TWI672860B - 電子裝置 - Google Patents

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TWI672860B
TWI672860B TW107129650A TW107129650A TWI672860B TW I672860 B TWI672860 B TW I672860B TW 107129650 A TW107129650 A TW 107129650A TW 107129650 A TW107129650 A TW 107129650A TW I672860 B TWI672860 B TW I672860B
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張琨盛
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宏碁股份有限公司
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Abstract

一種電子裝置，包括：介質基板、第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部，以及感測板。第一輻射部包括第一支路、第二支路，以及第一連接部。第一連接部係耦接於第一支路和第二支路之間。第二支路係耦接至接地電位。第二輻射部具有饋入點。第二輻射部和第一支路之間形成第一耦合間隙。第三輻射部係耦接至饋入點。第三輻射部和第一支路之間形成第二耦合間隙。第一輻射部、第二輻射部，以及第三輻射部形成一天線結構。感測板包括第三支路、第四支路，以及第二連接部。第二連接部係耦接於第三支路和第四支路之間。第二連接部具有一蜿蜒結構。

Description

電子裝置
本發明係關於一種電子裝置，特別係關於一種可結合天線結構(Antenna Structure)和感測板(Sensing Pad)之電子裝置。
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。
天線元件(Antenna Element)為具有無線通訊功能之行動裝置之必要組成。為了符合政府對於特定吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)之規範，設計者通常會在行動裝置中加入鄰近感測器(Proximity Sensor，P-sensor)來控制關於天線元件之射頻(Radio Frequency，RF)功率。然而，鄰近感測器之感測板(Sensing Pad)卻容易對天線元件造成干擾，甚至 使天線元件產生不必要之共振模態(Resonant Mode)。是以，有必要提出一種全新之解決方案，以克服先前技術所面臨之問題。
在較佳實施例中，本發明提供一種電子裝置，包括：一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面；一第一輻射部，包括一第一支路、一第二支路，以及一第一連接部，其中該第一連接部係耦接於該第一支路和該第二支路之間，而該第二支路係耦接至一接地電位；一第二輻射部，具有一饋入點，其中該第二輻射部和該第一支路之間形成一第一耦合間隙；一第三輻射部，耦接至該饋入點，其中該第三輻射部和該第一支路之間形成一第二耦合間隙，而該第二輻射部和該第三輻射部皆由該第一輻射部所至少部份包圍；以及一感測板，耦接至一鄰近感測器，並包括一第三支路、一第四支路，以及一第二連接部，其中該第二連接部係耦接於該第三支路和該第四支路之間，而該第二連接部具有一蜿蜒結構；其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該第三輻射部皆設置於該介質基板之該第一表面上，而該感測板係設置於該介質基板之該第二表面上；其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該第三輻射部係共同形成一天線結構。
在一些實施例中，該第一連接部之寬度係遠大於該第一支路之寬度和該第二支路之寬度。
在一些實施例中，該第三輻射部更包括一倒U字形彎折部份，使得該第三輻射部之一端和該第二輻射部之一端係 大致朝相同方向作延伸。
在一些實施例中，該第一支路於該介質基板之該第二表面上具有一第一垂直投影，該第一垂直投影係與該第三支路完全重疊，該第二支路於該介質基板之該第二表面上具有一第二垂直投影，該第二垂直投影係與該第四支路完全重疊，該第一連接部於該介質基板之該第二表面上具有一第三垂直投影，而該第三垂直投影係與該第二連接部至少部份重疊。
在一些實施例中，該第三輻射部之長度大致等於該第一支路之長度或該第二支路之長度。
在一些實施例中，該第一耦合間隙之寬度係介於0.5mm至2mm之間，而該第二耦合間隙之寬度係介於0.5mm至2mm之間。
在一些實施例中，該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶，以及一第三頻帶，該第一頻帶係介於704MHz至960MHz之間，該第二頻帶係介於1710MHz至2170MHz之間，而該第三頻帶係介於2300MHz至2700MHz之間。
在一些實施例中，該第一輻射部、該第二輻射部，以及該第三輻射部係激發產生該第一頻帶和該第三頻帶，而該第二輻射部係激發產生該第二頻帶。
在一些實施例中，該第二輻射部之長度係等於該第二頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中，該第一連接部係呈現一矩形，該第一連接部之長度至少為8mm，而該第一連接部之寬度至少為5mm。
100、200‧‧‧電子裝置
110‧‧‧介質基板
120‧‧‧第一輻射部
130‧‧‧第一支路
131‧‧‧第一支路之第一端
132‧‧‧第一支路之第二端
140‧‧‧第二支路
141‧‧‧第二支路之第一端
142‧‧‧第二支路之第二端
150‧‧‧第一連接部
151‧‧‧第一連接部之第一側
152‧‧‧第一連接部之第二側
160‧‧‧第二輻射部
161‧‧‧第二輻射部之第一端
162‧‧‧第二輻射部之第二端
170‧‧‧第三輻射部
171‧‧‧第三輻射部之第一端
172‧‧‧第三輻射部之第二端
175‧‧‧第三輻射部之倒U字形彎折部份
180‧‧‧天線結構
190‧‧‧信號源
220‧‧‧感測板
230‧‧‧第三支路
231‧‧‧第三支路之第一端
232‧‧‧第三支路之第二端
240‧‧‧第四支路
241‧‧‧第四支路之第一端
242‧‧‧第四支路之第二端
250‧‧‧第二連接部
251‧‧‧第二連接部之第一端
252‧‧‧第二連接部之第二端
280‧‧‧鄰近感測器
CC1‧‧‧第一曲線
CC2‧‧‧第二曲線
E1‧‧‧介質基板之第一表面
E2‧‧‧介質基板之第二表面
FP‧‧‧饋入點
GC1‧‧‧第一耦合間隙
GC2‧‧‧第二耦合間隙
H1‧‧‧介質基板之厚度
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8‧‧‧長度
VSS‧‧‧接地電位
W1、W2、W3、W6、W7、W8‧‧‧寬度
WL‧‧‧蜿蜒線寬
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置之俯視圖。
第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置之背視圖。
第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置之側視圖。
第2圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電子裝置之俯視圖。
第3圖係顯示當感測板不具蜿蜒之第二連接部時電子裝置之天線結構之返回損失圖。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置之天線結構之返回損失圖。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子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1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置(Electronic Device)100之俯視圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置100之背視圖。第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置100之側視圖。請一併參考第1A、1B、1C圖。電子裝置100可應用於一行動裝置(Mobile Device)，例如：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)。在第1A、1B、1C圖之實施例中，電子裝置100包括：一介質基板(Dielectric Substrate)110、一第一輻射部(Radiation Element)120、一第二輻射部160、一第三輻射部170，以及一感測板(Sensing Pad)220。在一些實施例中，第一輻射部120、第二輻射部160、第三輻射部170，以及感測板220皆以金屬材質所製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。
介質基板110可為一FR4(Flame Retardant 4)基板，、一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一軟性電路 板(Flexible Circuit Board，FCB)。介質基板110具有相對之一第一表面E1和一第二表面E2，其中第一輻射部120、第二輻射部160，以及第三輻射部170皆設置於介質基板110之第一表面E1上，而感測板220係設置於介質基板110之第二表面E2上。
第一輻射部120可大致呈現一倒U字形。詳細而言，第一輻射部120包括一第一支路(Branch)130、一第二支路140，以及一第一連接部(Connection Element)150，其中第一連接部150係耦接於第一支路130和第二支路140之間，而第二支路140係耦接至一接地電位VSS(例如：0V)。接地電位VSS可由一行動裝置之一接地銅箔(Ground Copper Foil)所提供(未顯示)。第一支路130可大致呈現一直條形。第一支路130具有一第一端131和一第二端132，其中第一支路130之第一端131係耦接至第一連接部150之一第一側151，而第一支路130之第二端132為一開路端(Open End)。第二支路140可大致呈現一直條形。第二支路140具有一第一端141和一第二端142，其中第二支路140之第一端141係耦接至第一連接部150之一第二側152，而第二支路140之第二端142為一開路端。第一連接部150可大致呈現一矩形，其中第一連接部150之寬度W3係遠大於第一支路130之寬度W1和第二支路140之寬度W2。第一支路130和第二支路140可以大致互相平行，其中第一支路130和第二支路140可皆大致垂直於第一連接部150。
第二輻射部160可大致呈現一倒L字形。詳細而言，第二輻射部160具有一第一端161和一第二端162，其中一饋入點(Feeding Point)FP係位於第二輻射部160之第一端161處，而 第二輻射部160之第二端162為一開路端。饋入點FP可耦接至一信號源(Signal Source)190。例如，信號源190可為一射頻(Radio Frequency，RF)模組，可用於產生一發射信號或一接收信號。第二輻射部160之第二端162和第一輻射部120之第一支路150之間可形成一第一耦合間隙(Coupling Gap)GC1。
第三輻射部170可大致呈現一倒J字形。詳細而言，第三輻射部170具有一第一端171和一第二端172，其中第三輻射部170之第一端171係耦接至饋入點FP，而第三輻射部170之第二端172為一開路端。第二輻射部160和第三輻射部170皆由第一輻射部120所至少部份包圍。例如，第二輻射部160和第三輻射部170皆可介於第一輻射部120之第一支路130和第二支路140之間。第三輻射部170之第二端172和第一輻射部120之第一支路130之間可形成一第二耦合間隙GC2。在一些實施例中，第三輻射部170更包括一倒U字形彎折部份175，使得第三輻射部170之第二端172和第二輻射部160之第二端162大致朝相同方向作延伸。必須注意的是，第一輻射部120、第二輻射部160，以及第三輻射部170係共同形成電子裝置100之一天線結構(Antenna Structure)180。
感測板220可大致呈現一倒U字形。詳細而言，感測板220包括一第三支路230、一第四支路240，以及一第二連接部250，其中第二連接部250係耦接於第三支路230和第四支路240之間。第三支路230可大致呈現一直條形。第三支路230具有一第一端231和一第二端232，其中第三支路230之第一端231係耦接至第二連接部250之一第一端251，而第三支路230之 第二端232為一開路端。第四支路240可大致呈現一直條形。第四支路240具有一第一端241和一第二端242，其中第四支路240之第一端241係耦接至第二連接部250之一第二端252，而第四支路240之第二端242為一開路端。第二連接部250可大致具有一蜿蜒結構(Meandering Structure)。例如，第二連接部250可呈現一W字形或是複數個U字形之連接組合，其中U字形之數量可為2、3、4、5，或是更多，但亦不僅限於此。第二連接部250之蜿蜒線寬WL係小於或等於第三支路230之寬度W6和第四支路240之寬度W7。
在一些實施例中，第一輻射部120之第一支路130於介質基板110之第二表面E2上具有一第一垂直投影(Vertical Projection)，其中此第一垂直投影係與感測板220之第三支路230完全重疊；第一輻射部120之第二支路140於介質基板110之第二表面E2上具有一第二垂直投影，其中此第二垂直投影係與感測板220之第四支路240完全重疊；而第一輻射部120之第一連接部150於介質基板110之第二表面E2上具有一第三垂直投影，其中此第三垂直投影係與感測板220之第二連接部250至少部份重疊。
第2圖係顯示根據本發明另一實施例所述之電子裝置200之俯視圖。第2圖和第1圖相似。在第2圖之實施例中，電子裝置200更包括一鄰近感測器(Proxinity Sensor，P-sensor)280，其中鄰近感測器280係耦接至感測板220之第四支路240之第二端242。在另一些實施例中，鄰近感測器280亦可改為耦接至感測板220之第三支路230之第二端232。第2圖之 電子裝置200之其餘特徵皆與第1圖之電子裝置100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第3圖係顯示當感測板220不具蜿蜒之第二連接部250時天線結構180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)。根據第3圖之量測結果，若將感測板220之第二連接部250改為一矩形(非蜿蜒結構)，則天線結構180將容易受到感測板220所干擾，從而誘發產生許多不必要之共振模態(Resonant Mode)。換言之，若感測板220與第一輻射部120之形狀過於相似，將可能嚴重干擾天線結構180之輻射性能。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置100之天線結構180之返回損失圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表返回損失(dB)。根據第4圖之量測結果，若感測板220之第二連接部250具有一蜿蜒結構(如第1B圖所示)，則可降低感測板220和第一輻射部120之間之干擾，並能有效抑制天線結構180中不必要之共振模態。在此設計下，電子裝置100之天線結構180可涵蓋一第一頻帶(Frequency Band)FB1、一第二頻帶FB2，以及一第三頻帶FB3。例如，第一頻帶FB1可約介於704MHz至960MHz之間，第二頻帶FB2可約介於1710MHz至2170MHz之間，而第三頻帶FB3可約介於2300MHz至2700MHz之間。因此，電子裝置100之天線結構180可至少支援LTE(Long Term Evolution)之寬頻操作。
在一些實施例中，電子裝置100之天線結構180之操作原理係如下列所述。第一輻射部120、第二輻射部160，以 及第三輻射部170可共同激發產生第一頻帶FB1和第三頻帶FB3，其中第三頻帶FB3可視為第一頻帶FB1之倍頻效應(Double-Frequency Effect)。另外，第二輻射部160更可單獨激發產生第二頻帶FB2。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子裝置100之天線結構180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，一第一曲線CC1係代表感測板220不具蜿蜒之第二連接部250時天線結構180之輻射效率，而一第二曲線CC2係代表感測板220已具蜿蜒之第二連接部250時天線結構180之輻射效率。詳細而言，若感測板220之第二連接部250具有一蜿蜒結構，則可降低天線結構180和感測板220之間之電容值(Capacitance)，從而可避免感測板220對天線結構180之共振模態產生負面影響。根據第5圖之比較結果，在加入蜿蜒之第二連接部250後，電子裝置100之天線結構180於第一頻帶FB1中之天線效率可提高約2dB，此已可滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。
在一些實施例中，電子裝置100之元件尺寸係如下列所述。介質基板110之厚度H1(亦即，第一表面E1和第二表面E2之距離)約介於0.4mm至1.6mm之間。在第一輻射部120中，第一支路130之長度L1(亦即，由第一端131至第二端132之長度)和第一連接部150之長度L3(亦即，由第一側151至第二側152之長度)兩者之總和(L1+L3)可以大致等於第一頻帶FB1之中心頻率之0.25倍波長(λ/4)。第一支路130之寬度W1可約為1mm。第二支路140之長度L2(亦即，由第一端141至第二端142之長度) 可以大致等於第一支路130之長度L1。第二支路140之寬度W2可約為1mm。第一連接部150之長度L3可以大於或等於8mm，而第一連接部150之寬度W3可以大於或等於5mm。第二輻射部160之長度L4(亦即，由第一端161至第二端162之長度)可以大致等於第二頻帶FB2之中心頻率之0.25倍波長(λ/4)。第三輻射部170之長度L5(亦即，由第一端171至第二端172之長度)可以大致等於第一支路130之長度L1或第二支路140之長度L2。在感測板220中，第三支路230之長度L6(亦即，由第一端231至第二端232之長度)可以大致等於第一支路130之長度L1。第四支路240之長度L7(亦即，由第一端241至第二端242之長度)可以大致等於第二支路140之長度L2。第二連接部250之長度L8可以大致等於第一連接部150之長度L3。第二連接部250之寬度W8可以大致等於第一連接部150之寬度W3。第二連接部250之蜿蜒線寬WL可約介於0.5mm至1mm之間。第一耦合間隙GC1之寬度可約介於0.5mm至2mm之間。第二耦合間隙GC2之寬度可約介於0.5mm至2mm之間。以上尺寸範圍係根據多次實驗結果得出，其有助於最佳化電子裝置100之天線結構180之操作頻寬(Operation Bandwidth)和阻抗匹配(Impedance Matching)。
本發明提出一種新穎之電子裝置，藉由於感測板中加入一蜿蜒結構，本發明不僅能提升天線結構之輻射效率(約上升30%)，還可增加感測板之可偵測距離(Detectable Distance)(約上升10%)。亦即，本發明可同時改善天線結構之操作性能和提高通過特定吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)檢測之機率，故其很適合應用於各種各式之行動通訊裝置 當中。
值得注意的是，以上所述之元件尺寸和元件參數皆非為本發明之限制條件。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之電子裝置並不僅限於第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電子裝置當中。
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 (10)

  1. 一種電子裝置，包括：一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面；一第一輻射部，包括一第一支路、一第二支路，以及一第一連接部，其中該第一連接部係耦接於該第一支路和該第二支路之間，而該第二支路係耦接至一接地電位；一第二輻射部，具有一饋入點，其中該第二輻射部和該第一支路之間形成一第一耦合間隙；一第三輻射部，耦接至該饋入點，其中該第三輻射部和該第一支路之間形成一第二耦合間隙，而該第二輻射部和該第三輻射部皆由該第一輻射部所至少部份包圍；以及一感測板，耦接至一鄰近感測器，並包括一第三支路、一第四支路，以及一第二連接部，其中該第二連接部係耦接於該第三支路和該第四支路之間，而該第二連接部具有一蜿蜒結構；其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該第三輻射部皆設置於該介質基板之該第一表面上，而該感測板係設置於該介質基板之該第二表面上；其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該第三輻射部係共同形成一天線結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第一連接部之寬度係遠大於該第一支路之寬度和該第二支路之寬度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第三輻射部更包括一倒U字形彎折部份，使得該第三輻射部之一端和該第二輻射部之一端係大致朝相同方向作延伸。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第一支路於該介質基板之該第二表面上具有一第一垂直投影，該第一垂直投影係與該第三支路完全重疊，該第二支路於該介質基板之該第二表面上具有一第二垂直投影，該第二垂直投影係與該第四支路完全重疊，該第一連接部於該介質基板之該第二表面上具有一第三垂直投影，而該第三垂直投影係與該第二連接部至少部份重疊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第三輻射部之長度大致等於該第一支路之長度或該第二支路之長度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第一耦合間隙之寬度係介於0.5mm至2mm之間，而該第二耦合間隙之寬度係介於0.5mm至2mm之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶，以及一第三頻帶，該第一頻帶係介於704MHz至960MHz之間，該第二頻帶係介於1710MHz至2170MHz之間，而該第三頻帶係介於2300MHz至2700MHz之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該第三輻射部係激發產生該第一頻帶和該第三頻帶，而該第二輻射部係激發產生該第二頻帶。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，其中該第二輻射部之長度係等於該第二頻帶之0.25倍波長。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之電子裝置，其中該第一連接部係呈現一矩形，該第一連接部之長度至少為8mm，而該第一連接部之寬度至少為5mm。
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