TWI633714B

TWI633714B - 行動裝置

Info

Publication number: TWI633714B
Application number: TW105135839A
Authority: TW
Inventors: 黃士庭; 張琨盛; 林敬基
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2018-08-21
Also published as: TW201818609A; US20180131075A1; US10135141B2

Abstract

一種行動裝置，包括接地元件與天線元件。天線元件包括第一輻射部、第二輻射部與第三輻射部。第一輻射部電性連接在饋入點與接地元件的邊緣之間，且天線元件透過由第一輻射部所形成的第一路徑操作在第一頻段。第二輻射部的第一端電性連接第一輻射部，且第二輻射部的第二端為第一開路端。第三輻射部電性連接在第二輻射部與接地元件的邊緣之間。天線元件透過第二輻射部與第三輻射部所形成的第二路徑操作在第二頻段。

Description

行動裝置

本發明是有關於一種行動裝置，且特別是有關於一種包括天線元件的行動裝置。

近年來，具有金屬質感的行動裝置(例如，平板電腦、筆記型電腦)受到消費者的青睞。因此，行動裝置大多設有金屬材質的殼體，例如：金屬背蓋，以突顯產品的獨特性與外觀設計。然而，行動裝置之殼體所形成的金屬環境往往會引發電容效應，進而影響天線元件的效能。舉例來說，行動裝置的金屬背蓋與天線元件之間可形成等效電容，且所形成的等效電容往往會導致天線元件之輻射效率的降低，從而降低行動裝置的通訊品質。

本發明提供一種行動裝置，包括可操作在第一頻段與第二頻段的天線元件，且天線元件分別透過第一輻射部與第三輻射部電性連接至接地元件。藉此，將可減少金屬環境中之電容效應對天線元件所造成的影響，從而有助於提升天線元件的效能，並可提升行動裝置的通訊品質。

本發明的行動裝置，包括接地元件與天線元件。天線元件包括第一輻射部、第二輻射部與第三輻射部。第一輻射部電性連接在饋入點與接地元件的邊緣之間，並包括沿著接地元件之邊緣延伸的第一區段。第一輻射部形成從饋入點延伸至接地元件之邊緣的第一路徑，且天線元件透過第一路徑操作在第一頻段。第二輻射部的第一端電性連接第一輻射部，且第二輻射部的第二端為第一開路端。第三輻射部電性連接在第二輻射部與接地元件的邊緣之間。第二輻射部與第三輻射部設置在第一區段與接地元件的邊緣之間。此外，第二輻射部與第三輻射部形成從第一開路端延伸至接地元件之邊緣的第二路徑，且天線元件透過第二路徑操作在第二頻段。

在本發明的一實施例中，上述的第一輻射部形成環形天線結構，且第二輻射部與第三輻射部形成倒F形天線結構。

基於上述，本發明的行動裝置可形成第一路徑與第二路徑，以操作在第一頻段與第二頻段。此外，天線元件可分別透過第一輻射部與第三輻射部電性連接至接地元件。藉此，將可減少金屬環境中之電容效應對天線元件所造成的影響，從而有助於提升天線元件的效能，並可提升行動裝置的通訊品質。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明的一實施例的一種行動裝置的示意圖。如圖1所示，行動裝置100包括接地元件110與天線元件120。其中，接地元件110包括邊緣111。天線元件120包括第一輻射部121、第二輻射部122與第三輻射部123。

第一輻射部121電性連接在饋入點FP1與接地元件110的邊緣111之間，且第一輻射部121可形成從饋入點FP1延伸至接地元件110之邊緣111的第一路徑101。第二輻射部122的第一端電性連接第一輻射部121，且第二輻射部122的第二端為第一開路端122A。第三輻射部123電性連接在第二輻射部122與接地元件110的邊緣111之間。第二輻射部122與第三輻射部123可形成從第一開路端122A延伸至接地元件110之邊緣111的第二路徑102。

在操作上，天線元件120可透過饋入點FP1接收來自行動裝置100中之收發器(未繪示出)的饋入訊號。例如，天線元件120可透過同軸纜線(未繪示出)電性連接至收發器，其中同軸纜線的內導體電性連接至饋入點FP1，且同軸纜線的外導體電性連接至接地元件110。在饋入訊號的激發下，天線元件120可透過第一路徑101操作在第一頻段，且天線元件120可透過第二路徑102操作在第二頻段。

值得一提的是，天線元件120中的第一輻射部121與第三輻射部123皆電性連接至接地元件110，亦即天線元件120可分別利用第一輻射部121與第三輻射部123形成短路路徑。藉此，將可增加天線元件120的電感量，進而可以減少金屬環境中之電容效應對天線元件120所造成的影響，從而有助於提升天線元件120的效能，並可提升行動裝置100的通訊品質。

舉例來說，第一輻射部121可形成短路至接地元件110的環形天線(loop antenna)結構，且第一路徑101相當於環形天線結構的共振路徑。在操作上，環形天線結構可操作在第一頻段，且環形天線結構之共振路徑的長度(亦即，第一路徑101的長度)為第一頻段之最低頻率的1/2波長。此外，環形天線結構本身具有電感性，因此可以降低金屬環境中之電容效應對環形天線結構所造成的影響。

另一方面，第二輻射部122與第三輻射部123可形成具有短路部的倒F形天線(inverted-F antenna)結構。其中，第二輻射部122的第一端相當於倒F形天線結構的饋入端，第三輻射部123相當於倒F形天線結構的短路部，且第二路徑102相當於倒F形天線結構的共振路徑。在操作上，倒F形天線結構可操作在第二頻段，且倒F形天線結構之共振路徑的長度(亦即，第二路徑102的長度)為第二頻段之最低頻率的1/4波長。此外，倒F形天線結構的短路端可產生電感性，因此可以降低金屬環境中之電容效應對倒F形天線結構所造成的影響。

值得注意的是，倒F形天線結構的短路部可形成較強的電感性。因此，在整體配置上，相較於第一輻射部121，用以形成倒F形天線結構的第二與第三輻射部122~123更為鄰近接地元件110。藉此，將可降低接地元件110所引發之電容效應對天線元件120所造成的影響。此外，倒F形天線結構可設置在環形天線結構與接地元件110之間。

舉例來說，第一輻射部121包括第一區段131，且第一區段131沿著接地元件110的邊緣111延伸。第二輻射部122與第三輻射部123設置在第一區段131與接地元件110的邊緣111之間。亦即，第三輻射部123、第二輻射部122與第一區段131沿著垂直於接地元件110之邊緣111的方向依序排列。藉此，第一輻射部121將可環繞第二輻射部122與第三輻射部123，亦即第一至第三輻射部121~123將可設置在同一側(例如，第一至第三輻射部121~123大多是位在饋入點FP1的左側)，從而可縮減天線元件120的尺寸，並有助於行動裝置100的微型化。

進一步來看，第一輻射部121更包括第二區段132、第三區段133與第四區段134。其中，第二區段132沿著接地元件110的邊緣111延伸。此外，第二區段132的第一端具有饋入點FP1，並電性連接第二輻射部122的第一端。第三區段133電性連接在第二區段132的第二端與第一區段131的第一端之間。第四區段134電性連接在第一區段131的第二端與接地元件110的邊緣111之間。此外，第二輻射部122設置在第二區段132與第四區段134之間。在一實施例中，第一區段131、第二區段132與第二輻射部122平行於接地元件110的邊緣111，且第三區段133、第四區段134與第三輻射部123垂直於接地元件110的邊緣111。

如圖1所示，在一實施例中，天線元件120更包括延伸部140。其中，延伸部140的第一端電性連接第一區段131的第二端，且延伸部140的第二端為第二開路端140A。此外，延伸部140沿著接地元件110的邊緣111延伸，例如：延伸部140可例如是平行於接地元件110的邊緣111。在操作上，延伸部140可用以調整天線元件120在第一頻段之倍頻頻段下的阻抗匹配，進而有助於擴展天線元件120所涵蓋的第二頻段。

舉例來說，圖2是依照本發明的一實施例的天線元件的S參數(S11)圖。如圖2所示，第一輻射部121可透過第一路徑101產生第一共振模態201以及倍頻模態202，進而致使天線元件120可涵蓋第一頻段210(亦即，2.4GHz頻段)以及第一頻段的倍頻頻段。此外，第二輻射部122與第三輻射部123可產生第二共振模態203，且第二共振模態203可與倍頻模態202相結合，進而致使天線元件120可涵蓋第二頻段220(亦即，5GHz頻段)。其中，延伸部140可用以調整第一輻射部121在倍頻模態202下的阻抗，進而可增加第一頻段之倍頻頻段的頻寬，從而有助於擴展第二頻段220的頻寬。例如，5GHz頻段的頻率範圍為5150MHz~5850MHz。

如圖1所示，在一實施例中，行動裝置100更包括基板150與金屬殼體160。其中，基板150包括彼此相對的表面151與表面152。接地元件110與天線元件120設置在基板150的表面151上。換言之，天線元件120可例如是一平面天線(planar antenna)。此外，在一實施例中，天線元件120中的第一至第四區段131~134、第二輻射部122、第三輻射部123與延伸部140可分別由一平面金屬線所構成。

更進一步來看，基板150的表面152面對金屬殼體160。亦即，天線元件120隔著基板150相對於金屬殼體160。此外，金屬殼體160電性連接至接地元件110，亦即金屬殼體160可視為天線元件120的系統接地面。天線元件120在基板150的正投影與金屬殼體160在基板150的正投影相互重疊。在一實施例中，行動裝置100可例如是一平板電腦，且金屬殼體160可例如是平板電腦的金屬背蓋。舉例來說，圖3是依照本發明的一實施例的一種行動裝置的外觀示意圖。如圖3所示，行動裝置100包括邊框310、金屬背蓋320與觸控顯示器330。其中，邊框310環繞觸控顯示器330，且天線元件120可設置在邊框310或/與金屬背蓋320所形成的容置空間內。此外，部分或是全部的金屬背蓋320可由金屬殼體160所構成。

值得一提的是，天線元件120可透過第一輻射部121與第三輻射部123所形成的短路路徑來增加其本身的電感量，因此可以抵抗金屬背蓋320(例如，金屬殼體160)所引發之電容效應所造成的影響，例如金屬背蓋320與天線元件120間之等效電容所造成的影響。藉此，在整體配置上，金屬背蓋320無須針對天線元件120設置相應的天線窗(亦即，天線淨空區域)，進而有助於提升金屬背蓋320在外觀設計上的完整性與美觀性。

此外，由於天線元件120可以抵抗金屬背蓋320(例如，金屬殼體160)所引發之電容效應所造成的影響，因此可有效地提升天線元件120在金屬背蓋320中的效能，從而有助於提升行動裝置100的通訊品質。舉例來說，圖4為依照本發明的一實施例的天線元件的輻射效率圖，且圖5為依照本發明的一實施例的天線元件的輻射場型圖。在圖4與圖5實施例中，天線元件120的長度171約為38mm，且天線元件120的寬度172約為9mm。

如圖4所示，天線元件120在第一頻段(亦即，2.4GHz頻段)的輻射效率可達到-5dB左右，且天線元件120在第二頻段(亦即，5GHz頻段)的輻射效率可達到-4dB左右，進而可以符合金屬背蓋320的應用需求。此外，參照圖5之天線元件120在XY平面的輻射場型圖來看，天線元件120在第一頻段(亦即，2.4GHz頻段)下的輻射場型幾乎不受金屬背蓋320的影響而呈現全向性(Omni-direction)的輻射場型。另一方面，由於天線元件120操作在第二頻段(亦即，5GHz頻段)時具有較強的指向性，因此於270度的輻射場型略有凹陷，但是天線元件120在第二頻段下的輻射場型依舊符合實際應用的需求。

值得一提的是，一般可操作在2.4GHz與5GHz的雙頻天線，在採用雙環形天線結構下，其天線尺寸往往會過大而無法小於50×9 mm ²。然而，在本發明的圖1實施例中，天線元件120結合了環形天線結構與倒F形天線結構，且環形天線結構環繞倒F形天線結構。因此，天線元件120具有微型化的優勢，例如天線元件120的尺寸可約為38×9 mm ²。此外，天線元件120還可有效地抵抗金屬背蓋320(例如，金屬殼體160)所造成的影響，從而有助於提升行動裝置100的通訊品質。

綜上所述，本發明之行動裝置中的天線元件可形成第一路徑與第二路徑，以操作在第一頻段與第二頻段。此外，天線元件可分別透過第一輻射部與第三輻射部電性連接至接地元件。藉此，將可增加天線元件的電感量，進而可以減少金屬環境中之電容效應對天線元件所造成的影響，從而有助於提升天線元件的效能，並可提升行動裝置的通訊品質。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100：行動裝置 101：第一路徑 102：第二路徑 110：接地元件 111：邊緣 120：天線元件 121：第一輻射部 122：第二輻射部 122A：第一開路端 123：第三輻射部 131：第一區段 132：第二區段 133：第三區段 134：第四區段 140：延伸部 140A：第二開路端 150：基板 151、152：表面 160：金屬殼體 171：長度 172：寬度 FP1：饋入點 201：第一共振模態 202：倍頻模態 203：第二共振模態 210：第一頻段 220：第二頻段 310：邊框 320：金屬背蓋 330：觸控顯示器

圖1是依照本發明的一實施例的一種行動裝置的示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的天線元件的S參數(S11)圖。圖3是依照本發明的一實施例的一種行動裝置的外觀示意圖。圖4為依照本發明的一實施例的天線元件的輻射效率圖。圖5為依照本發明的一實施例的天線元件的輻射場型圖。

Claims

一種行動裝置，包括：一接地元件；以及一天線元件，包括：一第一輻射部，電性連接在一饋入點與該接地元件的一邊緣之間，並包括沿著該接地元件之該邊緣延伸的一第一區段、以及沿著該接地元件的該邊緣延伸的一第二區段，該第二區段的第一端具有該饋入點，該第一輻射部形成從該饋入點延伸至該接地元件之該邊緣的一第一路徑，該天線元件透過該第一路徑操作在一第一頻段；一第二輻射部，其第一端電性連接該第一輻射部的該第二區段的第一端，該第二輻射部的第二端為一第一開路端；以及一第三輻射部，電性連接在該第二輻射部與該接地元件的該邊緣之間，該第二輻射部與該第三輻射部設置在該第一區段與該接地元件的該邊緣之間，該第二輻射部與該第三輻射部形成從該第一開路端延伸至該接地元件之該邊緣的一第二路徑，該天線元件透過該第二路徑操作在一第二頻段。
如申請專利範圍第1項所述的行動裝置，其中該第一區段、該第二區段與該第二輻射部平行於該接地元件的該邊緣。
如申請專利範圍第1項所述的行動裝置，其中該第一輻射部更包括：一第三區段，電性連接在該第二區段的第二端與該第一區段的第一端之間；以及一第四區段，電性連接在該第一區段的第二端與該接地元件的該邊緣之間，且該第二輻射部設置在該第二區段與該第四區段之間。
如申請專利範圍第3項所述的行動裝置，其中該第三區段、該第四區段與該第三輻射部垂直於該接地元件的該邊緣。
如申請專利範圍第3項所述的行動裝置，其中該天線元件更包括一延伸部，該延伸部的第一端電性連接該第一區段的第二端，該延伸部的第二端為一第二開路端，且該延伸部調整該天線元件在該第一頻段之倍頻頻段下的阻抗匹配。
如申請專利範圍第1項所述的行動裝置，其中該第一輻射部形成一環形天線結構，且該第二輻射部與該第三輻射部形成一倒F形天線結構。
如申請專利範圍第6項所述的行動裝置，其中該第一路徑長度為該第一頻段之最低頻率的1/2波長，且該第二路徑的長度為該第二頻段之最低頻率的1/4波長。
如申請專利範圍第6項所述的行動裝置，更包括一基板，且該天線元件與該接地元件設置在該基板的一表面上。
如申請專利範圍第8項所述的行動裝置，更包括一金屬殼體，且該天線元件在該基板的正投影與該金屬殼體在該基板的正投影相互重疊。
一種行動裝置，包括：一接地元件；以及一天線元件，包括：一第一輻射部，電性連接在一饋入點與該接地元件的一邊緣之間，並包括沿著該接地元件之該邊緣延伸的一第一區段，該第一輻射部形成從該饋入點沿伸至該接地元件之該邊緣的一第一路徑，該天線元件透過該第一路徑操作在一第一頻段；一第二輻射部，其第一端電性連接該第一輻射部，該第二輻射部的第二端為一第一開路端，其中全部的該第二輻射部相較於該第一輻射部的該第一區段更為鄰近該接地元件；以及一第三輻射部，電性連接在該第二輻射部與該接地元件的該邊緣之間，該第二輻射部與該第三輻射部設置在該第一區段與該接地元件的該邊緣之間，該第二輻射部與該第三輻射部形成從該第一開路端延伸至該接地元件之該邊緣的一第二路徑，該天線元件透過該第二路徑操作在一第二頻段。