TWI641185B - 通訊裝置及其天線組件 - Google Patents

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Abstract

本案揭示一種通訊裝置及其天線組件。通訊裝置包含一金屬框、一裝置金屬件以及一天線組件。裝置金屬件係設置於金屬框內。天線組件包含一絕緣基板、二電性耦接部、一饋入部以及一饋入信號源。絕緣基板係設置於裝置金屬件與金屬框之間。二電性耦接部係相對地設置於絕緣基板之兩端，並電性耦接於裝置金屬件與金屬框。饋入部係設置於絕緣基板，並電性耦接於金屬框，藉以形成一第一槽段與一第二槽段。饋入部電性耦接於該金屬框。饋入信號源係設置於絕緣基板，位於饋入部與裝置金屬件之間，並電性耦接於饋入部與裝置金屬件。

Description

通訊裝置及其天線組件
本發明是關於一種通訊裝置及其天線組件，尤其是一種具有封閉槽孔段之通訊裝置及其天線組件。
近年來，為了讓筆記型電腦、平板電腦或手機等具有通訊功能這些行動裝置能展現俐落的外觀，現有的行動裝置所設有的天線都以隱藏式天線為主，而常見的隱藏式天線主要是設置在外殼的內側，然而當外殼的材質為金屬時，天線的輻射特性很容易會降低。此外，為了避免天線的輻射特性受到金屬外殼影響，也有將天線設置於裝置本體的設計，但由於現有的行動裝置力求具有輕薄的便攜性，因此往往會縮減了設置天線的空間，甚至影響到天線的輻射特性。
本案提供一種通訊裝置，包含一金屬框、一裝置金屬件以及一天線組件。裝置金屬件係設置於金屬框內。
天線組件包含一絕緣基板、二電性耦接部、一饋入部以及一饋入信號源。絕緣基板係設置於裝置金屬件與金屬框之間。二電性耦接部係相對地設置於絕緣基板之兩端，並電性耦接於裝置金屬件與金屬框，藉以使二電性耦接部、裝置金屬件與金屬框圍構形成一封閉槽孔段。饋入部係設置於絕緣基板，並電性耦接於金屬框，藉以將封閉槽孔段區分為一第一槽段與一長度小於第一槽段之第二槽段，饋入部係用以激發第一槽段於一第一頻帶內及一第二頻帶內之共振模態，以及用以激發第二槽段於一第三頻帶內之共振模態。饋入信號源係設置於絕緣基板，位於饋入部與裝置金屬件之間，並電性耦接於饋入部與裝置金屬件。
本案更提供一種天線組件，係設置於一通訊裝置中，該通訊裝置包含一金屬框與一裝置金屬件，該裝置金屬件係設置於該金屬框內，該天線組件包含一絕緣基板、二電性耦接部、一饋入部以及一饋入信號源。絕緣基板係設置於裝置金屬件與金屬框之間。二電性耦接部係相對地設置於絕緣基板之兩端，並電性耦接於裝置金屬件與金屬框，藉以使二電性耦接部、裝置金屬件與金屬框圍構形成一封閉槽孔段。饋入部係設置於絕緣基板，並電性耦接於金屬框，藉以將封閉槽孔段區分為一第一槽段與一長度小於第一槽段之第二槽段，饋入部係用以激發第一槽段於一第一頻帶內之共振模態，以及用以激發第二槽段於一第二頻帶內之共振模態。饋入信號源係設置於絕緣基板，位於饋入部與裝置金屬件之 間，並電性耦接於饋入部與裝置金屬件。
如上所述，本發明是在金屬框與裝置金屬件所圍構出的封閉空間中設置天線組件，並利用天線組件之二電性耦接部圍構出封閉槽孔段，使得設置於封閉槽孔段中之絕緣基板可以受到饋入部區分為第一槽段與第二槽段，進而在有限的空間內可產生不同頻段的共振模態。
100、100a、100b、100c、100d、100e‧‧‧通訊裝置
1、1c、1e‧‧‧金屬框
2、3c、2e‧‧‧裝置金屬件
2c‧‧‧絕緣件
3、3a、4c、3d、3e‧‧‧天線組件
3b‧‧‧互補天線組件
31、31a、31b、41c、31d、31e‧‧‧絕緣基板
32、32a、32b、42c、32d‧‧‧接地部
33、34、33a、34a、33b、34b、43c、44c、33d、34d、32e、33e‧‧‧電性耦接部
331d‧‧‧電容件
332d‧‧‧電感件
35、35a、35b、45c、34e、35d‧‧‧饋入部
36、36a、36b、46c、36d、36e‧‧‧饋入信號源
37、37b、47c、37d‧‧‧匹配部
P1‧‧‧第一槽段
P2‧‧‧第二槽段
L1、L2‧‧‧長度
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
S‧‧‧封閉空間
第一圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之通訊裝置之平面示意圖；第二圖為第一圖之部分放大示意圖；第三圖係為第二圖之A-A剖面示意圖；第四圖係為本發明第一較佳實施例所提供之通訊裝置於各種操作頻率下之返回損失圖；第五圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之通訊裝置部分放大之平面示意圖；第六圖係為本發明第二較佳實施例所提供之通訊裝置於各種操作頻率下之返回損失圖；第七圖係顯示本發明第三較佳實施例所提供之通訊裝置部分放大之平面示意圖；第八圖係為本發明第三較佳實施例所提供之通訊裝置之天線組件與互補天線組件之輻射場型圖；第九圖係顯示本發明第四較佳實施例所提供之通訊裝置 部分放大之平面示意圖；第十圖係為本發明第四較佳實施例所提供之通訊裝置於各種操作頻率下之返回損失圖；第十一圖係顯示本發明第五較佳實施例所提供之通訊裝置部分放大之平面示意圖；第十二圖係為本發明第五較佳實施例所提供之通訊裝置於各種操作頻率下之返回損失圖；以及第十三圖係為本發明第六較佳實施例所提供之通訊裝置之平面示意圖。
下面將結合示意圖對本發明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
請參閱第一圖至第三圖，第一圖係顯示本發明第一較佳實施例所提供之通訊裝置之平面示意圖；第二圖為第一圖之部分放大示意圖；第三圖係為第二圖之A-A剖面示意圖。如圖所示，一種通訊裝置100包含一金屬框1、一裝置金屬件2以及一天線組件3。其中，通訊裝置100在本實施例中為一筆記型電腦。
金屬框1在本實施例中為螢幕外殼。裝置金屬件2係設置於金屬框1內，並與金屬框1圍構形成一封閉空間S。在本實施例中，裝置金屬件2為螢幕內部的金 屬板，且金屬框1與裝置金屬件2之間距為5mm。
天線組件3包含一絕緣基板31、一接地部32、二電性耦接部33與34、一饋入部35、一饋入信號源36以及一匹配部37。
絕緣基板31係設置於裝置金屬件2與金屬框1之間。接地部32係設置於絕緣基板31，並電性耦接於裝置金屬件2。在實際運用上，絕緣基板31為環氧樹脂玻璃纖維基板(FR4)。
二電性耦接部33與34係相對地設置於絕緣基板31之兩端，並電性耦接於接地部32、裝置金屬件2與金屬框1，藉以使二電性耦接部33與34、接地部32與金屬框1圍構形成一封閉槽孔段(圖未標示)。
饋入部35係設置於絕緣基板31，並電性耦接於金屬框1，藉以將封閉槽孔段區分為一第一槽段P1與一長度小於第一槽段P1之第二槽段P2，且饋入部35係用以激發第一槽段P1於一第一頻帶內之共振模態，以及用以激發第二槽段P2於一第二頻帶內之共振模態。在本實施例中，第一槽段P1之槽孔長度為50mm，而第二槽段P2之槽孔長度為20mm。
饋入信號源36係設置於絕緣基板31，位於饋入部35與接地部32之間，並電性耦接於饋入部35與接地部32，以藉由接地部32電性耦接於裝置金屬件2。
承上所述，由於絕緣基板31本身不導電，因此在金屬框1、電性耦接部33、饋入部35、饋入信號源36與接地部32所圍構出之第一槽段P1中的絕緣基板31 則相當於一導電結構中的封閉槽孔；同樣的，在金屬框1、電性耦接部34、饋入部35、饋入信號源36與接地部32所圍構出之第二槽段P2中的絕緣基板31則相當於另一導電結構中的封閉槽孔。
在實際運用上，雖然在金屬框1、二電性耦接部33與34以及與接地部32等導體圍構中的絕緣基板31被視為導電結構中的封閉槽孔，但由於絕緣基板31本身的介電常數相較於真空或空氣的介電常數仍有所不同，因此第一槽段P1與第二槽段P2的槽孔長度會比操作頻率的0.5倍波長短。舉例而言，雖然第一槽段P1的槽孔長度在本實施例中為50mm，但會比第一槽段P1於第一頻帶(如2.4GHz)所激發的0.5倍波長(約60mm)短；同理，第二槽段P2的槽孔長度在本實施例中為20mm，但會比第二槽段P2於第二頻帶(如5GHz)所激發的0.5倍波長(約30mm)短。
匹配部37係設置於第一槽段P1，鄰近於饋入部35，並電性耦接於金屬框1與接地部32，以藉由接地部32電性耦接於裝置金屬件2。其中，匹配部37是用來優化第一槽段P1或第二槽段P2產生的共振模態之操作頻率與頻寬，且在實務運用上，匹配部37例如為電阻、電感或電容等元件。
請繼續參閱第四圖，第四圖係為本發明第一較佳實施例所提供之通訊裝置於各種操作頻率下之返回損失圖。如圖所示，本發明所提供之通訊裝置100一共有三種共振模態，包含第一槽段P1在第一頻帶(約 2.4GHz)產生共振之共振模態、第一槽段P1在第二頻帶(約5.2GHz)產生共振之共振模態，以及第二槽段P2在第三頻帶(約5.8GHz)產生共振之共振模態，可應運於無線區運網路(Wireless LAN；WLAN)，由此可知，本發明確實可以藉由在金屬框1與裝置金屬件2之間所設置的天線組件3來產生共振模態。
請繼續參閱第五圖與第六圖，第五圖係顯示本發明第二較佳實施例所提供之通訊裝置部分放大之平面示意圖；第六圖係為本發明第二較佳實施例所提供之通訊裝置於各種操作頻率下之返回損失圖。
如圖所示，一種通訊裝置100a包含金屬框1、裝置金屬件2以及一天線組件3a。其中，通訊裝置100a與上述第一較佳實施例所提供之通訊裝置100相似，天線組件3a同樣包含了一絕緣基板31a、一接地部32a、二電性耦接部33a與34a、一饋入部35a以及一饋入信號源36a，但天線組件3a相較於上述之天線組件3則不具有匹配部37，而不具有匹配部37之天線組件3a在各種操作頻率下的返回損失則如第六圖所示。
請繼續參閱第七圖與第八圖，第七圖係顯示本發明第三較佳實施例所提供之通訊裝置部分放大之平面示意圖；第八圖係為本發明第三較佳實施例所提供之通訊裝置之天線組件與互補天線組件之輻射場型圖。
如圖所示，一種通訊裝置100b包含金屬框1、裝置金屬件2、天線組3件以及一互補天線組件3b。其中，通訊裝置100b相較於上述第一較佳實施例所提供之 通訊裝置100更包含了互補天線組件3b，且互補天線組件3b與天線組件3之結構相似，互補天線組件3b同樣包含了一絕緣基板31b、一接地部32b、二電性耦接部33b與34b、一饋入部35b、一饋入信號源36b以及一匹配部37b。
然而，天線組件3與互補天線組件3b之差異主要在於，天線組件3之絕緣基板31是沿一第一方向D1延伸，而互補天線組件3b之絕緣基板31b是沿一與第一方向D1垂直之第二方向D2延伸，也因此可藉由天線組件3與互補天線組件3b分別沿不同的方向延伸而使天線組件3與互補天線組件3b所產生的輻射場型可以互補。如第八圖左邊之輻射場型為天線組件3之2.45GHz輻射場型，而第八圖右邊之輻射場型為互補天線組件3b之2.45GHz輻射場型。
此外，在其他實施例中，通訊裝置100b亦可在第一方向D1上設置兩組天線組件3，進而增強在第一方向D1的輻射強度。
請繼續參閱第九圖與第十圖，第九圖係顯示本發明第四較佳實施例所提供之通訊裝置部分放大之平面示意圖；第十圖係為本發明第四較佳實施例所提供之通訊裝置於各種操作頻率下之返回損失圖。
如圖所示，一種通訊裝置100c包含一金屬框1c、一絕緣件2c、一裝置金屬件3c以及一天線組件4c。絕緣件2c是設置於金屬框1c內，而裝置金屬件3c是設置於絕緣件2c上，並鄰近於金屬框1c。
天線組件4c同樣包含了一絕緣基板41c、 一接地部42c、二電性耦接部43c與44c、一饋入部45c、一饋入信號源46c以及一匹配部47c。其中，饋入部45c同樣是將金屬框1c、接地部42c以及二電性耦接部43c與44c所圍構出之封閉槽孔段區(圖未標示)分為第一槽段(圖未標示)與第二槽段(圖未標示)，而第一槽段即為饋入部45c與電性耦接部44c之間的絕緣基板41c區域，第二槽段即為饋入部45c與電性耦接部43c之間的絕緣基板41c區域。
承上所述，在本實施例中，當通訊裝置100c內建的絕緣件2c為不導電的絕緣體時，亦可將裝置金屬件3c固設於絕緣件2c上。此外，當裝置金屬件3c設置於絕緣件2c上時，裝置金屬件3c沿第一方向D1延伸之長度L1大於接地部42c沿第一方向D1延伸之長度，而裝置金屬件3c沿第二方向D2所延伸之長度L2大於第一槽段於第一頻帶中之共振模態之最低頻率之電磁波之波長之0.125倍。而天線組件4c在各種操作頻率下的返回損失則如第十圖所示。
請繼續參閱第十一圖與第十二圖，第十一圖係顯示本發明第五較佳實施例所提供之通訊裝置部分放大之平面示意圖；第十二圖係為本發明第五較佳實施例所提供之通訊裝置於各種操作頻率下之返回損失圖。
如圖所示，一種通訊裝置100d包含金屬框1、裝置金屬件2以及一天線組件3d。通訊裝置100d與上述第一較佳實施例所提供之通訊裝置100相似，天線組件3d同樣包含了一絕緣基板31d、一接地部32d、二電性耦 接部33d與34d、一饋入部35d、一饋入信號源36d以及一匹配部37d。
其中，天線組件3d與天線組件3之差異主要在於，天線組件3d是以電性耦接部33d取代上述之電性耦接部33，而電性耦接部33d包含一電容件331d與一電感件332d。電容件331d是設置於絕緣基板31d上，並電性連接於金屬框1，而電感件332是設置於絕緣基板31d上，並電性連接於電容件331d與接地部32d，藉以使金屬框1可以透過電容件331d與電感件332d以電感耦合地電性耦接於接地部32d，進而耦接於裝置金屬件2。而天線組件3d在各種操作頻率下的返回損失則如第十二圖所示。在一實施例中，電性耦接部33d可包含電容件、電感件或其組合，但不限於此。
請繼續參閱第十三圖，第十三圖係為本發明第六較佳實施例所提供之通訊裝置之平面示意圖。如圖所示，一種通訊裝置100e包含一金屬框1e、一裝置金屬件2e以及一天線組件3e。其中，通訊裝置100e在本實施例中為一智慧型手錶。
金屬框1e在本實施例中為手表金屬外殼。裝置金屬件2e係設置於金屬框1e內。在本實施例中，裝置金屬件2e為手表內部的金屬板。
天線組件3e包含一絕緣基板31e、二電性耦接部32e與33e、一饋入部34e、一饋入信號源35e以及一匹配部36e。
絕緣基板31e係設置於裝置金屬件2e與金 屬框1e之間。在實際運用上，絕緣基板31e為環氧樹脂玻璃纖維基板。
二電性耦接部32e與33e係相對地設置於絕緣基板31e之兩端，並分別電性耦接於裝置金屬件2e與金屬框1e，藉以使二電性耦接部32e與33e、裝置金屬件2e與金屬框1e圍構形成一封閉槽孔段(圖未標示)。
饋入部34e係設置於絕緣基板31e，並電性耦接於金屬框1e，藉以將封閉槽孔段區分為一第一槽段(圖未標示，即饋入部34e與電性耦接部32e間之圓弧段)與一第二槽段(圖未標示，即饋入部34e與電性耦接部33e間之圓弧段)，且饋入部34e係用以激發第一槽段於一第一頻帶(約2.4GHz)內及一第二頻帶(約5.2GHz)內之共振模態，以及用以激發第二槽段於一第三頻帶(約5.8GHz)內之共振模態。
饋入信號源35e係設置於絕緣基板31e，位於饋入部34e與裝置金屬件2e之間，並電性耦接於饋入部34e與裝置金屬件2e。
匹配部36e係設置於第一槽段，鄰近於饋入部34e，並電性耦接於金屬框1e與裝置金屬件2e。其中，匹配部36e是用來優化第一槽段或第二槽段產生的共振模態之操作頻率與頻寬，且在實務運用上，匹配部36e例如為電阻、電感或電容等元件。
綜上所述，本發明是在金屬框與裝置金屬件所圍構出的封閉空間中設置天線組件，並利用天線組件之二電性耦接部圍構出封閉槽孔段，使得設置於封閉 槽孔段中之絕緣基板可以受到饋入部區分為第一槽段與第二槽段，進而在有限的空間內可產生不同頻段的共振模態。相較於先前技術之天線大都設置於行動裝置之殼蓋或裝置本體上，本發明之天線組件配合裝置金屬件與金屬框的設置方式確實可以有效利用有限的空間來達到天線所能產生的功能。
上述僅為本發明較佳之實施例而已，並不對本發明進行任何限制。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的技術手段的範圍內，對本發明揭露的技術手段和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術手段的內容，仍屬於本發明的保護範圍之內。

Claims (10)

  1. 一種通訊裝置，包含：一金屬框；一裝置金屬件，係設置於該金屬框內；以及一天線組件，包含：一絕緣基板，係設置於該裝置金屬件與該金屬框之間；二電性耦接部，係相對地設置於該絕緣基板之兩端，並電性耦接於該裝置金屬件與該金屬框，藉以使該二電性耦接部、該裝置金屬件與該金屬框圍構形成一封閉槽孔段；一饋入部，係設置於該絕緣基板，並電性耦接於該金屬框，將該封閉槽孔段區分為一第一槽段與一長度小於該第一槽段之第二槽段，該饋入部係用以激發該第一槽段於一第一頻帶內及一第二頻帶內之共振模態，以及激發該第二槽段於一第三頻帶內之共振模態；以及一饋入信號源，係設置於該絕緣基板，位於該饋入部與該裝置金屬件之間，並電性耦接於該饋入部與該裝置金屬件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中，該天線組件更包含一接地部，係設置於該絕緣基板，並電性耦接於該裝置金屬件、該二電性耦接部與該饋入信號源。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之通訊裝置，更包含一絕緣件，該絕緣件係設置於該金屬框內，該裝置金屬件係設置於該絕緣件。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之通訊裝置，其中，該裝置金屬件沿一第一方向延伸之長度大於該接地部沿該第一方向延伸之長度，該裝置金屬件沿一垂直於該第一方向之第二方向所延伸之長度大於該第一頻帶中之最低頻率之電磁波之波長之0.125倍。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之通訊裝置，其中，該天線組件更包含一匹配部，係設置於該第一槽段，鄰近於該饋入部，並電性耦接於該金屬框與該接地部。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之通訊裝置，其中，該二電性耦接部係分別電性耦接於該接地部。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中，該二電性耦接部包含一電容件、一電感件或其組合。
  8. 一種天線組件，係應用於一通訊裝置中，該通訊裝置包含一金屬框與一裝置金屬件，該裝置金屬件係設置於該金屬框內，該天線組件包含：一絕緣基板，係設置於該裝置金屬件與該金屬框之間；二電性耦接部，係相對地設置於該絕緣基板之兩端，並電性耦接於該裝置金屬件與該金屬框，藉以使該二電性耦接部、該裝置金屬件與該金屬框圍構形成一封閉槽孔段；一饋入部，係設置於該絕緣基板，並電性耦接於該金屬框，藉以將該封閉槽孔段區分為一第一槽段與一長度小於該第一槽段之第二槽段，該饋入部係用以激發第一槽段於一第一頻帶內及一第二頻帶內之共振模態，以及用以激發第二槽段於一第三頻帶內之共振模態；以及一饋入信號源，係設置於該絕緣基板，位於該饋入部與該裝置金屬件之間，並電性耦接於該饋入部與該裝置金屬件。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之天線組件，更包含一接地部，係設置於該絕緣基板，並電性耦接於該裝置金屬件、該二電性耦接部與該饋入信號源。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之天線組件，更包含一匹配部，係設置於該第一槽段，鄰近於該饋入部，並電性耦接於該金屬框與該接地部。
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