TWI792570B - 電子裝置 - Google Patents

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TWI792570B
TWI792570B TW110134774A TW110134774A TWI792570B TW I792570 B TWI792570 B TW I792570B TW 110134774 A TW110134774 A TW 110134774A TW 110134774 A TW110134774 A TW 110134774A TW I792570 B TWI792570 B TW I792570B
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吳朝旭
王晨光
張誌福
蔡宗祺
黃士耿
王策玄
許勝欽
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Abstract

一種電子裝置，包括金屬背蓋及天線模組。金屬背蓋包 括槽縫。天線模組位於金屬背蓋內。天線模組包括第一輻射體、第二輻射體、第三輻射體、第四輻射體及第五輻射體。第一輻射體具有饋入端。第二輻射體連接於第一輻射體，且具有接觸部。接觸部導通於金屬背蓋。第三輻射體連接於第二輻射體且位於第一輻射體旁，第三輻射體具有第一接地端。第四輻射體連接於第二輻射體，且具有第二接地端。第五輻射體連接第三輻射體與第四輻射體，饋入端、第一接地端及第二接地端皆距離槽縫3.5公厘至10公厘之間。

Description

電子裝置
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種具有天線模組的電子裝置。
目前，平板裝置若採用金屬背蓋，內部的天線受到金屬背蓋的影響，天線效能難有好的表現。
本發明提供一種電子裝置，其具有金屬背蓋且天線模組可具有良好的表現。
本發明的一種電子裝置，包括一金屬背蓋及一天線模組。金屬背蓋包括一槽縫。天線模組位於金屬背蓋內。天線模組包括一第一輻射體、一第二輻射體、一第三輻射體、一第四輻射體及一第五輻射體。第一輻射體具有一饋入端。第二輻射體連接於第一輻射體，且具有一接觸部，其中接觸部導通於金屬背蓋。第三輻射體連接於第二輻射體且位於第一輻射體旁，第三輻射體具有一第一接地端。第四輻射體連接於第二輻射體，第三輻射體 位於第一輻射體與第四輻射體之間，第四輻射體具有一第二接地端。第五輻射體連接第三輻射體與第四輻射體，饋入端、第一接地端及第二接地端皆距離槽縫3.5公厘至10公厘之間以降低該金屬背蓋影響該天線模組的效能。
在本發明的一實施例中，上述的金屬背蓋包括一底壁及連接底壁的一側壁，槽縫形成在底壁與側壁之間。
在本發明的一實施例中，上述的接觸部透過一導體導通於金屬背蓋，槽縫包括相對的一第一端與一第二端，導體對底壁的投影與第一端對底壁的投影之間的距離介於45公厘至55公厘，導體對底壁的投影與第二端對底壁的投影之間的距離介於15公厘至25公厘。
在本發明的一實施例中，上述的天線模組激發出一頻段，槽縫的長度介於頻段的0.5倍波長至0.75倍波長之間。
在本發明的一實施例中，上述的接觸部透過一導體導通於金屬背蓋，接觸部位於第二輻射體在連接於第三輻射體的部位與連接第四輻射體的部位之間。
在本發明的一實施例中，上述的第二輻射體包括相對的一第三端及一第四端，第四輻射體靠近第四端且遠離第三端，接觸部與第三端之間的距離介於25公厘至35公厘之間，接觸部與第四端之間的距離介於7公厘至15公厘之間。
在本發明的一實施例中，上述的電子裝置更包括一支架及一電路板，其中支架與電路板設置於金屬背蓋內，天線模組設 置在支架的多個表面上，饋入端、第一接地端及第二接地端朝向且導通於電路板。
在本發明的一實施例中，上述的支架的這些表面包括依序連接的一第一面、一第二面及一第三面，第三面靠近電路板設置，第一面遠離電路板設置，第二輻射體設置於第一面，第一輻射體的局部、第三輻射體的局部及第四輻射體的局部設置於第二面，饋入端、第一接地端、第二接地端及第五輻射體設置於第三面。
在本發明的一實施例中，上述的金屬背蓋包括一底壁，第一面與底壁之間的距離介於6公厘至10公厘之間。
在本發明的一實施例中，上述的電子裝置更包括一絕緣內殼，設置於金屬背蓋內，絕緣內殼包括多個風孔，這些風孔連接於槽縫，且該絕緣內殼為塑膠材質。
基於上述，本發明的電子裝置採用金屬背蓋，而具有高質感的外觀。習知採用金屬背蓋的電子裝置，若金屬背蓋上無槽縫，天線效能受到金屬背蓋影響，天線模組的能量會集中在朝向電子裝置的正面的方向。本發明的電子裝置的金屬背蓋設有槽縫，可使天線模組的輻射能量不會僅集中在單一軸向，並可提升天線效能，再加上天線模組透過接觸部導通於金屬背蓋的設計也可增加輻射訊號在電子裝置側壁方向的涵蓋範圍。再者，由於金屬背蓋內的天線模組的饋入端、第一接地端及第二接地端中的任一者與槽縫的距離介於4.5公厘至10公厘之間，天線模組與金屬 背蓋之間存在一定距離，而可降低金屬背蓋對天線模組在效能上的影響，也與習知上天線緊貼於槽縫以耦合的共振機制不同。另外，天線模組的上述設計可激發共振出WiFi 6E寬頻帶(5150~7125MHz)的訊號。
L1、L9、L14、L18:寬度
L2:高度
L3、L4、L5、L7、L8、L11、L12、L13、L15、L16:距離
L6:厚度
L10、L17:長度
A1~A6、B、G1、G2:位置
C1:正端
C2:負端
S1:第一端
S2:第二端
100:電子裝置
110:金屬背蓋
111a:底壁
111b:側壁
112:槽縫
114:觸控模組
116:絕緣內殼
117:風孔
118:前蓋板
120:支架
122:第一面
124:第二面
126:第三面
130:天線模組
131:第一輻射體
132:第二輻射體
132a:接觸部
133:第三輻射體
134:第四輻射體
135:第五輻射體
140:導體
150:電路板
151:頂面
152、155、157:彈片
153:底面
154:天線匹配電路
156:線路
160:同軸傳輸線
圖1是依照本發明的一實施例的一種電子裝置的局部剖面示意圖。
圖2是圖1的電子裝置的側視圖。
圖3是圖1的電子裝置的天線模組的示意圖。
圖4是圖1的電子裝置的電路板的頂面的示意圖。
圖5是圖1的電子裝置的電路板的底面的示意圖。
圖6是圖1的電子裝置的天線模組與電路板的立體示意圖。
圖7是由外往內看圖1的電子裝置的側壁的局部放大示意圖。
圖8是由內往外看圖1的電子裝置的局部放大示意圖。
圖9是圖1的電子裝置的天線模組的頻率-VSWR的關係圖。
圖10是圖1的電子裝置的天線模組的頻率-天線效率的關係圖。
圖1是依照本發明的一實施例的一種電子裝置的局部剖 面示意圖。請參閱圖1，在本實施例中，電子裝置100例如是平板電腦，圖1中是天線模組靠近金屬背蓋其邊框區域的局部剖面。在其他實施例中，電子裝置100也可以是筆記型電腦，電子裝置100的種類不以此為限制。
電子裝置100包括一金屬背蓋110及一天線模組130。金屬背蓋110包括一底壁111a及連接底壁111a的一側壁111b，一槽縫112形成在底壁111a與側壁111b之間。天線模組130位於金屬背蓋110內。具體地說，在本實施例中，電子裝置100還包括一支架120，支架120例如是塑膠等絕緣材質。天線模組130例如是用雷射直接成型(LDS)的方式形成在支架120的多個表面上，或是透過貼附的方式固定於支架120的多個表面上。
支架120的這些表面包括依序連接的一第一面122、一第二面124及一第三面126，第三面126靠近電路板150設置，第一面122遠離電路板150設置。天線模組130從第一面122、經過第二面124延伸至第三面126。電子裝置100還包括一電路板150，位於支架120下方，例如是天線電路板。天線模組130透過彈片152連接於電路板150。
支架120的寬度L1例如是6.5公厘，高度L2例如是4.5公厘，長度(未示出)例如是176.4公厘。天線模組130與一觸控模組114(金屬)之間的距離L3介於0.5公厘至1.5公厘之間，例如是1.2公厘。天線模組130與側壁111b之間的距離L4介於0.4公厘至1.5公厘之間，例如是0.5公厘。
支架120的第一面122至電路板150之間的距離L5例如是5.6公厘，電路板150的厚度L6例如是0.85公厘，電路板150至底壁111a的距離L7例如是1.65公厘。因此，在本實施例中，支架120的第一面122與底壁111a之間的距離L13(標示於圖2，為距離L5、L6、L7的總和)介於6公厘至10公厘之間，例如約為8.1公厘。此外，電路板150至側壁111b的距離L8例如是4.7公厘。槽縫112的寬度L9約為1.81公厘。
要說明的是，習知採用金屬背蓋的電子裝置，若金屬背蓋上無槽縫，天線效能受到金屬背蓋影響，天線模組的能量會集中在朝向電子裝置的正面的方向(Z方向)。本實施例的電子裝置100不但採用金屬背蓋110，而具有高質感的外觀。金屬背蓋110設有槽縫112，可使天線模組130的能量不會僅集中在單一軸向(例如Z方向)。
具體地說，在本實施例中，天線模組130例如為WiFi 6E的天線，可激發出多個頻段，例如是WiFi 2.4GHz(2400~2500MHz)與WiFi 5G、6G(5150~7125MHz)，其中WiFi 5G、6G(5150~7125MHz)的訊號朝向Z方向(前蓋板118的方向)輻射，WiFi 2.4G的輻射能量可透過槽縫112朝向Y方向(側壁111b的方向)輻射。
具體地說，圖2是圖1的電子裝置的側視圖。請參閱圖2，在本實施例中，槽縫112的長度L10介於WiFi 2.4GHz(2400~2500MHz)頻段的0.5倍波長至0.75倍波長之間。這樣的設 計可使得WiFi 2.4G的輻射能量可透過槽縫112朝向Y方向(側壁111b的方向)輻射，而具有好的表現，有效減少低頻(2.4GHz)受到金屬背蓋110屏蔽，而使得天線效率不佳的機率。
此外，由圖2可見，電子裝置100包括兩槽縫112，兩個對應的導體140將兩個天線模組130(於圖1標示一個天線模組130)導通於金屬背蓋110。每個天線模組130各別有對應獨立的槽縫112，而可具有上述的優點。
另外，槽縫112包括相對的一第一端S1(標示於圖7)與一第二端S2(標示於圖7)。導體140對底壁111a的投影與第一端S1對底壁111a(標示於圖7)的投影之間的距離L11介於45公厘至55公厘，例如是50公厘。導體140對底壁111a的投影與第二端S2對底壁111a的投影之間的距離L12介於15公厘至25公厘，例如是20公厘。距離L11、L12在上述的範圍可使天線模組130的天線效能和輻射能量的涵蓋範圍表現較佳。
下面介紹天線模組130的圖騰。圖3是圖1的電子裝置的天線模組的示意圖。請參閱圖3，在本實施例中，天線模組130包括一第一輻射體131(位置A1、A2)、一第二輻射體132(位置A3、A2、A4、A6)、一第三輻射體133(位置G1、A4)、一第四輻射體134(位置G2、A5)及一第五輻射體135(位置G1、B、G2)。
第一輻射體131具有一饋入端(位置A1)。第二輻射體132彎折地連接於第一輻射體131，且具有一接觸部132a。在本實施例中，天線模組130透過接觸部132a連接至導體140而能夠與 金屬背蓋110導通。接觸部132a位於第二輻射體132在連接於第三輻射體133的部位與連接第四輻射體134的部位之間。接觸部132a的寬度L14約為4公厘。
第二輻射體132包括相對的一第三端(位置A3)及一第四端(位置A6)，第四輻射體134靠近第四端(位置A6)且遠離第三端(位置A3)，接觸部132a與第三端(位置A3)之間的距離L16介於25公厘至35公厘之間，例如是30公厘。接觸部132a與第四端(位置A6)之間的距離L15介於7公厘至15公厘之間，例如是10.5公厘。
第三輻射體133彎折地連接於第二輻射體132且位於第一輻射體131旁，第三輻射體133具有一第一接地端(位置G1)。第一輻射體131、第二輻射體132及第三輻射體133的形狀類似於π型。
第四輻射體134彎折地連接於第二輻射體132，第三輻射體133位於第一輻射體131與第四輻射體134之間，第四輻射體134具有一第二接地端(位置G2)。第五輻射體135連接第三輻射體133與第四輻射體134。上述配置使天線模組130具有WiFi 6E寬頻天線的特性。
具體地說，第一輻射體131、第二輻射體132及第三輻射體133的形狀類似於π型圖騰，可形成第一迴路，透過接觸部132a連接至導體140而能夠導通於金屬背蓋110在槽縫112邊緣的部位，可用來調整WiFi 2.4GHz(2400~2500MHz)和WiFi 5GHz (5000~5500MHz)的頻率落點位置和阻抗匹配頻寬。
此外，第一輻射體131、第二輻射體132及第四輻射體134的形狀也類似於π型圖騰(位置A1、A2、A4、A5、G2的路徑，可視為第二迴路)、第三輻射體133(位置A4、G1的路徑)、位置A5、A6的路徑可用來調整WiFi 6GHz(6000~7125MHz)的頻率落點位置和阻抗匹配頻寬。
另外，位置A1、A2、A4、B、G2路徑(即，第三迴路)及第三輻射體133(位置A4、G1的路徑)可用來調整WiFi 5GHz、6GHz(5500~6000MHz)的頻率落點位置和阻抗匹配頻寬。
因此，天線模組130透過π形的第一迴路、第二迴路及第三迴路等多圖騰路徑，與金屬背蓋110的槽縫112結合成WiFi 6E的天線，其高頻頻帶可涵蓋5150~7125MHz的頻寬。
此外，天線模組130透過接觸部132a與導體140搭接至金屬背蓋110，可使天線模組130的能量耦合到槽縫112，使得共振頻帶的阻抗匹配較穩定。天線模組130與金屬背蓋110之間存在一定距離的設計也與習知上天線緊貼於槽縫112的共振機制不同，不易像習知槽孔設計，其耦合間距有組裝公差大，而造成天線頻偏、效能不佳或最大增益過大的問題。
值得一提的是，請搭配圖1與圖3，在本實施例中，天線模組130呈立體的三維分布。具體地說，在圖3中，天線模組130被四條虛橫線通過，天線模組130在由上往下的第一條與第二條虛橫線之間的部位會設置在支架120(圖1)的第一面122。具體地 說，第二輻射體132設置於第一面122。
天線模組130在由上往下的第二條與第三條虛橫線之間的部位會設置在支架120的第二面124。具體地說，第一輻射體131的局部、第三輻射體133的局部及第四輻射體134的局部設置於第二面124。
天線模組130在由上往下的第三條與第四條虛橫線之間的部位會設置在支架120(圖1)的第三面126。具體地說，饋入端、第一接地端、第二接地端及第五輻射體135設置於第三面126。
由圖1可見，天線模組130在第三面126上的部位，也就是饋入端(圖3，位置A1)、第一接地端(圖3，位置G1)及第二接地端(圖3，位置G2)會朝向電路板150。
由於電路板150到側壁111b之間的距離L8約為4.7公厘，天線模組130在第三面126上的部位(包括饋入端、第一接地端及第二接地端)又比電路板150更遠離側壁111b，代表饋入端、第一接地端及第二接地端到側壁111b之間的距離會大於4.7公厘。
再者，饋入端、第一接地端及第二接地端到底壁111a的距離為距離L5與高度L2的差值加上厚度L6、距離L7的總和(L5-L2+L6+L7)，約為3.7公厘。因此，饋入端、第一接地端及第二接地端與槽縫112的距離至少皆會大於3.5公厘，而介於3.5公厘至10公厘之間。這使得天線模組130的饋入端、第一接地端及第二接地端與金屬背蓋110之間存在一定距離，而可降低金屬背蓋110對天線模組130在效能上的影響。
圖4是圖1的電子裝置的電路板的頂面的示意圖。圖5是圖1的電子裝置的電路板的底面的示意圖。圖6是圖1的電子裝置的天線模組與電路板的立體示意圖。
請參閱圖4與圖6，在本實施例中，電路板150的頂面151設有三個彈片152、155、157，饋入端(圖3，位置A1)、第一接地端(圖3，位置G1)及第二接地端(圖3，位置G2)會分別透過這三個彈片152、155、157連接到電路板150。電路板150的饋入訊號藉此傳遞至天線模組130，以使天線模組130的輻射能量會集中於電子裝置100的正面(Z軸)。
此外，如圖4所示，在本實施例中，電路板150的長度L17例如是28公厘，寬度L18例如是8公厘。電路板150還包括天線匹配電路154。這三個彈片152、155、157會各別連接至天線匹配電路154(電感或電容)，可用來增加WiFi 6E天線的阻抗匹配頻寬及天線效能。
請參閱圖5，同軸傳輸線160的正端C1透過線路156及導通孔(未繪示)連接到饋入端(位置A1)，同軸傳輸線160的負端C2透過另一導通孔(未繪示)連接到第一接地端(位置G1)。
圖7是由外往內看圖1的電子裝置的側壁的局部放大示意圖。圖8是由內往外看圖1的電子裝置的局部放大示意圖。請參閱圖7與圖8，在本實施例中，電子裝置100更包括一絕緣內殼116，設置於金屬背蓋110內。絕緣內殼116包括多個風孔117，這些風孔117對應於且連通槽縫112。絕緣內殼116可用來提升結 構強度，且這些風孔117與金屬背蓋110的槽縫112的設計可同步兼顧散熱效果。
圖9是圖1的電子裝置的天線模組的頻率-VSWR的關係圖。請參閱圖9，在本實施例中，天線模組130的電壓駐比(VSWR)可小於3，而具有良好的表現。
圖10是圖1的電子裝置的天線模組的頻率-天線效率的關係圖。請參閱圖10，在本實施例中，天線模組130的WiFi 2.4GHz的天線效率為-3.8~-5.5dBi，而WiFi 5GHz、6GHz的天線效率為-2.8~-5.9dBi。在電子裝置100具有金屬背蓋110的限制下，天線模組130擁有良好的效能表現。
綜上所述，本發明的電子裝置採用金屬背蓋，而具有高質感的外觀。習知採用金屬背蓋的電子裝置，若金屬背蓋上無槽縫，天線效能受到金屬背蓋影響，天線模組的能量會集中在朝向電子裝置的正面的方向。本發明的電子裝置的金屬背蓋設有槽縫，可使天線模組的輻射能量不會僅集中在單一軸向，並可提升天線效能，再加上天線模組透過接觸部導通於金屬背蓋的設計也可增加輻射訊號在電子裝置側壁方向的涵蓋範圍。再者，由於金屬背蓋內的天線模組的饋入端、第一接地端及第二接地端中的任一者與槽縫的距離介於4.5公厘至10公厘之間，天線模組與金屬背蓋之間存在一定距離，而可降低金屬背蓋對天線模組在效能上的影響，也與習知上天線緊貼於槽縫以耦合的共振機制不同。另外，天線模組的上述設計可激發共振出WiFi 6E寬頻帶 (5150~7125MHz)的訊號。
L1、L9:寬度
L2:高度
L3、L4、L5、L7、L8:距離
L6:厚度
100:電子裝置
110:金屬背蓋
111a:底壁
111b:側壁
112:槽縫
114:觸控模組
116:絕緣內殼
118:前蓋板
120:支架
122:第一面
124:第二面
126:第三面
130:天線模組
140:導體
150:電路板
152:彈片
160:同軸傳輸線

Claims (10)

  1. 一種電子裝置，包括： 一金屬背蓋，包括一槽縫；以及 一天線模組，位於該金屬背蓋內，該天線模組包括： 一第一輻射體，具有一饋入端； 一第二輻射體，連接於該第一輻射體，且具有一接觸部，該接觸部導通於該金屬背蓋； 一第三輻射體，連接於該第二輻射體且位於該第一輻射體旁，該第三輻射體具有一第一接地端； 一第四輻射體，連接於該第二輻射體，該第三輻射體位於該第一輻射體與該第四輻射體之間，該第四輻射體具有一第二接地端；以及 一第五輻射體，連接該第三輻射體與該第四輻射體，該饋入端、該第一接地端及該第二接地端皆距離該槽縫3.5公厘至10公厘之間以降低該金屬背蓋影響該天線模組的效能。
  2. 如請求項1所述的電子裝置，其中該金屬背蓋包括一底壁及連接該底壁的一側壁，該槽縫形成在該底壁與該側壁之間。
  3. 如請求項2所述的電子裝置，其中該接觸部透過一導體導通於該金屬背蓋，該槽縫包括相對的一第一端與一第二端，該導體對該底壁的投影與該第一端對該底壁的投影之間的距離介於45公厘至55公厘，該導體對該底壁的投影與該第二端對該底壁的投影之間的距離介於15公厘至25公厘。
  4. 如請求項1所述的電子裝置，其中該天線模組激發出一頻段，該槽縫的長度介於該頻段的0.5倍波長至0.75倍波長之間。
  5. 如請求項1所述的電子裝置，其中該接觸部透過一導體導通於該金屬背蓋，該接觸部位於該第二輻射體在連接於該第三輻射體的部位與連接該第四輻射體的部位之間。
  6. 如請求項5所述的電子裝置，其中該第二輻射體包括相對的一第三端及一第四端，該第四輻射體靠近該第四端且遠離該第三端，該接觸部與該第三端之間的距離介於25公厘至35公厘之間，該接觸部與該第四端之間的距離介於7公厘至15公厘之間。
  7. 如請求項1所述的電子裝置，更包括一支架及一電路板，其中該支架與該電路板設置於該金屬背蓋內，該天線模組設置在該支架的多個表面上，該饋入端、該第一接地端及該第二接地端朝向且導通於該電路板。
  8. 如請求項7所述的電子裝置，其中該支架的該些表面包括依序連接的一第一面、一第二面及一第三面，該第三面靠近該電路板，該第一面遠離該電路板，該第二輻射體設置於該第一面，該第一輻射體的局部、該第三輻射體的局部及該第四輻射體的局部設置於該第二面，該饋入端、該第一接地端、該第二接地端及該第五輻射體設置於該第三面。
  9. 如請求項8所述的電子裝置，其中該金屬背蓋包括一底壁，該第一面與該底壁之間的距離介於6公厘至10公厘之間。
  10. 如請求項1所述的電子裝置，更包括一絕緣內殼，設置於該金屬背蓋內，該絕緣內殼包括多個風孔，該些風孔連接於該槽縫，且該絕緣內殼為塑膠材質。
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