TWI635656B

TWI635656B - 無線通訊裝置

Info

Publication number: TWI635656B
Application number: TW105127134A
Authority: TW
Inventors: 江啟名
Original assignee: 耀登科技股份有限公司
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2018-09-11
Also published as: TW201807890A

Abstract

一種無線通訊裝置，包括裝置本體及裝設於裝置本體的背蓋。背蓋自其環側板外端緣凹設有凹槽，背蓋的天線結構包含至少部分形成於環側板且凹槽旁的雙頻天線、連接於雙頻天線的低頻切換器與高頻切換器、及連接在高頻切換器與雙頻天線之間的開關元件。低頻切換器與高頻切換器各能與雙頻天線進行阻抗匹配，以改變雙頻天線的中心頻率。所述開關元件能在雙頻天線處於低頻模態時，使雙頻天線與高頻切換器之間形成開路狀，以阻隔高頻切換器所產生的寄生電容效應。此外，本發明也公開一種天線結構。

Description

無線通訊裝置

本發明涉及一種通訊裝置，尤其涉及一種無線通訊裝置及天線結構。

因應科技的進步，無線通訊設備在趨向輕薄與微型化設計的前提條件之下，其天線結構必須能夠同時符合於多個通訊頻段運作之要求。然而，多頻天線結構一般較為複雜，要符合在有限的空間內設計出符合通訊頻段運作要求的天線結構，還要能夠有效避免適用於不同頻段之元件間的相互干擾，已為本領域所需克服的技術問題之一。

於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明實施例在於提供一種無線通訊裝置及天線結構，其能有效地解決現有天線結構所易產生的問題。

本發明實施例公開一種無線通訊裝置，包括：一裝置本體，包含一框體、安裝於所述框體的一顯示模組、及電性連接於所述顯示模組的一電路板；以及一背蓋，裝設於所述框體並遮蔽所述電路板，所述背蓋包含有：一背板與一環側板，所述環側板相連於所述背板的周緣並與所述框體相組接，並且所述環側板自其外端緣凹設有一凹槽；及一天線結構，包含：一接地部；一雙頻天線，至少部分形成於所述環側板，並且所述雙頻天線位於所述凹槽旁並連接於所述接地部；其中，所述雙頻天線具有一饋入點及位於所述饋入點相反兩側的一第一接點與一第二接點，並且所述雙頻天線適於產生一高頻模態與一低頻模態；一低頻切換器與一高頻切換器，分別連接於所述第一接點與所述第二接點，並且所述低頻切換器與所述高頻切換器連接於所述接地部；其中，所述低頻切換器能與所述雙頻天線進行阻抗匹配，以改變所述低頻模態的中心頻率；所述高頻切換器能與所述雙頻天線進行阻抗匹配，以改變所述高頻模態的中心頻率；及一開關元件，連接在所述高頻切換器與所述雙頻天線之間，所述開關元件能在所述雙頻天線處於所述低頻模態時，使所述雙頻天線與所述高頻切換器之間形成開路狀，以阻隔所述高頻切換器所產生的寄生電容效應。

本發明實施例也公開一種天線結構，包括：一接地部；一雙頻天線，至少部分形成於所述環側板，並且所述雙頻天線位於所述凹槽旁並連接於所述接地部；其中，所述雙頻天線具有一饋入點及位於所述饋入點相反兩側的一第一接點與一第二接點，並且所述雙頻天線適於產生一高頻模態與一低頻模態；一低頻切換器與一高頻切換器，分別連接於所述第一接點與所述第二接點，並且所述低頻切換器與所述高頻切換器連接於所述接地部；其中，所述低頻切換器能與所述雙頻天線進行阻抗匹配，以改變所述低頻模態的中心頻率；所述高頻切換器能與所述雙頻天線進行阻抗匹配，以改變所述高頻模態的中心頻率；以及一開關元件，連接在所述高頻切換器與所述雙頻天線之間，所述開關元件能在所述雙頻天線處於所述低頻模態時，使所述雙頻天線與所述高頻切換器之間形成開路狀，以阻隔所述高頻切換器所產生的寄生電容效應。

綜上所述，本發明實施例所公開的無線通訊裝置及天線結構，其透過所述高頻切換器與雙頻天線之間設置有開關元件，藉以在雙頻天線處於低頻模態時，使雙頻天線與高頻切換器之間形成開路，進而阻隔高頻切換器所產生的寄生電容效應。再者，天線結構透過雙頻天線連接於低頻切換器與高頻切換器，藉以能夠通過低頻切換器或高頻切換器而改變天線結構的中心頻率，進而利於縮小符合低頻頻段與高頻頻段運作的雙頻天線體積。另，所述雙頻天線的至少部分形成於環側板，藉以善用背蓋，達到縮小整體體積的效果。

為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的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

1000‧‧‧無線通訊裝置

100‧‧‧背蓋

1‧‧‧背板

2‧‧‧環側板

21、21’‧‧‧長側板

22、22’‧‧‧短側板

3‧‧‧天線結構

31‧‧‧接地部

32‧‧‧雙頻天線

321‧‧‧饋入點

322‧‧‧第一接點

323‧‧‧第二接點

324‧‧‧第一天線段

325‧‧‧第二天線段

326‧‧‧第三天線段

33‧‧‧低頻切換器

331‧‧‧低頻匹配電路

3311‧‧‧低頻子電路

3312‧‧‧低頻電性接點

332‧‧‧低頻切換電路

34‧‧‧高頻切換器

341‧‧‧高頻匹配電路

3411‧‧‧高頻子電路

3412‧‧‧高頻電性接點

342‧‧‧高頻切換電路

35‧‧‧開關元件

351‧‧‧PIN二極體

352‧‧‧高通濾波器

4‧‧‧凹槽

5‧‧‧絕緣體

200‧‧‧裝置本體

201‧‧‧框體

202‧‧‧顯示模組

203‧‧‧收話模組

204‧‧‧發話模組

205‧‧‧電路板

圖1為本發明無線通訊裝置的立體示意圖。

圖2為圖1另一視角的立體示意圖。

圖3為圖2的分解示意圖。

圖4為本發明無線通訊裝置的背蓋的立體示意圖。

圖5為本發明天線結構的示意圖(一)。

圖6為本發明天線結構的示意圖(二)。

圖7為本發明無線通訊裝置的低頻效率的測試示意圖。

圖8為本發明無線通訊裝置的高頻效率的測試示意圖。

圖9為本發明無線通訊裝置另一實施態樣的分解示意圖。

請參閱圖1至圖9，為本發明的實施例，需先說明的是，本實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本發明的實施方式，以便於了解本發明的內容，而非用來侷限本發明的保護範圍。

如圖1至圖3所示，本實施例公開一種無線通訊裝置，例如是：筆記型電腦、平板電腦、全球定位系統(GPS)、手持式行動裝置(如：智慧型手機)、或是配戴式行動裝置(如：智慧型手錶)。其中，所述無線通訊裝置於本實施例中是以智慧型手機作一說明。所述無線通訊裝置包括一裝置本體200以及可分離地組接於上述裝置本體200的一背蓋100。

所述裝置本體200包含一框體201、安裝於所述框體201的一顯示模組202、設置於框體201相反兩側的一收話模組203與一發話模組204、以及設置於顯示模組202後側的一電路板205。所述電路板205電性連接於上述顯示模組202、收話模組203、及發話模組204。需先說明的是，所述裝置本體200還包含有電池模組(圖略)等其他元件，在此不加以贅述。

進一步地說，所述框體201的外緣輪廓大致呈矩形，並且框體201的材質較佳為塑膠。所述框體201於本實施例中是指提供承載功能的支架，並且框體201的構造在此並不加以限制。所述電路板205安裝於框體201，並且裝置本體200內的各個電子零件直接或間接地電性連接於電路板205。所述電路板205的外緣輪廓小於框體201的外緣輪廓，所述收話模組203及發話模組204電性連接於電路板205並且分別鄰近於框體201的底端與頂端。此外，所述電路板205上亦安裝有數個功能元件(未標示)，例如是連接器、攝像器、閃光燈、及開關鍵等元件，在此不加以贅述。

如圖3至圖5，所述背蓋100裝設於框體201並遮蔽所述電路板205，並且背蓋100包含有一背板1、一環側板2、及一天線結構3。上述天線結構3的部分於本實施例中是被整合於所述背板1與環側板2，亦即，有部分的背板1與部分的環側板2被作為部分天線結構3使用，藉以降低天線結構3所需佔用的空間，但於實際應用時，本發明不受限於此。

所述背板1大致呈矩形，所述環側板2相連於上述背板1的周緣並與所述框體201相組接，並且所述環側板2自其外端緣凹設有一凹槽4。其中，所述環側板2包含有相向的兩個長側板21、21’以及相向的兩個短側板22、22’，並且鄰近於收話模組203的短側板22’也可稱之為底側板，而鄰近於發話模組204的短側板22也可稱之為頂側板。所述凹槽4是自上述兩個長側板21、21’的其中一個長側板21的外端緣沿經背板1凹設所形成，並且凹槽4未延伸到其中另一個長側板21’。

進一步地說，所述凹槽4於本實施例中大致平行於任一個所述短側板22、22’，並且凹槽4鄰近於其中一個短側板22(如：底側板)。而所述背蓋100可進一步包含有覆蓋或充填於上述凹槽4的一絕緣體5。所述背板1及環側板2於本實施例中為金屬所製成並且經由上述凹槽4及其虛擬延伸線而劃分為相互連接的一大區塊(如圖4中的凹槽4及其虛擬延伸線的下方區塊)及一小區塊(如圖4中的凹槽4及其虛擬延伸線的上方區塊)。

所述天線結構3包含一接地部31、一雙頻天線32、一低頻切換器33與一高頻切換器34、及一開關元件35。所述雙頻天線32至少部分形成於環側板2，並且雙頻天線32位於凹槽4旁並連接於接地部31。而於本實施例中，上述小區塊定義為所述雙頻天線32，而上述大區塊定義為所述接地部31。再者，當所述背蓋100安裝至裝置本體200的框體201之後，所述天線結構3能經由各種方式電性連接於電路板205的信號饋入線路(圖略)。例如：所述電路板205上的信號饋入線路能透過彈片(圖略)抵接於天線結構3的雙頻天線32(的下述饋入點321)。

所述低頻切換器33與高頻切換器34設置於接地部，並且低頻切換器33與高頻切換器34各自的一端電性連接於雙頻天線32，而各自的另一端電性連接於上述接地部31。所述開關元件35則是設置於雙頻天線32與高頻切換器34之間。

藉此，所述天線結構3的部分(如：接地部31與雙頻天線32) 於本實施例中是被整合在所述背板1與環側板2，藉以善用背蓋100，來降低天線結構3所需佔用的空間，進而達到縮小整體體積的效果。

此外，所述天線結構3也能夠依設計者需求而加以調整變化，而不以圖3所示的態樣為限。舉例來說，如圖9，所述電路板205的接地線路(圖略)定義為接地部31，並且高頻切換器34與低頻切換器33安裝於所述電路板205、並與電路板205的接地線路電性連接。所述高頻切換器34與低頻切換器33可再經由彈片(圖略)抵接於天線結構3(的下述第一接點322與第二接點323)。

以上先說明天線結構3與背板1、環側板2間的相對關係，以下接著說明天線結構3的具體構造及運作方式。再者，所述天線結構3於實際應用時，可以無須結合於上述背板1與環側板2，也就是說，所述天線結構3可被應用在其他的構件(圖中未示出)上。

請參閱圖4和圖5所示，所述雙頻天線32適於產生一高頻模態與一低頻模態。上述高頻模態於本實施例中是指雙頻天線32於1425MHz~2690MHz之頻寬內運作，而低頻模態於本實施例中是指雙頻天線32於698MHz~960MHz之頻寬內運作，但本發明不受限於此。

所述雙頻天線32具有一饋入點321及位於所述饋入點321相反兩側的一第一接點322與一第二接點323，並且所述第二接點323與饋入點321之間的距離於本實施例中大致三倍於所述第一接點322與饋入點321之間的距離。再者，所述雙頻天線32包含有位於所述第一接點322與第二接點323之間的一第一天線段324、自所述第一天線段324的第一接點322朝遠離所述饋入點321方向延伸的一第二天線段325、及自所述第一天線段324的第二接點323朝遠離所述饋入點321方向延伸的一第三天線段326。其中，上述第一天線段324與第三天線段326位於上述凹槽4旁，所述第二天線段325連接於所述接地部31並且局部位於凹槽4旁。

所述低頻切換器33與高頻切換器34分別連接於所述雙頻天線的第一接點322與第二接點323，亦即，低頻切換器33鄰近於饋入點321，而高頻切換器34遠離饋入點321。並且所述低頻切換器33與高頻切換器34皆連接於所述接地部31。其中，所述低頻切換器33能與雙頻天線32進行阻抗匹配，以改變所述低頻模態的中心頻率；所述高頻切換器34能與雙頻天線32進行阻抗匹配，以改變所述高頻模態的中心頻率。

進一步地說，所述低頻切換器33包含有一低頻匹配電路331以及一低頻切換電路332。其中，上述低頻匹配電路331具有多個低頻子電路3311，並且多個所述低頻子電路3311的一端電性連接於接地部31，而多個低頻子電路3311的另一端各形成有一低頻電性接點3312。所述低頻切換電路332電性連接於所述雙頻天線32，並且每個低頻子電路3311的高頻電性接點3412皆能與所述低頻切換電路332連接，以使電性連接於低頻切換電路332的所述低頻子電路3311能與雙頻天線32進行阻抗匹配，從而改變雙頻天線32之低頻模態的中心頻率。須說明的是，每個低頻子電路3311能使所述雙頻天線32的低頻模態的中心頻率為彼此相異之數值(如圖7中的LF1~LF4)。

再者，所述高頻切換器34包含有一高頻匹配電路341以及一高頻切換電路342。其中，上述高頻匹配電路341具有多個高頻子電路3411，並且多個所述高頻子電路3411的一端電性連接於接地部31，而多個高頻子電路3411的另一端各形成有一高頻電性接點3412。所述高頻切換電路342電性連接於所述雙頻天線32，並且每個高頻子電路3411的高頻電性接點3412皆能與所述高頻切換電路342連接，以使電性連接於高頻切換電路342的所述高頻子電路3411能與雙頻天線32進行阻抗匹配，從而改變所述雙頻天線32之高頻模態的中心頻率。須說明的是，每個高頻子電路3411能使所述雙頻天線32的高頻模態的中心頻率為彼此相異之數值(如圖8中的HF1~HF4)。

此外，圖5和圖6中所示的低頻切換電路332與高頻切換電路342各以單個切換開關選擇性地連接於單個低頻電性接點3312或是單個高頻電性接點3412為例，但本實施例所述之低頻切換電路332或高頻切換電路342不排除設有分別對應於多個電性接點的多個切換開關(圖中未示出)。

藉此，本實施例的天線結構3透過雙頻天線32連接於低頻切換器33與高頻切換器34，藉以能夠通過低頻切換器33或高頻切換器34而改變天線結構3的中心頻率，進而利於縮小符合低頻頻段與高頻頻段運作的雙頻天線32之體積。

然而，當所述雙頻天線32在使用上述低頻切換器33時，縱使所述高頻切換器34中的高頻切換電路342雖未連接於任何的高頻電性接點3412，但是高頻切換器34內還是會產生寄生電容效應，而使得雙頻天線32在低頻模態的運作受到影響。

據此，本實施例的開關元件35連接在所述高頻切換器34與雙頻天線32之間。也就是說，所述無線通訊裝置1000(及天線結構3)能透過所述高頻切換器34與雙頻天線32之間設置有開關元件35，藉以在雙頻天線32處於低頻模態時，經由開關元件35使所述雙頻天線32與高頻切換器34之間形成開路狀，以阻隔所述高頻切換器34所產生的寄生電容效應。

其中，所述開關元件35於本實施例中包含如圖5所示的一PIN二極體351(P-intrinsic-N Diode)，藉以在雙頻天線32處於低頻模態時，能夠透過施加偏壓給PIN二極體351，而令其形成開路狀；或者，所述開關元件35包含如圖6所示的一高通濾波器352(high-pass filter)。

藉此，本發明實施例的無線通訊裝置1000透過上述低頻切換器33或高頻切換器34進行雙頻天線32的中心頻率變換時，能夠保持30%以上的低頻效率(如圖7)與高頻效率(如圖8)，藉以符合無線通訊裝置1000的要求。

以上所述僅為本發明的優選可行實施例，並非用來侷限本發明的保護範圍，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的權利要求書的保護範圍。

Claims

一種無線通訊裝置，包括：一裝置本體，包含一框體、安裝於所述框體的一顯示模組、及電性連接於所述顯示模組的一電路板；以及一背蓋，裝設於所述框體並遮蔽所述電路板，所述背蓋包含有：一背板與一環側板，所述環側板相連於所述背板的周緣並與所述框體相組接，並且所述環側板自其外端緣凹設有一凹槽；及一天線結構，包含：一接地部；一雙頻天線，至少部分形成於所述環側板，並且所述雙頻天線位於所述凹槽旁並連接於所述接地部；其中，所述雙頻天線具有一饋入點及位於所述饋入點相反兩側的一第一接點與一第二接點，並且所述雙頻天線適於產生一高頻模態與一低頻模態；一低頻切換器與一高頻切換器，分別連接於所述第一接點與所述第二接點，並且所述低頻切換器與所述高頻切換器連接於所述接地部；其中，所述低頻切換器能與所述雙頻天線進行阻抗匹配，以改變所述低頻模態的中心頻率；所述高頻切換器能與所述雙頻天線進行阻抗匹配，以改變所述高頻模態的中心頻率；及一開關元件，連接在所述高頻切換器與所述雙頻天線之間，所述開關元件能在所述雙頻天線處於所述低頻模態時，使所述雙頻天線與所述高頻切換器之間形成開路狀，以阻隔所述高頻切換器所產生的寄生電容效應。
如請求項1所述的無線通訊裝置，其中，所述高頻切換器具有：一高頻匹配電路，具有多個高頻子電路，並且多個所述高頻子電路的一端電性連接於所述接地部，而多個所述高頻子電路的另一端各形成有一高頻電性接點；及一高頻切換電路，電性連接於所述雙頻天線，並且每個所述高頻子電路的高頻電性接點皆能與所述高頻切換電路連接，以使電性連接於所述高頻切換電路的所述高頻子電路能與所述雙頻天線進行阻抗匹配，從而改變所述雙頻天線之所述高頻模態的中心頻率；其中，每個所述高頻子電路能使所述雙頻天線的所述高頻模態的中心頻率為彼此相異之數值。
如請求項1所述的無線通訊裝置，其中，所述雙頻天線包含有位於所述第一接點與所述第二接點之間的一第一天線段、自所述第一天線段的所述第一接點朝遠離所述饋入點方向延伸的一第二天線段、及自所述第一天線段的所述第二接點朝遠離所述饋入點方向延伸的一第三天線段；所述第二天線段連接於所述接地部。
如請求項1所述的無線通訊裝置，其中，所述第二接點與所述饋入點之間的距離大致三倍於所述第一接點與所述饋入點之間的距離。
如請求項1所述的無線通訊裝置，其中，所述環側板包含有相向的兩個短側板以及相向的兩個長側板，兩個所述長側板的其中一個所述長側板的外端緣沿經所述背板凹設形成有未達到其中另一個所述長側板的所述凹槽。
如請求項5所述的無線通訊裝置，其中，所述凹槽大致平行於任一個所述短側板，並且所述凹槽鄰近於其中一個所述短側板，所述背蓋包含有覆蓋所述凹槽的一絕緣體。
如請求項6所述的無線通訊裝置，其中，所述背板及所述環側板為金屬所製成並且經由所述凹槽及其虛擬延伸線而劃分為相互連接的一大區塊及一小區塊，所述小區塊定義為所述雙頻天線。
如請求項7所述的無線通訊裝置，其中，所述大區塊定義為所述接地部。
如請求項1至8中任一項所述的無線通訊裝置，其中，所述開關元件包含一PIN二極體(P-intrinsic-N Diode)或一高通濾波器(high-pass filter)。