TWI663778B - 行動裝置 - Google Patents

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Abstract

一種行動裝置，包括基板、第一輻射部、第二輻射部以及導電通孔。第一輻射部設置在基板的第一表面，並具有饋入點。第二輻射部設置在基板的第二表面，並具有第一接地點與第二接地點。第一輻射部電性連接第二輻射部。第一輻射部與第二輻射部形成天線元件。天線元件透過從饋入點延伸至第一接地點的第一路徑操作在第一頻段，並透過從饋入點延伸至第二接地點的第二路徑操作在第二頻段。第二路徑用以調整天線元件在第一頻段的阻抗匹配。

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。
由於金屬殼體具有強度高、散熱佳、以及增加外觀設計等優點，因此越來越多的行動裝置(例如，平板電腦、筆記型電腦、手機)採用金屬材質的外殼。然而，行動裝置之殼體所形成的金屬環境往往會影響天線元件的效能。舉例來說，行動裝置的金屬殼體與天線元件之間的耦合效應可形成等效電容，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無線通訊品質。
本發明提供一種行動裝置，其天線元件可透過第一路徑與第二路徑操作在第一頻段與第二頻段，並可透過第二路徑調整在第一頻段下的阻抗匹配。藉此，將可提升天線元件的輻射效率，並有助於提升行動裝置的無線通訊品質。
本發明的行動裝置，包括基板、第一輻射部、第二輻射部以及導電通孔。基板包括相對的第一表面與第二表面。第一輻射部設置在第一表面，並具有饋入點。第二輻射部設置在第二表面，並具有第一接地點與第二接地點。導電通孔貫穿第一輻射部、基板與第二輻射部，並電性連接第一輻射部與第二輻射部。第一輻射部與第二輻射部形成天線元件。此外，天線元件透過從饋入點延伸至第一接地點的第一路徑操作在第一頻段，並透過從饋入點延伸至第二接地點的第二路徑操作在第二頻段。再者，第二路徑用以調整天線元件在第一頻段的阻抗匹配。
基於上述，本發明的行動裝置可利用第一輻射部與第二輻射部形成天線元件。此外，天線元件可透過第一路徑與第二路徑操作在第一頻段與第二頻段，並可透過第二路徑調整在第一頻段下的阻抗匹配。藉此，將可提升天線元件的輻射效率，並有助於提升行動裝置的無線通訊品質。
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1A是依照本發明一實施例的行動裝置的示意圖，且圖1B是用以說明圖1A之第一輻射部於基板的配置示意圖。如圖1A與圖1B所示，行動裝置100包括基板110，且基板110包括相對的第一表面111與第二表面112。行動裝置100更包括第一輻射部120、第二輻射部130與導電通孔140。
如圖1B所示，第一輻射部120設置在基板110的第一表面111，且第一輻射部120具有饋入點FP1。如圖1A所示，第二輻射部130設置在基板110的第二表面112，且第二輻射部130具有第一接地點GP11與第二接地點GP12。此外，如圖1A與圖1B所示，導電通孔140貫穿第一輻射部120、基板110與第二輻射部130，且導電通孔140電性連接第一輻射部120與第二輻射部130。
第一輻射部120與第二輻射部130可形成天線元件10。此外，天線元件10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10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以及天線元件10的第一接地點GP11與第二接地點GP12電性連接至行動裝置100中的系統接地面(未繪示出)。
更進一步來看，天線元件10可形成從饋入點FP1延伸至第一接地點GP11的第一路徑101，並可形成從饋入點FP1延伸至第二接地點GP12的第二路徑102。在饋入訊號的激發下，天線元件10可透過第一路徑101操作在第一頻段，並可透過第二路徑102操作在第二頻段。值得一提的是，天線元件10除了可透過第二路徑102來涵蓋第二頻段以外，更可透過第二路徑102來調整在第一頻段下的阻抗匹配。藉此，將可降低行動裝置100中的金屬環境對天線元件10所造成的影響，從而有助於提升天線元件10的效能與行動裝置100的無線通訊品質。
舉例來說，行動裝置100更包括接地元件150、承載元件160與金屬殼體170。其中，承載元件160設置在基板110與金屬殼體170之間，且承載元件160面對基板110的第一表面111。此外，承載元件160疊置在金屬殼體170上，且基板110疊置在承載元件160上。換言之，設置在基板110上的天線元件10可透過承載元件160堆疊在金屬殼體170上。天線元件10的第一接地點GP11與第二接地點GP12可透過接地元件150電性連接至金屬殼體170，且金屬殼體170與行動裝置100中的系統接地面電性相連。
在操作上，天線元件10中的第二路徑102可用以形成電感效應。例如，天線元件10中用以形成第二路徑102的輻射部(亦即，第一輻射部120與部分的第二輻射部130)可形成等效電感，從而可增加天線元件10在第一頻段下的電感量。如此一來，儘管天線元件10與金屬殼體170之間的耦合效應會增加天線元件10在第一頻段下的電容量，天線元件10依舊可透過由第二路徑102所形成的電感量來平衡金屬殼體170所引發的電容效應。
換言之，天線元件10可透過第二路徑102來調整在第一頻段下的阻抗匹配，從而有助於提升天線元件10的輻射效率。藉此，天線元件10將可應用在具有全金屬背蓋與薄型機殼設計的行動裝置100中。此外，由於天線元件10的第一接地點GP11與第二接地點GP12皆鄰近基板110的同一側邊，因此第一接地點GP11與第二接地點GP12可同時透過接地元件150電性連接至金屬殼體170，從而可提升天線元件10在組裝上的穩定性。
圖1C是用以說明圖1A之行動裝置的投影示意圖，且以下將參照圖1C進一步說明天線元件10的細部結構。如圖1C所示，第二輻射部130包括第一區段至第五區段131~135。其中，第一區段131的第一端透過導電通孔140電性連接第一輻射部120的第一端，且第一輻射部120的第二端具有饋入點FP1。第二區段132的第一端電性連接第一區段131的第二端，且第二區段132的第二端具有第二接地點GP12。此外，第一輻射部120、第一區段131與第二區段132可用以形成第二路徑102。
第三區段至第五區段133~135在電性連接上相互串聯。第三區段133電性連接第一區段131的第一端。第五區段135具有第一接地點GP11。此外，第一輻射部120、第一區段131的第一端、以及第三區段至第五區段133~135可形成第一路徑101。在整體配置上，第三區段133、第二區段132與第五區段135設置在第一區段131與第四區段134之間，且第三區段133面對第二區段132與第五區段135。此外，第一區段至第五區段131~135可分別例如是一直線形金屬線。
值得一提的是，第一輻射部120與第一區段131相隔一耦合間距，進而有助於縮減天線元件10的尺寸。舉例來說，如圖1C所示，第一輻射部120可為直線形金屬線。第一區段131於基板110的正投影可部分重疊或是完全重疊於第一輻射部120於基板110的正投影。基板110的厚度可形成第一區段131與第一輻射部120之間的耦合間距。此外，天線元件10可為環形天線(loop antenna)，且天線元件10中的共振路徑可因應第一輻射部120與第一區段131之間的耦合效應而小於二分之一波長。例如，第一路徑101的長度介在第一頻段之最低頻率的1/3波長至1/2波長之間，且第二路徑102的長度介在第二頻段之最低頻率的1/4波長至1/3波長之間。
圖2是依照本發明另一實施例的行動裝置的投影示意圖。與圖1A實施例相較之下，圖2之行動裝置200中的天線元件20包括由倒L形金屬線所構成的第一輻射部220，且第一區段131於基板110的正投影與第一輻射部220於基板110的正投影相隔一耦合間距201。藉此，第一輻射部220與第一區段131之間可產生耦合效應，進而有助於縮減天線元件10的尺寸。
此外，與圖1A實施例相似地，第一輻射部220、第一區段131的第一端以及第三區段至第五區段133~135可形成第一路徑，且第一輻射部220、第一區段131與第二區段132可用以形成第二路徑。天線元件20可透過第一路徑操作在第一頻段，並可透過第二路徑操作在第二頻段。此外，第二路徑可用以調整天線元件20在第一頻段下的阻抗匹配。例如，第一輻射部220、第一區段131與第二區段132可增加天線元件20在第一頻段下的電感量，從而可平衡金屬殼體170所引發的電容效應。藉此，將可增加天線元件20的輻射效率，並有助於提升行動裝置200的無線通訊品質。至於圖2實施例中各元件的細部配置與操作已包含在圖1A實施例中，故在此不予贅述。
圖3是依照本發明又一實施例的行動裝置的投影示意圖。與圖1A實施例相較之下，圖3之行動裝置300中的天線元件30更包括延伸元件310，且行動裝置300中之第五區段135的寬度分別大於第一區段至第四區段131~134的寬度。具體而言，延伸元件310電性連接第五區段135，且延伸元件310與第二區段132相隔一耦合間距320。天線元件30可透過從饋入點FP1延伸至第一接地點GP11的第一路徑操作在第一頻段，並可透過從饋入點FP1延伸至第二接地點GP12的第二路徑操作在第二頻段。此外，第二路徑可用以調整天線元件30在第一頻段下的阻抗匹配，從而可提升天線元件30的輻射效率。延伸元件310的長度小於第二頻段之最低頻率的1/4波長。再者，延伸元件310可用以調整天線元件30在第一頻段與第二頻段下的阻抗匹配，從而可更進一步提升天線元件30的輻射效率。至於圖3實施例中各元件的細部配置與操作已包含在圖1A實施例中，故在此不予贅述。
圖4是依照本發明一實施例的天線元件的反射係數(S11)圖，且圖5是依照本發明一實施例的天線元件的史密斯圖。其中，圖4與圖5是用以列舉圖3之天線元件30的反射係數與史密斯圖，且基板110的長度與寬度可分別為30mm與8mm。如圖4所示，天線元件30所涵蓋的第一頻段可例如是2.4GHz，且天線元件30所涵蓋的第二頻段可例如是5GHz。此外，圖5的上半部與下半部分別為在未加入第二路徑102以及在加入第二路徑102下的史密斯圖。如圖5所示，天線元件30在2.4GHz的阻抗可響應於第二路徑102的形成而更加地靠近50歐姆。換言之，天線元件30可透過第二路徑102來調整在第一頻段下的阻抗匹配，從而有助於提升天線元件30的輻射效率。
圖6是用以說明圖1A之行動裝置的外觀示意圖。請同時參照圖1A與圖6，行動裝置100可例如是筆記型電腦，且行動裝置100中的金屬殼體170可例如是筆記型電腦的金屬背蓋。具體而言，行動裝置100更包括塑膠邊框601，且塑膠邊框601環繞行動裝置100中的顯示面板602。金屬殼體170與塑膠邊框601相互疊置，以形成行動裝置100的第一機體610。此外，行動裝置100的第一機體610與第二機體620可透過樞軸而相對轉動。
天線元件10設置在第一機體610內，且圖6以虛線表示天線元件10在第一機體610的設置位置。換言之，天線元件10可應用在具有全金屬背蓋的行動裝置100中。此外，圖7是用以說明圖1A之行動裝置的剖面示意圖。如圖7所示，設置在第一機體610內的天線元件10配置在基板170的兩表面(亦即，第一表面111與第二表面112)上，且天線元件10可透過承載元件160堆疊在金屬殼體170的內壁。在本實施例中，天線元件10與金屬殼體170之間的距離可例如是3mm，進而可符合行動裝置100之薄型機殼的設計需求。
綜上所述，本發明的行動裝置可利用設置在基板之兩表面的第一輻射部與第二輻射部形成天線元件。第二輻射部具有第一接地點與第二接地點，進而致使天線元件可透過第一路徑與第二路徑操作在第一頻段與第二頻段。此外，第二路徑可用以調整天線元件在第一頻段的阻抗匹配，從而有助於提升天線元件的輻射效率。藉此，天線元件將可應用在具有全金屬背蓋與薄型機殼設計的行動裝置中，並有助於提升行動裝置的無線通訊品質。
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、200、300：行動裝置 110：基板 112：第二表面 120、220：第一輻射部 130：第二輻射部 140：導電通孔 150：接地元件 160：承載元件 170：金屬殼體 10、20、30：天線元件 101：第一路徑 102：第二路徑 GP11：第一接地點 GP12：第二接地點 111：第一表面 FP1：饋入點 201、320：耦合間距 310：延伸元件 601：塑膠邊框 602：顯示面板 610：第一機體 620：第二機體
圖1A是依照本發明一實施例的行動裝置的示意圖。 圖1B是用以說明圖1A之第一輻射部於基板的配置示意圖。 圖1C是用以說明圖1A之行動裝置的投影示意圖。 圖2是依照本發明另一實施例的行動裝置的投影示意圖。 圖3是依照本發明又一實施例的行動裝置的投影示意圖。 圖4是依照本發明一實施例的天線元件的反射係數(S11)圖。 圖5是依照本發明一實施例的天線元件的史密斯圖。 圖6是用以說明圖1A之行動裝置的外觀示意圖。 圖7是用以說明圖1A之行動裝置的剖面示意圖。

Claims (10)

  1. 一種行動裝置，包括：一基板，包括相對的一第一表面與一第二表面；一第一輻射部，設置在該第一表面，並具有一饋入點；一第二輻射部，設置在該第二表面，並具有一第一接地點與一第二接地點；一金屬殼體，其中該第一接地點與該第二接地點皆電性連接至該金屬殼體以接地；以及一導電通孔，貫穿該第一輻射部、該基板與該第二輻射部，並電性連接該第一輻射部與該第二輻射部，其中，該第一輻射部與該第二輻射部形成一天線元件，該天線元件透過從該饋入點延伸至該第一接地點的一第一路徑操作在一第一頻段，並透過從該饋入點延伸至該第二接地點的一第二路徑操作在一第二頻段，且該第二路徑用以調整該天線元件在該第一頻段的阻抗匹配。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的行動裝置，其中該第二輻射部包括：一第一區段，其第一端透過該導電通孔電性連接該第一輻射部的第一端，且該第一輻射部的第二端具有該饋入點；以及一第二區段，其第一端電性連接該第一區段的第二端，且該第二區段的第二端具有該第二接地點，其中該第一輻射部、該第一區段與該第二區段形成該第二路徑。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的行動裝置，其中該第一區段於該基板的正投影重疊於該第一輻射部於該基板的正投影。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的行動裝置，其中該第一區段於該基板的正投影與該第一輻射部於該基板的正投影相隔一耦合間距。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的行動裝置，其中該第二輻射部更包括相互串聯的一第三區段至一第五區段，該第三區段電性連接該第一區段的第一端，該第五區段具有該第一接地點，且該第一輻射部、該第一區段的第一端以及該第三區段至該第五區段形成該第一路徑。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的行動裝置，更包括一延伸元件，其中該延伸元件電性連接該第五區段，且該延伸元件與該第二區段相隔一耦合間距。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的行動裝置，其中該第三區段、該第二區段與該第五區段設置在該第一區段與該第四區段之間，且該第三區段面對該第二區段與該第五區段。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的行動裝置，更包括一承載元件，且該天線元件透過該承載元件堆疊在該金屬殼體上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的行動裝置，更包括一塑膠邊框，其中該塑膠邊框與該金屬殼體相互疊置以形成一第一機體，且該天線元件設置在該第一機體內。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的行動裝置，其中該天線元件為一環形天線，該第一路徑的長度介在該第一頻段之最低頻率的1/3波長至1/2波長之間，且該第二路徑的長度介在該第二頻段之最低頻率的1/4波長至1/3波長之間。
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