TWI736276B - 行動裝置 - Google Patents

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TWI736276B TW109116872A TW109116872A TWI736276B TW I736276 B TWI736276 B TW I736276B TW 109116872 A TW109116872 A TW 109116872A TW 109116872 A TW109116872 A TW 109116872A TW I736276 B TWI736276 B TW I736276B
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Abstract

一種行動裝置,包括一主輻射部、一寄生輻射部,以及一附加輻射部。主輻射部具有一第一缺口,其中主輻射部包括耦接至一信號源之一饋入區域和耦接至一接地電位之一接地區域。寄生輻射部係耦接至接地電位,其中寄生輻射部係鄰近於主輻射部之饋入區域。附加輻射部係耦接至主輻射部,其中附加輻射部係與寄生輻射部大致朝相同方向作延伸。主輻射部、寄生輻射部,以及附加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。
天線為支援無線通訊之行動裝置中不可或缺之元件。然而,天線很容易受到鄰近金屬元件所影響,此常造成天線元件受到干擾且整體通訊品質下滑,或是特定吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)過高無法符合法規規範。有鑑於此,勢必須提出一種全新解決方案,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:一主輻射部,具有一第一缺口,其中該主輻射部包括耦接至一信號源之一饋入區域和耦接至一接地電位之一接地區域;一寄生輻射部,耦接至該接地電位,其中該寄生輻射部係鄰近於該饋入區域;以及一附加輻射部,耦接至該主輻射部,其中該附加輻射部係與該寄生輻射部大致朝相同方向作延伸;其中該主輻射部、該寄生輻射部,以及該附加輻射部係共同形成一天線結構。
在一些實施例中,該主輻射部大致呈現一矩形並具有一第一角落、一第二角落、一第三角落,以及一第四角落,該饋入區域係位於該第一角落處,而該附加輻射部係耦接至該第二角落。
在一些實施例中,該寄生輻射部係呈現一L字形。
在一些實施例中,該附加輻射部係呈現一直條形。
在一些實施例中,該主輻射部之該第一缺口係介於該第二角落和該第三角落之間,而該主輻射部更具有鄰近於該第四角落之一第二缺口。
在一些實施例中,該寄生輻射部和該主輻射部之間形成一耦合間隙,而該耦合間隙之寬度係小於或等於1mm。
在一些實施例中,該附加輻射部和該寄生輻射部之間距係大於或等於7mm。
在一些實施例中,該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶,以及一第三頻帶,該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間,該第二頻帶係介於5100MHz至5600MHz之間,而該第三頻帶係介於5600MHz至5900MHz之間。
在一些實施例中,該寄生輻射部之長度大致等於該第三頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中,該行動裝置更包括:一金屬背蓋,包括一削型區域;以及一鍵盤邊框,其中該天線結構係設置於該鍵盤邊框和該金屬背蓋之間;其中該天線結構於該金屬背蓋上具有一垂直投影,而該垂直投影係完全位於該削型區域內。
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、一平板電腦,或是一筆記型電腦。如第1圖所示,行動裝置100至少包括一主輻射部(Main Radiation Element)110、一寄生輻射部(Parasitic Radiation Element)140,以及一附加輻射部(Additional Radiation Element)150。主輻射部110、寄生輻射部140,以及附加輻射部150皆可用金屬材質製成,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、一揚聲器、一觸控模組、一供電模組,以及一外殼。
主輻射部110可以大致呈現一矩形並具有一第一角落111、一第二角落112、一第三角落113,以及一第四角落114。主輻射部110包括耦接至一信號源190之一饋入區域124和耦接至一接地電位VSS之一接地區域125。信號源190可以是一射頻(Radio Frequency,RF)模組。接地電位VSS可由一系統接地面(System Ground Plane)所提供(未顯示)。饋入區域124可位於主輻射部110之第一角落111處。另外,主輻射部110具有一第一缺口136,其可大致呈現一正方形或一較小矩形。在一些實施例中,主輻射部110之第一缺口136係介於其第二角落112和第三角落113之間(例如,大致位於第二角落112和第三角落113兩者之中心點處)。
寄生輻射部140可以大致呈現一L字形。在一些實施例中,寄生輻射部140係獨立於主輻射部110之外。寄生輻射部140係鄰近於主輻射部110之饋入區域124,其中寄生輻射部140和主輻射部110之饋入區域124之間可形成一耦合間隙(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),亦可包括對應之二元件彼此直接接觸之情況(亦即,前述間距可縮短至0)。詳細而言,寄生輻射部140具有一第一端141和一第二端142,其中寄生輻射部140之第一端141係耦接至接地電位VSS,而寄生輻射部140之第二端142為一開路端(Open End)並可朝遠離主輻射部110之方向作延伸。寄生輻射部140可與附加輻射部150至少部份平行。
附加輻射部150可以大致呈現一直條形。詳細而言,附加輻射部150具有一第一端151和一第二端152,其中附加輻射部150之第一端151係耦接至主輻射部110之第二角落112,而附加輻射部150之第二端152為一開路端。在一些實施例中,附加輻射部150之第二端152和寄生輻射部140之第二端142係大致朝相同方向作延伸(例如,皆可遠離主輻射部110)。
在較佳實施例中,主輻射部110、寄生輻射部140,以及附加輻射部150係共同形成一天線結構160。天線結構160可為一平面化結構,並可設置於一介質基板(Dielectric Substrate)之同一表面上,例如: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),但亦不僅限於此。
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160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,天線結構160可涵蓋一第一頻帶FB1、一第二頻帶FB2,以及一第三頻帶FB3。例如,第一頻帶FB1可介於2400MHz至2500MHz之間,第二頻帶FB2可介於5100MHz至5600MHz之間,而第三頻帶FB3可介於5600MHz至5900MHz之間。因此,行動裝置100之天線結構160將至少可支援WLAN(Wireless Local Area Networks) 2.4GHz/5GHz之寬頻操作。
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1圖相似。在第3圖之實施例中,行動裝置300之一主輻射部310同時具有一第一缺口336和一第二缺口337,並包括耦接至信號源190之一饋入區域324和耦接至接地電位VSS之一接地區域325。主輻射部310可以大致呈現一矩形並具有一第一角落311、一第二角落312、一第三角落313,以及一第四角落314。詳細而言,主輻射部310之第二缺口337可大致呈現一狹長矩形,並可鄰近於其第四角落314處。寄生輻射部140和附加輻射部150之結構特徵皆已於第1圖之實施例中說明,在此不再贅述。主輻射部310、寄生輻射部140,以及附加輻射部150可共同形成一天線結構360。
第4圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置300之天線結構360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4圖之量測結果,天線結構360亦可涵蓋前述之第一頻帶FB1、第二頻帶FB2,以及第三頻帶FB3,故其亦可支援WLAN 2.4GHz/5GHz之寬頻操作。必須注意的是,在將第二缺口337加入主輻射部310之後,天線結構360於第一頻帶FB1內之阻抗匹配(Impedance Matching)將可大幅改善。
在一些實施例中,行動裝置300之天線結構360之操作原理可如下列所述。由饋入區域324起,經過第二角落312和第一缺口336,再至第三角落313可形成一第一電流路徑PA1,其可激發產生前述之第一頻帶FB1。由附加輻射部150之第二端152起,經過第二角落312和第一缺口336,再至第三角落313可形成一第二電流路徑PA2,其可激發產生前述之第二頻帶FB2。根據實際量測結果,第一缺口336之加入可使第二頻帶FB2之中心頻率變得更低(例如:下降約300MHz),並能同時增加第一頻帶FB1和第二頻帶FB2之間之設計獨立性。另外,寄生輻射部140可由主輻射部110所耦合激發,並產生前述之第三頻帶FB3,從而可增加WLAN 5GHz之操作頻寬。
在一些實施例中,行動裝置300之天線結構360之元件尺寸可如下列所述。第一電流路徑PA1之長度可大致等於天線結構360之第一頻帶FB1之0.25倍波長(λ/4)。第二電流路徑PA2之長度可大致等於天線結構360之第二頻帶FB2之0.5倍波長(λ/2)。寄生輻射部140之長度L1可大致等於天線結構360之第三頻帶FB3之0.25倍波長(λ/4)。主輻射部310之第一缺口336之長度L2可介於2mm至4mm之間。主輻射部310之第一缺口336之寬度W2可介於3mm至5mm之間。主輻射部310之第二缺口337之長度L3可小於或等於10mm。主輻射部310之第二缺口337之寬度W3可小於或等於2mm。附加輻射部150之長度L4可小於或等於5mm,較佳可介於2mm至3mm之間。附加輻射部150之寬度W4可大於寄生輻射部140之寬度W1。例如,附加輻射部150之寬度W4可介於寄生輻射部140之寬度W1之2倍至4倍之間。主輻射部310之接地區域325之長度L5可介於3mm至7mm之間。寄生輻射部140和主輻射部310之饋入區域324之間之一耦合間隙GC2之寬度可小於或等於1mm。附加輻射部150和寄生輻射部140之間距D1可大於或等於7mm。主輻射部310之饋入區域324和接地區域325之間距D2可介於2mm和4mm之間。天線結構360之整體長度可約為30mm,而天線結構360之整體寬度可約為12mm。以上尺寸範圍係根據多次實驗結果而求出,其有助於最佳化天線結構360之操作頻寬(Operation Bandwidth)和阻抗匹配。
舉例而言,所提之天線結構160(或360)可應用於一可翻轉行動裝置500當中,其可包括一上蓋外殼511、一顯示器邊框512、一鍵盤邊框513、一金屬背蓋514,以及一轉軸元件515。藉由使用轉軸元件515,此可翻轉行動裝置500能操作於一筆記本模式或一平板模式。必須理解的是,上蓋外殼511、顯示器邊框512、鍵盤邊框513,以及金屬背蓋514即等同於筆記型電腦領域中俗稱之「A件」、「B件」、「C件」,以及「D件」。所提之天線結構160(或360)可設置於鍵盤邊框513和金屬背蓋514之間之內部空間中。必須注意的是,為使整體裝置輕薄化,金屬背蓋514包括一削型區域(Cutting Retraction Region)520,其中天線結構160(或360)於金屬背蓋514上具有一垂直投影,而此垂直投影可完全位於金屬背蓋514之削型區域520內。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之可翻轉行動裝置500操作於筆記本模式時之示意圖。第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之可翻轉行動裝置500操作於平板模式時之示意圖。第5、6圖中之箭號可代表特定吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)之檢測方向。根據實際量測結果,本發明之天線結構160(或360)無論在可翻轉行動裝置500之筆記本模式或平板模式中皆能有效克服其與金屬背蓋514相距過近所衍生之負面效應,故包括天線結構160(或360)之可翻轉行動裝置500將更容易通過法規之特定吸收率檢測。
本發明提出一種新穎之行動裝置和天線結構,其可涵蓋WLAN頻帶。即使將所提之天線結構應用於金屬背蓋之削型區域處,其仍可降低原本之特定吸收率達50%或更多。與傳統設計相比,本發明至少具有小尺寸、低特定吸收率、寬頻帶、以及低製造成本等優勢,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1-6圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-6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。
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:行動裝置 110,310:主輻射部 111,311:主輻射部之第一角落 112,312:主輻射部之第二角落 113,313:主輻射部之第三角落 114,314:主輻射部之第四角落 124,324:主輻射部之饋入區域 125,325:主輻射部之接地區域 136,336:主輻射部之第一缺口 140:寄生輻射部 141:寄生輻射部之第一端 142:寄生輻射部之第二端 150:附加輻射部 151:附加輻射部之第一端 152:附加輻射部之第二端 160,360:天線結構 190:信號源 337:主輻射部之第二缺口 500:可翻轉行動裝置 511:上蓋外殼 512:顯示器邊框 513:鍵盤邊框 514:金屬背蓋 515:轉軸元件 520:金屬背蓋之削型區域 D1,D2:間距 FB1:第一頻帶 FB2:第二頻帶 FB3:第三頻帶 GC1,GC2:耦合間隙 L1,L2,L3,L4,L5:長度 PA1:第一電流路徑 PA2:第二電流路徑 VSS:接地電位 W1,W2,W3,W4: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另一實施例所述之行動裝置之俯視圖。 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返回損失圖。 第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之可翻轉行動裝置操作於筆記本模式時之示意圖。 第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之可翻轉行動裝置操作於平板模式時之示意圖。
100:行動裝置
110:主輻射部
111:主輻射部之第一角落
112:主輻射部之第二角落
113:主輻射部之第三角落
114:主輻射部之第四角落
124:主輻射部之饋入區域
125:主輻射部之接地區域
136:主輻射部之第一缺口
140:寄生輻射部
141:寄生輻射部之第一端
142:寄生輻射部之第二端
150:附加輻射部
151:附加輻射部之第一端
152:附加輻射部之第二端
160:天線結構
190:信號源
GC1:耦合間隙
VSS:接地電位

Claims (9)

  1. 一種行動裝置,包括:一主輻射部,具有一第一缺口,其中該主輻射部包括耦接至一信號源之一饋入區域和耦接至一接地電位之一接地區域;一寄生輻射部,耦接至該接地電位,其中該寄生輻射部係鄰近於該饋入區域;以及一附加輻射部,耦接至該主輻射部,其中該附加輻射部係與該寄生輻射部大致朝相同方向作延伸;其中該主輻射部、該寄生輻射部,以及該附加輻射部係共同形成一天線結構;其中該主輻射部大致呈現一矩形並具有一第一角落、一第二角落、一第三角落,以及一第四角落,該饋入區域係位於該第一角落處,而該附加輻射部係耦接至該第二角落;其中該主輻射部之該第一缺口係介於該第二角落和該第三角落之間,而該主輻射部更具有鄰近於該第四角落之一第二缺口。
  2. 如請求項1所述之行動裝置,其中該寄生輻射部係呈現一L字形。
  3. 如請求項1所述之行動裝置,其中該附加輻射部係呈現一直條形。
  4. 如請求項1所述之行動裝置,其中該寄生輻射部和該主輻射部之間形成一耦合間隙,而該耦合間隙之寬度係小於或等於1mm。
  5. 如請求項1所述之行動裝置,其中該附加輻射部和該寄生輻射部之間距係大於或等於7mm。
  6. 如請求項1所述之行動裝置,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,該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間,該第二頻帶係介於5100MHz至5600MHz之間,而該第三頻帶係介於5600MHz至5900MHz之間。
  7. 如請求項6所述之行動裝置,其中該寄生輻射部之長度大致等於該第三頻帶之0.25倍波長。
  8. 如請求項1所述之行動裝置,更包括:一金屬背蓋,包括一削型區域;以及一鍵盤邊框,其中該天線結構係設置於該鍵盤邊框和該金屬背蓋之間;其中該天線結構於該金屬背蓋上具有一垂直投影,而該垂直投影係完全位於該削型區域內。
  9. 一種行動裝置,包括:一主輻射部,具有一第一缺口,其中該主輻射部包括耦接至一信號源之一饋入區域和耦接至一接地電位之一接地區域;一寄生輻射部,耦接至該接地電位,其中該寄生輻射部係鄰近於該饋入區域;以及一附加輻射部,耦接至該主輻射部,其中該附加輻射部係與該寄生輻射部大致朝相同方向作延伸; 其中該主輻射部、該寄生輻射部,以及該附加輻射部係共同形成一天線結構;其中該行動裝置更包括:一金屬背蓋,包括一削型區域;以及一鍵盤邊框,其中該天線結構係設置於該鍵盤邊框和該金屬背蓋之間;其中該天線結構於該金屬背蓋上具有一垂直投影,而該垂直投影係完全位於該削型區域內。
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