TWI763046B

TWI763046B - 行動裝置

Info

Publication number: TWI763046B
Application number: TW109132538A
Authority: TW
Inventors: 張琨盛; 林敬基
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2022-05-01
Also published as: US20220094060A1; US11450959B2; TW202213859A

Abstract

一種行動裝置，包括：一金屬機構件、一第一輻射部、一第二輻射部、一第三輻射部、一第四輻射部、一第五輻射部，以及一介質基板。金屬機構件具有分離之一第一封閉槽孔和一第二封閉槽孔。第一輻射部係耦接至一信號源，並延伸跨越第一封閉槽孔。第二輻射部係屬於浮接狀態。第三輻射部係耦接至一接地電位。第四輻射部係耦接至接地電位，並介於第一封閉槽孔和第二封閉槽孔之間。第五輻射部係耦接至接地電位。第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部、第四輻射部、第五輻射部，以及金屬機構件之第一封閉槽孔和第二封閉槽孔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。

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，具有彼此分離之一第一封閉槽孔和一第二封閉槽孔；一第一輻射部，耦接至一信號源，其中該第一輻射部係延伸跨越該第一封閉槽孔；一第二輻射部，其中該第二輻射部屬於浮接狀態並延伸跨越該第一封閉槽孔；一第三輻射部，耦接至一接地電位，其中該第三輻射部係鄰近於該第一封閉槽孔；一第四輻射部，耦接至該接地電位，其中該第四輻射部係介於該第一封閉槽孔和該第二封閉槽孔之間；一第五輻射部，耦接至該接地電位，其中該第五輻射部係鄰近於該第二封閉槽孔；以及一介質基板，鄰近於該金屬機構件，其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部、該第四輻射部，以及該第五輻射部皆設置於該介質基板上；其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部、該第四輻射部、該第五輻射部，以及該金屬機構件之該第一封閉槽孔和該第二封閉槽孔係共同形成一天線結構。

在一些實施例中，該第一封閉槽孔係呈現一較長直條形，而該第二封閉槽孔係呈現一較短直條形。

在一些實施例中，該第一輻射部係呈現一倒L字形，而該第四輻射部係呈現一L字形。

在一些實施例中，該第四輻射部於該金屬機構件上具有一垂直投影，而該垂直投影既不與該第一封閉槽孔重疊，亦不與該第二封閉槽孔重疊。

在一些實施例中，該第三輻射部完全未伸跨越該第一封閉槽孔，而該第五輻射部則至少部份延伸跨越該第二封閉槽孔。

在一些實施例中，該第一封閉槽孔和該第二封閉槽孔之間距係小於或等於2.5mm。

在一些實施例中，該第四輻射部與該第一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5150MHz至5850MHz之間，而該第三頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間。

在一些實施例中，該第一封閉槽孔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，該第二封閉槽孔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之透視圖。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之下層部份之示意圖。第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之上層部份之示意圖。第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之剖面圖(沿第1圖之一剖面線LC1)。請一併參考第1、2、3、4圖。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。在第1、2、3、4圖之實施例中，行動裝置100包括：一金屬機構件(Metal Mechanism Element)110、一第一輻射部(Radiation Element)140、一第二輻射部150、一第三輻射部160、一第四輻射部170、一第五輻射部180，以及一介質基板(Dielectric Substrate)190。必須理解的是，雖然未顯示於第1、2、3、4圖中，但實際上行動裝置100更可包括其他元件，例如：一處理器、一觸控面板、一揚聲器、一電池模組，以及一外殼。

金屬機構件110可以是行動裝置100之一外觀元件。必須注意的是，本說明書中所謂「外觀元件」係指行動裝置100中使用者眼睛可直接觀察到之部份。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具有彼此分離之一第一封閉槽孔(Closed Slot)120和一第二封閉槽孔130。例如，第一封閉槽孔120可以大致呈現一較長直條形，而第二封閉槽孔130可以大致呈現一較短直條形。第一封閉槽孔120和第二封閉槽孔130皆可排列於同一直線上，並可與金屬機構件110之一邊緣111大致互相平行。詳細而言，第一閉口槽孔120具有互相遠離之一第一閉口端(Closed End)121和一第二閉口端122，而第二閉口槽孔130具有互相遠離之一第三閉口端131和一第四閉口端132，其中第二閉口槽孔130之第三閉口端131可鄰近於第一閉口槽孔120之第二閉口端122。行動裝置100亦可包括一非導體材質，其可同時填充於第一封閉槽孔120和第二封閉槽孔130中，以達成防水或防塵之功能。

第一輻射部140、第二輻射部150、第三輻射部160、第四輻射部170，以及第五輻射部180皆可用金屬材質所製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。介質基板190可為一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190可具有相對之一第一表面E1和一第二表面E2，其中第一輻射部140、第二輻射部150、第三輻射部160、第四輻射部170，以及第五輻射部180皆可設置於介質基板190之第一表面E1上，而介質基板190之第二表面E2可鄰近於金屬機構件110。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190之第二表面E2係與金屬機構件110直接互相貼合，使得介質基板190可完全覆蓋住第一封閉槽孔120和第二封閉槽孔130。

行動裝置100之一接地電位VSS可由一接地元件所提供(未顯示)，其中此接地元件可耦接至金屬機構件110。例如，接地元件可為一接地銅箔(Ground Copper Foil)，其可由介質基板190上延伸至金屬機構件110上。

第一輻射部140可以大致呈現一倒L字形，其可延伸跨越第一封閉槽孔120。詳細而言，第一輻射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第一輻射部140之第一端141係耦接至一信號源(Signal Source)199，而第一輻射部140之第二端142為一開路端(Open End)。例如，信號源199可以是一射頻(Radio Frequency，RF)模組。在一些實施例中，第一輻射部140於金屬機構件110上具有一垂直投影(Vertical Projection)，其中第一輻射部140之垂直投影係與第一封閉槽孔120至少部份重疊。

第二輻射部150可以大致呈現一矩形。第二輻射部150係屬於浮接狀態(Floating)，並可延伸跨越第一封閉槽孔120。亦即，第二輻射部150並未與金屬機構件110或任何輻射部作接觸。在一些實施例中，第二輻射部150於金屬機構件110上具有一垂直投影，其中第二輻射部150之垂直投影係與第一封閉槽孔120至少部份重疊。

第三輻射部160可以大致呈現一直條形，其可設置於第一輻射部140和第二輻射部150之間。詳細而言，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係耦接至接地電位VSS，而第三輻射部160之第二端162為一開路端並鄰近於第一封閉槽孔120。第三輻射部160完全未延伸跨越第一封閉槽孔120。在一些實施例中，第三輻射部160於金屬機構件110上具有一垂直投影，其中第三輻射部160之垂直投影係與第一封閉槽孔120完全未重疊。

第四輻射部170可以大致呈現一L字形，其可設置於第一封閉槽孔120和第二封閉槽孔130之間(或可設置於第一輻射部140和第五輻射部180之間)。詳細而言，第四輻射部170具有一第一端171和一第二端172，其中第四輻射部170之第一端171係耦接至接地電位VSS，而第四輻射部170之第二端172為一開路端。第四輻射部170之第二端172和第一輻射部140之第二端142可以大致朝相反且互相遠離之方向作延伸。另外，第四輻射部170係鄰近於第一輻射部140，使得第四輻射部170和第一輻射部140之間形成一耦合間隙(Coupling Gap)GC1。在一些實施例中，第四輻射部170於金屬機構件110上具有一垂直投影，其中第四輻射部170之垂直投影既不與第一封閉槽孔120重疊，亦不與第二封閉槽孔130重疊。

第五輻射部180可以大致呈現一直條形，其可與第四輻射部170至少部份平行。詳細而言，第五輻射部180具有一第一端181和一第二端182，其中第五輻射部180之第一端181係耦接至接地電位VSS，而第五輻射部180之第二端182為一開路端並鄰近於第二封閉槽孔130。第五輻射部180係至少部份延伸跨越第二封閉槽孔130。在一些實施例中，第五輻射部180於金屬機構件110上具有一垂直投影，其中第五輻射部180之垂直投影係與第二封閉槽孔130至少部份重疊。另一方面，第五輻射部180之第二端182之垂直投影則恰可位於第二封閉槽孔130之內部。

在較佳實施例中，第一輻射部140、第二輻射部150、第三輻射部160、第四輻射部170、第五輻射部180，以及金屬機構件110之第一封閉槽孔120和第二封閉槽孔130係共同形成行動裝置100之一天線結構。

第5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5圖之量測結果，當由信號源199所激發時，行動裝置100之天線結構可涵蓋一第一頻帶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5150MHz至5850MHz之間，而第三頻帶FB3可介於5925MHz至7125MHz之間。因此，行動裝置100之天線結構將至少可支援傳統WLAN(Wireless Wide Area Network) 2.4GHz/5GHz以及新世代Wi-Fi 6之寬頻操作。

在天線原理方面，第一輻射部140和金屬機構件110之第一封閉槽孔120可共同激發產生一基頻共振模態(Fundamental Resonant Mode)，以形成前述之第一頻帶FB1。另外，第一輻射部140和金屬機構件110之第一封閉槽孔120更可共同激發產生一高階共振模態(Higher-Order Resonant Mode)(倍頻效應)，以形成前述之第二頻帶FB2。另一方面，第四輻射部170和金屬機構件110之第二封閉槽孔130則可由第一輻射部140所耦合激發，以形成前述之第三頻帶FB3。根據實際量測結果，第二輻射部150、第三輻射部160，以及第五輻射部180之加入有助於微調前述之第一頻帶FB1、第二頻帶FB2，以及第三頻帶FB3之阻抗匹配(Impedance Matching)。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線結構之輻射增益(Radiation Gain)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表輻射增益(dB)。根據第6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中之輻射增益皆可達-6dB或更高，此已可滿足傳統WLAN和新世代Wi-Fi 6通訊之實際應用需求。

在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。第一封閉槽孔120之長度LS1可以大致等於行動裝置100之天線結構之第一頻帶FB1之0.5倍波長(λ/2)。第一封閉槽孔120之寬度WS1可介於2mm至2.5mm之間。第二封閉槽孔130之長度LS2可以大致等於行動裝置100之天線結構之第三頻帶FB3之0.5倍波長(λ/2)。第二封閉槽孔130之寬度WS2可介於2mm至2.5mm之間。第一封閉槽孔120和第二封閉槽孔130之間距D1可以小於或等於2.5mm。第一輻射部140之長度L1可以大於或等於10mm，而第一輻射部140之寬度W1可以介於0.5mm至2mm之間。第二輻射部150之長度L2可以介於4mm至6mm之間，而第二輻射部150之寬度W2可以介於2mm至3mm之間。第三輻射部160之長度L3可以介於1mm至3mm之間，而第三輻射部160之寬度W3可以介於1mm至3mm之間。第四輻射部170之長度L4可以大於或等於6mm，而第四輻射部170之寬度W4可以介於0.5mm至2mm之間。第五輻射部180之長度L5可以大於或等於5mm，而第五輻射部180之寬度W5可以介於0.5mm至2mm之間。第一輻射部140和第四輻射部170之間之耦合間隙GC1之寬度可以小於或等於1mm。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7圖係顯示根據本發明一實施例所述之筆記型電腦700之示意圖。在第7圖之實施例中，前述之天線結構可應用於筆記型電腦700當中，其中筆記型電腦700包括一上蓋外殼(Upper Cover Housing)710、一顯示器邊框(Display Frame)720、一鍵盤邊框(Keyboard Frame)730，以及一底座外殼(Base Housing)740。必須理解的是，上蓋外殼710、顯示器邊框720、鍵盤邊框730，以及底座外殼740即分別等同於筆記型電腦領域中俗稱之「A件」、「B件」、「C件」，以及「D件」。前述之天線結構可設置於筆記型電腦700之一第一位置751或(且)一第二位置752處。換言之，本發明之天線結構可與筆記型電腦700之導體製之上蓋外殼710互相整合，其不僅能美化裝置外觀，同時還可維持良好之通訊品質。

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。相較於傳統設計，本發明至少具有小尺寸、寬頻帶、低製造成本，以及美化裝置外觀等優勢，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1-7圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-7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:金屬機構件 111:金屬機構件之邊緣 120:第一封閉槽孔 121:第一閉口端 122:第二閉口端 130:第二封閉槽孔 131:第三閉口端 132:第四閉口端 140:第一輻射部 141:第一輻射部之第一端 142:第一輻射部之第二端 150:第二輻射部 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 170:第四輻射部 171:第四輻射部之第一端 172:第四輻射部之第二端 180:第五輻射部 181:第五輻射部之第一端 182:第五輻射部之第二端 190:介質基板 199:信號源 700:筆記型電腦 710:上蓋外殼 720:顯示器邊框 730:鍵盤邊框 740:底座外殼 751:第一位置 752:第二位置 D1:間距 E1:第一表面 E2:第二表面 FB1:第一頻帶 FB2:第二頻帶 FB3:第三頻帶 GC1:耦合間隙 L1,L2,L3,L4,L5,LS1,LS2:長度 LC1:剖面線 VSS:接地電位 W1,W2,W3,W4,W5,WS1,WS2: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透視圖。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之下層部份之示意圖。第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之上層部份之示意圖。第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之剖面圖。第5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6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增益圖。第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之筆記型電腦之示意圖。

100:行動裝置 110:金屬機構件 120:第一封閉槽孔 130:第二封閉槽孔 140:第一輻射部 150:第二輻射部 160:第三輻射部 170:第四輻射部 180:第五輻射部 190:介質基板 199:信號源 LC1:剖面線 VSS:接地電位

Claims

一種行動裝置，包括：一金屬機構件，具有彼此分離之一第一封閉槽孔和一第二封閉槽孔；一第一輻射部，耦接至一信號源，其中該第一輻射部係延伸跨越該第一封閉槽孔；一第二輻射部，其中該第二輻射部屬於浮接狀態並延伸跨越該第一封閉槽孔；一第三輻射部，耦接至一接地電位，其中該第三輻射部係鄰近於該第一封閉槽孔；一第四輻射部，耦接至該接地電位，其中該第四輻射部係介於該第一封閉槽孔和該第二封閉槽孔之間；一第五輻射部，耦接至該接地電位，其中該第五輻射部係鄰近於該第二封閉槽孔；以及一介質基板，鄰近於該金屬機構件，其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部、該第四輻射部，以及該第五輻射部皆設置於該介質基板上；其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部、該第四輻射部、該第五輻射部，以及該金屬機構件之該第一封閉槽孔和該第二封閉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，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間，而該第三頻帶係介於5925MHz至7125MHz之間；其中該第一封閉槽孔之長度係大致等於該第一頻帶之0.5倍波長；其中該第二封閉槽孔之長度係大致等於該第三頻帶之0.5倍波長。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第一封閉槽孔係呈現一較長直條形，而該第二封閉槽孔係呈現一較短直條形。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第一輻射部係呈現一倒L字形，而該第四輻射部係呈現一L字形。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第四輻射部於該金屬機構件上具有一垂直投影，而該垂直投影既不與該第一封閉槽孔重疊，亦不與該第二封閉槽孔重疊。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第三輻射部完全未伸跨越該第一封閉槽孔，而該第五輻射部則至少部份延伸跨越該第二封閉槽孔。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第一封閉槽孔和該第二封閉槽孔之間距係小於或等於2.5mm。
如請求項1所述之行動裝置，其中該第四輻射部與該第一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。