TWI717406B - 降低射頻曝露量之天線裝置 - Google Patents

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Abstract

在此揭示的是一種天線裝置，其包含一系統接地以及一天線次組件，該天線次組件包含一餽入墊與一接地墊，其經配置以具有與其端接之一纜線。該接地墊係與該系統接地電力連接。該天線次組件包含具有一輻射走線的第一階，該輻射走線係與該餽入墊電力連接。該輻射走線係經配置以於一指定的射頻(RF)頻帶內通訊。該天線次組件也包含一第二階，其係對於該第一階堆疊並具有一反射體。該反射體係垂直對齊於該輻射走線的一部分，以阻擋由此產生的射頻輻射。

Description

降低射頻曝露量之天線裝置
本發明內容概與無線通訊裝置有關，並且與天線組件或裝置有關，該等天線組件或裝置係可由無線通訊裝置所使用，並經配置以降低或重新引導輻射，以減少比吸收率(SAR)。
無線通訊裝置係越來越受到消費者的使用，並在各種產業中具有大量的應用。所述的無線裝置實例包含行動電話、平板電腦、筆記本電腦、膝上電腦與手機。這些裝置通常包含一或多個整合天線，以允許在一通訊網路內進行無線通訊。近來，對於無線裝置而言產生兩個衝突性的市場需求。使用者通常需要較小或較輕的無線裝置，但這些使用者也想要較佳的效能及/或更多的功能。舉例而言，無線裝置目前係在多頻頻帶內操作，並具有對於不同的網路選擇所述頻帶的能力。除了其他方面，近來已經被改良的特徵包含資料儲存能力、電池壽命及相機效能。
為了提供具有改良效能及更多功能的較小裝置，製造商已經試著利用調整該無線裝置各種元件尺寸或利用將該等元件移動至不同位置的方式，使該無線裝置內的可用空間最佳化。舉例而言，該天線的尺寸與形狀可被重新配置及/或該天線可被移動至不同位置。然而，對於天線而言，可利用位置的數量不但受限於該無線裝置的其他元件，野獸限於政府法規 及/或產業要求，像是與比吸收率(SAR)有關的要求。
對於可攜式電腦而言，像是膝上電腦、筆記本電腦、平板及可以膝上或平板模式操作的變形電腦(convertible computers)，其天線係位於包含顯示器的電腦部分內，或是位於包含該鍵盤的底座部分內。然而，不管位置在哪，在某些情況下個人的身體將會相鄰於該天線。舉例而言，個人通常將一可攜式電腦放置於其膝上或是在平板模式中將變形電腦進行收摺及抓握。即使在這些時候，政府及/或產業要求需要SAR不可操過一預定水平。據此，需要能夠降低對個人身體之射頻(RF)曝露量且不顯著限制效能的天線設計。
在一具體實施例中，提供一天線裝置，其包含一系統接地以及一天線次組件，該天線次組件包含一餽入墊與一接地墊，其經配置以具有對其端接之一纜線。該接地墊係與該系統接地電力連接。該天線次組件包含具有一輻射走線的第一階，該輻射走線係與該餽入墊電力連接。該輻射走線係經配置以於一指定的射頻(RF)頻帶內通訊。該天線次組件也包含一第二階，其係對於該第一階堆疊並具有一反射體。該反射體係垂直對齊於該輻射走線的一部分，以阻擋由此產生的射頻輻射。
在一具體實施例中，提供一天線裝置，其包含一系統接地以及一天線次組件，該天線次組件包含一餽入墊與一接地墊，其經配置以具有對其端接之一纜線。該接地墊係與該系統接地電力連接。該天線次組件包含具有一輻射走線的第一階，該輻射走線係與該餽入墊電力連接。該輻射走線係經配置以於一指定的射頻(RF)頻帶內通訊。該天線次組件也包 含一第二階，其係對於該第一階堆疊並包含一導向器。該導向器係經配置以重新引導所放射的射頻輻射並與系統接地電力連接。
在一具體實施例中，提供一無線通訊裝置，其包含第一與第二裝置部分，其具有以可旋轉方式彼此連接的個別邊緣。該無線通訊裝置也包含一天線裝置，該天線裝置位於該第一裝置部分內。該天線裝置包含一系統接地與一天線次組件，該天線次組件包含一餽入墊與一接地墊，其經配置以具有對其端接之一纜線。該接地墊係與該系統接地電力連接。該天線次組件包含具有一輻射走線的第一階，該輻射走線係與該餽入墊電力連接，該輻射走線經配置以於一指定的射頻(RF)頻帶內通訊。該天線次組件也包含一第二階，其係對於該第一階堆疊並具有一反射體。該反射體係垂直對齊於該輻射走線的一部分，以阻擋由此產生的射頻輻射。
100:無線通訊裝置
102:第一裝置部分
103:第一邊緣
104:第二裝置部分
105:第二邊緣
106:鉸接組件
108:第一旋轉軸/第一軸
110:第二旋轉軸/第二軸
112:天線裝置
114:底座外殼
115:互動側
116:使用者介面
118:鍵盤
120:觸控板
122:追蹤按鈕
124:處理器
126:記憶體
128:內部儲存器
130:電力供應器
132:冷卻風扇
134:埠口
135:裝置外殼
136:使用者顯示器
137:電路
140:互動側
142:天線次組件
144:電力控制電路
146:近距離感測器
150:無線裝置
152:第一裝置部分
154:第二裝置部分
156:鉸接組件
158:互動側
160:外殼側
161:厚度
162:互動側
164:外殼側
165:厚度
166:使用者顯示器
170:關閉狀態
172:第一操作狀態
174:第二操作狀態
176:非正交角度
180:第一旋轉軸
182:第二旋轉軸
184:裝置邊緣
200:可攜式電腦
202:底座部分
204:顯示器部分
208:外殼
210:天線裝置
212:天線次組件
213:第一尺寸/寬度
214:系統接地
215:電纜
216:第二尺寸/深度
220:主要部分
222:周圍部分
222A:周圍部分
222B:周圍部分
224:第一尺寸/寬度
226:第二尺寸/深度
228:第一尺寸/長度
230:第二尺寸/寬度
231:端接區域
232:端接區域
240:第一階
241:傳導元件/接地墊
242:傳導元件/輻射走線
243:傳導元件/寄生走線
250:第二階
251:傳導元件/接地墊
252:傳導元件/餽入點
253:傳導元件/第一反射體
254:傳導元件/第二反射體
255:傳導元件/導向器
256:第一電容器
257:第二電容器
258:第三電容器
259:電感器
266:電路邊緣
268:凹槽
270:凹槽
302:餽入點
304:第一分支
305:分支部分
306:第二分支
308:螺旋或勾狀部分/螺旋部
分/分支部分
310:端部部分
311:位置
312:末端部分
314:蜿蜒部分
316:線性走線部分
317:貫通孔
318:貫通孔
330:邊緣部分
391:第一高放射區域
392:第二高放射區域
393:第三高放射區域
S1:距離
S2:尺寸/距離
S3:距離
S4:距離
第一圖為根據一具體實施例所形成之一無線通訊裝置的示意圖。
第二圖繪示根據一具體實施例所形成之一無線通訊裝置的三種側視圖，其描繪該無線通訊裝置的三種不同操作狀態。
第三圖為一可攜式電腦的底部透視圖，其中顯露出該基底部分的一部分，以繪示根據一具體實施例所形成之一天線裝置。
第四圖為第三圖之天線裝置的一天線次組件的平面圖。
第五圖為第四圖之該天線次組件的一第一階的平面圖，描繪該天線次組件的多數傳導元件。
第六圖為第四圖之該天線次組件的一第二階的平面圖，描繪 該天線次組件的多數其他傳導元件。
第七圖為第四圖之該天線次組件的一第三階的平面圖，描繪將該第一階與該第二階之該等傳導元件互連的貫通孔。
第八圖描繪該天線次組件與第三圖之天線裝置的一系統接地，其為彼此電力連接。
第九圖為描繪根據一具體實施例所形成之一天線裝置的無源效率的圖形。
第十圖為描繪根據一具體實施例所形成之一天線裝置的返回耗損的圖形。
在此說明之具體實施例包含天線裝置與具有該天線裝置之無線通訊裝置，其經配置以降低對個人的射頻(RF)輻射曝露量。於此後將一無線通訊裝置稱做為無線裝置。在某些具體實施例中，該天線裝置係與該無線裝置之一指定部分整合。舉例而言，該無線裝置可為一可攜式電腦，該可攜式電腦具有一或多個可能與一個人接觸的部分。當在此使用時，「可攜式電腦」包含膝上電腦、筆記本電腦、平板電腦與其他類似裝置。在特定具體實施例中，該可攜式電腦與一膝上或筆記本電腦類似，並能夠轉換成為一類平板電腦。在其他具體實施例中，該可攜式電腦為一膝上或筆記本電腦。該可攜式電腦可以具有多數可分離移動的部分。例如，該可攜式電腦可以包含一底座部分，除了其他項目，該底座部分還具有一鍵盤。該可攜式電腦也可以包含一顯示器部分，除了其他項目，該顯示器部分係包含一顯示器(例如，觸控螢幕)。該底座與顯示器部分可以可旋轉方式彼 此連接。該天線裝置可由該底座部分或該顯示器部份之至少一者所支撐。
該天線裝置可以包含一系統或裝置接地以及一天線次組件，該天線次組件係與該系統接地電力連接。在某些具體實施例中，該系統接地具有明顯大於該天線次組件的一區域。舉例而言，該系統接地可為一或多個傳導金屬薄片。該系統接地可以電力連接至該無線裝置的多數其他元件，像是一可攜式電腦的外殼。如在此所敘述，該天線次組件可以包含複數個階或層，其中該等階或層之至少一者具有一或多個輻射走線能夠在指定的射頻頻率或頻帶進行通訊。該天線次組件也可以包含一或多個反射體、一或多個導向器及一或多個寄生走線，其係相對於該等輻射走線放置以減少射頻曝露。在特定具體實施例中，該無線裝置可以包含一電力控制電路，舉例而言當該無線裝置感測到一個人身體係相鄰於該天線裝置時，便減少提供至該天線裝置的電力。
在某些具體實施例中，該天線裝置可以作用為一種多頻帶天線，其包含至少兩個頻帶，像是704-960百萬赫、1425-1850百萬赫及1850-2700百萬赫。在其他具體實施例中，該天線裝置可以在其他頻帶操作，像是包含大約5.3兆赫及/或5.8兆赫的那些頻帶。應該瞭解的是，在此敘述的無線裝置與天線裝置不應被侷限在特定頻帶，而其他的頻帶也可以被使用。當在此使用時，如果兩個頻帶並不重疊或是部分重疊，這兩個頻帶可被視為「不同」。
形成該天線裝置之該等電傳導元件的一或多者可以包括一種超材料。在大多數材料中的電磁波傳播係遵從(E、H、β)向量場的右手定則，其中E為電場、H為磁場而β為波向量(或傳播常數)。該相位速度方 向係與該訊號能量傳播的方向相同(群波速度)，而該折射係數為一正數。所述材料為「右手定則(RH)」材料。大多數的自然界材料為RH材料。人工材料也可能是RH材料。
超材料(MTM)具有人工結構。當利用遠小於由該超材料所引導之電磁能量的波長的結構平均單位晶胞尺寸ρ進行設計時，該超材料的行為對於受引導的電磁能量而言像是一種均質介質。與RH材料不同，超材料可以具有負的折射係數，而該相位速度方向係相反於該訊號能量傳播方向，而其(E、H、β)向量場的相對方向便依循左手定則。只支援負的折射係數並同時具有負的介電係數ε及導磁係數μ的超材料係為純粹的「左手定則(LH)」超材料。許多超材料係為LH超材料與RH材料的混合，而因此成為複合式右手及左手定則(CRLH)超材料。CRLH超材料在低頻率時行為像是LH超材料，而在高頻率時則像是RH材料。
舉例而言，各種CRLH超材料的實作與性質係描述於Caloz及Itoh編著，John Wiley & Sons於2006年出版的「Electromagnetic Metamaterials：Transmission Line Theory and Microwave Applications」中。CRLH超材料與其在天線中的應用係由Tatsuo Itoh於Electronics Letters第16期第40卷的「Invited paper：Prospects for Metamaterials」(2004年8月)中敘述。CRLH超材料可經結構化及設計以呈現為特定應用所制定的電磁性質，並可在使用於該應用中，而該應用使用他材料時是困難、不實際或不彈性的。此外，CRLH超材料可用於發展新的應用並建構新的裝置，而這些可能無法利用RH材料進行。
MTM結構體可用於建構天線、傳輸線以及其他的射頻組件 與裝置，允許廣泛的技術進步，像是功能強化、尺寸縮減以及效能改善。一個MTM結構體具有一或多個MTM單位晶胞。對於一MTM單位晶胞而言，其等效電路包含一右手定則串聯電感LR、一右手定則並聯電容CR、一左手定則串聯電容CL以及一左手定則並聯電感LL。以MTM為基礎的組件與裝置可根據於這些CRLH MTM單位晶胞進行設計，其中CRLH MTM單位晶胞可以利用分佈電路元件、集總電路元件或兩者的組合被實現。不像傳統的天線，該MTM天線共振係受到左手定則LH模態存在的影響。一般而言，該LH模態促成激發以及較佳的低頻共振匹配，也改善高頻共振的匹配。該MTM天線結構體可經配置以支援一或多個頻帶，而一受支援的頻帶可以包含一或多個天線頻率共振。舉例而言，MTM天線結構體可以被建構為支援包含「低頻帶」與「高頻帶」的多數頻帶。該低頻帶包含至少一個與該天線訊號相關聯的LH模態共振，而該高頻帶包含至少一個與該天線訊號相關聯的右手定則RH模態共振。
MTM天線結構體可以利用傳統的FR-4印刷電路板(PCB)或是可撓式印刷電路(FPC)板製造，例如其他製造技術的實例包含薄膜製造技術、系統晶片(SOC)技術、低溫共燒陶瓷(LTCC)技術以及單晶微波積體電路(MICC)技術。
第一圖為根據一具體實施例所形成之一無線通訊裝置100的示意圖。該無線通訊裝置100於此稱做為無線裝置。在一示例具體實施例中，該無線裝置100為一種變形可攜式電腦，其能夠被重新設置以在不同模式或狀態下操作。舉例而言，該無線裝置100可以在一第一配置中操作為一可攜式電腦(例如，膝上型、筆記本以及其他類似裝置)，並在一第二配置 中操作為一平板電腦。然而，在其他具體實施例中，該無線裝置100可以只具有一種配置。舉例而言，該無線裝置100可以只操作為一可攜式電腦或只操作為一平板電腦。仍在其他具體實施例中，該無線裝置可為行動電話或可穿戴式裝置(例如，手錶、健身追蹤器、健康狀態監控器以及其他類似裝置)。該可穿戴式裝置可以與其他可穿戴式元件整合，像是與衣著整合。
該無線裝置100可以包含多數個互連部分，其可相對於彼此移動。在一示例具體實施例中，該無線裝置100包含一第一裝置部分102與一第二裝置部分104，其透過一鉸接組件106彼此互連。該第一裝置部分102具有一第一邊緣103，而該第二裝置部分104具有一第二邊緣105。該鉸接組件106可以將該第一與第二邊緣103、105互連，並允許該第一與一第二裝置部分102、104於一關閉狀態與一開啟之間移動。在所描述具體實施例中，該鉸接組件106為一浮動鉸件，其可以繞著兩個旋轉軸旋轉。舉例而言，該鉸接組件106可以沿著一第一旋轉軸108以可旋轉方式連接至該第一裝置部分102，並沿著一第二旋轉軸110以可旋轉方式連接至該第二裝置部分104。因此，該鉸接組件106與該第一裝置部分102便可繞著該第一軸108旋轉或樞轉，而該鉸接組件106與該第二裝置部分104便可繞著該第二軸110旋轉或樞轉。然而，應該瞭解的是於此說明之具體實施例並不限制為具有具備浮動鉸件之鉸接組件的線無線裝置。舉例而言，該鉸接組件106可以只具有單一旋轉軸。
在特定具體實施例中，該第一裝置部分102包含一集成天線裝置112。然而，在其他具體實施例中，該第二裝置部分104可以包含該天線裝置112，或是該第一與一第二裝置部分102、104的每一者都可以包含該 天線裝置112的一部分。在一示例具體實施例中，該天線裝置112包含一天線次組件142，其具有一或多階，該一或多階具有經配置以進行無線通訊的多數天線元件。在所描述具體實施例中，該天線次組件142包含一印刷電路，像是PBC或是可撓式電路，其被製造為具有在此敘述的天線結構。舉例而言，該印刷電路可以包含多數傳導走線及多個墊片，其形成進行無線通訊之該天線的一部分，並由該印刷電路板的該等介電層所支撐。然而，在其他具體實施例中，該天線次組件142可以包含一介電外殼(例如，模造外殼)以及由以下敘述之其他方式所形成之多數傳導走線及傳導墊。在特定具體實施例中，該等傳導元件包含超材料。
該天線裝置112也可以包含一系統接地(未繪示)，像是該系統接地214(於第三圖中繪示)。該天線次組件142則電力連接至該系統接地。然而，在其他具體實施例中，也考量到該天線裝置112並不為一天線次組件之部分的情況。取而代之的是，舉例而言，該等天線元件可以包含金屬片的多數壓印部分，其如針對於該天線次組件142所敘述般相對於彼此所設置。
該第一裝置部分102可以包含一底座外殼114，該底座外殼114具有包含一使用者介面116的一互動側115。該使用者介面116可以包含一或多個輸入裝置。舉例而言，該使用者介面116包含一鍵盤118、一觸控板120與一追蹤按鈕122，這些裝置與該無線裝置的內部電路通訊連接。該鍵盤118、該觸控板120與該追蹤按鈕122的每一者皆為一輸入裝置，其經配置以接收來自該無線裝置100使用者的使用者輸入。
該底座外殼114環繞並保護該無線裝置100的至少某些電 路。舉例而言，該內部電路可以包含一處理器124(例如，中央處理單元)、記憶體126、內部儲存器128(例如，硬碟或固態硬碟)以及一電力供應器130與一冷卻風扇132。該第一裝置部分102也可以包含多個埠口134，其允許其他裝置或網路通訊連接至該無線裝置100。外部裝置的非限制性實例包含可移除式媒體裝置、外部鍵盤、滑鼠、喇叭與纜線(例如，乙太纜線)。雖然並未繪示，但該第一裝置部分102也可以經配置以安裝至一擴充底座及/或充電底座。
該第二裝置部分104包含一裝置外殼135，該裝置外殼135具有一互動側140，該裝置外殼135環繞並保護該無線裝置100的至少某些電路。舉例而言，該第二裝置部分104包含一使用者顯示器136。舉例而言，該使用者顯示器136係透過電路(例如，傳導通道)137通訊連接至該處理器124。當在此使用時，用詞「通訊連接」意指以一種允許在兩個被通訊連接之組件之間直接或間接進行資料訊號通訊的方式連接。舉例而言，資料訊號可以透過該電路137在該使用者顯示器136與該處理器124之間行進。然而，該資料訊號係可在該使用者顯示器136與該處理器124之間的某處進行處理或修改。
在一示例具體實施例中，該使用者顯示器136為一觸控螢幕，其能夠偵測來自一使用者的觸碰並辨識在該顯示器區域內的觸碰位置。觸碰動作可源自使用者指尖及/或觸控筆或其他物件。該使用者顯示器136可實作一或多種觸控螢幕技術。舉例而言，該使用者顯示器136可以包含具有複數層的電阻式觸控螢幕，其中包含多數電阻層。該使用者顯示器136可以包含一表面聲波(SAW)觸控螢幕，其利用超音波以辨識觸碰動作。 該使用者顯示器136也可為以一或多種已知技術(例如，表面電容、投射電容觸控(PCT)、互容、自容)為基礎的電容式觸控螢幕。該使用者顯示器136可以包含以光學技術(例如，影像感測器與光源)為基礎的光學觸控螢幕。其他的觸控螢幕技術實例可以包含聲學脈衝辨認觸控螢幕與擴散訊號技術。然而，在其他具體實施例中，該使用者顯示器136並非為能夠辨別觸碰動作的觸控螢幕。舉例而言，該使用者顯示器136可以只具有展示影像的功能。
選擇上，該第二裝置部分104可以包含其他元件，像是一或多個位於該第一裝置部分102內的元件。雖然並未繪示，但該第二裝置部分104也可以包含多數埠口、喇叭、整合相機等等。應該瞭解的是，所敘述之該無線裝置100僅做為一種實例，而該等具體實施例可以包含其他形式的無線裝置。舉例而言，該無線裝置可為一折疊手機。
該天線裝置112係通訊連接至該處理器124。舉例而言，該天線裝置112可連接至一射頻模組(例如，傳輸器/接收器)，該射頻模組將從該天線裝置112接收的訊號解碼，及/或將從該處理器124接收的訊號編碼。在該無線裝置100的操作期間，該無線裝置100可以透過該天線裝置112與多數外部裝置或網路通訊。為此，該天線裝置112可以包含多數天線元件，其經配置以呈現為所需應用所制定的電磁性質。例如，該天線裝置112可經配置以同時在多數頻帶中操作。該天線裝置112的結構可經配置以有效的在特定無線電頻帶中操作。該天線裝置112的結構可經配置對於不同網路進行特定無線電頻帶的遠端選擇。該天線裝置112可經配置以具有指定的性質，像是電壓駐波比(VSWR)、增益、頻寬以及天線的輻射型態。
該無線裝置100也可以包含一電力控制電路144與一或多個近距離感測器146，其經配置以偵測一個人身體，包含皮膚與衣著係於何時近距離於該無線裝置100。舉例而言，該等近距離感測器146可為紅外線(IR)感測器或電容式感測器，其偵測一個人皮膚於何時位於相距該天線裝置112及/或該無線裝置100之一或多個部分的一特定距離內，像是相距該第一與第二裝置部分102、104。如同繪示，該近距離感測器146係描述為一簡單的區塊，如同其他電路。然而，應該瞭解的是，根據該近距離感測器146的形式，該等近距離感測器146可以具有任何結構。該近距離感測器146係通訊連接至該電力控制電路144，其接著通訊連接至該天線裝置112。更具體的，該電力控制電路144可以降低該天線裝置112的電力以降低射頻輻射。在某些具體實施例中，該電力消減可在某些空間局部進行及/或只對該等可利用頻帶的一選擇量應用。
於此說明之具體實施例可經配置以達到指定的SAR限制。實際上，該天線裝置及/或電力控制電路可經配置以達到指定的SAR限制。SAR為由一個體所吸收之射頻能量比率的量測。在某些情況中，來自無線裝置可允許的SAR限制於一克的組織在平均上係為每公斤1.6瓦(W/kg)。然而，SAR限制可以基於無線裝置的應用、政府法規、產業標準及/或與射頻曝露有關的未來研究而改變。在特定具體實施例中，該天線裝置及/或電力控制電路係為了當一個人身體係經判定為相鄰於該無線裝置(像是該天線裝置)的一指定區域時而配置為零間隙。
該SAR限制可以與無線裝置的應用相關。對於一或多個具體實施例的SAR而言係可以根據一或多種協定而決定，像是由產業及/或政府 政策所提供的那些協定。做為實例，於此說明的具體實施例可經測試及/或配置以滿足由美國聯邦通信委員會(FCC)所制定的SAR相關標準。
第二圖繪示根據一具體實施例所形成之一無線裝置150的三種側視圖。更具體的，第二圖繪示該無線裝置150處於一關閉狀態或模式170、一第一操作狀態或模式172及一第二操作狀態或模式174。該無線裝置150可以與該無線裝置100(第一圖)類似或相同。對於該關閉狀態170，該無線裝置150包含一第一裝置部分152、一第二裝置部分154及一鉸接組件156，該鉸接組件156以可移動方式將該第一與第二裝置部分152、154連接。該第一裝置部分152包含一互動側158與一外殼側160。該互動側158與該外殼側160以該第一裝置部分152於其之間延伸的厚度161面向相反方向。該互動側158係經配置以接收多數使用者輸入及/或提供使用者多數輸出。該等輸出可為聲音訊號(或音響)或視頻訊號(或影像)形式。該互動側158可以包含一或多個輸入裝置，像是鍵盤、觸控板及/或追蹤按鈕(未繪示)。
該第二裝置部分154可以包含一互動側162與一外殼側164。該互動側162與該外殼側164以該第二裝置部分154於其之間延伸的厚度165面向相反方向。該互動側162包含一使用者顯示器166。該互動側162也可包含用於接收使用者多數輸入及提供使用者多數輸出的多數其他組件。
在該關閉狀態170中，該第一與第二裝置部分152、154係為側靠側設置。舉例而言，該等互動側158、162可以彼此接合及/或在其之間具有一標稱間隙。當該無線裝置150處於關閉狀態170時，該等外殼側160、164組成該無線裝置150的外部側部。
在該第一操作狀態172中，該等互動側158、162定義一非正 交角度176。該角度176在操作期間一般介於80°至150°之間，但並不需要被限定在此範圍中。應該瞭解的是，該第一操作狀態172並不受限為一單一角度176。舉例而言，在該第一操作狀態172中的角度176可為在一指定角度範圍內的任何角度，像是大於60°。在該第一操作狀態172中，該等輸入裝置(例如，鍵盤、觸控板或追蹤按鈕)係為啟用中，因此該等輸入裝置可對於使用者的動作產生反應。該第一操作狀態172可被稱做為電腦模式，其中該無線裝置150係以如同傳統可攜式電腦的方式作用。
該鉸接組件156允許該第一與第二裝置部分152、154從該第一操作狀態172折疊為該第二操作狀態174。在該第二操作狀態174中，該第一與第二裝置部分152、154係設置為側靠側而該等互動側158、162係面向相反方向。該等互動側158、162組成該無線裝置150的外部側部。因此，該使用者顯示器166可能曝露至該無線裝置150的外部。該第二操作狀態174可稱做為平板模式，其中該無線裝置150係以如同傳統平板電腦的方式作用。舉例而言，該使用者顯示器166可為一觸控式螢幕，其經配置以接收來自該無線裝置150使用者的多數觸碰動作。在該第二操作狀態174中，該鉸接組件156可以形成或變成為該無線裝置150的一裝置邊緣184，其經配置以由一使用者抓握。
在某些具體實施例中，沿著該互動側158之該(等)輸入裝置在該第二操作狀態174中可為不作用，因此該等輸入裝置可以不對該使用者的多數動作進行反應。舉例而言，該無線裝置150可以具有一或多個感測器，其指示該無線裝置150係處於該第二操作狀態174。該處理器124可以接收此資訊並關閉該等輸入裝置的作用。然而，在其他具體實施例中，沿著 該互動側158之該等輸入裝置在該第二操作狀態174中可為作用中。
當該無線裝置150於該等不同狀態之間轉換時，該鉸接組件156可以相對於該第一裝置部分152及/或該第二裝置部分154移動。做為描述，當該第二裝置部分154係從該關閉狀態170移動至該第一操作狀態172時，該鉸接組件156可以繞著該第一與第二旋轉軸180、182旋轉。當該第二裝置部分154從該第一操作狀態172移動至該第二操作狀態174時，該鉸接組件156可以繞著該第一與第二軸180、182旋轉。
如在此敘述，該第一與第二裝置部分152、154之至少一者可以包含一天線裝置之一部分(未繪示)。當該無線裝置150於該等不同狀態之間移動時，該天線裝置可以相對於該第一裝置部分152及/或該第二裝置部分154移動。在此說明的具體實施例可經配置以根據(a)該無線裝置的狀態或模式(例如，關閉、第一操作、第二操作)；(b)一個人身體是否鄰近於該天線裝置；(c)該個人身體相距於該天線裝置所位處的距離；及(d)該天線裝置的一預定輻射型態之至少一者，減少供應至該天線裝置的電力。舉例而言，該天線裝置可能被設置較靠近於該外殼側160。在該第一操作狀態中，該外殼側160係曝露至該無線裝置150的外部。然而，在該第二操作狀態中，該互動側158係曝露至該無線裝置150的外部。在所述具體實施例中，在該第一操作狀態中的電力降低係大於在該第二操作狀態中。
第三圖為根據一具體實施例所形成之一可攜式電腦200的底部透視圖。該可攜式電腦200可以與該無線裝置100(第一圖)或該無線裝置150(第二圖)類似。該可攜式電腦200包含一底座部分202與一顯示器部分204。該底座部分202係於第三圖中顯露於外，以繪示該可攜式電腦200的 多數內部元件。舉例而言，該可攜式電腦200包含一天線裝置210，該天線裝置具有一天線次組件212與一系統接地214。該系統接地也可稱做為一接地板或接地平面。如同所繪示，一纜線(例如，同軸電纜)215係於一端部處端接至該天線次組件212。雖然並未於第三圖中繪示，但該纜線215係透過該另一端部與該可攜式電腦200的其他電路通訊連接，像是與一傳輸器/接收器連接。該底座部分202具有一外殼208，其決定了該底座部分202的外部尺寸。更具體的，該外殼208具有一第一尺寸(或寬度)213與一第二尺寸(或深度)216。雖然在第三圖中並不可視，但該外殼208也具有一第三尺寸(或高度或厚度)。
該系統接地214包含複數個傳導元件，包含一主要部分220與多數外圍部分222。該主要部分220與外圍部分222係例如透過軟焊或焊接方式，彼此機械式及電力連接。在所描述具體實施例中，該主要部分220與外圍部分222的每一者都包含一個別的金屬片或金屬箔。舉例而言，該等部分220、222可以包含鋁或銅。在其他具體實施例，該系統接地214只有單一金屬片。該系統接地214係經配置以電力連接至該可攜式電腦220的多數其他元件，像是電力連接至該外殼208。
該系統接地214與該天線次組件212係彼此電力連接。如同所示，該系統接地214與該天線次組件212係彼此焊接。然而，可以使用用以將該系統接地214與該天線次組件212電力連接的其他具體實施例。舉例而言，該兩個元件可以透過傳導帶或傳導夾具(或彈簧夾具)連接。在所描述具體實施例中，該系統接地214與該天線次組件212係在多數端接區域231、232處電力連接。然而，在其他具體實施例中，該系統接地214與該天 線次組件212可以只在一單一端接區域處彼此電力連接。如同所示，該系統接地214具有一表面區域，其明顯大於該天線次組件212的一表面區域。更具體的，該系統接地214具有一第一尺寸(或寬度)224與一第二尺寸(或深度)226。該天線次組件212具有一第一尺寸(或長度)228與一第二尺寸(或寬度)230。舉例而言，該系統接地214的面積可至少為該天線次組件212面積的五倍(5X)、至少為該天線次組件212面積的十倍(10X)、至少為該天線次組件212面積的十五倍(15X)或更大。在所描述具體實施例中，該系統接地214與該天線次組件212實質上並不彼此重疊。然而，在其他具體實施例中，該系統接地214與該天線次組件212實質上可以彼此重疊。
第四圖為在所描述之具體實施例中，該天線次組件212之一平面圖包含該天線裝置210的一部分。該天線次組件212可透過各種製程技術製造。舉例而言，該天線次組件212可以透過已知的印刷電路板(PCB)技術製造。對於所述具體實施例而言，該天線次組件212可為一種層疊或三明治結構，其包含複數個堆疊基板層。每一基板層都可以至少部分地包含一絕緣介電材料。做為示例，該等基板層可以包含一介電材料(阻燃環氧樹脂織造玻璃基板(FR4)、FR408、聚酰亞胺、聚酰亞胺玻璃、聚酯、環氧-芳族聚酰胺、金屬，以及其他類似材料)；一黏結材料(丙烯酸類粘合劑，改性環氧樹脂、酚醛縮丁醛、壓敏粘合劑(PSA)、預浸漬材料，以及其他類似材料)；以一預定方式所設置、沈積或蝕刻的一傳導材料；或以上的組合。該傳導材料可為銅(或銅合金)、銅鎳合金、銀環氧樹脂、傳導聚合物，以及其他類似材料。應該瞭解的是，舉例而言，該等基板層可以包含黏接材料、傳導材料及/或介電材料的多數次層。
然而，應該瞭解的是，該天線次組件212可透過其他方式製造。該天線次組件的一或多個元件可以透過雷射直接成型(LDS)、雙射成型(具有銅走線的介電質)及/或墨水印刷方式製造。舉例而言，結構化元件可以利用將一介電材料(例如，熱可塑性塑膠)模造至一指定形狀方式製造。傳導元件(例如，走線、反射體、導向器)接著可透過例如墨水印刷的方式設置在該模具表面上。替代的，傳導元件可被先形成，並接著將一介電材料繞著該等傳導元件進行模造。舉例而言，該等傳導元件可從金屬頁片壓印，設置於一凹穴內，並接著以一熱可塑性塑膠材料注入至該凹穴中的方式加以環繞。
如同所示，該天線次組件212係相對於互相垂直的X、Y及Z軸定向。該Z軸延伸進出該頁面。該天線次組件212之多數傳導元件，像是走線、反射體、導向器等等，可以在該天線次組件212中彼此重疊。當在此使用時，如果一平行於Z軸延伸的線段與兩個傳導元件交叉，稱為一傳導元件「重疊」另一傳導元件。如在此所說明，多數傳導元件可以彼此重疊，以屏蔽或反射射頻輻射及/或重新引導射頻能量，以降低射頻曝露或SAR。
第四圖為一第一階240之圖示，其具有多數傳導元件241、242及243。該第二階250(繪示於第六圖中)在相對於第四圖的圖示中係定位於該第一階240下方，並包含多數傳導元件251(第六圖)、252(第六圖)、253、254及255。在第四圖中僅繪示傳導元件253至255。該天線次組件212也包含多數被動元件，像是一第一電容器256、一第二電容器257與一第三電容器258及一電感器259。也在第四圖中繪示的是，該天線次組件212具有一電路邊緣266，其定義該天線次組件212的一周圍。該電路邊緣266可以定 義多數凹處268、270。該第一與第二階240、250沿著垂直於該Z軸(第三圖)的平面延伸，並相對於Z軸具有不同高度。對於包含多數基板層的具體實施例而言，兩層可以相對於彼此沿著該Z軸堆疊。當在此使用時，如果該等層係直接彼此介接或在其之間具有一或多個插入層時，便稱此兩層為相對於彼此「堆疊」。
第五圖為該第一階240的平面圖。該等傳導元件241至243與此後係稱為該接地墊或走線241、該輻射走線242與該寄生走線243。如同所示，該接地墊241該輻射走線242與該寄生走線243係為彼此分離的分離結構。將該個別元件分離的間隙係可受控制以達到一指定的效能。
在一示例具體實施例中，該第一尺寸228為99.00毫米(mm)，而該第二尺寸230為13.50mm。在某些具體實施例中，該等傳導元件241至243的尺寸係可根據於該第一與第二尺寸228、230的這些數值。舉例而言，尺寸S2的數值可利用該第一尺寸228做為參考而決定。同樣的，在該等傳導元件241至243之間所形成之任何間隙的該等尺寸，也可基於這些數值。
如同所示，該輻射走線242包含一餽入點或區域302。該輻射走線242也可以包含多數分支或臂部，其多數分支或臂部經配置以在一指定頻帶下共振。舉例而言，該輻射走線242包含經配置以在頻帶698-960MHz下共振的一第一分支(以箭頭304標示)，經配置以在頻帶1425-1990MHz下共振的一第二分支(以箭頭306標示)，以及經配置以在頻帶2110-2700MHz下共振的一第三分支或迴圈(以箭頭308標示)。應該注意的是，該輻射走線242可經配置以在與此敘述之頻帶不同的頻帶下共振。
該第一分支304從該餽入點302於平行於該Y軸的方向中延伸一距離S1，接著延伸一平行該X軸的距離S2。延伸距離S2之該第一分支304的部分於此後係被稱為一分支部分305。如同所示，該第二分支306從該餽入點302於方向中延伸一平行於該Y軸的距離S1，沿著該分支部分306延伸一平行於該X軸的距離S3，並接著形成一螺旋或勾狀部分308。該螺旋或勾狀部分308具有一指定長度以達成該預定頻帶。
該輻射走線242可以具有複數個高放射面積或區域，其複數個高放射面積或區域提供相對高階的射頻輻射。該等高放射面積或區域可由電流在該等指定區域中引起。舉例而言，一第一高放射區域391可以靠近該餽入點302存在，一第二高放射區域392可以靠近該輻射走線242，該輻射走線242與該等分支部分304及308結合的部分存在，而一第三高放射區域393可以靠近該輻射走線242，該輻射走線242與該等分支部分304及306結合的部分存在。
簡短的說，對於第四圖而言，該餽入點302係透過該電容器256與該接地墊241電容連接。在一示例具體實施例中，該電容器257具有0.5pF的電容。選擇上，該螺旋部分308的一端部部分310係與該分支部分305電容連接。在一示例具體實施例中，該電容器257具有0.5pF的電容。該分支部分305也透過該電容器258與該寄生走線243電容連接。在一示例具體實施例中，該電容器258具有0.6pF的電容。該寄生走線243係透過該電感器259與該接地墊241電感連接。在一示例具體實施例中，該電感器259具有1.3nH的電感。然而，應該瞭解的是，具體實施例並不受限於以上所提供的電容數值。在其他具體實施例中，可以移除該等電容器的一或多個。
回到第五圖，該寄生走線243具有從鄰近該接地墊241之位置311到該寄生走線243之一末端部分312的非線性路徑。該寄生走線243具有一種蜿蜒部分314，其蜿蜒部分314從該位置311延伸至一線性走線部分316。該線性走線部分316從該蜿蜒部分314延伸至該末端部分312。如同所示，該寄生走線243係經配置，因此該走線部分316緊鄰該分支部分306延伸一段距離S4。該寄生走線243可沿著該距離S4電容連接至該分支部分306。
該寄生走線243係經配置以修改來自該輻射走線242之射頻輻射的輻射型態。舉例而言，該寄生走線243可經配置以引導該射頻輻射於一指定方向中，並增加該天線裝置210的方向性或增益。該寄生走線243可以操作為一種被動共振器，其被動共振器吸收來自該輻射走線242的射頻波，並以一種不同的相位再輻射該輻射波。
第六圖為該第二階250的平面圖。在某些具體實施例中，該等傳導元件251至255經配置以曝露至該天線次組件212(第三圖)之一外部。該等傳導元件251至255於此後被稱做為該接地墊或走線251、一餽入墊252、一第一反射體253、一第二反射體254與一導向器255。在某些具體實施例中，該第一與第二反射體253及254可被結合因此僅存在一單一反射體。
該餽入墊252係透過一貫通孔317(繪示於第七圖中)與該餽入點302(第五圖)電力連接。該餽入墊252係經配置以具有與其電力連接的一傳導路徑(例如，該同軸電纜215(第三圖))，用以進行射頻波的通訊。在某些具體實施例中，該接地墊251係經配置以具有與其端接之該纜線215之一屏蔽或接地層。該接地墊251係透過複數個貫通孔318(第七圖)與該接地墊241(第五圖)電力連接。在某些具體實施例中，該等接地墊241、 251具有相似的形狀，而該等貫通孔318則沿著該等接地墊241、251的外圍均勻分佈。
該第一與第二反射體253、254係定位以對齊該多數個高放射區域391至393(第五圖)。舉例而言，該第一反射體253可以與該等高放射區域391、392重疊，而該第二反射體254可以與該高放射區域393重疊。選擇上，該第一反射體253可以具有與該高放射區域391重疊的邊緣。在任一情況中，該反射體253可以相鄰於該高放射區域391，因此該射頻輻射係被阻擋及/或重新導向。當在此使用時，如果只有該射頻輻射的一部分被阻擋或重新導向，便稱一反射體「阻擋」或「重新導向」射頻輻射。換句話說，該射頻輻射的另一部分或其他部分可能脫離或洩漏通過該等反射體。在某些具體實施例中，該等反射體253、254屏蔽該天線次組件212的外部，因此降低射頻曝露或SAR。在某些具體實施例中，該等反射體253、254可以作用為被動元件，其被動元件電容連接至該輻射走線242與該寄生走線243。
該導向器255係經配置以重新引導射頻能量以有效降低可能在該底座部分202(第三圖)外部中所經受的射頻輻射。在特定具體實施例中，該導向器255沿著該天線次組件212的電路邊緣266(第四圖)延伸。在特定具體實施例中，該導向器255係經機械式及電力連接至該系統接地214(第三圖)。
第八圖描述該天線次組件212係在該端接區域231與該端接區域232處電力連接至該系統接地214。如同所示，該第二階250，包含暴露至一外部之該第一與第二反射體253、254。在該端接區域231處，該電纜215的一電線導體係焊接至該餽入墊252(於第八圖中並不可視)，而該電纜的 一屏蔽元件係焊接至該接地墊251(於第八圖中並不可視)。該接地墊251也可以被焊接至該系統接地214的周圍部分222A。在該端接區域232處，該導向器255的一邊緣部分330係焊接至該系統接地214的周圍部分222B。因此，該天線次組件212可以在兩個不同區域對該系統接地214進行電力接地。
第九圖為描繪根據一具體實施例所形成之一天線裝置的無源效率的圖形。更具體的，一天線裝置，像是該天線裝置210(第二圖)係以24.0dBm的輸入功率通過一頻率範圍進行測試。該SAR(以W/kg量測)與不包含該等反射體、導向器與寄生走線的天線組件相比之下係明顯降低。舉例而言，在1880MHz下，該無源效率在進行在此敘述之該等修改之前係為-4.4dB，而在進行該等修改之後為-3.6dB。此對應於SAR大約33%的降低(例如，5.57W/kg相比於3.7W/kg)。
第十圖為描繪根據一具體實施例所形成之一天線裝置的返回耗損的圖形。更具體的，一天線裝置，像是該天線裝置210(第二圖)係通過一頻率範圍(600.0MHz至3GHz)進行測試。在704MHz下，返回耗損為12.825dB。在960MHz下，返回耗損為3.7594dB。在1425MHz下，返回耗損為7.9109dB。在1710MHz下，返回耗損為6.8051dB。在2700MHz下，返回耗損為5.6962dB。據此，多數具體實施例係提供一種能夠於多數頻帶內有效率實行之能力的天線。
要被瞭解的是，以上敘述預期係用於例證而不用於限制。舉例而言，以上敘述的具體實施例(及/或其態樣)可用於與彼此組合。此外，在不背離本發明範圍下，可以對於該等各種具體實施例的教導進行許多修改以適合一特定情況或材料。於此敘述之該等各種元件的尺寸、材料類型、 方位以及該等各種元件的數量與位置係預期定義某些具體實施例的參數，並不具有限制的意義，並僅做為示例具體實施例。對於該領域技術人員而言，在該等申請專利範圍之精神與範圍內的許多其他具體實施例與修改例，在檢視以上的敘述之後將為顯而易見。因此，本發明可專利的範圍應該參考該等附加申請專利範圍，以及以所述申請專利範圍為標題之等價物的完整範圍所決定。
當在該敘述中使用時，片語「於一示例具體實施例中」以及類似用法意指所述的具體實施例僅為一個實例。該片語並不預期將所發明的主題內容限制為所指具體實施例。所發明之主題內容的其他具體實施例可以不包含所指出的特徵或結構。在該等附加申請專利範圍中，該等用詞「包含」及「其中」係被使用為該等個別用詞「包括」及「其中」的普通英語等價用法。此外，在以下申請專利範圍中，該等用詞「第一」、「第二」及「第三」等等係指做為標記，並不預期對其物件強加編號上的需求。
100:無線通訊裝置
102:第一裝置部分
103:第一邊緣
104:第二裝置部分
105:第二邊緣
106:鉸接組件
108:第一旋轉軸/第一軸
110:第二旋轉軸/第二軸
112:天線裝置
114:底座外殼
115:互動側
116:使用者介面
118:鍵盤
120:觸控板
122:追蹤按鈕
124:處理器
126:記憶體
128:內部儲存器
130:電力供應器
134:埠口
135:裝置外殼
136:使用者顯示器
137:電路
140:互動側
142:天線次組件
144:電力控制電路
146:近距離感測器

Claims (20)

  1. 一天線裝置，包括：一系統接地；及一天線次組件，該天線次組件包含一餽入墊與一接地墊，該接地墊係與該系統接地電力連接，該餽入墊經配置以與一傳導通道電力連接，以進行射頻(RF)波的通訊；其中該天線次組件包含具有一輻射走線的第一階，該輻射走線係與該餽入墊電力連接，該輻射走線經配置以於一指定的射頻(RF)頻帶內通訊，該天線次組件也包含一第二階，其該第二階係對於該第一階堆疊，該第二階具有一反射體，該反射體係與該輻射走線的一部分對齊，以降低由此產生的射頻輻射。
  2. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中該反射體係鄰近於該餽入墊。
  3. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中該輻射走線包含多數高放射區域，該反射體係與該等高放射區域之至少一者對齊，以降低由此產生的射頻輻射。
  4. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中該輻射走線具有多數分支部分，該等分支部分的每一者都經配置以於一不同的射頻頻帶內通訊。
  5. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中該天線次組件包含一導向器，該導向器經配置以重新引導射頻輻射，該導向器係與該系統接地電力連接。
  6. 如申請專利範圍第5項之天線裝置，其中該導向器的至少一部分係緊鄰於該天線次組件之一邊緣延伸。
  7. 如申請專利範圍第1項之天線裝置，其中該接地墊具有一表面區域，其該表面區域小於該輻射走線的一表面區域，其中該系統接地具有一表面區域係明顯大於該接地墊之該表面區域，且明顯大於該輻射走線之該表面區域。
  8. 一天線裝置，包括：一系統接地；及一天線次組件，該天線次組件包含一餽入墊與一接地墊，該接地墊係與該系統接地電力連接，該餽入墊經配置以與一傳導通道電力連接，以進行射頻(RF)波的通訊；其中該天線次組件包含具有一輻射走線的第一階，該輻射走線係與該餽入墊電力連接，該輻射走線經配置以於一指定的射頻(RF)頻帶內通訊，該天線次組件也包含一第二階，其該第二階係對於該第一階堆疊，該第二階具有一導向器，該導向器係與系統接地電力連接，並經配置以重新引導所放射的射頻輻射。
  9. 如申請專利範圍第8項之天線裝置，其中該導向器的至少一部分係緊鄰於該天線次組件之一邊緣延伸。
  10. 如申請專利範圍第8項之天線裝置，其中該天線次組件包含一寄生走線，該寄生走線與該輻射走線共平面並平行於該輻射走線延伸一指定距離。
  11. 如申請專利範圍第8項之天線裝置，其中該第二階包含一反射體，該反射體與該輻射走線之一部分對齊以減少由此產生的射頻輻射。
  12. 如申請專利範圍第11項之天線裝置，其中該輻射走線包含多數高放射 區域，該反射體係與該等高放射區域之至少一者對齊。
  13. 如申請專利範圍第8項之天線裝置，其中該輻射走線具有多數分支部分，該等分支部分的每一者都經配置以於一不同的射頻頻帶內通訊。
  14. 如申請專利範圍第13項之天線裝置，其中該天線次組件包含一寄生走線，該寄生走線與該輻射走線共平面並延伸平行於該輻射走線，及其中該導向器係延伸靠近至該寄生走線之一邊緣。
  15. 一無線通訊裝置，包括：第一與第二裝置部分，具有以可旋轉方式彼此連接的個別邊緣；一天線裝置，該天線裝置位於該第一裝置部分內，該天線裝置包含一系統接地與一天線次組件，該天線次組件包含一餽入墊與一接地墊，該接地墊係與該系統接地電力連接，該餽入墊經配置以與一傳導通道電力連接，以進行射頻(RF)波的通訊；其中該天線次組件包含具有一輻射走線的第一階，該輻射走線係與該餽入墊電力連接，該輻射走線經配置以於一指定的射頻(RF)頻帶內通訊，該天線次組件也包含一第二階，其第二階係對於該第一階堆疊，該第二階具有一反射體，該反射體係與該輻射走線的一部分對齊，以降低由此產生的射頻輻射。
  16. 如申請專利範圍第15項之無線通訊裝置，進一步包括電力控制電路與一距離感測器，該距離感測器經配置以偵測一個人身體在何時靠近該天線裝置，該電力控制電路經配置以根據於來自該距離感測器的訊號降低送至該天線裝置的電力。
  17. 如申請專利範圍第16項之無線通訊裝置，其中該無線通訊裝置為一可 攜式電腦，其經配置以從一電腦模式轉換至一平板模式，其中該電力控制電路係經配置以根據該可攜式電腦係為電腦模式或於平板模式而控制電力。
  18. 如申請專利範圍第16項之無線通訊裝置，其中該天線次組件包含一導向器，該導向器經配置以重新引導射頻輻射，該導向器係與該系統接地電力連接。
  19. 如申請專利範圍第18項之無線通訊裝置，其中該導向器的至少一部分係緊鄰於該天線次組件之一邊緣延伸。
  20. 如申請專利範圍第16項之無線通訊裝置，其中該接地墊具有一表面區域，其表面區域小於該輻射走線的一表面區域，其中該系統接地具有一表面區域係明顯大於該接地墊之該表面區域，且明顯大於該輻射走線之該表面區域。
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