TWI642231B

TWI642231B - 行動裝置

Info

Publication number: TWI642231B
Application number: TW105128734A
Authority: TW
Inventors: 黃士庭; 張琨盛; 顏銘慶; 林敬基; 謝鎮宇
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-11-21
Also published as: TW201813195A

Abstract

一種行動裝置，包括：一接地元件和一天線結構。該天線結構包括：一饋入輻射部、一短路部、一第一寄生部，以及一第二寄生部。該饋入輻射部具有一饋入點和一接地點，其中該接地點係經由該短路部耦接至該接地元件。該第一寄生部係鄰近於該饋入輻射部。該第一寄生部為浮接狀態並與該饋入輻射部和該接地元件互相分離。該第二寄生部係耦接至該接地元件，並鄰近於該第一寄生部。該第一寄生部係至少部份地圍繞該饋入輻射部和該第二寄生部而作延伸。

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。

天線為支援無線通訊之行動裝置中不可或缺之元件。然而，天線很容易受到鄰近金屬元件所影響。以可變形行動裝置為例，當其操作於不同模式時，因為其內之天線元件和金屬元件之相對位置發生變化，常造成天線元件受到干擾且整體通訊品質下滑。有鑑於此，勢必須提出一種全新解決方案，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：一接地元件；以及一天線結構，包括：一饋入輻射部，具有一饋入點和一接地點；一短路部，其中該接地點係經由該短路部耦接至該接地元件；一第一寄生部，鄰近於該饋入輻射部，其中該第一寄生部為浮接狀態並與該饋入輻射部和該接地元件互相分離；以及一第二寄生部，耦接至該接地元件，並鄰近於該第一寄生部，其中該第一寄生部係至少部份地圍繞該饋入輻射部和該第二寄生部而作延伸。

在一些實施例中，該饋入輻射部和該短路部之一組合大致為一T字形。

在一些實施例中，該第一寄生部大致為一L字形，並包括一末端矩形加寬部份。

在一些實施例中，該第二寄生部大致為一L字形。

在一些實施例中，該饋入輻射部和該第一寄生部之間形成一第一耦合間隙，該第一耦合間隙係介於1mm至2mm之間，該第一寄生部和該第二寄生部之間形成一第二耦合間隙，而該第二耦合間隙係介於1mm至2mm之間。

在一些實施例中，該天線結構係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，該饋入輻射部和該第一寄生部係激發產生該低頻頻帶，而其中該饋入輻射部、該短路部，以及該第二寄生部係激發產生該高頻頻帶。

在一些實施例中，該第一寄生部之長度約為該低頻頻帶之0.5倍波長，該饋入輻射部之長度約為該高頻頻帶之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，該行動裝置為一可變形行動裝置，並操作於一筆記本模式或一平板模式。

在一些實施例中，該行動裝置更包括：一上蓋，包括一上外殼和一顯示器保護外殼，其中該天線結構係設置於該上外殼之一邊緣處；一下蓋，包括一輸入器保護外殼和一下外殼；以及一轉軸元件，耦接於該上蓋和該下蓋之間；其中當該行動裝置由該筆記本模式切換至該平板模式時，該上外殼和該下外殼係互相平行且貼近，而該天線結構之輻射特性並不會有太大變化。

100、300‧‧‧行動裝置

110‧‧‧接地元件

120‧‧‧天線結構

130‧‧‧饋入輻射部

131‧‧‧饋入輻射部之第一端

132‧‧‧饋入輻射部之第二端

140‧‧‧短路部

141‧‧‧短路部之第一端

142‧‧‧短路部之第二端

150‧‧‧第一寄生部

151‧‧‧第一寄生部之第一端

152‧‧‧第一寄生部之第二端

155‧‧‧第一寄生部之末端矩形加寬部份

160‧‧‧第二寄生部

161‧‧‧第二寄生部之第一端

162‧‧‧第二寄生部之第二端

190‧‧‧信號源

370‧‧‧上蓋

371‧‧‧上外殼

372‧‧‧顯示器保護外殼

375‧‧‧第一無金屬區域

380‧‧‧下蓋

381‧‧‧輸入器保護外殼

382‧‧‧下外殼

385‧‧‧第二無金屬區域

390‧‧‧轉軸元件

CC1‧‧‧第一曲線

CC2‧‧‧第二曲線

CC3‧‧‧第三曲線

CC4‧‧‧第四曲線

D1、D2‧‧‧間距

FB1‧‧‧低頻頻帶

FB2‧‧‧高頻頻帶

FP‧‧‧饋入點

G1‧‧‧間隙

GC1‧‧‧第一耦合間隙

GC2‧‧‧第二耦合間隙

GP‧‧‧接地點

L1‧‧‧長度

W1、W2‧‧‧寬度

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；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返回損失圖；第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置操作於筆記本模式之示意圖；第3C圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置操作於平板模式之示意圖；第4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返回損失圖；以及第5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天線效率圖。

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之示意圖。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至少包括一接地元件110和一天線結構120。接地元件110和天線結構120可用導體材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金，其中接地元件110和天線結構120可以設置於一介質基板(Dielectric Substrate)上，例如：一FR4(Flame Retardant 4)基板。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120包括：一饋入輻射部130、一短路部140、一第一寄生部150，以及一第二寄生部160。饋入輻射部130可以大致為一直條形。饋入輻射部130具有一第一端131和一第二端132，其中饋入輻射部130之第一端131和第二端132各自為一開路端(Open End)。饋入輻射部130更具有一饋入點FP和一接地點GP，其中饋入點FP係鄰近於饋入輻射部130之第二端132，而接地點GP係鄰近於饋入輻射部130之第一端131。饋入點FP係耦接至一信號源190。信號源190可以是一射頻(Radio Frequency)模組，其可用於激發天線結構120。短路部140可以大致為一直條形。短路部140具有一第一端141和一第二端142，其中短路部140之第一端141係耦接至接地點GP，而短路部140之第二端142係耦接至接地元件110，使得饋入輻射部130之接地點GP經由短路部140耦接至接地元件110。饋入輻射部130和短路部140之一組合大致為一T字形。

第一寄生部150可以大致為一L字形，並可包括一末端矩形加寬部份155。第一寄生部150具有一第一端151和一第二端152，其中第一寄生部150之第一端151和第二端152各自為一開路端，而末端矩形加寬部份155係位於第一寄生部150之第二端152。第一寄生部150係鄰近於饋入輻射部130，其中饋入輻射部130和第一寄生部150之間形成一第一耦合間隙(Coupling Gap)GC1。第一寄生部150為浮接狀態(Floating)並與饋入輻射部130、短路部140、第二寄生部160，以及接地元件110皆互相分離。第一寄生部150係至少部份地圍繞饋入輻射部130和第二寄生部160而作延伸，使得饋入輻射部130、短路部140，以及第二寄生部160皆介於第一寄生部150和接地元件110之間。

第二寄生部160可以大致為一L字形。第二寄生部160具有一第一端161和一第二端162，其中第二寄生部160之第一端161為一開路端，而第二寄生部160之第二端162係耦接至接地元件110。第二寄生部160係鄰近於第一寄生部150，其中第一寄生部150和第二寄生部160之間形成一第二耦合間隙GC2。

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120之返回損失(Return Loss)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表返回損失(dB)。如第2圖所示，天線結構120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120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120於低頻頻帶FB1 中之天線效率(Antenna Efficiency)約可達-2dB，而於高頻頻帶FB2中之天線效率約可達-3dB，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，饋入輻射部130係由信號源190所直接饋入，短路部140係用於調整饋入輻射部130之阻抗匹配(Impedance Matching)並增加天線結構120之電感性(Inductance)，第一寄生部150係由饋入輻射部130所耦合激發，而第二寄生部160再由第一寄生部150所耦合激發。詳細而言，饋入輻射部130和第一寄生部150係激發產生前述低頻頻帶FB1，而饋入輻射部130、短路部140，以及第二寄生部160係激發產生前述高頻頻帶FB2。第一寄生部150之末端矩形加寬部份155有助於增加前述低頻頻帶FB1之頻寬。

在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。第一寄生部150之長度可約為低頻頻帶FB1之0.5倍波長(λ/2)。饋入輻射部130之長度可約為高頻頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。第二寄生部160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1mm至2mm之間。第二耦合間隙GC2可介於1mm至2mm之間。饋入輻射部130之第二端132和接地元件110之間距D1可介於1mm至3mm之間。第二寄生部160之第一端161和接地元件110之間距D2可介於1mm至3mm之間。第一寄生部150(除了末端矩形加寬部份155)之寬度W1可介於0.5mm至1.5mm之間。第一寄生部150之末端矩形加寬部份155之長度L1可介於2mm至4mm之間。第一寄生部150之末端矩形加寬部份155之寬度W2可介於2mm至3mm之間。以上元件尺寸範圍係根據多次實驗結果而得出，其可最佳化天線結構120之操作頻帶及阻抗匹配。

第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置300之示意圖。在第3A圖之實施例中，行動裝置300為一可變形行動裝置(Convertible Mobile Device)，並可操作於一筆記本模式(Notebook Mode)或一平板模式(Tablet Mode)。除了接地元件110和天線結構120以外，行動裝置300更包括一上蓋(Upper Cover)370、一下蓋(Lower Cover)380，以及一轉軸元件(Hinge Element)390，其中轉軸元件390係耦接於上蓋370和下蓋380之間，使得行動裝置300可於不同使用模式之間進行切換。詳細而言，上蓋370包括一上外殼371(俗稱A件)和一顯示器保護外殼372(俗稱B件)，其中上蓋370之一邊緣處為一第一無金屬區域375，而天線結構120係設置於上外殼371之一邊緣處並位於第一無金屬區域375內。另一方面，下蓋380包括一輸入器保護外殼381(俗稱C件)和一下外殼382(俗稱D件)，其中下蓋380之一邊緣處為一第二無金屬區域385。上外殼371和下外殼382可共同作為行動裝置300之一金屬背蓋，其中第一無金屬區域375和第二無金屬區域385可形成行動裝置300之一天線窗(Antenna Window)，使得天線結構120之電磁波能經由此天線窗進行傳遞。在另一些實施例中，可以有二個或更多個天線結構120設置於第一無金屬區域375內，以形成一多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)天線系統，從而提升天線分集增益(Antenna Diversity Gain)。

第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置300操作於筆記本模式之示意圖。當行動裝置300操作於筆記本模式時，天線結構120係與下外殼382互相遠離，故一般可維持良好之輻射效率。第3C圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置300操作於平板模式之示意圖。當行動裝置300由筆記本模式切換至平板模式時，上外殼371和下外殼382係互相平行且貼近(例如：上外殼371和下外殼382之間隙G1可小於5mm)，此將提高天線結構120之電容性(Capacitance)而造成其操作頻率發生偏移。為克服此一問題，本發明使用耦合饋入式之天線結構120，其於饋入點FP附近新增接地點GP和短路部140以增強天線結構120之電感性(Inductance)，此電感性可用於抵消天線結構120與下外殼382互相靠近時所產生之電容性。另外，前述耦合饋入之架構還有助於減少下外殼382上所產生之鏡像電流(Mirror Current)，並能降低天線結構120之特定吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)。因此，即使行動裝置300由筆記本模式切換至平板模式，其天線結構120之輻射特性幾乎不會受到太大負面影響。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置300之天線結構120之返回損失(Return Loss)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表返回損失(dB)。如第4圖所示，一第一曲線CC1代表行動裝置300操作於筆記本模式時天線結構120之返回損失特性，而一第二曲線CC2代表行動裝置300操作於平板模式時天線結構120之返回損失特性。比較第一曲線CC1和第二曲線CC2可知，當行動裝置300由筆記本模式切換至平板模式時，天線結構120之操作頻帶並未有太大變化，故其可在不同使用模式下仍能支援可變形行動裝置300之雙頻操作。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置300之天線結構120之天線效率(Antenna Efficiency)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表天線效率(dB)。如第5圖所示，一第三曲線CC3代表行動裝置300操作於筆記本模式時天線結構120之天線效率，而一第四曲線CC4代表行動裝置300操作於平板模式時天線結構120之天線效率。比較第三曲線CC3和第四曲線CC4可知，當行動裝置300由筆記本模式切換至平板模式時，天線結構120之天線效率僅微幅下降(約下降1dB)，故其可在不同使用模式下仍能支援可變形行動裝置300之雙頻操作。

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，或是套用至具有一可變形行動裝置當中。當此天線結構應用於可變形行動裝置時，其有助於降低不同使用模式之間作切換時所產生之負面影響，並可維持行動裝置之良好通訊品質。

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1-5圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-5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

一種行動裝置，包括：一接地元件；以及一天線結構，包括：一饋入輻射部，具有一饋入點和一接地點；一短路部，其中該接地點係經由該短路部耦接至該接地元件；一第一寄生部，鄰近於該饋入輻射部，其中該第一寄生部為浮接狀態並與該饋入輻射部和該接地元件互相分離；以及一第二寄生部，耦接至該接地元件，並鄰近於該第一寄生部，其中該第一寄生部係至少部份地圍繞該饋入輻射部和該第二寄生部而作延伸；其中該饋入輻射部和該第一寄生部之間形成一第一耦合間隙，該第一耦合間隙係介於1mm至2mm之間，該第一寄生部和該第二寄生部之間形成一第二耦合間隙，而該第二耦合間隙係介於1mm至2mm之間。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該饋入輻射部和該短路部之一組合大致為一T字形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一寄生部大致為一L字形，並包括一末端矩形加寬部份。
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L字形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構係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。
如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該饋入輻射部和該第一寄生部係激發產生該低頻頻帶，而其中該饋入輻射部、該短路部，以及該第二寄生部係激發產生該高頻頻帶。
如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該第一寄生部之長度約為該低頻頻帶之0.5倍波長，該饋入輻射部之長度約為該高頻頻帶之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。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該行動裝置為一可變形行動裝置，並操作於一筆記本模式或一平板模式。
如申請專利範圍第8項所述之行動裝置，更包括：一上蓋，包括一上外殼和一顯示器保護外殼，其中該天線結構係設置於該上外殼之一邊緣處；一下蓋，包括一輸入器保護外殼和一下外殼；以及一轉軸元件，耦接於該上蓋和該下蓋之間；其中當該行動裝置由該筆記本模式切換至該平板模式時，該上外殼和該下外殼係互相平行且貼近，而該天線結構之輻射特性並不會有太大變化。
一種行動裝置，包括：一接地元件；以及一天線結構，包括：一饋入輻射部，具有一饋入點和一接地點；一短路部，其中該接地點係經由該短路部耦接至該接地元件；一第一寄生部，鄰近於該饋入輻射部，其中該第一寄生部為浮接狀態並與該饋入輻射部和該接地元件互相分離；以及一第二寄生部，耦接至該接地元件，並鄰近於該第一寄生部，其中該第一寄生部係至少部份地圍繞該饋入輻射部和該第二寄生部而作延伸；其中該天線結構係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；其中該第一寄生部之長度約為該低頻頻帶之0.5倍波長，該饋入輻射部之長度約為該高頻頻帶之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。