施例利用在筆記型電腦的機體的轉軸實現多頻天線設計。例如可用於無線廣域廣域網路(WWAN)、長期演進技術(LTE)頻段，以及無線區 域網路(WLAN)或WiFi(包含2.4GHz及5GHz)的應用。請參照圖2，圖2是本發明實施例提供的筆記型電腦的正面示意圖。本發明實施例的筆記型電腦的上蓋與下蓋分別是第一金屬殼體與第二金屬殼體，使得筆記型電腦為金屬機殼。圖2中省略了鍵盤、螢幕等配置，藉以凸顯本實施例主要元件。就筆記型電腦的主體結構而言，筆記型電腦包括具有螢幕的第一金屬殼體4(上蓋)、第一轉軸5A、第二轉軸5B、與第二金屬殼體6(下蓋)。圖中的第一轉軸5A、第二轉軸5B以線條描繪的簡圖表示，但本發明並不限定所使用的轉軸內形狀。第一轉軸5A、第二轉軸5B用以連接第一金屬殼體4與第二金屬殼體6，以讓第一金屬殼體4與第二金屬殼體6能夠相對轉動。在本實施例中，第一轉軸5A與第二轉軸5B也是金屬製成，使得第一金屬殼體4、第二金屬殼體6、第一轉軸5A與第二轉軸5B共同形成一個閉槽孔，也就是作為第一閉槽孔天線結構8。但本發明並不限定第一轉軸5A與第二轉軸5B為金屬，只要第一轉軸5A與第二轉軸5B具有良好的導電性即可。

接下來說明第一金屬殼體4(上蓋)、第一轉軸5A、第二轉軸5B、與第二金屬殼體6(下蓋)之間的連接關係，第一金屬殼體4具有第一側邊41。第二金屬殼體6具有第二側邊61。第一轉軸5A導電連接於第一金屬殼體4的第一側邊41與第二金屬殼體6的第二側邊61之間。第二轉軸5B導電連接於第一金屬殼體4的第一側邊41與第二金屬殼體6的第二側邊61之間，藉此可構成第一閉槽孔天線結構8。第一閉槽孔天線結構8具有一個第一中間部801與兩個第一末端部802a、802b。接著，請一併參照圖2與圖3，圖3是本發明實施例提供的具有天線的電子裝置的第一閉槽孔天線結構及第一 偶極天線的示意圖。第一中間部801的寬度(W1)窄於兩個第一末端部802a、802b的寬度(分別是寬度W2、W3)，如圖3所示。第一轉軸5A配合第一金屬殼體4與第二金屬殼體6界定了第一末端部802a的邊緣，同樣的，第二轉軸5B配合第一金屬殼體4與第二金屬殼體6界定了第一末端部802b的邊緣。

再一併參照圖2與圖3。第一偶極天線81具有第一輻射部811與第二輻射部812。第一輻射部811具有第一饋入端811a，第二輻射部812具有第一接地端812a。第一偶極天線81的饋入方式例如使用同軸線7a饋入，第一饋入端811a連接同軸線7a的中心導體，第一接地端812a連接同軸線7a的外部導體。在本實施例中，第一輻射部811也具有相對於第一饋入端811a的末端811b，第二輻射部812也具有相對於第一接地端812a的末端812b，但本發明並不因此限定。第一偶極天線81設置於第一閉槽孔天線結構8的第一中間部801之內。在實際應用時，第一偶極天線81可以例如設置在微波基板上並安裝於第一閉槽孔天線結構8的第一中間部801之內，但本發明並不因此限定第一偶極天線81裝設於第一中間部801的方式。第一偶極天線81具有第二半波長共振模態，且第一偶極天線81用以激發第一閉槽孔天線結構8的第一半波長共振模態。其中，第一金屬殼體4、第二金屬殼體6(以及第一轉軸5A與第二轉軸5B)皆電性連接至第一接地端812a。

第一偶極天線81透過電磁耦合方式耦合能量至第一閉槽孔天線結構80，以激發第一閉槽孔天線結構8的第一半波長共振模態。在圖3的實施例中，第一閉槽孔天線結構8的第一中間部801具有第一邊緣801a與第二邊緣801b，第一邊緣801a位於第一金 屬殼體4的第一側邊41，第二邊緣801b位於第二金屬殼體6的第二側邊61，第一偶極天線81的第一輻射部811靠近第一中間部801的第一邊緣801a，第一偶極天線81的第二輻射部812靠近第一中間部801的第二邊緣801b。但本發明並不因此限定，第一輻射部811與第二輻射部812的位置也可以互換。

再者，在本發明實施例中，第一閉槽孔天線結構8的第一半波長共振模態的頻率低於第一偶極天線81的第二半波長共振模態的頻率。第一偶極天線81的第二半波長共振模態的頻率例如是對應於2.4GHz或5GHz的無線網路應用頻段。第一閉槽孔天線結構8的第一半波長共振模態的頻率例如是對應於LTE 700(698MHz-787MHz)的操作頻率，或者是GSM 850、GSM 900的頻帶，其頻率範圍分別是824-960MHz與880-960MHz。可替換的，第一閉槽孔天線結構8的第一半波長共振模態的頻率例如也可以是對應於GSM 1800/1900/UMTS(1710-2170MHz)頻帶，或是LTE 2300/2500(2300-2690MHz)的頻帶。對於多頻的一種應用方式舉例，第一偶極天線81的第二半波長共振模態是LTE 700、GSM 850或GSM 900的頻帶，且第二半波長共振模態的高階模態則可以是GSM 1800/1900/UMTS或LTE 2300/2500的頻帶。然而，上述頻帶僅是用以舉例，本發明並不因此限定第一閉槽孔天線結構8與第一偶極天線81的操作頻率。

在圖3實施例中，第一偶極天線81的第一輻射部811平行且靠近第一中間部801的第一邊緣801a，且第二輻射部812平行且靠近第一中間部801的第二邊緣801b，但本發明並不因此限定。第一輻射部811平行於第一邊緣801a的部分可以增加能量的耦 合，以幫助激發第一閉槽孔天線結構8的第二半波長共振模態。第二輻射部811平行於第二邊緣801b的部分可以幫助調整(第一閉槽孔天線結構8的)第二半波長共振模態的阻抗匹配。另外，兩個第一末端部802a、802b的寬度(W2、W3)則可用以調整第一閉槽孔天線結構的第一半波長共振模態的阻抗匹配，藉此增加頻寬。

本發明也不限定第一輻射部811與第二輻射部812的形狀。在另一實施例中，第一偶極天線81的第一輻射部811的第一饋入端811a與末端811b之間具有彎折，第二輻射部812的第一接地端812a與末端812b之間具有彎折，例如例如可以是馬蹄形，或U字型。

在又一實施例中，第一偶極天線81的第一輻射部811的至少一部分平行於第一中間部801的第一邊緣801a，且第一偶極天線81的第一輻射部811的至少一部分垂直於第一中間部801的第一邊緣801a。藉此，相較於傳統的半波長偶極天線僅具有單一極化方向的輻射場型，本實施例的第一偶極天線81能夠提供具有非單一極化方向的輻射場型，有助於在無線網路的應用。因為，在無線網路應用方面，對於如筆記型電腦作為無線終端裝置而言，具有單一極化方向的輻射場型的天線對於通訊較易產生死角。再者，對於第一閉槽孔天線結構8而言，相較於傳統上對於閉槽孔天線使用的單一饋線的直接饋入，本實施例是利用第一偶極天線81耦合饋入，使得第一閉槽孔天線結構8的第二半波長共振模態的輻射場型的極化方向也並非是單一極化方向，也有助於通訊品質(如吞吐量(throughput))的穩定。

再者，本發明實施例的第一閉槽孔天線結構80的中 間部801的寬度窄於兩個第一末端部802a、802b的寬度，也就是槽孔中間較狹長，槽孔的兩邊緣則較寬大，例如是啞鈴型，但本發明並不因此限定。參照圖3或圖4，第一中間部801的形狀例如是長條形槽縫。再者，第一末端部802a可以是是導電連接(安裝)第一轉軸5A，第一末端部802b可以是導電連接(安裝)第二轉軸5B。藉此，第一閉槽孔天線結構80利用第一轉軸5A與第二轉軸5B兩者之間的空間實現天線設計，能夠大幅減少天線所占空間，且可應用於金屬機殼的筆記型電腦等具有轉軸的電子裝置。

在實際應用時，由於本發明實施例所應用的筆記型電腦的尺寸在目前的市場上常見為小至約11至12吋，最大通常不超過15吋。因此，若要在本實施例的筆記型電腦的轉軸使用兩組天線設計，則可參照圖5的實施例，圖5是本發明另一實施例所提供的使用第一閉槽孔天線結構與第二閉槽孔天線結構於筆記型電腦的示意圖。圖5相較於圖3的實施例增加了第三轉軸5C與第二偶極天線91。第二閉槽孔天線結構9以及其內的第二偶極天線91的細節是類似於圖3的實施例的設計原理。詳細的說，第三轉軸5C導電連接於第一金屬殼體4的第一側邊401與第二金屬殼體6的第二側邊601之間。第二轉軸5B、第一金屬殼體4、第三轉軸5C與第二金屬殼體6共同構成第二閉槽孔天線結構9，第二閉槽孔天線結構9具有第三半波長共振模態，第二閉槽孔天線結構9具有第二中間部901與兩個第二末端部902a、902b，第二中間部901的寬度窄於兩個第二末端部902a、902b的寬度。第二偶極天線91設置於第二閉槽孔天線結構9的第二中間部901之內，第二偶極天線91具有第四半波長共振模態，第二偶極天線91具有第三輻射部911與第四輻射 部912，第三輻射部911具有第二饋入端911a，第四輻射部912具有第二接地端912a，第二偶極天線91可以同軸線7b饋入，第二偶極天線91用以激發第二閉槽孔天線結構9的第三半波長共振模態。第一金屬殼體4、第二金屬殼體6、第三轉軸5C電性連接至第二接地端912a。並且，一般而言，第一偶極天線81的第一接地端812a與第二偶極天線91的第二接地端912a是具有共同的接地。

再者，參照前面實施例所述的第一閉槽孔天線結構8，第二中間部901的形狀是長條形槽縫。兩個第二末端部902a、902b的寬度可用以調整第二閉槽孔天線結構9的第三半波長共振模態的阻抗匹配。第二閉槽孔天線結構9的第二中間部901具有第三邊緣與第四邊緣，第三邊緣位於第一金屬殼體4的第一側邊401，第四邊緣位於第二金屬殼體6的第二側邊601，第二偶極天線91的第三輻射部911靠近第二中間部901的第三邊緣，第二偶極天線91的第四輻射部912靠近第二中間部901的第四邊緣。

綜上所述，本發明實施例所提供的具有天線的電子裝置，其天線的位置是設置於連接電子裝置的兩個金屬殼體的轉軸附近，並利用偶極天線激發閉槽孔天線的共振模態，達成多頻操作，並且可以縮小天線所占空間。藉此，可將天線整合於電子裝置的轉軸，尤其是應用於具有金屬殼體的電子裝置。並且，依據本發明實施例所述，本發明實施例所提供的天線設計可以應用於無線廣域網路(WWAN)的LTE 700(698MHz-787MHz)、GSM 850(824-960MHz)、GSM 900(880-960MHz)、GSM 1800/1900/UMTS(1710-2170MHz)、LTE 2300/2500(2300-2690MHz)、2.4GHz無線區域網路(WLAN)以及5GHz的WiFi無線區域網 路等應用。

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。

4‧‧‧第一金屬殼體

5A‧‧‧第一轉軸

5B‧‧‧第二轉軸

6‧‧‧第二金屬殼體

8‧‧‧第一閉槽孔天線結構

81‧‧‧第一偶極天線

801‧‧‧第一中間部

802a、802b‧‧‧第一末端部

811‧‧‧第一輻射部

812‧‧‧第二輻射部

811a‧‧‧第一饋入端

812a‧‧‧第一接地端

811b‧‧‧末端

812b‧‧‧末端

801a‧‧‧第一邊緣

801b‧‧‧第二邊緣

7a‧‧‧同軸線

W1、W2、W3‧‧‧寬度

Claims (10)

1. 一種具有天線的電子裝置，包括：一第一金屬殼體，具有一第一側邊；一第二金屬殼體，具有一第二側邊；一第一轉軸，導電連接於該第一金屬殼體的該第一側邊與該第二金屬殼體的該第二側邊之間；一第二轉軸，導電連接於該第一金屬殼體的該第一側邊與該第二金屬殼體的該第二側邊之間，其中，一第一閉槽孔天線結構由該第一金屬殼體、該第二金屬殼體、該第一轉軸與該第二轉軸所構成，該第一閉槽孔天線結構具有一第一半波長共振模態，該第一閉槽孔天線結構具有一第一中間部與兩個第一末端部，該第一中間部的寬度窄於該兩個第一末端部的寬度；以及一第一偶極天線，設置於該第一閉槽孔天線結構的該中間部之內，該第一偶極天線具有一第二半波長共振模態，該第一偶極天線具有一第一輻射部與一第二輻射部，該第一輻射部具有一第一饋入端、該第二輻射部具有一第一接地端，該第一偶極天線用以激發該第一閉槽孔天線結構的該第一半波長共振模態；其中，該第一金屬殼體、該第二金屬殼體電性連接至該第一接地端。
2. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，其中該具有天線的電子裝置是筆記型電腦。
3. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，其中該第一轉軸與該第二轉軸是由金屬製成，且該第一轉軸與該第二轉軸電性連接至該第一接地端。
4. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，其中該第一閉槽孔天線結構的該第一中間部具有一第一邊緣與一第二邊緣，該第一邊緣位於該第一金屬殼體的該第一側邊，該第二邊緣位於該第二金屬殼體的該第二側邊，該第一偶極天線的該第一輻射部靠近該第一中間部的該第一邊緣，該第一偶極天線的該第二輻射部靠近該第一中間部的該第二邊緣。
5. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，其中該第一中間部的形狀是長條形槽縫。
6. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，其中該兩個第一末端部的寬度用以調整該第一閉槽孔天線結構的該第一半波長共振模態的阻抗匹配。
7. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，更包括：一第三轉軸，導電連接於該第一金屬殼體的該第一側邊與該第二金屬殼體的該第二側邊之間，其中該第二轉軸、該第一金屬殼體、該第三轉軸與該第二金屬殼體共同構成一第二閉槽孔天線結構，該第二閉槽孔天線結構具有一第三半波長共振模態，該第二閉槽孔天線結構具有一第二中間部與兩個第二末端部，該第二中間部的寬度窄於該兩個第二末端部的寬度；以及一第二偶極天線，設置於該第二閉槽孔天線結構的該第二中間部之內，該第二偶極天線具有一第四半波長共振模態，該第二偶極天線具有一第三輻射部與一第四輻射部，該第三輻射部具有一第二饋入端，該第四輻射部具有一第二接地端，該第二偶極天線用以激發該第二閉槽孔天線結構的該第三半波長共振模態；其中，該第一金屬殼體、該第二金屬殼體、該第三轉軸電性 連接至該第二接地端。
8. 根據請求項第7項所述之具有天線的電子裝置，其中該第二閉槽孔天線結構的該第二中間部具有一第三邊緣與一第四邊緣，該第三邊緣位於該第一金屬殼體的該第一側邊，該第四邊緣位於該第二金屬殼體的該第二側邊，該第二偶極天線的該第三輻射部靠近該第二中間部的該第三邊緣，該第二偶極天線的該第四輻射部靠近該第二中間部的該第四邊緣。
9. 根據請求項第7項所述之具有天線的電子裝置，其中該第二中間部的形狀是長條形槽縫。
10. 根據請求項第7項所述之具有天線的電子裝置，其中該兩個第二末端部的寬度用以調整該第二閉槽孔天線結構的該第三半波長共振模態的阻抗匹配。