TWI678841B - 電子裝置及其天線組件 - Google Patents
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Abstract
一種電子裝置及其天線組件。電子裝置包括顯示螢幕、金屬支架、主機板及天線組件。顯示螢幕與主機板設置於金屬支架的相對兩表面。與主機板電性連接的天線組件包括金屬框、塑膠片、天線及傳導片。金屬框設置於金屬支架，且其一側具有開口以使塑膠片嵌合於其中。天線包括設置於塑膠片的天線主板以及設置在天線主板的相對兩表面的雙面天線。傳導片連接雙面天線並搭接於金屬框。
Description
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種具有良好通訊品質的電子裝置。
隨著通訊技術的發達，電子裝置通常具有無線通訊的功能，有些電子裝置還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，而有些電子裝置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。
天線是用來支援電子裝置的無線通訊的不可或缺之元件。然而，天線很容易受到鄰近的金屬件影響，使得場型或訊號傳遞受到干擾。當天線和金屬件的相對位置發生變化時，常造成場型的變化或是訊號的傳遞受到干擾且整體通訊品質下滑。
本發明提供一種架構與習知不同的電子裝置及天線組件。
本發明的電子裝置，包括顯示螢幕、金屬支架、主機板以及天線組件。顯示螢幕與主機板設置於金屬支架的相對兩表面。天線組件設置於金屬支架，且與主機板電性連接，其中天線組件包括金屬框、塑膠片、至少一天線以及傳導片。金屬框設置於金屬支架，且金屬框的至少一側具有開口以使塑膠片嵌合於其中。天線包括天線主板以及雙面天線，其中天線主板設置於塑膠片且具有第一表面、第二表面及導通孔。雙面天線具有第一天線圖案以及第二天線圖案，其中第一天線圖案設置於天線主板的第一表面且第二天線圖案設置於天線主板的第二表面上，且第二天線圖案具有饋入端及接地端，饋入端所傳送的訊號經由導通孔與第一天線圖案相互導通。傳導片連接接地端並搭接於金屬框。
本發明的天線組件包括金屬框、塑膠片、至少一天線以及傳導片。金屬框的至少一側具有開口以使塑膠片嵌合於其中。天線包括天線主板以及雙面天線，其中天線主板設置於塑膠片且具有第一表面、第二表面及導通孔。雙面天線具有第一天線圖案以及第二天線圖案，其中第一天線圖案設置於天線主板的第一表面且第二天線圖案設置於天線主板的第二表面上，且第二天線圖案具有饋入端及接地端，饋入端所傳送的訊號經由導通孔與第一天線圖案相互導通。傳導片連接接地端並搭接於金屬框。
基於上述，在本發明的電子裝置及其天線組件中，天線組件的架構不同於習知的只有單面圖案的天線。此外，天線組件擺設於金屬支架，相比於習知的電子裝置是將天線組件裝設在其顯示螢幕上，本發明的電子裝置的架構不同於習知的電子裝置的架構。
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。
[第一實施例]
圖1為本發明之第一實施例的電子裝置的前視示意圖，而圖2為圖1的電子裝置的側視示意圖。請同時參考圖1及圖2，電子裝置100包括顯示螢幕110、金屬支架120、主機板130以及天線組件140。顯示螢幕110以及主機板130設置在金屬支架120的相對兩表面上。天線組件140設置在金屬支架120，且與主機板130電性連接。本實施例的電子裝置100為AIO電腦，但並不以此為限。
圖3A為天線設置在塑膠片的示意圖，而圖3B為圖3A的天線的另一面的示意圖。請同時參考圖2、圖3A及圖3B，天線組件140包括金屬框141、塑膠片142、天線143、同軸傳輸線144以及傳導片145。金屬框141設置於金屬支架120下，且本實施例的金屬支架120與金屬框141在結構上成型為一體。換句話說，金屬支架120與金屬框141是由同一個金屬件製作而成。在其他實施例中，金屬支架120與金屬框141也可以是彼此分開的個體。
金屬框141的至少一側具有開口141a以使塑膠片142嵌合於其中。天線143包括天線主板1431以及雙面天線D。天線主板1431設置在塑膠片142上，而雙面天線D形成在天線主板1431。此處的雙面天線D係指將兩個天線圖案分別形成在天線主板1431的相對兩表面，以使設置在天線主板1431的相對兩表面的天線圖案藉由電性耦合以達成天線的功能。
天線主板1431貼覆在嵌入於金屬框141的開口141a的塑膠片142上，且天線143置於塑膠片142的一側邊的中心處。天線主板1431離塑膠片142的左右兩側邊的距離d1可為各10 mm，如圖3A示。
附帶一提，文中有關於方位的描述是以圖式所繪示的內容以及基準點為主，本領域人員應可知，在改變基準點的前提下，有關於方位的描述也會隨著改變。例如，在圖2中，天線主板1431離塑膠片142的上下兩側邊的距離為各10 mm。
詳細而言，上述的雙面天線D具有第一天線圖案1432以及第二天線圖案1433，其中第一天線圖案1432設置於天線主板1431的第一表面1431a，而第二天線圖案1433設置於天線主板1431的第二表面1431b上，且第一天線圖案1432及第二天線圖案1433通過貫通天線主板1431的第一表面1431a以及第二表面1431b的導通孔(如圖3B被第二天線圖案1433的饋入端F遮蔽之處，未標示)導通。
更進一步而言，第一天線圖案1432具有相互連接的第一輻射部1432a以及第二輻射部1432b，且第一輻射部1432a及第二輻射部1432b之間具有耦合間隙，即第一槽縫G1，第一槽縫G1的縫距可為0.7 mm。第一輻射部1432a包括相連的第一部分P1及一第二部分P2，第二輻射部1432b包括相連的第三部分P3及第四部分P4。第一槽縫G1位在第一輻射部1432a的第一部分P1與第二輻射部1432b的第四部分P4之間。
詳細來說，第一部分P1表示位在點A4與點A5間的區域，第二部分P2是由點A1、點A2、點A3及點A4所圍起的區域與點A2至點A6間的區域所構成。第一部分P1與部分的第二部分P2(即點A2至點A6間的區域)朝相同方向延伸，使第一輻射部1432a的形狀呈現類似U形。第三部分P3連接於第二部分P2的一端。第三部分P3表示點A6與點A7間的區域，而第四部分P4相鄰於第三部分P3，第四部分P4表示點A8與點A9間的區域，使第二輻射部1432b的形狀類似L型。
此外，第一天線圖案1432更具有第三輻射部1432c，其中第一輻射部1432a的第二部分P2及第三輻射部1432c之間具有耦合間隙，即第二槽縫G2，第二槽縫G2的縫距可為1 mm。詳細來說，第三輻射部1432c表示由點B3與點B2間的區域。此外，第二輻射部1432b的第二部分P2與第三輻射部1432c連接，且透過傳導片145搭接至金屬支架120的金屬框141。本實施例中，傳導片145的尺寸例如為44 mm ´ 15 mm。
同軸傳輸線144設置於天線主板1431的第二表面1431b上，且與第二天線圖案1433電性連接。傳導片145搭接於金屬框141，並電性連接至同軸傳輸線144的訊號負端(未繪示)。本實施例之傳導片145為鋁箔，但並不以此為限，也可以是其他可能用來進行訊號傳導的金屬片。
承上述，第二天線圖案1433具有饋入端F以及接地端G，饋入端F對應導通孔(未標示)設置，而同軸傳輸線144的訊號正端(未標示)通過饋入端F電性連接至第二天線圖案1433，且傳導片145搭接接地端G。本實施例中，在饋入端F與接地端G的位置皆含有導通孔，且饋入端F對應於第一輻射部1432a的點A1，而接地端G對應於第三輻射部1432c的點B1。
在前述天線143的架構下，雙面天線D通過其第二天線圖案1433的饋入端F與同軸傳輸線144的訊號正端(未標示)連接以及傳導片145與金屬框141的導通，當同軸傳輸線144透過其訊號正端將電訊號傳送至雙面天線D的第二天線圖案1433時，電訊號更進一步通過導通孔(未標示)傳遞至第一天線圖案1432，而使第一輻射部1432a與第二輻射部1432b及金屬框141共振出第一天線頻帶，即WiFi 2.4G的天線頻帶。詳細地說，由點A4、點A3、點A1、點A2、點A6及點A7路徑與點A6、點A7、點A8及點A9路徑共振出WiFi 2.4G的天線頻帶。
透過調整第一輻射部1432a以及第二輻射部1432b之間的第一槽縫G1的大小，可控制或調整WiFi 2.4G的天線頻帶的阻抗匹配頻寬。此外，當調整第一輻射部1432a的第二部分P2的寬度(即點A4與點A2路徑的長度)或第一輻射部1432a的第一部分P1的長度，可改變其WiFi 2.4G的頻率落點位置。
承上述，在饋入端F的激發下，第一輻射部1432a的第二部分P2與第二輻射部1432b的第三部分P3及金屬框141共振出一第二天線頻帶，即WiFi 5G的第一天線頻帶(約5150 MHz至5500 MHz)。當調整第一輻射部1432a的第二部分P2的寬度(即點A3與點A1路徑的長度)，可改變其WiFi 5G的第一天線頻帶的頻率落點位置。
另外，同樣在饋入端F的激發下，第一輻射部1432a的第二部分P2、第二輻射部1432b的第三部分P3與第三輻射部1432c及金屬框141共振出一第三天線頻帶，即WiFi 5G的第二天線頻帶(約5500 MHz至6000 MHz)。透過調整第一輻射部1432a的第二部分P2及第三輻射部1432c之第二槽縫G2的大小，可控制或調整其WiFi 5G第二天線頻帶的阻抗匹配頻寬。此外，當調整第二輻射部1432b的第三部分P3的寬度，可改變其WiFi 5G的第二天線頻帶的頻率落點位置。
由上述，本實施例的天線組件140的架構為雙槽縫之金屬支架開窗型天線架構。且在本實施例之電子裝置100中，天線組件140與金屬支架120整合在一起，因此相較於習知的電子裝置是將天線設置在顯示螢幕處，本實施例的電子裝置100提供了一種不同的天線設置架構，且因此可以讓顯示螢幕原本設置天線的地方有多餘的空間可以拿來作其他應用。
再者，天線組件140可做為一個單獨的組件，而可以依照需求調整與電子裝置100的其他組件結合的位置。
[第二實施例]
在第二實施例中，一個天線組件240中可以同時有兩個天線243，如圖4示。
為了說明書及圖示的簡潔，與前述僅設置有一個天線的第一實施例相同的內容便不重複說明，且圖示中相同或相似的元件設置方式以相同或相似的方式繪製，並且採用相同或相似的元件符號，以方便讀者容易理解。
請同時參考圖2及圖4，在金屬框141的相對兩側挖出開口141a，而兩個天線243分別設置在對應的塑膠片142上，並將兩個塑膠片142分別嵌入開口141a中。這兩個天線143彼此間的距離介於 100 mm至140 mm。
在此實施例中，其中一個天線243的線長可介於160 mm至200 mm，而另一個天線243的線長可介於230 mm至290 mm。
以下將一對天線243以主天線243a、副天線243b說明。
本實施例中，天線243a、243b的架構與前述第一實施例的天線143的架構相同，因此援用前述的元件標號，不再標註新的元件標號。
請同時參考圖3A、圖3B及圖4，天線主板1431的尺寸可為45 mm x 10 mm x 0.2 mm，且通過天線主板1431的饋入端F以傳送訊號到雙面天線D的第一天線圖案1432的A1點，進而讓第一天線圖案1432電性連接至同軸傳輸線144之訊號正端。
當同軸傳輸線144透過其訊號正端將電訊號傳送至雙面天線D的第二天線圖案1433時，電訊號更進一步通過導通孔(未標示)傳遞至第一天線圖案1432，且第一天線圖案1432與第二天線圖案1433共振出WiFi 2.4G以及WiFi 5G的天線頻帶。
為了減少兩個天線243的輻射會彼此影響，因此天線組件240可更包括設置在金屬框141內且位於兩個天線243之間的屏蔽件246，其中此一屏蔽件246可以是金屬件，例如金屬板片。
更甚者，屏蔽件246可以是功能單元250內的其中一個元件，其中功能單元250可以是音箱，且屏蔽件246為設置在音箱內的金屬件。通過將屏蔽件246設置在兩個天線243之間，屏蔽件246可以發揮良好的屏蔽效果，避免兩個天線243的輻射範圍互相影響而引起雜訊。
圖5為兩個天線的電壓駐比(VSWR)的示意圖。如圖5示，兩個天線243的電壓駐比皆可小於3。
圖6為兩個天線的效率的示意圖。請參考圖6，在前述的架構之下，本實施例中的副天線243b(WiFi 5G)的天線效率介於-3.8dBi至-2.5dBi，而主天線243a(WiFi 2.4G)的天線效率介於-3.0dBi至-2.3dBi。兩個天線243的效率都大於-4.0dBi，擁有良好的天線效率表現。
此外，由於兩個天線243擺設於金屬支架120的兩側，其相對距離大於100 mm，且通過屏蔽件246屏蔽，因此無論兩個天線243是在WiFi 2.4G或WiFi 5G的情況下，兩個天線243之間的隔離度都小於-20dB，如圖7所示。
再從圖8的包絡相關係數(Envelope Correlation Coefficient, ECC)與頻率的關係示意圖、圖9A及圖9B為天線在XY平面的輻射場型，可看出兩個天線243互相影響程度不大，包絡相關係數都在0.1以下；且在WiFi 2.4G頻帶，主天線243a在-X方向，而副天線243b在X方向，各別有較大的輻射場型表現。
綜上所述，在本發明的電子裝置中，將天線組件架構為一個單獨的組件，因此可以依照需求調整與電子裝置的其他組件結合的位置。
此外，將天線組件的金屬框與金屬支架整合為一體，因此天線組件的位置改變後，可以將顯示螢幕原本設置天線的地方拿來作其他的應用，節省天線占用顯示螢幕的體積。
再者，將天線組件擺設於金屬支架，且通過與功能單元整合在一起，不僅有效利用金屬支架的空間，更可以透過設置在功能單元內的遮蔽件以提升兩天線間的隔離度。
又，兩個天線的同軸傳輸線於兩側各別走線，不會有互相交疊彼此影響的現象。
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：電子裝置 110：顯示螢幕 120：金屬支架 130：主機板 140、240：天線組件 141：金屬框 141a：開口 142：塑膠片 143、243：天線 1431：天線主板 1431a：第一表面 1431b：第二表面 1432：第一天線圖案 1432a：第一輻射部 1432b：第二輻射部 1432c：第三輻射部 1433：第二天線圖案 144：同軸傳輸線 145：傳導片 243a：主天線 243b：副天線 246：屏蔽件 250：功能單元 d1：距離 D：雙面天線 G：接地端 F：饋入端 G1：第一槽縫 G2：第二槽縫 A1~A9、B1~B3：點 P1：第一部分 P2：第二部分 P3：第三部分 P4：第四部分
圖1為本發明之第一實施例的電子裝置的前視示意圖。 圖2為圖1的電子裝置的側視示意圖。 圖3A為天線設置在塑膠片的示意圖。 圖3B為圖3A的天線的另一面的示意圖。 圖4為第二實施例的天線組件設置有兩個天線的示意圖。 圖5為兩個天線的電壓駐比(VSWR)的示意圖。 圖6為兩個天線的效率的示意圖。 圖7為天線的隔離度與頻率的關係示意圖。 圖8為包絡相關係數與頻率的關係示意圖。 圖9A及圖9B為天線在XY平面的輻射場型。
Claims (18)
- 一種電子裝置，包括：一顯示螢幕；一金屬支架，該顯示螢幕安裝於該金屬支架上；一主機板，設置於該金屬支架，且該顯示螢幕與該主機板位於該金屬支架的相對兩表面；一天線組件，設置於該金屬支架，且與該主機板電性連接，該天線組件包括：一金屬框，設置於該金屬支架，且該金屬框的至少一側具有一開口；一塑膠片，與該開口嵌合；至少一天線，包括：一天線主板，設置於該塑膠片，具有一第一表面、一第二表面及一導通孔；一雙面天線，具有一第一天線圖案以及一第二天線圖案，其中該第一天線圖案及該第二天線圖案分別設置於該天線主板的該第一表面及該第二表面，且該第二天線圖案具有一饋入端及一接地端，該饋入端所傳送的訊號經由該導通孔與該第一天線圖案相互導通；以及一傳導片，連接該接地端並搭接於該金屬框；其中該第一天線圖案具有一第一輻射部以及一第二輻射部，且該第一輻射部及該第二輻射部之間具有一第一槽縫，該第一輻射部、該第二輻射部及該金屬框共振出一第一天線頻帶。
- 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中調整該第一槽縫的大小以調整該第一天線頻帶的一阻抗匹配頻寬。
- 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第一輻射部具有相連的一第一部分以及一第二部分，該第二輻射部具有相連的一第三部分以及一第四部分，且該第二部分連接該第三部分，該第一槽縫形成在該第四部分及該第一部分之間。
- 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中調整該第二部分的寬度或調整該第一部分的長度以改變該第一天線頻帶的一頻率落點位置。
- 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中該第二部分、該第三部分及該金屬框共振出一第二天線頻帶。
- 如申請專利範圍第5項所述的電子裝置，其中調整該第二部分的寬度以改變該第二天線頻帶的頻率落點位置。
- 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中該第一天線圖更具有一第三輻射部，其中該第一輻射部及該第三輻射部之間具有一第二槽縫，該第二部分、該第三部分、該第三輻射部及該金屬框共振出一第三天線頻帶。
- 如申請專利範圍第7項所述的電子裝置，調整該第二槽縫的大小以改變該第三天線頻帶的一阻抗匹配頻寬，且調整該第三部分的寬度以改變該第三天線頻帶的一頻率落點位置。
- 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，更包括一屏蔽件，而該至少一天線設置為多個，該屏蔽件設置於該金屬框內，位於該些天線之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該金屬支架與該金屬框一體成型。
- 一種天線組件，包括：一金屬框，其至少一側具有一開口；一塑膠片，與該開口嵌合；至少一天線，包括：一天線主板，設置於該塑膠片，具有一第一表面、一第二表面及一導通孔；一雙面天線，具有一第一天線圖案以及一第二天線圖案，其中該第一天線圖案及該第二天線圖案分別設置於該天線主板的該第一表面及該第二表面，且該第二天線圖案具有一饋入端及一接地端，該饋入端所傳送的訊號經由該導通孔與該第一天線圖案相互導通；以及一傳導片，連接該接地端並搭接於該金屬框；其中該第一天線圖案具有一第一輻射部以及一第二輻射部，且該第一輻射部及該第二輻射部之間具有一第一槽縫，該第一輻射部、該第二輻射部及該金屬框共振出一第一天線頻帶。
- 如申請專利範圍第11項所述的天線組件，其中調整該第一槽縫的大小以調整該第一天線頻帶的一阻抗匹配頻寬。
- 如申請專利範圍第11項所述的天線組件，其中該第一輻射部具有相連的一第一部分以及一第二部分，該第二輻射部具有相連的一第三部分以及一第四部分，且該第二部分連接該第三部分，該第一槽縫形成在該第四部分及該第一部分之間。
- 如申請專利範圍第13項所述的天線組件，其中調整該第二部分的寬度或調整該第一部分的長度以改變該第一天線頻帶的一頻率落點位置。
- 如申請專利範圍第13項所述的天線組件，其中該第二部分、該第三部分及該金屬框共振一第二天線頻帶。
- 如申請專利範圍第15項所述的天線組件，其中調整該第二部分的寬度以改變該第二天線頻帶的頻率落點位置。
- 如申請專利範圍第13項所述的天線組件，其中該第一天線圖更具有一第三輻射部，其中該第一輻射部及該第三輻射部之間具有一第二槽縫，該第二部分、該第三部分、該第三輻射部及該金屬框共振出一第三天線頻帶。
- 如申請專利範圍第17項所述的天線組件，其中調整該第二槽縫的大小以改變該第三天線頻帶的一阻抗匹配頻寬，且調整該第三部分的寬度以改變該第三天線頻帶的一頻率落點位置。
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