TWI678845B

TWI678845B - 天線結構及電腦裝置

Info

Publication number: TWI678845B
Application number: TW107112768A
Authority: TW
Inventors: 張琨盛; Kun-Sheng Chang; 林敬基; Ching-Chi Lin
Original assignee: 宏碁股份有限公司; Acer Incorporated
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2019-12-01
Also published as: TW201944653A

Abstract

本發明提出一種天線結構及電腦裝置。此天線結構適用於電腦裝置之殼體，且此天線結構包括第一閉槽孔及第二閉槽孔。第一閉槽孔設於殼體，並沿假想直線延伸。第二閉槽孔設於殼體，沿假想直線延伸，且與第一閉槽孔之形狀大致相等，以作為第一閉槽孔的匹配。藉此，在限制上緣高度小於4公厘的情況下，可提升天線效率並增大操作頻段之頻寬。

Description

天線結構及電腦裝置

本發明是有關於一種天線結構，且特別是有關於一種適用於窄邊框殼體之天線結構及電腦裝置。

在筆記型電腦、一體成形(All in one)桌上型電腦的產品列中，如何與其他產品之間產生差異化是各家業者長久以來努力的目標。而近年來，金屬背蓋(例如，A蓋(cover))及四邊窄邊框逐漸成為主流的設計元素，如此設計可使電腦裝置更具質感，並使閉槽孔(close-slot)式等槽孔天線孕育而生。

請參照圖1A是現有筆記型電腦NB設置槽孔天線A的示意圖。請進一步參照圖1B是圖1A中區域R的放大圖，針對封閉式槽孔(或稱閉槽孔)的效能而言，其最重要的尺寸除了槽孔本身的2.5公厘(mm)的寬度之外，另一要點在於槽孔的上緣空間(即，槽孔頂邊緣至金屬背蓋頂邊緣的距離，或稱上緣高度)必須要在4.5公厘以上，才能符合天線效率的需求。若此上緣空間進一步縮小，則槽孔天線A的天線效率與頻寬將不符合需求。此外，若此上緣空間再加上2公厘的距離供印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)接地，則將使得筆記型電腦NB邊框的寬度至少需要保留9公厘，且更難以符合窄邊框設計的目標。因此，現有技術通常會增加或保持上緣高度(4.5公厘以上)、或者改變PCB內的圖案(pattern)以增加效率或頻寬，但前者不符合工業設計(Industrial Design，ID)期待，而後者則是治標不治本。

有鑑於此，本發明提供一種天線結構及電腦裝置，在第一閉槽孔邊緣與殼體邊緣之間的寬度小於4公厘(mm)的條件下，增設對稱的第二閉槽孔，以改善第一閉槽孔的電氣特性。

本發明的天線結構，其適用於殼體，且此天線結構包括第一閉槽孔及第二閉槽孔。第一閉槽孔設於殼體，並沿假想直線延伸。第二閉槽孔設於殼體，沿假想直線延伸，且與第一閉槽孔之形狀大致相等，以作為第一閉槽孔的匹配。

本發明的電腦裝置包括殼體及天線結構。此天線結構包括第一閉槽孔及第二閉槽孔。第一閉槽孔設於殼體，並沿假想直線延伸。第二閉槽孔設於殼體，沿假想直線延伸，且與第一閉槽孔之形狀大致相等，以作為第一閉槽孔的匹配。

在本發明一實施例中，上述的第一閉槽孔之邊緣與殼體之邊緣相距小於4公厘，且第一閉槽孔與第二閉槽孔之間具有一段間隔，而此間隔小於3公厘。

基於上述，本發明實施例係在縮小上緣空間的前提下，在第一閉槽孔相對內側並具有特定間隔地設置形狀大致相等的第二閉槽孔，使第二閉槽孔作為地一閉槽孔的匹配，從而符合效能之需求。

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2是依據本發明第一實施例之天線結構100的示意圖。請參照圖2，此天線結構100設於殼體110(其至少由單一或多種金屬材質所製成，並可供導電)，天線結構100並包括第一閉槽孔FS、及第二閉槽孔MS。需說明的是，此殼體110內側(以背向圖面之一側定義為內側)設置有電路板130(例如是印刷電路板(PCB)，並可能透過金屬材質部件(圖未示)分別與殼體110及纜線(圖未示)相連，以作為部分接地或饋入元件)。

第一閉槽孔FS係具有長度L1(例如，40公厘(mm)等)及寬度W1(例如，2-2.5公厘)之長方形槽孔，並沿與殼體110平行之假想直線IL筆直延伸。而為了實現窄邊框之設計，第一閉槽孔FS之邊緣(圖中頂邊緣，即頂縱長邊)與殼體110之邊緣110A (圖中頂邊緣)相距 (即最短間距H1)係小於4公厘(例如，2、3、3.8公厘等)。第一閉槽孔FS之另一邊緣(圖中右側緣，即右橫寬邊)與殼體110之邊緣110B(圖中右邊緣)相距大於10公厘，以供纜線設置。

由於僅設置第一閉槽孔FS的槽孔天線恐因與殼體110之邊緣110A相距過近(即，小於4公厘)而影響天線效率及頻寬，因此本發明實施例更為槽孔天線增設第二閉槽孔MS。此第二閉槽孔MS設於殼體110，並沿假想直線IL筆直延伸，且與第一閉槽孔FS之形狀大致相等(即，長度L1及L2大致相等，且寬度W1及W2大致相等)，以作為第一閉槽孔FS的匹配。更值得注意的是，第二閉槽孔MS與第一閉槽孔FS之間具有一段間隔G，而此間隔G小於3公厘(例如，2、2.4、2.8公厘等)。換言之，第一閉槽孔FS與第二閉槽孔MS以此間隔G之中心線對稱設置，使第二閉槽孔MS與殼體110之邊緣110A相距 (即最短間距H2)亦小於4公厘(例如，2、3、3.9公厘等)。

於本實施例中，部分的機殼110與天線結構100即形成一個槽孔天線。在操作上，收發器(圖未示)透過纜線傳送饋入訊號至此槽孔天線，以激發槽孔天線，並使天線結構100透過第一閉槽孔FS操作在第一頻段(即，第一閉槽孔FS的周圍可形成環型路徑(或稱閉迴路)，以形成共振模態)，而長度L1即為第一頻段之1/2波長。例如，長度L1是40公厘，使第一頻段是符合Wi-Fi標準的2.4~2.5千萬赫茲(GHz)。當前述最短間距H1小於4公厘時，將第二閉槽孔MS以小於3公厘之間隔G設置於第一閉槽孔FS旁，將有助於優化此槽孔天線的阻抗匹配。需說明的是，本領域具有通常知識者可依據設計所需調整第一閉槽孔MS的形狀或/與大小，以藉此調整第一頻段的頻率與頻寬。

基於此前述發明精神，第一實施例之天線結構100還能加以變化，請參照圖3是依據本發明第二實施例之天線結構200的示意圖。與第一實施例不同之處在於，天線結構200更包括第三閉槽孔SS。第三閉槽孔SS設置於殼體210(可參照殼體110之說明，且其內側設有電路板230)，沿假想直線IL筆直延伸，且與第二閉槽孔MS之形狀大致相等(即，長度L3及L2大致相等，且寬度W3及W2大致相等)，其位置以第二閉槽孔MS之中心線(縱長邊之中心線)為對稱軸而與第一閉槽孔FS對稱設置，使第二閉槽孔FS作為該第三閉槽孔SS的匹配。此外，第三閉槽孔SS之邊緣(圖中頂邊緣，即頂縱長邊)與殼體210之邊緣210A (圖中頂邊緣)相距 (即最短間距H3)係小於4公厘(例如，2、3、3.7公厘等)，且第三閉槽孔SS與第二閉槽孔MS之間具有一段間隔G2，而此間隔G2小於3公厘(例如，1、2.3、2.9公厘等)。在操作上，收發器(圖未示)透過纜線傳送饋入訊號至由天線結構200與殼體210所形成槽孔天線，以激發此槽孔天線，並使天線結構200更透過第三閉槽孔SS操作在第二頻段(即，第三閉槽孔SS的周圍可形成另一段環型路徑(或稱閉迴路)，並形成共振模態) (例如，Wi-Fi標準的5.15~5.85GHz頻段)。藉此，第二閉槽孔MS可改善之槽孔天線的天線效率及頻寬。需說明的是，本領域具有通常知識者可依據設計所需調整第一閉槽孔FS及/或第三閉槽孔SS的形狀或/與大小，從而調整第一及或第二頻段的頻率與頻寬。

接著，透過電壓駐波比(VSWR)圖來比較設置第二閉槽孔MS之差異。請先參照圖4A是未設置第二槽孔MS的電壓駐波比圖，其是假設天線結構200中最短間距H3為2公厘、長度L1~L3為40公厘、寬度W1~W3為2公厘、及間隔G、G2大約為3公厘。同時參照圖4B是依照本發明第二實施例之槽孔天線的電壓駐波比圖。第二實施例之槽孔天線之曲線420(即電壓駐波比)與未設置第二閉槽孔MS之曲線410相比，無論是在2.4~2.5GHz頻段或是在5.15~5.85GHz頻段的頻寬都更寬。

請接著參照圖5是以圖4A及4B相同配置下之天線效率圖，第二實施例之槽孔天線的曲線520在2.4~2.5GHz頻段及5.15~5.85GHz頻段的效率皆比未設置第二槽孔MS的曲線510更高。

將前述天線結構100、200導入電腦裝置(例如，筆記型電腦、平板電腦、一體成形桌上型電腦等)中，將可使其殼體具有更多空間容納諸如顯示螢幕、鍵盤、硬碟、主機板、觸控板等電子元件。舉例而言，圖6A是依據本發明第三實施例之電腦裝置1的示意圖。請參照圖6A，此電腦裝置1的A蓋(cover)10設有天線結構100，也就是說，A蓋10即為殼體110。除此之外，圖6B、6C、6D是依據本發明第四、第五及第六實施例之電腦裝置2、3、4的示意圖。請參照圖6B、6C、6D，電腦裝置2的B蓋(cover)20設有天線結構100(B蓋20即為殼體110)，電腦裝置3的C蓋(cover)30設有天線結構100(C蓋30即為殼體110)，電腦裝置4的D蓋(cover)40設有天線結構100(D蓋40即為殼體110)。以圖6B為例，由於天線結構100與B蓋20邊緣的最短間距G小於4公厘，因此顯示螢幕21可更加貼近B蓋20邊緣，從而提升視覺體驗。需說明的是，天線結構100事實上可依據需求而設置於接近A蓋10、B 蓋20、C蓋30及D蓋40的任何一邊，且前述第三至第六實施例中的天線結構100亦可更改為天線結構200。

綜上所述，本發明實施例係在限制上緣高度小於4公厘且不改變電路板內圖案的前提下，提出改善槽孔天線效能的解決方案。在第一閉槽孔的相對內側相距特定間隔(小於3公厘)處另設置平行且相同形狀之第二閉槽孔，以作為第一閉槽孔之匹配，從而改善天線效率及頻寬表現。除此之外，第二閉槽孔之設計，亦可提升殼體成形的成功率(不易彎曲)。

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。

1、2、3、4：電腦裝置 10：A蓋 20：B蓋 21：顯示螢幕 30：C蓋 40：C蓋 A：槽孔天線 NB：筆記型電腦 R：區域 100、200：天線結構 110、210：殼體 110A、110B、210A：邊緣 H1、H2、H3：最短間距 G、G2：間隔 L1、L2、L3：長度 W1、W2、W3：寬度 IL：假想直線 FS：第一閉槽孔 MS：第二閉槽孔 SS：第三閉槽孔 130、230：電路板 410、420、510、520：曲線 X、Y、Z：方向

圖1A是現有筆記型電腦設置槽孔天線的示意圖。圖1B是圖1A中區域的放大圖。圖2是依據本發明第一實施例之天線結構的示意圖。圖3是依據本發明第二實施例之天線結構的示意圖。圖4A是未設置第二槽孔的電壓駐波比圖。圖4B是依據本發明第二實施例之電壓駐波比圖。圖5是天線效率圖。圖6A~6D是依據本發明第三、第四、第五、及第六實施例之電腦裝置的示意圖。

Claims

一種天線結構，適用於設於一殼體，而該天線結構包括：一第一閉槽孔，設於該殼體，並沿一假想直線延伸；以及一第二閉槽孔，設於該殼體，沿該假想直線延伸，且該第二閉槽孔之長度與該第一閉槽孔之長度大致相等，以作為該第一閉槽孔的匹配。
如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中該第一閉槽孔之邊緣與該殼體之邊緣相距小於4公厘。
如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中該第一閉槽孔與該第二閉槽孔之間具有一間隔，而該間隔小於3公厘。
如申請專利範圍第1項所述的天線結構，其中該天線結構透過該第一閉槽孔操作在一第一頻段，而該第一閉槽孔係一長方形槽孔，其長度為該第一頻段之1/2波長，且其寬度介於2至2.5公厘。
如申請專利範圍第1項所述的天線結構，更包括：一第三閉槽孔，設於該殼體，沿該假想直線延伸，且與該第二閉槽孔之形狀大致相等，其位置以該第二閉槽孔之中心線為對稱軸而與該第一閉槽孔對稱設置，使該第二閉槽孔作為該第三閉槽孔的匹配。
一種電腦裝置，包括：一殼體；以及一天線結構，包括：一第一閉槽孔，設於該殼體，並沿一假想直線延伸；以及一第二閉槽孔，設於該殼體，沿該假想直線延伸，且該第二閉槽孔之長度與該第一閉槽孔之長度大致相等，以作為該第一閉槽孔的匹配。
如申請專利範圍第6項所述的電腦裝置，其中該第一閉槽孔之邊緣與該殼體之邊緣相距小於4公厘。
如申請專利範圍第6項所述的電腦裝置，其中該第一閉槽孔與該第二閉槽孔之間具有一間隔，而該間隔小於3公厘。
如申請專利範圍第6項所述的電腦裝置，其中該天線結構透過該第一閉槽孔操作在一第一頻段，而該第一閉槽孔係一長方形槽孔，其長度為該第一頻段之1/2波長，且其寬度介於2至2.5公厘。
如申請專利範圍第6項所述的電腦裝置，其中該天線結構更包括：一第三閉槽孔，設於該殼體，沿該假想直線延伸，且與該第二閉槽孔之形狀大致相等，其位置以該第二閉槽孔之中心線為對稱軸而與該第一閉槽孔對稱設置，使該第二閉槽孔作為該第三閉槽孔的匹配。
一種天線結構，適用於設於一殼體，而該天線結構包括：一第一閉槽孔，設於該殼體，並沿一假想直線延伸；一第二閉槽孔，設於該殼體，沿該假想直線延伸，且與該第一閉槽孔之形狀大致相等，以作為該第一閉槽孔的匹配；以及一第三閉槽孔，設於該殼體，沿該假想直線延伸，且與該第二閉槽孔之形狀大致相等，其位置以該第二閉槽孔之中心線為對稱軸而與該第一閉槽孔對稱設置，使該第二閉槽孔作為該第三閉槽孔的匹配。
一種電腦裝置，包括：一殼體；以及一天線結構，包括：一第一閉槽孔，設於該殼體，並沿一假想直線延伸；一第二閉槽孔，設於該殼體，沿該假想直線延伸，且與該第一閉槽孔之形狀大致相等，以作為該第一閉槽孔的匹配；以及一第三閉槽孔，設於該殼體，沿該假想直線延伸，且與該第二閉槽孔之形狀大致相等，其位置以該第二閉槽孔之中心線為對稱軸而與該第一閉槽孔對稱設置，使該第二閉槽孔作為該第三閉槽孔的匹配。