TWI666822B

TWI666822B - 電子裝置

Info

Publication number: TWI666822B
Application number: TW107106215A
Authority: TW
Inventors: 鐘光永; 俊光陳
Original assignee: 美商莫仕有限公司
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2019-07-21
Also published as: US20210111480A1; CN110048235B; TW201933677A; KR20190087326A; CN110048235A; KR102188668B1

Abstract

本揭露提供一種電子裝置。該電子裝置包括一金屬殼體、一縫隙天線、一第一介電物質、一第二介電物質。該縫隙天線設置於該金屬殼體內，並且產生一訊號。該第二介電物質的介電常數高於該第一介電物質的介電常數。該縫隙天線包括一導電部件。該導電部件經配置以界定出兩端封閉的一縫隙，該第一介電物質及該第二介電物質配置於該縫隙內，其中該縫隙具有一長度，該長度及該第一介電物質一同決定該訊號的高頻頻帶符合一WIFI協定的高頻頻帶，以及該長度及該第一介電物質一同決定該訊號的低頻頻帶高於該WIFI協定的低頻頻帶。該第二介電物質降低該訊號的低頻頻帶至該WIFI協定的低頻頻帶內。因採用該第二介電物質，即使該縫隙天線位於該金屬殼體內，該縫隙天線仍能產生雙頻帶的WIFI訊號。

Description

電子裝置

本揭露係關於一種電子裝置，特別係關於一種具有金屬殼體的電子裝置。

目前，使用一金屬外殼作為一產品的外殼在消費電子產品，例如iPHONE系列或是iMac電腦，中非常的流行。因為金屬外殼可以提高產品的強度和提供使用者良好的觸感。然而，若天線的周圍存在金屬物質，會降低天線在無線射頻上的效能。更詳細來說，傳統的天線，像是單極天線、倒F型天線（inverted-F Antenna，IFA）和平面倒F型天線（planer-inverted-F antenna，PIFA），係不能在全金屬外殼條件下工作。全金屬外殼條件指的是：天線大部份被金屬外殼所環繞。

本揭露的實施例提供一種電子裝置。該電子裝置包括一金屬殼體、一縫隙天線、一第一介電物質、一第二介電物質。該縫隙天線設置於該金屬殼體內，並且產生一訊號。該第二介電物質的介電常數高於該第一介電物質的介電常數。該縫隙天線包括一導電部件。該導電部件經配置以界定出兩端封閉的一縫隙，該第一介電物質及該第二介電物質配置於該縫隙內，其中該縫隙具有一長度，該長度及該第一介電物質一同決定該訊號的高頻頻帶符合一WIFI協定的高頻頻帶，以及該長度及該第一介電物質一同決定該訊號的低頻頻帶高於該WIFI協定的低頻頻帶。該第二介電物質降低該訊號的低頻頻帶至該WIFI協定的低頻頻帶內。因採用該第二介電物質，即使該縫隙天線位於該金屬殼體內，該縫隙天線仍能產生雙頻帶的WIFI訊號。在本揭露的實施例中，該第二介電物質位於該縫隙內一設置位置，其中該設置位置在該WIFI協定的高頻頻帶下的電場大於或等於在該WIFI協定的高頻頻帶下的一最小電場，以及其中該設置位置在該WIFI協定的低頻頻帶下的電場小於或等於在該WIFI協定的低頻頻帶下的一最大電場。在本揭露的實施例中，該第二介電物質位於該縫隙內一設置位置。該縫隙內具有一第一位置以及一第二位置，該第一位置的電場為在該WIFI協定的高頻頻帶下的一最小電場以及該第二位置的電場為在該WIFI協定的低頻頻帶下的一最大電場，其中該設置位置為該第一位置、該第二位置、該第一位置及該第二位置之間的一位置的一者。在本揭露的實施例中，該第一位置與該第二位置為相同位置。在本揭露的實施例中，該第一介電物質為空氣，該第二介電物質為塑膠，玻璃或陶瓷。在本揭露的實施例中，該第一介電物質為塑膠，玻璃或陶瓷。在本揭露的實施例中，該WIFI協定的高頻頻帶的範圍為5.15-5.85GHz，以及該WIFI協定的低頻頻帶的範圍為2.4-2.4835GHz。在本揭露的實施例中，該縫隙天線更包括一饋入部，該饋入部對該縫隙間接饋電。在本揭露的實施例中，該縫隙天線更包括一饋入部，該饋入部對該縫隙直接饋電。在本揭露的實施例中，第一介電物質的介電常數為1.0（Farad/meter，F/m）以及第二介電物質的介電常數為3.0 F/m。在本揭露的實施例中，係藉由具有該第一介電物質的該縫隙的長度，使該訊號的高頻頻帶符合該WIFI協定的高頻頻帶。此外，係藉由該第二介電物質的介電常數高於該第一介電物質的介電常數的配置，該第二介電物質用以降低該訊號的低頻頻帶至WIFI協定的低頻頻帶內。此外，本揭露更提供一種設計該第二介電物質的配置位置的方式，以使該訊號的低頻頻帶的降低程度相對高，以及該訊號的高頻頻帶的降低程度相對低。據此，該縫隙天線提供符合該WIFI協定的WIFI訊號。相對的，在一些現有的傳統的天線，像是單極天線、倒F型天線（inverted-F Antenna，IFA）和平面倒F型天線（planer-inverted-F antenna，PIFA），係不能在全金屬外殼的條件下工作。亦即，天線大部份被金屬外殼所環繞。即使縫隙天線能夠在全金屬外殼的條件下工作，根據天線理論，縫隙天線發射的訊號只能在該訊號的一半波長對應的一個頻率上共振。因此，該訊號的頻段無法滿足WIFI協定所規定的兩個以上的頻段。上文已相當廣泛地概述本揭露的技術特徵及優點，俾使下文的本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露的申請專利範圍標的的其它技術特徵及優點將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示的概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同的目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附的申請專利範圍所界定的本揭露的精神和範圍。

以下揭示內容提供許多不同的實施例或範例，用於實施本申請案的不同特徵。元件與配置的特定範例的描述如下，以簡化本申請案的揭示內容。當然，這些僅為範例，並非用於限制本申請案。例如，以下描述在第二特徵上或上方形成第一特徵可包含形成直接接觸的第一與第二特徵的實施例，亦可包含在該第一與第二特徵之間形成其他特徵的實施例，因而該第一與第二特徵並非直接接觸。此外，本申請案可在不同範例中重複元件符號與/或字母。此重複係為了簡化與清楚的目的，而非支配不同實施例與/或所討論架構之間的關係。再者，本申請案可使用空間對應語詞，例如「之下」、「低於」、「較低」、「高於」、「較高」等類似語詞的簡單說明，以描述圖式中一元件或特徵與另一元件或特徵的關係。空間對應語詞係用以包含除了圖式中描述的位向之外，裝置於使用或操作中的不同位向。裝置或可被定位(旋轉90度或是其他位向)，並且可相應解釋本申請案使用的空間對應描述。可理解當一特徵係形成於另一特徵或基板上方時，可有其他特徵存在於其間。圖1為本揭露的實施例的一電子裝置1的示意圖。圖2為圖1的電子裝置1的區域Z1的局部放大示意圖。圖3為圖1的電子裝置1的一縫隙天線12的示意圖。圖4為圖3的縫隙天線12的側視示意圖。參照圖1至圖4，電子裝置1包括一金屬殼體10、縫隙天線12、一天線驅動器14、一第一介電物質15、一第二介電物質16。縫隙天線12，設置於金屬殼體10內，經配置以產生一訊號。縫隙天線12包括一導電部件120及一饋入部124。導電部件120經配置以界定出兩端封閉的一縫隙122。縫隙122具有一長度D。在一些實施例中，導電部件120與金屬殼體10為藉由一體成型的製造技術形成為同一物件的金屬部件，導電部件120與金屬殼體10為該金屬部件的不同部份。在一些實施例中，導電部件120係獨立於金屬殼體10，並組裝至金屬殼體10內。饋入部124，如圖4所示，位於導電部件120及天線驅動器14之間。據此，饋入部124對縫隙122間接饋電。在一實施例中，饋入部124的長度為0.3毫米（millimeter，mm）。據此，天線驅動器14與導電部件120本質上相隔0.3mm。天線驅動器14未直接接觸導電部件120。天線驅動器14，設置於縫隙天線12內，經配置以驅動縫隙天線12。第一介電物質15，設置於縫隙天線12的縫隙122內。詳細來說，第一介電物質15填滿未被第二介電物質16所佔據的縫隙122的部份。在一些實施例中，第一介電物質15包括空氣。在一些實施例中，第一介電物質15包括塑膠，玻璃或陶瓷。第二介電物質16，設置於縫隙天線12的縫隙122內。第二介電物質16的介電常數高於第一介電物質15的介電常數。在一些實施例中，第二介電物質16的介電常數為3法拉/公尺（Farad/meter，F/m）。在一些實施例中，當第一介電物質15包括空氣時，第二介電物質16包括塑膠，玻璃或陶瓷。操作時，長度D及第一介電物質15一同決定該訊號的高頻頻帶的範圍以及低頻頻帶的範圍。在本實施例中，長度D為49毫米（millimeter，mm）及第一介電物質15包括空氣。據此，長度D及包括空氣的第一介電物質15一同決定該訊號的高頻頻帶符合WIFI協定的高頻頻帶以及該訊號的低頻頻帶高於WIFI協定的低頻頻帶，其將詳細描述於下方。在一些實施例中，WIFI協定的高頻頻帶的範圍為5.15-5.85吉赫（gigahertz，GHz），以及WIFI協定的低頻頻帶的範圍為2.4-2.4835GHz。第二介電物質16，係藉由第二介電物質16的介電常數高於第一介電物質15的介電常數的配置，用以降低該訊號的低頻頻帶至WIFI協定的低頻頻帶內。據此，縫隙天線12能夠產生同時符合WIFI協定的高頻頻帶及低頻頻帶的WIFI訊號。附註說明，若第二介電物質16的介電常數低於第一介電物質15的介電常數，則第一介電物質15與第二介電物質16可能提升該訊號的低頻頻帶。在一些現有的縫隙天線中，為了方便理解，將縫隙天線12的結構做為以下討論現有的縫隙天線的參考，縫隙天線12的縫隙122的長度為51mm及第一介電物質15包括空氣。在此情況下，縫隙天線12產生的一訊號的高頻頻帶不符合WIFI協定的高頻頻帶的要求，其將顯示於圖7顯示的模擬結果中。為了讓縫隙天線12產生的該訊號的高頻頻帶符合WIFI協定的高頻頻帶的要求，本揭露提供的一種作法係增加該訊號的高頻共振點的頻率。更具體而言，本揭露係藉由縮短縫隙122的長度D來完成。在一實施例中，係將縫隙122的長度D由51mm縮短至49mm。然而，藉由縮短縫隙122的長度D來提高高頻共振點的頻率以符合WIFI協定的高頻頻帶的要求的同時，該訊號的低頻共振點也可能隨之被提高，使得該訊號的低頻頻帶可能高於WIFI協定的低頻頻帶。據此，本揭露提出一種設計方式，在該設計方式中，藉由在縫隙122內配置具有相對高的介電常數的第二介電物質16，降低該訊號的低頻共振點，使得該訊號的低頻頻帶降低至WIFI協定的低頻頻帶內。如此一來，縫隙天線12能產生符合WIFI協定的高頻頻帶及低頻頻帶的雙頻帶的WIFI訊號。如上所述，在本揭露中，係藉由於縫隙122內加入第二介電物質16，降低該訊號的低頻頻帶至WIFI協定的低頻頻帶內。然而，該訊號的高頻頻帶也可能隨之降低。為了使該訊號的低頻頻帶的降低程度相對高，以及該訊號的高頻頻帶的降低程度相對低。本揭露另提出一種設計第二介電物質16的配置位置的方式，其將詳細說明於圖5及圖6。圖5的示意圖圖式說明在WIFI協定的低頻頻帶下的電場相對強的位置。圖6的示意圖圖式說明在WIFI協定的高頻頻帶下的電場相對強及相對弱的位置。操作時，饋入部124將電訊號耦合至縫隙122內。因應於電訊號，建立起一電場。電場的強度正相關於頻率的諧振點的變化程度。舉例來說，當電場越強，頻率的諧振點的變化程度越大。參照圖5，在WIFI協定的低頻頻帶下，區域A1的電場相對強。據此，若將第二介電物質16設置於區域A1內，則該訊號的低頻諧振點的變化程度相對大。參照圖6，在WIFI協定的高頻頻帶下，區域A2及A3的電場相對強。據此，若將第二介電物質16設置於區域A2及A3內，則該訊號的高頻諧振點的變化程度相對大。相對地，在WIFI協定的高頻頻帶下，區域A4的電場相對弱。據此，若將第二介電物質16設置於區域A4內，則該訊號的高頻諧振點的變化程度相對小。在圖5及圖6中，區域A1、A2、A3、A4並非係用以說明在位置上的絕對關係，而係用以說明在位置上的相對關係。在一些實施例中，區域A1及A4為互相獨立不重疊的區域。在一些實施例中，A1及A4具有部份重疊的區域。在一些實施例中，區域A1及A4為全部重疊。承如圖4的實施例所述，為了使該訊號的低頻頻帶的降低程度相對高，以及該訊號的高頻頻帶的降低程度相對低，第二介電物質16可設置在區域A1（或可稱為一第二位置）、區域A4（或可稱為一第一位置），區域A1及A4之間的一區域的一者內。當第二介電物質16設置於區域A1內時，第二介電物質16的設置位置在WIFI協定的低頻頻帶下的電場等於在WIFI協定的低頻頻帶下的一最大電場，以及第二介電物質16的設置位置在WIFI協定的高頻頻帶下的電場大於在WIFI協定的高頻頻帶下的一最小電場。當第二介電物質16設置於區域A1及A4之間的一區域內時，第二介電物質16的設置位置在WIFI協定的低頻頻帶下的電場小於在WIFI協定的低頻頻帶下的一最大電場，以及第二介電物質16的設置位置在WIFI協定的高頻頻帶下的電場大於在WIFI協定的高頻頻帶下的一最小電場。當第二介電物質16設置於區域A4內時，第二介電物質16的設置位置在WIFI協定的低頻頻帶下的電場小於在WIFI協定的低頻頻帶下的一最大電場，以及第二介電物質16的設置位置在WIFI協定的高頻頻帶下的電場等於在WIFI協定的高頻頻帶下的一最小電場。綜上所述，第二介電物質16的設置位置在一實施例中需同時滿足以下兩個條件：條件1：第二介電物質16的設置位置在WIFI協定的高頻頻帶下的電場大於或等於在WIFI協定的高頻頻帶下的一最小電場。條件2：第二介電物質16的設置位置在WIFI協定的低頻頻帶下的電場小於或等於在WIFI協定的低頻頻帶下的一最大電場。圖7的示意圖圖式說明圖1的電子裝置1的模擬結果。參照圖7，橫軸代表頻率，單位為吉赫（gigahertz，GHz）；以及，橫軸代表返回損失（return loss），單位為分貝（dB）。曲線V1代表現有的縫隙天線產生的一訊號的特性，其中該現有的縫隙天線的縫隙長度為51mm、不具有第二介電物質16、第一介電物質15包括空氣。由曲線V1可看出，該訊號的高頻諧振點P1較低，以及該訊號的高頻頻帶不符合WIFI協定的高頻頻帶。曲線V2代表縫隙天線12產生的另一訊號的特性，其中縫隙天線12的縫隙長度為49mm、包括第二介電物質16、第一介電物質15的介電常數為1（F/m）以及第二介電物質16的介電常數為3（F/m）。由曲線V2可看出，該另一訊號的高頻諧振點P2較高，以及該另一訊號的高頻頻帶符合WIFI協定的高頻頻帶。雖然，該另一訊號的低頻頻帶相對高，但仍符合WIFI協定的低頻頻帶。圖8為本揭露實施例的另一縫隙天線22的示意圖。圖9為圖8的縫隙天線22的分解的上視立體示意圖。圖10為圖8的縫隙天線22的分解的底視立體示意圖。參照圖8至圖10，縫隙天線22類似於圖1至圖4的縫隙天線12，差別在於縫隙天線22包括一天線驅動器組件24以及一第二介電物質組件26。天線驅動器組件24包括一組裝部件240及天線驅動器14。天線驅動器14透過組裝部件240安裝在導電部件120上。更具體而言，組裝部件240係橫跨在縫隙122的兩側，並透過一螺絲27穿過組裝部件240上的一安裝孔246及導電部件120上的一安裝孔126，使組裝部件240固定在導電部件120上。然而，本揭露不限定於此種安裝方式。在一些實施例中，組裝部件240也可透過黏貼方式黏貼於導電部件120上。第二介電物質組件26包括一組裝部件260及第二介電物質16。第二介電物質16透過組裝部件260安裝在導電部件120上。更具體而言，組裝部件260係橫跨在縫隙122的兩側，並透過一螺絲29穿過組裝部件260上的一安裝孔261及導電部件120上的一安裝孔128，使組裝部件260固定在導電部件120上。然而，本揭露不限定於此種安裝方式。在一些實施例中，組裝部件260也可透過黏貼方式黏貼於導電部件120上。在一些實施例中，第二介電物質16及組裝部件260為獨立的元件。然而，本揭露不限定於此。在一些實施例中，第二介電物質16及組裝部件260藉由一體成型的製造技術形成為同一物件，第二介電物質16及組裝部件260為該部件的不同部份。圖11為本揭露實施例的又另一縫隙天線32的示意圖。參照圖11，縫隙天線32類似於圖8的縫隙天線22，差別在於縫隙天線32不具有天線驅動器14。饋入部124的兩端直接橫跨在縫隙122的兩側。據此，饋入部124對縫隙122直接饋電。在一些實施例中，縫隙天線32的組裝部件260可以透過螺鎖或黏貼的方式設置在導電部件120。在一些實施例中，縫隙天線32的第二介電物質16及組裝部件260為獨立的元件。然而，本揭露不限定於此。在一些實施例中，第二介電物質16及組裝部件260藉由一體成型的製造技術形成為同一物件，第二介電物質16及組裝部件260為該部件的不同部份。前述內容概述一些實施方式的特徵，因而熟知此技藝的人士可更加理解本申請案揭示內容的各方面。熟知此技藝的人士應理解可輕易使用本申請案揭示內容作為基礎，經配置設計或修飾其他製程與結構而實現與本申請案所述的實施方式具有相同目的與/或達到相同優點。熟知此技藝的人士亦應理解此均等架構並不脫離本申請案揭示內容的精神與範圍，以及熟知此技藝的人士可進行各種變化、取代與替換，而不脫離本申請案揭示內容的精神與範圍。

1‧‧‧電子裝置

Z1‧‧‧區域

10‧‧‧金屬殼體

12‧‧‧縫隙天線

120‧‧‧導電部件

122‧‧‧縫隙

124‧‧‧饋入部

14‧‧‧天線驅動器

15‧‧‧第一介電物質

16‧‧‧第二介電物質

D‧‧‧長度

P1‧‧‧高頻諧振點

P2‧‧‧高頻諧振點

A1‧‧‧區域

A2‧‧‧區域

A3‧‧‧區域

A4‧‧‧區域

22‧‧‧縫隙天線

24‧‧‧天線驅動器組件

240‧‧‧組裝部件

26‧‧‧第二介電物質組件

260‧‧‧組裝部件

246‧‧‧安裝孔

261‧‧‧安裝孔

126‧‧‧安裝孔

128‧‧‧安裝孔

27‧‧‧螺絲

29‧‧‧螺絲

由以下詳細說明與附隨圖式得以最佳瞭解本申請案揭示內容的各方面。注意，根據產業的標準實施方式，各種特徵並非依比例繪示。實際上，為了清楚討論，可任意增大或縮小各種特徵的尺寸。圖1為本揭露的實施例的一電子裝置的示意圖。圖2為圖1的電子裝置的局部放大示意圖。圖3為圖1的電子裝置的縫隙天線的示意圖。圖4為圖3的縫隙天線的側視示意圖。圖5的示意圖圖式說明在WIFI協定的低頻頻帶下的電場相對強的位置。圖6的示意圖圖式說明在WIFI協定的高頻頻帶下的電場相對強及相對弱的位置。圖7的示意圖圖式說明圖1的電子裝置的模擬結果。圖8為本揭露實施例的另一縫隙天線的示意圖。圖9為圖8的縫隙天線的分解的上視立體示意圖。圖10為圖8的縫隙天線的分解的底視立體示意圖。圖11為本揭露實施例的又另一縫隙天線的示意圖。

Claims

一種電子裝置，包括：一金屬殼體；一第一介電物質；一第二介電物質，其中該第二介電物質的介電常數高於該第一介電物質的介電常數；以及一縫隙天線，設置於該金屬殼體內，並且產生一訊號，該縫隙天線包括：一導電部件，經配置以界定出兩端封閉的一縫隙，該第一介電物質及該第二介電物質配置於該縫隙內，其中該縫隙具有一長度，該長度及該第一介電物質一同決定該訊號的高頻頻帶符合一WIFI協定的高頻頻帶，以及該長度及該第一介電物質一同決定該訊號的低頻頻帶高於該WIFI協定的低頻頻帶，其中該第二介電物質降低該訊號的低頻頻帶至該WIFI協定的低頻頻帶內。
如請求項1所述的電子裝置，其中該第二介電物質位於該縫隙內一設置位置，其中該設置位置在該WIFI協定的高頻頻帶下的電場大於或等於在該WIFI協定的高頻頻帶下的一最小電場，以及其中該設置位置在該WIFI協定的低頻頻帶下的電場小於或等於在該WIFI協定的低頻頻帶下的一最大電場。
如請求項1所述的電子裝置，其中該第二介電物質位於該縫隙內一設置位置，其中該縫隙內具有一第一位置以及一第二位置，該第一位置的電場為在該WIFI協定的高頻頻帶下的一最小電場以及該第二位置的電場為在該WIFI協定的低頻頻帶下的一最大電場，其中該設置位置為該第一位置、該第二位置、該第一位置及該第二位置之間的一位置的一者。
如請求項3所述的電子裝置，其中該第一位置與該第二位置為相同位置。
如請求項1所述的電子裝置，其中該第一介電物質為空氣，該第二介電物質為塑膠，玻璃或陶瓷。
如請求項1所述的電子裝置，其中該第一介電物質為塑膠，玻璃或陶瓷。
如請求項1所述的電子裝置，其中該WIFI協定的高頻頻帶的範圍為5.15-5.85GHz，以及該WIFI協定的低頻頻帶的範圍為2.4-2.4835GHz。
如請求項1所述的電子裝置，其中該縫隙天線更包括一饋入部，該饋入部對該縫隙間接饋電。
如請求項1所述的電子裝置，其中該縫隙天線更包括一饋入部，該饋入部對該縫隙直接饋電。
如請求項1所述的電子裝置，其中第一介電物質的介電常數為1.0（Farad/meter，F/m）以及第二介電物質的介電常數為3.0 F/m。