TWI711214B

TWI711214B - 行動裝置

Info

Publication number: TWI711214B
Application number: TW108121466A
Authority: TW
Inventors: 張琨盛; 林敬基
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2020-11-21
Also published as: TW202101819A

Abstract

一種行動裝置，包括：一接地元件、一饋入輻射部、一第一輻射部、一第二輻射部、一第三輻射部，以及一介質基板。第一輻射部係鄰近於饋入輻射部和接地元件。饋入輻射部和第一輻射部之間形成一耦合間隙。第二輻射部係耦接至第一輻射部上之一第一連接點。第三輻射部係耦接至第一輻射部上之一第二連接點。第一輻射部、第二輻射部，以及第三輻射部皆呈現浮接狀態。接地元件、饋入輻射部、第一輻射部、第二輻射部，以及第三輻射部皆設置於介質基板上。饋入輻射部、第一輻射部、第二輻射部，以及第三輻射部係共同形成一天線結構。

Description

行動裝置

本發明係關於一種行動裝置，特別係關於一種行動裝置及其天線結構。

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。

天線(Antenna)為無線通訊領域中不可缺少之元件。倘若用於接收或發射信號之天線其頻寬(Bandwidth)不足，則很容易造成行動裝置之通訊品質下降。因此，如何設計出小尺寸、寬頻帶之天線元件，對天線設計者而言是一項重要課題。

在較佳實施例中，本發明提出一種行動裝置，包括：一接地元件；一饋入輻射部，具有一饋入點；一第一輻射部，鄰近於該饋入輻射部和該接地元件，其中該饋入輻射部和該第一輻射部之間形成一耦合間隙；一第二輻射部，耦接至該第一輻射部上之一第一連接點；一第三輻射部，耦接至該第一輻射部上之一第二連接點，其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該第三輻射部皆呈現浮接狀態；以及一介質基板，其中該接地元件、該饋入輻射部、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上；其中該饋入輻射部、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，該饋入輻射部係呈現一L字形。

在一些實施例中，該第一輻射部係呈現一C字形並界定出一缺口區域，而該第二輻射部和該第三輻射部皆設置於該缺口區域內。

在一些實施例中，該第二輻射部和該第三輻射部係各自呈現一L字形。

在一些實施例中，該天線結構係涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶、一第三頻帶，以及一第四頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於3500MHz至3600MHz之間，該第三頻帶係介於5150MHz至5875MHz之間，而該第四頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。

在一些實施例中，該饋入輻射部之長度係大致等於該第四頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第一輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.5倍波長。

在一些實施例中，該第一輻射部具有彼此相鄰近之一第一端和一第二端。

在一些實施例中，由該第一輻射部之該第一端起經過該第一連接點再至該第二輻射部之一開路端形成一第一共振路徑，而該第一共振路徑之長度係大致等於該第二頻帶之0.5倍波長。

在一些實施例中，由該第一輻射部之該第一端起經過該第二連接點再至該第三輻射部之一開路端形成一第二共振路徑，而該第二共振路徑之長度係大致等於該第三頻帶之0.5倍波長。

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1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。例如，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1圖所示，行動裝置100至少包括：一接地元件(Ground Element)110、一饋入輻射部(Feeding Radiation Element)120、一第一輻射部(Radiation Element)130、一第二輻射部140、一第三輻射部150，以及一介質基板(Dielectric Substrate)170，其中接地元件110、饋入輻射部120、第一輻射部130、第二輻射部140，以及第三輻射部150皆可由金屬材質所製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。必須理解的是，雖然未顯示於第1圖中，但行動裝置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)。

接地元件110可以是一接地銅箔(Ground Copper Foil)，其可用於提供一接地電位(Ground Voltage)。介質基板170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)。接地元件110、饋入輻射部120、第一輻射部130、第二輻射部140，以及第三輻射部150皆設置於介質基板170上。在較佳實施例中，饋入輻射部120、第一輻射部130、第二輻射部140，以及第三輻射部150係共同形成行動裝置100之一天線結構(Antenna Structure)。

饋入輻射部120可以大致呈現一L字形。詳細而言，饋入輻射部120具有一第一端121和一第二端122，其中一饋入點(Feeding Point)FP可位於饋入輻射部120之第一端121處，而饋入輻射部120之第二端122為一開路端(Open End)並可朝遠離第一輻射部130之方向作延伸。饋入點FP更可耦接至一信號源(Signal Source)190。例如，信號源190可以是一射頻(Radio Frequency，RF)模組，其可用於激發行動裝置100之天線結構。

第一輻射部130可以大致呈現一C字形並界定出一缺口區域(Notch Region)135。例如，缺口區域135可以大致呈現一矩形。第一輻射部130係鄰近於饋入輻射部120和接地元件110，其中饋入輻射部120和第一輻射部130之間形成一耦合間隙(Coupling Gap)GC1。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)，但通常不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)。詳細而言，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和第二端132皆為開路端且係互相鄰近。第一輻射部130之第一端131和第二端132之間具有一第一間隙(Gap)G1。第一輻射部130和接地元件110之間具有一第二間隙G2。

第二輻射部140可以大致呈現一L字形。第二輻射部140係位於缺口區域135內，並大致由第一輻射部130所包圍。在一些實施例中，第二輻射部140係介於第一輻射部130和第三輻射部150之間。詳細而言，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之第一端141係耦接至第一輻射部130上之一第一連接點(Connection Point)CP1。第二輻射部140之第二端142為一開路端，其中第二輻射部140之第二端142和第一輻射部130之第二端132可大致朝相同方向作延伸。

第三輻射部150可以大致呈現一L字形。第三輻射部150係位於缺口區域135內，並大致由第一輻射部130所包圍。在一些實施例中，第三輻射部150係介於第一輻射部130和第二輻射部140之間。詳細而言，第三輻射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第三輻射部150之第一端151係耦接至第一輻射部130上之一第二連接點CP2。第二連接點CP2係與前述之第一連接點CP1相異，而第二連接點CP2相較於第一連接點CP1更靠近饋入輻射部120。第三輻射部150之第二端152為一開路端，其中第三輻射部150之第二端152和第一輻射部130之第二端132可大致朝相同方向作延伸。必須注意的是，第一輻射部130、第二輻射部140，以及第三輻射部150皆呈現浮接狀態(Floating)，其三者與接地元件110和饋入輻射部120皆完全分離。

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2圖之量測結果，當由信號源190所激發時，行動裝置100之天線結構可涵蓋一第一頻帶(Frequency Band)FB1、一第二頻帶FB2、一第三頻帶FB3，以及一第四頻帶FB4，其中第一頻帶FB1可介於2400MHz至2500MHz之間，第二頻帶FB2可介於3500MHz至3600MHz之間，第三頻帶FB3可介於5150MHz至5875MHz之間，而第四頻帶FB4可介於5925MHz至7125MHz之間。必須注意的是，除了傳統Wi-Fi所對應之第一頻帶FB1和第三頻帶FB3以外，行動裝置100之天線結構更可涵蓋新一代Wi-Fi所對應之第二頻帶FB2和第四頻帶FB4。因此，行動裝置100之天線結構將至少可支援WLAN(Wireless Wide Area Network)之寬頻操作。

在一些實施例中，行動裝置100之天線結構之操作原理可如下列所述。當行動裝置100之天線結構由信號源190所饋入時，第一輻射部130、第二輻射部140，以及第三輻射部150皆可由饋入輻射部120所耦合激發。詳細而言，第一頻帶FB1可由饋入輻射部120和第一輻射部130所共同激發產生。由第一輻射部130之第一端131起經過第一連接點CP1再至第二輻射部140之第二端142形成一第一共振路徑(Resonant Path)PA1，其中第二頻帶FB2可由饋入輻射部120和第一共振路徑PA1所共同激發產生。由第一輻射部130之第一端131起經過第二連接點CP2再至第三輻射部150之第二端152形成一第二共振路徑PA2，其中第三頻帶FB3可由饋入輻射部120和第二共振路徑PA2所共同激發產生。第四頻帶FB4可由饋入輻射部120所單獨激發產生。必須注意的是，由於第二輻射部140和第三輻射部150皆大致由第一輻射部130所包圍，故行動裝置100之天線結構可以在不額外增加總設計面積之前提下，仍可支援新一代Wi-Fi所有可能之操作頻帶。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線結構之輻射效率(Radiation Efficiency)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表輻射效率(dB)。根據第3圖之量測結果，行動裝置100之天線結構於前述第一頻帶FB1、第二頻帶FB2，以及第三頻帶FB3中之輻射效率皆可達-3dB或更高，此已可滿足一般WLAN通訊之實際應用需求。

在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸係如下列所述。饋入輻射部120之長度(亦即，由第一端121起再至第二端122之長度)可大致等於行動裝置100之天線結構之第四頻帶FB4之0.25倍波長(λ/4)。第一輻射部130之長度(亦即，由第一端131起再至第二端132之長度)可大致等於行動裝置100之天線結構之第一頻帶FB1之0.5倍波長(λ/2)。第一輻射部130之長度可大於第二輻射部140之長度(亦即，由第一端141起再至第二端142之長度)。第二輻射部140之長度可大於第三輻射部150之長度(亦即，由第一端151起再至第二端152之長度)。第三輻射部150之長度可大致等於饋入輻射部120之長度(亦即，由第一端121起再至第二端122之長度)。第一共振路徑PA1之長度可大致等於行動裝置100之天線結構之第二頻帶FB2之0.5倍波長(λ/2)。第二共振路徑PA2之長度可大致等於行動裝置100之天線結構之第三頻帶FB3之0.5倍波長(λ/2)。耦合間隙GC1之寬度(或是饋入輻射部120和第一輻射部130之間距)可介於1mm至2mm之間。第一間隙G1之寬度可小於3mm。第二間隙G2之寬度可介於0.5mm至1mm之間。行動裝置100之天線結構之總長度LT可小於或等於25mm。行動裝置100之天線結構之總寬度WT可小於或等於8mm。以上元件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100之天線結構之操作頻寬(Operation Bandwidth)和阻抗匹配(Impedance Matching)。

本發明提出一種新穎之行動裝置及天線結構，藉由在天線結構中加入蜿蜒(Meandering Design)和浮接(Floating)設計，其可同時涵蓋新一代Wi-Fi所有可能之操作頻帶。總而言之，本發明至少具有小尺寸、寬頻帶，以及低製造成本等優勢，故其很適合應用於各種窄邊框(Narrow Border)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1-3圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-3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:行動裝置 110:接地元件 120:饋入輻射部 121:饋入輻射部之第一端 122:饋入輻射部之第二端 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 135:缺口區域 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:第三輻射部 151:第三輻射部之第一端 152:第三輻射部之第二端 170:介質基板 190:信號源 CP1:第一連接點 CP2:第二連接點 FB1:第一頻帶 FB2:第二頻帶 FB3:第三頻帶 FB4:第四頻帶 FP:饋入點 G1:第一間隙 G2:第二間隙 GC1:耦合間隙 LT:總長度 PA1:第一共振路徑 PA2:第二共振路徑 WT:總寬度。

第1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返回損失圖。第3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輻射效率圖。

100:行動裝置

110:接地元件

120:饋入輻射部

121:饋入輻射部之第一端

122:饋入輻射部之第二端

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

135:缺口區域

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:第三輻射部

151:第三輻射部之第一端

152:第三輻射部之第二端

170:介質基板

190:信號源

CP1:第一連接點

CP2:第二連接點

FP:饋入點

G1:第一間隙

G2:第二間隙

GC1:耦合間隙

LT:總長度

PA1:第一共振路徑

PA2:第二共振路徑

WT:總寬度

Claims

一種行動裝置，包括：一接地元件；一饋入輻射部，具有一饋入點；一第一輻射部，鄰近於該饋入輻射部和該接地元件，其中該饋入輻射部和該第一輻射部之間形成一耦合間隙；一第二輻射部，耦接至該第一輻射部上之一第一連接點；一第三輻射部，耦接至該第一輻射部上之一第二連接點，其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該第三輻射部皆呈現浮接狀態；以及一介質基板，其中該接地元件、該饋入輻射部、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上；其中該饋入輻射部、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；其中該第一輻射部係呈現一C字形並界定出一缺口區域，而該第二輻射部和該第三輻射部皆設置於該缺口區域內。
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L字形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第二輻射部和該第三輻射部係各自呈現一L字形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構係涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶、一第三頻帶，以及一第四頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於3500MHz至3600MHz之間，該第三頻帶係介於5150MHz至5875MHz之間，而該第四頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。
如申請專利範圍第4項所述之行動裝置，其中該饋入輻射部之長度係大致等於該第四頻帶之0.25倍波長。
如申請專利範圍第4項所述之行動裝置，其中該第一輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.5倍波長。
如申請專利範圍第4項所述之行動裝置，其中該第一輻射部具有彼此相鄰近之一第一端和一第二端。
如申請專利範圍第7項所述之行動裝置，其中由該第一輻射部之該第一端起經過該第一連接點再至該第二輻射部之一開路端形成一第一共振路徑，而該第一共振路徑之長度係大致等於該第二頻帶之0.5倍波長。
如申請專利範圍第7項所述之行動裝置，其中由該第一輻射部之該第一端起經過該第二連接點再至該第三輻射部之一開路端形成一第二共振路徑，而該第二共振路徑之長度係大致等於該第三頻帶之0.5倍波長。
一種行動裝置，包括：一接地元件；一饋入輻射部，具有一饋入點；一第一輻射部，鄰近於該饋入輻射部和該接地元件，其中該饋入輻射部和該第一輻射部之間形成一耦合間隙；一第二輻射部，耦接至該第一輻射部上之一第一連接點；一第三輻射部，耦接至該第一輻射部上之一第二連接點，其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該第三輻射部皆呈現浮接狀態；以及一介質基板，其中該接地元件、該饋入輻射部、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上；其中該饋入輻射部、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；其中該天線結構係涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶、一第三頻帶，以及一第四頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於3500MHz至3600MHz之間，該第三頻帶係介於5150MHz至5875MHz之間，而該第四頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間；其中該第一輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.5倍波長。
一種行動裝置，包括：一接地元件；一饋入輻射部，具有一饋入點；一第一輻射部，鄰近於該饋入輻射部和該接地元件，其中該饋入輻射部和該第一輻射部之間形成一耦合間隙；一第二輻射部，耦接至該第一輻射部上之一第一連接點；一第三輻射部，耦接至該第一輻射部上之一第二連接點，其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該第三輻射部皆呈現浮接狀態；以及一介質基板，其中該接地元件、該饋入輻射部、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上；其中該饋入輻射部、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；其中該天線結構係涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶、一第三頻帶，以及一第四頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於3500MHz至3600MHz之間，該第三頻帶係介於5150MHz至5875MHz之間，而該第四頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間；其中該第一輻射部具有彼此相鄰近之一第一端和一第二端；其中由該第一輻射部之該第一端起經過該第一連接點再至該第二輻射部之一開路端形成一第一共振路徑，而該第一共振路徑之長度係大致等於該第二頻帶之0.5倍波長。
一種行動裝置，包括：一接地元件；一饋入輻射部，具有一饋入點；一第一輻射部，鄰近於該饋入輻射部和該接地元件，其中該饋入輻射部和該第一輻射部之間形成一耦合間隙；一第二輻射部，耦接至該第一輻射部上之一第一連接點；一第三輻射部，耦接至該第一輻射部上之一第二連接點，其中該第一輻射部、該第二輻射部，以及該第三輻射部皆呈現浮接狀態；以及一介質基板，其中該接地元件、該饋入輻射部、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上；其中該饋入輻射部、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；其中該天線結構係涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶、一第三頻帶，以及一第四頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於3500MHz至3600MHz之間，該第三頻帶係介於5150MHz至5875MHz之間，而該第四頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間；其中該第一輻射部具有彼此相鄰近之一第一端和一第二端；其中由該第一輻射部之該第一端起經過該第二連接點再至該第三輻射部之一開路端形成一第二共振路徑，而該第二共振路徑之長度係大致等於該第三頻帶之0.5倍波長。