TWI698045B - 行動裝置 - Google Patents

Abstract

一種行動裝置，包括：一金屬機構件、一第二輻射部、一連接部，以及一第三輻射部。金屬機構件具有一縫隙，其中金屬機構件包括鄰近於縫隙之一第一輻射部。第二輻射部係設置於該縫隙之內。第三輻射部具有一饋入點，其中第三輻射部係經由連接部耦接至第二輻射部。第一輻射部、第二輻射部、連接部，以及第三輻射部係共同形成一天線結構。第一輻射部係激發產生一第一頻帶。第二輻射部係激發產生一第二頻帶。第三輻射部係激發產生一第三頻帶。金屬機構件和第二輻射部皆位於一第一平面上。第三輻射部位於與第一平面相平行且相異之一第二平面上。

Description

行動裝置

本發明係關於一種行動裝置(Mobile Device)，特別係關於一種行動裝置及其天線結構(Antenna Structure)。

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、850 MHz、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。

為了追求造型美觀，現今設計者常會在行動裝置中加入金屬元件之要素。然而，新增之金屬元件卻容易對於行動裝置中支援無線通訊之天線產生負面影響，進而降低行動裝置之整體通訊品質。因此，有必要提出一種全新之行動裝置和天線結構，以克服傳統技術所面臨之問題。

在較佳實施例中，本發明提供一種行動裝置，包括：一金屬機構件，具有一縫隙，其中該金屬機構件包括鄰近於該縫隙之一第一輻射部；一第二輻射部，設置於該縫隙之內；一連接部；以及一第三輻射部，具有一饋入點，其中該第三輻射部係經由該連接部耦接至該第二輻射部；其中該第一輻射部、該第二輻射部、該連接部，以及該第三輻射部係共同形成一天線結構；其中該第一輻射部係激發產生一第一頻帶，該第二輻射部係激發產生一第二頻帶，而該第三輻射部係激發產生一第三頻帶；其中該金屬機構件和該第二輻射部皆位於一第一平面上，而該第三輻射部係位於與該第一平面相平行且相異之一第二平面上。

在一些實施例中，該縫隙係呈現一直條形，該縫隙具有一開口端和一閉口端，而該縫隙與該金屬機構件之一邊緣大致平行。

在一些實施例中，該第一輻射部係介於該縫隙和該金屬機構件之該邊緣之間，該第一輻射部具有一第一端和一第二端，該第一輻射部之該第一端與該縫隙之該閉口端互相對齊，而該第一輻射部之該第二端與該縫隙之該開口端互相對齊。

在一些實施例中，該第一輻射部和該第二輻射部之間形成一耦合間隙，使得該第一輻射部係由該第二輻射部所耦合激發。

在一些實施例中，該行動裝置更包括：一短路部，其中該第二輻射部係經由該短路部耦接至該金屬機構件，而該連接部與該第二輻射部和該第三輻射部皆大致互相垂直。

在一些實施例中，該第二輻射部、該連接部、該第三輻射部、該短路部，以及該金屬機構件為一體成形之元件。

在一些實施例中，該短路部係設置於該縫隙之內且位於該第一平面上。

在一些實施例中，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5150MHz至5500MHz之間，而該第三頻帶係介於5500MHz至5850MHz之間。

在一些實施例中，該縫隙或該第一輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該行動裝置更包括：一信號源；以及一同軸電纜線，其中該同軸電纜線在平行於該縫隙之方向上作延伸，而不朝垂直於該縫隙之方向上作延伸。

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行動裝置100之立體圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之俯視圖。第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之側視圖。請一併參考第1A、1B、1C圖。行動裝置100可以是一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1A、1B、1C圖所示，行動裝置100至少包括：一金屬機構件(Metal Mechanism Element)110、一第二輻射部(Radiation Element)140、一連接部(Connection Element)150，以及一第三輻射部160，其中第二輻射部140、連接部150，以及第三輻射部160皆可用金屬材質製成。必須理解的是，雖然未顯示於第1A、1B、1C圖中，行動裝置100更可包括其他元件，例如：一顯示器(Display Device)、一揚聲器(Speaker)、一觸控模組(Touch Control Module)、一供電模組(Power Supply Module)，以及一外殼(Housing)。

金屬機構件110具有一縫隙(Slit)120，其中縫隙120可以大致呈現一直條形。縫隙120具有一開口端(Open End)121和一閉口端(Closed End)122。縫隙120係與金屬機構件110之一邊緣111大致互相平行。金屬機構件110包括一第一輻射部130，其中第一輻射部130可以大致呈現一直條形。第一輻射部130係鄰近於縫隙120，並介於縫隙120和金屬機構件110之邊緣111之間。必須注意的是，本說明書中所謂「鄰近」或「相鄰」一詞可指對應之二元件間距小於一既定距離(例如：5mm或更短)，亦可包括對應之二元件彼此直接接觸之情況(亦即，前述間距縮短至0)。第一輻射部130具有一第一端131和一第二端132，其中第一輻射部130之第一端131係耦接至金屬機構件110之其餘部份(可視為一接地元件)，而第一輻射部130之第二端132為一開路端。第一輻射部130之第一端131可與縫隙120之閉口端122互相對齊，而第一輻射部130之第二端132可與縫隙120之開口端121互相對齊。在一些實施例中，金屬機構件110為行動裝置100之一金屬背蓋(Metal Back Cover)。例如，若行動裝置100為一筆記型電腦，則金屬機構件110可為筆記型電腦領域中俗稱之「A件」。

第二輻射部140可以大致呈現一直條形。第二輻射部140係設置於縫隙120之內，其中第二輻射部140係與金屬機構件110位於同一平面上。第二輻射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第二輻射部140之第二端142為一開路端。連接部150可與第二輻射部140和第三輻射部160皆大致互相垂直。第三輻射部160可以大致呈現一直條形。第一輻射部130、第二輻射部140，以及第三輻射部160可以大致互相平行。第三輻射部160和第二輻射部140係位於不同平面上。例如，若金屬機構件110和第二輻射部140係位於一第一平面上，則第三輻射部160可位於與第一平面相平行且相異之一第二平面上。第三輻射部160具有一第一端161和一第二端162，其中第三輻射部160之第一端161係經由連接部150耦接至第二輻射部140之第一端141，而第三輻射部160之第二端162為一開路端。第三輻射部160之第二端162和第二輻射部140之第二端142可以大致朝相同方向作延伸(例如，-X軸方向)。在一些實施例中，第二輻射部140、連接部150，以及第三輻射部160係與金屬機構件110及其第一輻射部130為一體成形之元件。若行動裝置100為一筆記型電腦，則第三輻射部160可介於筆記型電腦領域中俗稱之「A件」和「B件」之間，其中「B件」包括一顯示器。

在較佳實施例中，第一輻射部130、第二輻射部140、連接部150，以及第三輻射部160係共同形成一天線結構(Antenna Structure)，其中天線結構之一饋入點(Feeding Point)FP可位於第三輻射部160之第一端161處，而天線結構之一第一接地點(Grounding Point)GP1可位於縫隙120之閉口端122處。例如，一信號源(Signal Source)(未顯示)之一正極(Positive Electrode)可耦接至饋入點FP，而信號源之一負極(Negative Electrode)可耦接至第一接地點GP1，以激發前述之天線結構。

在天線原理方面，第一輻射部130係激發產生一第一頻帶(Frequency Band)，第二輻射部140係激發產生一第二頻帶，而第三輻射部160係激發產生一第三頻帶。例如，第一頻帶可介於2400MHz至2500MHz之間，第二頻帶可介於5150MHz至5500MHz之間，而第三頻帶可介於5500MHz至5850MHz之間。因此，行動裝置100之天線結構將至少可支援WLAN(Wireless Local Area Networks) 2.4GHz/5GHz之雙頻操作。詳細而言，第一輻射部130和第二輻射部140之間可形成一耦合間隙(Coupling Gap)，使得第一輻射部130可由第二輻射部140所耦合激發。必須注意的是，行動裝置100之天線結構並未設置於任何介質基板(Dielectric Substrate)上。在省略介質基板之前提下，所提之耦合饋入式天線結構能直接與行動裝置100之金屬機構件110互相整合，以最小化整體天線尺寸。

第2A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置200之立體圖。第2B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置200之俯視圖。第2C圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置200之側視圖。請一併參考第2A、2B、2C圖。第2A、2B、2C圖與第1A、1B、1C圖相似，兩者之差異在於，行動裝置200之一天線結構更包括一短路部(Shorting Element)270。短路部270可以大致呈現一矩形。短路部270係設置於縫隙120之內，其中第二輻射部140之一中間部份係經由短路部270耦接至金屬機構件110上之一第二接地點GP2。金屬機構件110、第二輻射部140，以及短路部270三者可位於同一平面上，其中短路部270亦可與金屬機構件110為一體成形之元件。

在一些實施例中，行動裝置200更包括一同軸電纜線(Coaxial Cable)280和一信號源290。同軸電纜線280包括一中心導線(Central Conductive Line)281和一導體外殼(Conductive Housing)282，其中信號源290之一正極係經由同軸電纜線280之中心導線281耦接至饋入點FP，而信號源290之一負極係經由同軸電纜線280之導體外殼282耦接至第一接地點GP1。必須注意的是，同軸電纜線280可僅在平行於縫隙120之方向上作延伸(例如：X軸方向)，而不朝垂直於縫隙120之方向上作延伸(例如：Y軸方向)，以進一步縮小行動裝置200之天線結構之整體面積。

第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置200之天線結構之返回損失(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，行動裝置200之天線結構可涵蓋介於2400MHz至2500MHz之間之一第一頻帶FB1、介於5150MHz至5500MHz之間之一第二頻帶FB2，以及介於5500MHz至5850MHz之間之一第三頻帶FB3。因此，行動裝置200之天線結構將至少可支援WLAN 2.4GHz/5GHz之雙頻操作。

第4圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置200之天線結構之輻射效率(Radiation Efficiency)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表天線效率(dB)。根據第4圖之量測結果，行動裝置200之天線結構於第一頻帶FB1內之輻射效率可達約-3dB，而於第二頻帶FB2和第三頻帶FB3內之輻射效率可達約-5.5dB，此已可滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。

在天線原理方面，第一輻射部130係激發產生第一頻帶FB1，第二輻射部140係激發產生第二頻帶FB2，而第三輻射部160係激發產生第三頻帶FB3，其中金屬機構件110之第一輻射部130係由位於縫隙120內之第二輻射部140所耦合激發。根據實際量測結果，短路部270之加入可微調天線結構之阻抗匹配(Impedance Matching)，從而可最小化天線結構之整體尺寸。

在一些實施例中，行動裝置200之元件尺寸可如下列所述。槽孔120或第一輻射部130之長度L1(亦即，由開口端121至閉口端122之長度L1，或是由第一端131至第二端132之長度L1)可以大致等於第一頻帶FB1之0.25倍波長(λ/4)。第二輻射部140之長度L2(亦即，由第一端141至第二端142之長度L2)可以大致等於第二頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。連接部150於金屬機構件110上之高度H1可約介於1mm至3mm之間。第三輻射部160之長度L3(亦即，由第一端161至第二端162之長度L3)可以大致等於第三頻帶FB3之0.25倍波長(λ/4)。縫隙120之寬度W1可以大致等於第一輻射部130之寬度W2。第二輻射部140之寬度W3可以大致等於第三輻射部160之寬度W4。縫隙120之寬度W1可大致等於第二輻射部140之寬度W3之2倍，或是第三輻射部160之寬度W4之2倍。短路部270之寬度W5可約介於2mm至2.5mm之間。饋入點FP和第二短路點GP2之間距D1可小於5mm。行動裝置200之天線結構於Y軸方向上之總寬度(亦即，寬度W1和寬度W2之總和)可小於或等於4mm，以適用於窄邊框(Narrow Border)設計。以上尺寸範圍係根據多次實驗結果而求出，其有助於最佳化行動裝置200之操作頻寬(Operation Bandwidth)和阻抗匹配。第2A、2B、2C圖之行動裝置200之其餘特徵皆與第1A、1B、1C圖之行動裝置100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

本發明提出一種新穎之行動裝置，其包括一立體天線結構。當此天線結構應用於具有一金屬機構件之行動裝置時，由於金屬機構件可視為天線結構之一延伸部份，故能有效避免金屬機構件對行動裝置之通訊品質產生負面影響。另外，本發明之天線結構可不必依附於任何介質基板上，從而能提高天線設計之自由度。總而言之，本發明能兼得小尺寸、寬頻帶，以及美化裝置外型之優勢，故其很適合應用各種窄邊框之行動通訊裝置當中。

值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之行動裝置及天線結構並不僅限於第1-4圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-4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行動裝置及天線結構當中。

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。

100、200:行動裝置 110:金屬機構件 111:金屬機構件之邊緣 120:縫隙 121:縫隙之開口端 122:縫隙之閉口端 130:第一輻射部 131:第一輻射部之第一端 132:第一輻射部之第二端 140:第二輻射部 141:第二輻射部之第一端 142:第二輻射部之第二端 150:連接部 160:第三輻射部 161:第三輻射部之第一端 162:第三輻射部之第二端 270:短路部 280:同軸電纜線 281:中心導線 282:導體外殼 290:信號源 D1:間距 FB1:第一頻帶 FB2:第二頻帶 FB3:第三頻帶 FP:饋入點 GC1:耦合間隙 GP1:第一接地點 GP2:第二接地點 H1:高度 L1、L2、L3:長度 W1、W2、W3、W4、W5:寬度 X:X軸 Y:Y軸 Z:Z軸

第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之立體圖。 第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之俯視圖。 第1C圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之側視圖。 第2A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之立體圖。 第2B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之俯視圖。 第2C圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之側視圖。 第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之天線結構之返回損失圖。 第4圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之天線結構之輻射效率圖。

100:行動裝置

110:金屬機構件

111:金屬機構件之邊緣

120:縫隙

121:縫隙之開口端

122:縫隙之閉口端

130:第一輻射部

131:第一輻射部之第一端

132:第一輻射部之第二端

140:第二輻射部

141:第二輻射部之第一端

142:第二輻射部之第二端

150:連接部

160:第三輻射部

161:第三輻射部之第一端

162:第三輻射部之第二端

FP:饋入點

GP1:第一接地點

X:X軸

Y:Y軸

Z:Z軸

Claims (10)

1. 一種行動裝置，包括：一金屬機構件，具有一縫隙，其中該金屬機構件包括鄰近於該縫隙之一第一輻射部；一第二輻射部，設置於該縫隙之內；一連接部；一第三輻射部，具有一饋入點，其中該第三輻射部係經由該連接部耦接至該第二輻射部；以及一短路部，其中該第二輻射部係經由該短路部耦接至該金屬機構件，而該連接部與該第二輻射部和該第三輻射部皆大致互相垂直；其中該第一輻射部、該第二輻射部、該連接部，以及該第三輻射部係共同形成一天線結構；其中該第一輻射部係激發產生一第一頻帶，該第二輻射部係激發產生一第二頻帶，而該第三輻射部係激發產生一第三頻帶；其中該金屬機構件和該第二輻射部皆位於一第一平面上，而該第三輻射部係位於與該第一平面相平行且相異之一第二平面上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該縫隙係呈現一直條形，該縫隙具有一開口端和一閉口端，而該縫隙與該金屬機構件之一邊緣大致平行。
3. 如申請專利範圍第2項所述之行動裝置，其中該第一輻射部係介於該縫隙和該金屬機構件之該邊緣之間，該第一輻射部具有一第一端和一第二端，該第一輻射部之該第一端與該縫隙之該 閉口端互相對齊，而該第一輻射部之該第二端與該縫隙之該開口端互相對齊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一輻射部和該第二輻射部之間形成一耦合間隙，使得該第一輻射部係由該第二輻射部所耦合激發。
5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第二輻射部、該連接部、該第三輻射部、該短路部，以及該金屬機構件為一體成形之元件。
6. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該短路部係設置於該縫隙之內且位於該第一平面上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5150MHz至5500MHz之間，而該第三頻帶係介於5500MHz至5850MHz之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之行動裝置，其中該縫隙或該第一輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。
9. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一信號源；以及一同軸電纜線，其中該同軸電纜線在平行於該縫隙之方向上作延伸，而不朝垂直於該縫隙之方向上作延伸。
10. 一種行動裝置，包括：一金屬機構件，具有一縫隙，其中該金屬機構件包括鄰近於該 縫隙之一第一輻射部；一第二輻射部，設置於該縫隙之內；一連接部；以及一第三輻射部，具有一饋入點，其中該第三輻射部係經由該連接部耦接至該第二輻射部；其中該第一輻射部、該第二輻射部、該連接部，以及該第三輻射部係共同形成一天線結構；其中該第一輻射部係激發產生一第一頻帶，該第二輻射部係激發產生一第二頻帶，而該第三輻射部係激發產生一第三頻帶；其中該金屬機構件和該第二輻射部皆位於一第一平面上，而該第三輻射部係位於與該第一平面相平行且相異之一第二平面上；其中該第一輻射部和該第二輻射部之間形成一耦合間隙，使得該第一輻射部係由該第二輻射部所耦合激發。

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