TWI623151B - 行動裝置 - Google Patents

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TWI623151B TW105127217A TW105127217A TWI623151B TW I623151 B TWI623151 B TW I623151B TW 105127217 A TW105127217 A TW 105127217A TW 105127217 A TW105127217 A TW 105127217A TW I623151 B TWI623151 B TW I623151B
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Abstract

一種行動裝置，包括一天線結構。該天線結構包括：一主輻射部、一第一寄生部，以及一第二寄生部。該主輻射部具有一饋入點。該第一寄生部具有一第一接地點，其中該第一寄生部係鄰近於該主輻射部，而該第一接地點係鄰近於該饋入點。該第二寄生部具有一第二接地點，其中該第二寄生部係鄰近於該主輻射部之一端。

Description

行動裝置
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。
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：一天線結構，包括：一主輻射部，具有一饋入點；一第一寄生部，具有一第一接地點，其中該第一寄生部係鄰近於該主輻射部，而該第一接地點係鄰近於該饋入點；以及一第二寄生部，具有一第二接地點，其中該第二寄生部係鄰近於該主輻射部之一第一端。
在一些實施例中，該饋入點係位於該主輻射部之一第二端。
在一些實施例中，該主輻射部和該第一寄生部各自為一直條形，而該主輻射部和該第一寄生部係大致互相平行。
在一些實施例中，該第二寄生部大致為一N字形。
在一些實施例中，該主輻射部和該第一寄生部之間形成一第一耦合間隙，而該第一耦合間隙係介於0.3mm至2mm之間。
在一些實施例中，該主輻射部之該第一端和該第二寄生部之間形成一第二耦合間隙和一第三耦合間隙，而該第二耦合間隙和該第三耦合間隙各自介於0.3mm至2mm之間。
在一些實施例中，該天線結構操作於一低頻頻帶和一高頻頻帶，該低頻頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，而該高頻頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間。
在一些實施例中，該主輻射部之長度約為該低頻頻帶之0.25倍波長，該第一寄生部之長度約為該低頻頻帶之0.25倍波長，而該第二寄生部之長度約為該高頻頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中，該第一寄生部係位於一第一平面上，該主輻射部和該第二寄生部係位於一第二平面上，而該第一平面係與該第二平面大致互相垂直。
在一些實施例中，該行動裝置更包括：一介質基板，其中該主輻射部和該第二寄生部係設置於該介質基板上；以及一金屬背蓋，包括一底平面和一側壁，其中該側壁和該底平面係大致互相垂直，該側壁具有一開孔，該介質基板和該第一寄生部係鄰近於該側壁，而該天線結構於該側壁上之垂直投影係至少部份地位於該開孔內。
在一些實施例中，該天線結構更包括一次輻射部，該次輻射部大致為一直條形，該次輻射部之一第一端係耦接至該饋入點，而該次輻射部之一第二端為一開路端。
在一些實施例中，該天線結構更包括一第三寄生部，該第三寄生部大致為一L字形，該第三寄生部之一第一端為一第三接地點，而該第三寄生部之一第二端為一開路端並鄰近於該主輻射部之一中間部份。
100、300‧‧‧行動裝置
110、510、610‧‧‧天線結構
120‧‧‧主輻射部
121‧‧‧主輻射部之第一端
122‧‧‧主輻射部之第二端
125‧‧‧縫隙
130‧‧‧第一寄生部
131‧‧‧第一寄生部之第一端
132‧‧‧第一寄生部之第二端
140‧‧‧第二寄生部
141‧‧‧第二寄生部之第一端
142‧‧‧第二寄生部之第二端
190‧‧‧信號源
350‧‧‧介質基板
360‧‧‧金屬背蓋
361‧‧‧金屬背蓋之底平面
362‧‧‧金屬背蓋之側壁
363‧‧‧金屬背蓋之側壁之開孔
370‧‧‧顯示器
580‧‧‧次輻射部
581‧‧‧次輻射部之第一端
582‧‧‧次輻射部之第二端
590‧‧‧第三寄生部
591‧‧‧第三寄生部之第一端
592‧‧‧第三寄生部之第二端
FP‧‧‧饋入點
FB1‧‧‧低頻頻帶
FB2‧‧‧高頻頻帶
GP1‧‧‧第一接地點
GP2‧‧‧第二接地點
GP3‧‧‧第三接地點
GC1‧‧‧第一耦合間隙
GC2‧‧‧第二耦合間隙
GC3‧‧‧第三耦合間隙
GC4‧‧‧第四耦合間隙
VSS‧‧‧接地電位
X、Y、Z‧‧‧座標軸
第1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2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之天線結構之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之立體 圖；第4A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4B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5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構之俯視圖；以及第6圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構之俯視圖。
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行動裝置100之俯視圖。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至少包括一天線結構110。必須理解的是，雖然未顯示於第1圖中，行動裝置100更可包括其他元件，例如：一觸控模組、一供電模組、一顯示器、一鍵盤，或(且)一外殼。天線結構110包括：一主輻射部(Main Radiation Element)120、一第一寄生部(Parasitic Element)130，以及一第二寄生部140。主輻射部120、第一寄生部130，以及第二寄生部140可由導體材質所製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。主輻射部120可以大致為一直條形。主輻射部120具有一第一端121和一第二端122，其中主輻射部120之第一端121為一開路端(Open End)，而主輻射部120之第二端122為一饋入點FP。饋入點FP可耦接至一信號源190，例如：一射頻(Radio Frequency)模組，其可用於激發天線結構110。第一寄生部130可以大致為一直條形，並可與主輻射部120大致互相平行。第一寄生部130具有一第一端131和一第二端132，其中第一端131和第二端132可各自為一開路端。然而，本發明並不僅限於此。在另一實施例中，第一寄生部130之第二端132可不用是開路端，而可耦接至一金屬背蓋。第一寄生部130上之一第一接地點GP1係介於第一寄生部130之第一端131和第二端132之間。第一接地點GP1可耦接至一接地電位VSS。第一寄生 部130係鄰近於主輻射部120，其中第一接地點GP1係鄰近於饋入點FP。例如，第一接地點GP1和饋入點FP之間距可小於2mm。第二寄生部140可以大致為一N字形。第二寄生部140具有一第一端141和一第二端142，其中第二寄生部140之第一端141為一第二接地點GP2，而第二寄生部140之第二端142為一開路端。第二接地點GP2可耦接至接地電位VSS。第二寄生部140之一彎折部份係鄰近於主輻射部120之第一端121。詳細而言，主輻射部120和第一寄生部130之間可形成一第一耦合間隙(Coupling Gap)GC1。主輻射部120之第一端121和第二寄生部140之間可形成一第二耦合間隙GC2和一第三耦合間隙GC3。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線結構110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。如第2圖所示，天線結構110至少可涵蓋一低頻頻帶FB1和一高頻頻帶FB2，其中低頻頻帶FB1係介於2400MHz至2500MHz之間，而高頻頻帶FB2係介於5150MHz至5850MHz之間。因此，天線結構110至少可支援WLAN(Wireless Local Area Networks)2.4GHz/5GHz之雙頻操作。根據實際量測結果，天線結構110於低頻頻帶FB1中之天線效率(Antenna Efficiency)約可達48%，而於高頻頻帶FB2中之天線效率約可達28%，此已能符合一般行動通訊裝置之應用需求。
在天線原理方面，主輻射部120係由信號源190所直接饋入，而第一寄生部130和第二寄生部140再由主輻射部120所耦合激發。詳細而言，主輻射部120可激發產生一基頻共 振模態(Fundamental Resonant Mode)，以形成前述低頻頻帶FB1。第一寄生部130可用於加寬前述低頻頻帶FB1，並可調整低頻頻帶FB1之阻抗匹配(Impedance Matching)。第二寄生部140可激發產生一基頻共振模態，以形成前述高頻頻帶FB2。主輻射部120更可激發產生一高階共振模態(Higher-order Resonant Mode)，以加寬前述高頻頻帶FB2。
在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。主輻射部120之長度可約為低頻頻帶FB1之0.25倍波長(λ/4)。第一寄生部130之長度可約為低頻頻帶FB1之0.25倍波長(λ/4)。第二寄生部140之長度可約為高頻頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。第一耦合間隙GC1可介於0.3mm至2mm之間，較佳為0.5mm。第二耦合間隙GC2可介於0.3mm至2mm之間，較佳為0.8mm。第三耦合間隙GC3可介於0.3mm至2mm之間，較佳為0.5mm。因為交互耦合效應之關係，實際上第一寄生部130之長度可略短於主輻射部120之長度。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置300之立體圖。第3圖係與第1圖相似，兩者之差異在於，除了天線結構110之外，行動裝置300更包括一介質基板350和一金屬背蓋360。介質基板350可為薄且扁平之一FR4(Flame Retardant 4)基板。主輻射部120和第二寄生部140係設置於介質基板350上。金屬背蓋360包括一底平面(Bottom Plane)361和一側壁(Sidewall)362，其中側壁362和底平面361係大致互相垂直。第一寄生部130和介質基板350皆鄰近於金屬背蓋360之側壁362而設置。在另一些實施例中，第一寄生部130可直接設置於 金屬背蓋360之側壁362上。詳細而言，第一寄生部130可位於一第一平面上(例如：第一平面可平行於XZ平面)，主輻射部120和第二寄生部140可位於一第二平面上(例如：第二平面可平行於XY平面)，其中第一平面係與第二平面大致互相垂直。金屬背蓋360可提供接地電位VSS。第一寄生部130之第一接地點GP1可耦接至金屬背蓋360之底平面361，其中一縫隙125係形成於第一寄生部130和金屬背蓋360之底平面361之間，使得第一寄生部130與金屬背蓋360之底平面361至少有部份不互相連接。第二寄生部140之第二接地點GP2可經由一連接元件或一貫通元件耦接至金屬背蓋360之底平面361。金屬背蓋360之側壁362具有一開孔363，其可大致為一狹長矩形。天線結構110(包括主輻射部120、第一寄生部130，以及第二寄生部140)於金屬背蓋360之側壁362上之垂直投影(Vertical Projection)係至少部份地位於側壁362之開孔363內。例如，天線結構110於側壁362上之垂直投影位置可以完全位於開孔363內，或者天線結構110於側壁362上之垂直投影位置亦可超出第一寄生部130(亦即，開孔363和第一寄生部130之垂直投影，兩者僅有部份互相重疊)。在此設計下，天線結構110之電磁波可經由側壁362之開孔363進行傳遞。
第4A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(在另一些實施例中，行動裝置300之剖面圖亦可如第4B圖所示)。在第4A圖之實施例中，行動裝置300更可包括一顯示器370。舉例而言，若行動裝置300為一筆記型電腦，則前述金屬背蓋360、介質基板350、顯示器370，以及天線結 構110皆為筆記型電腦之一_上蓋(Upper Cover)之部份元件。顯示器370可大致與金屬背蓋360之底平面361互相平行。由於前述開孔363係形成於金屬背蓋360之側壁362上，故面積較大之金屬背蓋360之底平面361將可維持完整且無任何天線窗(Antenna Window)之金屬面外觀。同時，因為側壁362之開孔363可用於通透電磁波，故金屬背蓋360之存在亦不致對天線結構110之輻射性能造成太大之負面影響。此種設計可兼得改良裝置外觀及保持天線輻射性能之雙重優勢，其很適合應用於各種小型化之行動通訊裝置當中。
第5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之天線結構510之俯視圖。天線結構510可套用至第3、4圖之行動裝置300當中。第5圖和第1圖相似，兩者之差異在於，天線結構510更包括一次輻射部580，其可由導體材質所製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。次輻射部580可以大致為一直條形。次輻射部580具有一第一端581和一第二端582，其中次輻射部580之第一端581係耦接至饋入點FP，而次輻射部580之第二端582為一開路端。主輻射部120和次輻射部580之一組合可形成更長之一直條形。次輻射部580可用於加寬前述高頻頻帶FB2。第5圖之天線結構510之其餘特徵皆與第1圖之天線結構110相似，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另一實施例所述之天線結構610之俯視圖。天線結構610可套用至第3、4圖之行動裝置300當中。第6圖和第1圖相似，兩者之差異在於，天線結構610更包括一第三寄生部590，其可由導體材質所製成，例如：銅、 銀、鋁、鐵，或是其合金。第三寄生部590可以大致為一L字形。第三寄生部590具有一第一端591和一第二端592，其中第三寄生部590之第一端591為一第三接地點GP3，而第三寄生部590之一第二端592為一開路端並鄰近於主輻射部120之一中間部份。為了改良阻抗匹配，根據量測結果，第三接地點GP3和饋入點FP之間距可介於5mm至10mm之間。第三輻射部590和主輻射部120之中間部份之間可形成一第四耦合間隙GC4，使得第三輻射部590可由主輻射部120所耦合激發。第三寄生部590可用於加寬前述高頻頻帶FB2。第三寄生部590之長度可約為前述高頻頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。第6圖之天線結構610之其餘特徵皆與第1圖之天線結構110相似，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天線結構，其可單獨使用以涵蓋雙寬頻操作，或是套用至具有一金屬背蓋之行動裝置當中。當此天線結構應用於行動裝置時，其有助於防止金屬背蓋對行動裝置之通訊品質產生負面影響，同時可在不開挖天線窗之情況下進一步改良行動裝置之外觀設計。
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天線結構並不僅限於第1-6圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-6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天線結構當中。
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。

Claims (11)

  1. 一種行動裝置，包括：一天線結構，包括：一主輻射部，具有一饋入點；一第一寄生部，具有一第一接地點，其中該第一寄生部係鄰近於該主輻射部，而該第一接地點係鄰近於該饋入點；以及一第二寄生部，具有一第二接地點，其中該第二寄生部係鄰近於該主輻射部之一第一端；其中該主輻射部和該第一寄生部各自為一直條形，而該主輻射部和該第一寄生部係大致互相平行。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該饋入點係位於該主輻射部之一第二端。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第二寄生部大致為一N字形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該主輻射部和該第一寄生部之間形成一第一耦合間隙，而該第一耦合間隙係介於0.3mm至2mm之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該主輻射部之該第一端和該第二寄生部之間形成一第二耦合間隙和一第三耦合間隙，而該第二耦合間隙和該第三耦合間隙各自介於0.3mm至2mm之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構操作於一低頻頻帶和一高頻頻帶，該低頻頻帶係介於 2400MHz至2500MHz之間，而該高頻頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之行動裝置，其中該主輻射部之長度約為該低頻頻帶之0.25倍波長，該第一寄生部之長度約為該低頻頻帶之0.25倍波長，而該第二寄生部之長度約為該高頻頻帶之0.25倍波長。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一寄生部係位於一第一平面上，該主輻射部和該第二寄生部係位於一第二平面上，而該第一平面係與該第二平面大致互相垂直。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一介質基板，其中該主輻射部和該第二寄生部係設置於該介質基板上；以及一金屬背蓋，包括一底平面和一側壁，其中該側壁和該底平面係大致互相垂直，該側壁具有一開孔，該介質基板和該第一寄生部係鄰近於該側壁，而該天線結構於該側壁上之垂直投影係至少部份地位於該開孔內。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構更包括一次輻射部，該次輻射部大致為一直條形，該次輻射部之一第一端係耦接至該饋入點，而該次輻射部之一第二端為一開路端。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構更包括一第三寄生部，該第三寄生部大致為一L字形，該第三寄生部之一第一端為一第三接地點，而該第三寄生部之一第二端為一開路端並鄰近於該主輻射部之一中間部份。
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