TWI708427B - 行動裝置 - Google Patents

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Abstract

一種行動裝置，包括：一金屬機構件、一介質基板，以及一饋入輻射部。金屬機構件具有一開口槽孔，其中開口槽孔係呈現一L字形。介質基板係鄰近於金屬機構件。饋入輻射部具有一饋入點並設置於介質基板上，其中饋入輻射部係至少部份沿開口槽孔作延伸。饋入輻射部和金屬機構件之開口槽孔係共同形成一天線結構，其中天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶，以及一第三頻帶。

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，本發明提出一種行動裝置，包括：一金屬機構件，具有一開口槽孔，其中該開口槽孔係呈現一L字形；一介質基板，鄰近於該金屬機構件；以及一饋入輻射部，具有一饋入點，並設置於該介質基板上，其中該饋入輻射部係至少部份沿該開口槽孔作延伸；其中該饋入輻射部和該金屬機構件之該開口槽孔係共同形成一天線結構；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。
在一些實施例中，該第一頻帶係位於1575MHz處，該第二頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，而該第三頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間。
在一些實施例中，該開口槽孔包括互相垂直之一第一部份和一第二部份，該第一部份係鄰近於該開口槽孔之一開口端，而該第二部份係鄰近於該開口槽孔之一閉口端。
在一些實施例中，該開口槽孔之總長度係等於該第一頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中，該饋入輻射部係呈現一倒U字形。
在一些實施例中，該饋入輻射部包括一第一區段、一第二區段，以及一第三區段，該饋入點係位於該第一區段上，而該第三區段係經由該第二區段耦接至該第一區段。
在一些實施例中，該饋入輻射部之該第二區段係沿該開口槽孔之該第一部份作延伸，而該饋入輻射部之該第三區段係沿該開口槽孔之該第二部份作延伸。
在一些實施例中，該行動裝置更包括：一第一增寬元件，設置於該介質基板上，並耦接至該饋入輻射部之該第一區段。
在一些實施例中，該行動裝置更包括：一第二增寬元件，設置於該介質基板上，並耦接至該饋入輻射部之該第一區段和該第二區段之交界點處。
在一些實施例中，該行動裝置更包括：一第三增寬元件，設置於該介質基板上，並耦接至該饋入輻射部之該第三區段。
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(Mobile Device)100之俯視圖。例如，行動裝置100可為一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1A圖所示，行動裝置100至少包括：一金屬機構件(Metal Mechanism Element)110、一介質基板(Dielectric Substrate)130，以及一饋入輻射部(Feeding Radiation Element)140，其中饋入輻射部140可用金屬材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之金屬機構件110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。必須理解的是，雖然未顯示於第1A、1B、1C圖中，但行動裝置100更可包括一觸控面板(Touch Control Panel)、一顯示器(Display Device)、一揚聲器(Speaker)、一電池模組(Battery Module)，或(且)一外殼(Housing)。
金屬機構件110可以是行動裝置100之一金屬外殼。在一些實施例中，金屬機構件110為一筆記型電腦之一金屬上蓋，或為一平板電腦之一金屬背蓋，但亦不僅限於此。舉例而言，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」。金屬機構件110具有一開口槽孔(Open Slot)120，其中金屬機構件110之開口槽孔120大致呈現一L字形。開口槽孔120具有互相遠離之一開口端(Open End)121和一閉口端(Closed End)122。詳細而言，開口槽孔120包括一第一部份124和一第二部份125，其中第一部份124和第二部份125可以各自大致呈現一直條形，而第一部份124和第二部份125更可大致互相垂直。開口槽孔120之第一部份124係鄰近於開口槽孔120之開口端121，而開口槽孔120之第二部份125係鄰近於開口槽孔120之閉口端122。開口槽孔120之第一部份124之長度L1可以大於或等於開口槽孔120之第二部份125之長度L2。在一些實施例中，行動裝置100更包括一非導體填充元件(Nonconductive Filling Element)(未顯示)，其係填充於金屬機構件110之開口槽孔120中，以達成防水(Waterproof)或防塵(Dustproof)之功能。
介質基板130可以是一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130具有相對之一第一表面E1和一第二表面E2，其中饋入輻射部140係設置於介質基板130之第一表面E1上，而介質基板130之第二表面E2係鄰近於金屬機構件110之開口槽孔120。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)。在一些實施例中，介質基板130之第二表面E2係與金屬機構件110互相貼合，其中介質基板130係延伸跨越金屬機構件110之開口槽孔120。在較佳實施例中，饋入輻射部140和金屬機構件110之開口槽孔120係共同形成一天線結構(Antenna Structure)。
饋入輻射部140可以大致呈現一倒U字形。饋入輻射部140具有一第一端141和一第二端142，其中一饋入點(Feeding Point)FP係位於饋入輻射部140之第一端141處，而饋入輻射部140之第二端142為一開路端(Open End)。饋入點FP可耦接至一信號源(Signal Source)190。例如，信號源190可以是一射頻(Radio Frequency)模組，其可用於激發行動裝置100之天線結構。饋入輻射部140係至少部份沿開口槽孔120作延伸。亦即，饋入輻射部140於金屬機構件110上具有一整體垂直投影(Vertical Projection)，其中此整體垂直投影係與開口槽孔120至少部份重疊。
詳細而言，饋入輻射部140包括一第一區段(Segment)144、一第二區段145，以及一第三區段146，其中饋入點FP係位於第一區段144上，而第三區段146係經由第二區段145耦接至第一區段144。第一區段144、第二區段145，以及第三區段146可以各自大致呈現一直條形，其中第一區段144和第三區段146可以大致互相平行，而第二區段145可與第一區段144和第三區段146皆大致互相垂直。第二區段145之長度LB可以大於或等於第一區段144之長度LA，而第一區段144之長度LA可以大於或等於第三區段146之長度LC。饋入輻射部140之第二區段145係沿開口槽孔120之第一部份124作延伸。亦即，饋入輻射部140之第二區段145於金屬機構件110上具有一第一垂直投影，其中此第一垂直投影可以完全或至少部份位於開口槽孔120之第一部份124之內部。饋入輻射部140之第三區段146係沿開口槽孔120之第二部份125作延伸。亦即，饋入輻射部140之第三區段146於金屬機構件110上具有一第二垂直投影，其中此第二垂直投影可以完全或至少部份位於開口槽孔120之第二部份125之內部。在此設計下，饋入輻射部140不會佔用額外太多之設計空間，故可有效地微縮行動裝置100之整體天線尺寸。
在一些實施例中，行動裝置100更包括一第一增寬元件(Widening Element)150、一第二增寬元件160，以及一第三增寬元件170其中之一或複數者，使得饋入輻射部140具有一不等寬結構。第一增寬元件150、第二增寬元件160，以及第三增寬元件170皆由金屬材質所製成，且其皆設置於介質基板130之第一表面E1上。第一增寬元件150、第二增寬元件160，以及第三增寬元件170可以各自大致呈現一矩形或一正方形。第一增寬元件150係耦接至饋入輻射部140之第一區段144，其中第一增寬元件150係鄰近於饋入輻射部140之第一端141和饋入點FP處。第二增寬元件160係耦接至饋入輻射部140之第一區段144和第二區段145之一交界點147處。第三增寬元件170係耦接至饋入輻射部140之第三區段146之一中心點148處。必須注意的是，第一增寬元件150、第二增寬元件160，以及第三增寬元件170皆為選用元件(Optional Element)，在其他實施例中亦可移除之。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線結構之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)圖。根據第2圖之量測結果，行動裝置100之天線結構可以涵蓋一第一頻帶FB1、一第二頻帶FB2，以及一第三頻帶FB3，其中第一頻帶FB1可大致位於1575MHz處，第二頻帶FB2可約介於2400MHz至2500MHz之間，而第三頻帶FB3可約介於5150MHz至5850MHz之間。因此，行動裝置100之天線結構至少可支援GPS(Global Positioning System)和WLAN(Wireless Local Area Networks) 2.4GHz/5GHz之多頻帶操作。
在一些實施例中，行動裝置100之天線原理係如下列所述。饋入輻射部140和金屬機構件110之開口槽孔120可用於激發產生第一頻帶FB1、第二頻帶FB2，以及第三頻帶FB3。詳細而言，整體之開口槽孔120可對應於第一頻帶FB1，開口槽孔120之第一部份124可對應於第二頻帶FB2，而開口槽孔120之第二部份125可對應於第三頻帶FB3。另外，整體之饋入輻射部140亦可貢獻於第一頻帶FB1，而因三倍頻效應(Triple-Frequency Effect)其更可貢獻於第三頻帶FB3，使得第一頻帶FB1和第三頻帶FB3之頻寬皆增加。第一增寬元件150之加入可用於微調第三頻帶FB3之阻抗匹配(Impedance Matching)。第二增寬元件160之加入可用於分離第一頻帶FB1和第二頻帶FB2之共振模態(Resonant Mode)。第三增寬元件170之加入可用於微調第二頻帶FB2之阻抗匹配。
在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。開口槽孔120之總長度(亦即，L1+L2)可以大致等於第一頻帶FB1之0.25倍波長(λ/4)。開口槽孔120之第一部份124之長度L1可以大致等於第二頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。開口槽孔120之第二部份125之長度L2可以大致等於第三頻帶FB3之0.25倍波長(λ/4)。開口槽孔120之寬度W1可介於2mm至4mm之間。饋入輻射部140之第二區段145之長度LB可以小於或等於開口槽孔120之第一部份124之長度L1。饋入輻射部140之第三區段146之長度LC可以略大於、等於，或小於開口槽孔120之第二部份125之長度L2。介質基板130之厚度(亦即，第一表面E1和第二表面E2之間距)可小於1mm，例如：0.4mm。行動裝置100之天線結構之總長度可約為19mm，總寬度可約為21mm。以上元件尺寸之範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化行動裝置100之天線結構之操作頻寬(Operation Bandwidth)和阻抗匹配。
第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置300之俯視圖。第3圖和第1A圖相似。在第3圖之實施例中，行動裝置300不包括前述之第一增寬元件150、第二增寬元件160，以及第三增寬元件170，使得饋入輻射部140具有一等寬結構。例如，饋入輻射部140之寬度W2可介於2mm至4mm之間，但亦不僅限於此。根據實際量測結果，在適當之尺寸設計下，行動裝置300之天線結構亦可涵蓋前述之第一頻帶FB1、第二頻帶FB2，以及第三頻帶FB3，即使是在第一增寬元件150、第二增寬元件160，以及第三增寬元件170皆被省略之情況下亦然。第3圖之行動裝置300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。
第4A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置410之立體圖。在第4A圖之實施例中，行動裝置410為一平板電腦，而前述之天線結構(包括開口槽孔120)可形成於此平板電腦之一金屬背蓋或一金屬飾板之外圍之任一位置處。第4A圖之行動裝置410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。
第4B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置420之立體圖。在第4B圖之實施例中，行動裝置420為一筆記型電腦，而前述之天線結構(包括開口槽孔120)可形成於此筆記型電腦之一金屬上蓋或一金屬飾板之外圍之任一位置處。第4B圖之行動裝置420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。
第4C圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置430之立體圖。在第4C圖之實施例中，行動裝置430為一銷售點終端(Point of Sales，POS)系統，而前述之天線結構(包括開口槽孔120)可形成於此銷售點終端系統之一金屬外殼上之任一位置處。第4C圖之行動裝置430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和天線結構，其可與一金屬機構件互相整合。由於金屬機構件可以視為天線結構之一延伸部份，其將不會對天線結構之輻射性能造成負面影響。另外，由於天線結構之饋入輻射部係至少部份沿著金屬機構件之開口槽孔作延伸，此種設計還能進一步微縮整體天線尺寸。相較於傳統設計，本發明可兼得小尺寸、寬頻帶，以及美化行動裝置外觀等優勢，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、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、300、410、420、430～行動裝置； 110～金屬機構件； 120～開口槽孔； 121～開口槽孔之開口端； 122～開口槽孔之閉口端； 124～開口槽孔之第一部份； 125～開口槽孔之第二部份； 130～介質基板； 140～饋入輻射部； 141～饋入輻射部之第一端； 142～饋入輻射部之第二端； 144～饋入輻射部之第一區段； 145～饋入輻射部之第二區段； 146～饋入輻射部之第三區段； 147～交界點； 148～中心點； 150～第一增寬元件； 160～第二增寬元件； 170～第三增寬元件； 190～信號源； E1～介質基板之第一表面； E2～介質基板之第二表面； FB1～第一頻帶； FB2～第二頻帶； FB3～第三頻帶； FP～饋入點； L1、L2、L3、LA、LB、LC～長度； W1、W2～寬度。
第1A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1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之金屬機構件之俯視圖。 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2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之天線結構之電壓駐波比圖。 第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之俯視圖。 第4A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4B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4C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。
100～行動裝置； 110～金屬機構件； 120～開口槽孔； 121～開口槽孔之開口端； 122～開口槽孔之閉口端； 124～開口槽孔之第一部份； 125～開口槽孔之第二部份； 130～介質基板； 140～饋入輻射部； 141～饋入輻射部之第一端； 142～饋入輻射部之第二端； 144～饋入輻射部之第一區段； 145～饋入輻射部之第二區段； 146～饋入輻射部之第三區段； 147～交界點； 148～中心點； 150～第一增寬元件； 160～第二增寬元件； 170～第三增寬元件； 190～信號源； E1～介質基板之第一表面； FP～饋入點； LA、LB、LC～長度。

Claims (7)

  1. 一種行動裝置，包括：一金屬機構件，具有一開口槽孔，其中該開口槽孔係呈現一L字形；一介質基板，鄰近於該金屬機構件；以及一饋入輻射部，具有一饋入點，並設置於該介質基板上，其中該饋入輻射部係至少部份沿該開口槽孔作延伸；其中該饋入輻射部和該金屬機構件之該開口槽孔係共同形成一天線結構；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；其中該開口槽孔包括互相垂直之一第一部份和一第二部份，該第一部份係鄰近於該開口槽孔之一開口端，而該第二部份係鄰近於該開口槽孔之一閉口端；其中該饋入輻射部包括一第一區段、一第二區段，以及一第三區段，該饋入點係位於該第一區段上，而該第三區段係經由該第二區段耦接至該第一區段；其中該饋入輻射部之該第二區段於該金屬機構件上具有一第一垂直投影，該第一垂直投影係至少部份位於該開口槽孔之該第一部份之內部，該饋入輻射部之該第三區段於該金屬機構件上具有一第二垂直投影，而該第二垂直投影係至少部份位於該開口槽孔之該第二部份之內部； 其中該第一頻帶係位於1575MHz處，該第二頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，而該第三頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間；其中該開口槽孔之該第一部份之長度係等於該第二頻帶之0.25倍波長，而該開口槽孔之該第二部份之長度係等於該第三頻帶之0.25倍波長。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該開口槽孔之總長度係等於該第一頻帶之0.25倍波長。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該饋入輻射部係呈現一倒U字形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該饋入輻射部之該第二區段係沿該開口槽孔之該第一部份作延伸，而該饋入輻射部之該第三區段係沿該開口槽孔之該第二部份作延伸。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一第一增寬元件，設置於該介質基板上，並耦接至該饋入輻射部之該第一區段。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一第二增寬元件，設置於該介質基板上，並耦接至該饋入輻射部之該第一區段和該第二區段之交界點處。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一第三增寬元件，設置於該介質基板上，並耦接至該饋入輻射部之該第三區段。
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