TWI827121B - 電子裝置 - Google Patents

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TWI827121B
TWI827121B TW111124879A TW111124879A TWI827121B TW I827121 B TWI827121 B TW I827121B TW 111124879 A TW111124879 A TW 111124879A TW 111124879 A TW111124879 A TW 111124879A TW I827121 B TWI827121 B TW I827121B
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吳朝旭
浩元 陳
黃士耿
吳正雄
陳佳鴻
許勝欽
楊皓翔
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和碩聯合科技股份有限公司
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    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems

Abstract

一種電子裝置，包括一金屬底板、一金屬邊框及至少一輻射體。金屬底板包括至少一接地端。金屬邊框包括至少一槽縫、至少一斷開部、至少一第一連接部及至少一第二連接部。斷開部包括一第一部分及一第二部分。輻射體包括一第一端及一第二端。第一端為一饋入端，第二端連接於第一部分與第二部分之間的一交界處，交界處遠離槽縫。第一端、第二端、第一部分、第一連接部到接地端形成一第一天線路徑，第一天線路徑耦合出一第一頻段。第一端、第二端、第二部分、第二連接部到金屬底板的接地端形成一第二天線路徑，第二天線路徑耦合出一第二頻段。

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的電子裝置。
具有金屬機殼的電子裝置大部分都採用外露式天線的設計。然而，外露式天線的設計較難符合金屬質感的美觀需求。因此，如何在具有金屬機殼的電子裝置配置天線能夠符合金屬質感的美觀需求，並具有良好的天線輻射效能會是本領域的研究目標。
本發明提供一種電子裝置，其具有金屬質感美觀的外型及良好的天線輻射效能。
本發明的電子裝置，包括一金屬底板、一金屬邊框及至少一輻射體。金屬底板包括至少一接地端。金屬邊框包括至少一槽縫、至少一斷開部、至少一第一連接部及至少一第二連接部。各槽縫靠近金屬底板，且隔開金屬底板與對應的斷開部。各斷開部位於對應的第一連接部與對應的第二連接部之間，且各斷開部包括一第一部分及一第二部分。第一部分靠近對應的第一連接部，第二部分靠近對應的第二連接部，各第一連接部及各第二連接部會各別連接於金屬底板。各輻射體具有多個轉折且包括一第一端及一第二端。第一端為一饋入端，各第二端與對應的斷開部相交於一交界處，且交界處遠離對應的槽縫。自各輻射體的第一端、第二端、對應的斷開部的第一部分、對應的第一連接部到金屬底板的接地端形成一第一天線路徑，第一天線路徑耦合出一第一頻段。自各輻射體的第一端、第二端、對應的斷開部的第二部分、對應的第二連接部到金屬底板的接地端形成一第二天線路徑，第二天線路徑耦合出一第二頻段。
在本發明的一實施例中，上述的各輻射體沿著金屬邊框在交界處的一法線方向延伸而在第二端連接交界處。
在本發明的一實施例中，上述的第一天線路徑的長度介於第一頻段的0.5倍至0.75倍波長之間。
在本發明的一實施例中，上述的第二天線路徑的長度介於第二頻段的0.5倍至0.75倍波長之間。
在本發明的一實施例中，上述的各槽縫的寬度介於1公厘至1.5公厘之間。
在本發明的一實施例中，上述的電子裝置更包括至少一絕緣支架，鄰近於至少一槽縫、金屬邊框以及金屬底板設置，各絕緣支架包括相鄰的一第一面與一第二面，各輻射體包括位於第一面的一第一段、位於第二面的一第二段、一第三段及一第四段，饋入端位於第一段，轉折介於第一段、第二段、第三段及第四段之間。
在本發明的一實施例中，上述的輻射體更包括一第一U型段及一第二U型段，第一U型段位於第二段與第三段之間，第二U型段位於第三段與第四段之間。
在本發明的一實施例中，上述的各接地端靠近於對應的饋入端且隔開於饋入端。
在本發明的一實施例中，上述的至少一槽縫包括多個槽縫，至少一輻射體包括多個輻射體，輻射體的位置對應於槽縫的位置，槽縫與輻射體等間隔地設置於金屬邊框，槽縫位於同一平面。
在本發明的一實施例中，上述的至少一槽縫包括多個槽縫，至少一輻射體包括多個輻射體，輻射體對應於槽縫，槽縫的其中數者對稱地位於一第一平面，槽縫的其中數者對稱地位於一第二平面。
基於上述，在本發明的電子裝置中，槽縫將金屬底板隔開於對應的斷開部，輻射體的第二端連接於遠離槽縫且位於斷開部在第一部分與第二部分之間的交界處。各輻射體的第一端、第二端、對應的斷開部的第一部分、對應的第一連接部到金屬底板的接地端形成第一天線路徑。各輻射體的第一端、第二端、對應的斷開部的第二部分、對應的第二連接部到金屬底板的接地端形成一第二天線路徑。如此一來，電子裝置藉由將金屬邊框作為天線輻射體的一部分，進一步地界定出了得以耦合出第一頻段的第一天線路徑及得以耦合出第二頻段的第二天線路徑，使電子裝置有良好的表現。此外，電子裝置也因為金屬邊框被作為天線輻射體的一部分，電子裝置的外殼設計因此可採用金屬材料而使外觀較有質感。
圖1是本發明一實施例的電子裝置的示意圖，圖2是圖1的電子裝置的局部放大圖。
需要注意的是，圖1及圖2的部分構件採透視的方式進行繪製以達到清楚表示及便於說明的目的。此外，圖1及圖2僅繪示天線相關構件，且隱藏其餘構件，例如電路板、電池或是其他電子元件。
請參考圖1及圖2，本實施例的電子裝置100包括一金屬底板110、一金屬邊框120及至少一輻射體130。金屬底板110包括至少一接地端111，金屬邊框120包括至少一槽縫121、至少一斷開部122、至少一第一連接部123及至少一第二連接部124。槽縫121、斷開部122、輻射體130及金屬底板110共同組成一天線模組C(圖1)。
需要說明的是，在本實施例中，槽縫121及輻射體130的數量例如為四個，且輻射體130的位置與數量對應於槽縫121的位置與數量。四個槽縫121與四個輻射體130等間隔地設置於金屬邊框120的四個角落，且四個槽縫121均位在金屬邊框120的同一面上。
此外，本實施例的接地端111、斷開部122、第一連接部123及第二連接部124的數量也皆為四個。然而，在本發明的其他實施例中，電子裝置100的槽縫121、輻射體130、接地端111、斷開部122、第一連接部123及第二連接部124的數量可不為四個，本發明不對此加以限制。
圖2以位於四個角落的其中一組為例。如圖2所示，在本實施例中，槽縫121靠近金屬底板110，且槽縫121隔開金屬底板110與對應的斷開部122。斷開部122如圖2所示位於對應的第一連接部123與對應的第二連接部124之間，且斷開部122包括一第一部分122A及一第二部分122B。第一部分122A靠近對應的第一連接部123，第二部分122B靠近對應的第二連接部124。第一連接部123及第二連接部124如圖2所示地各別連接於金屬底板110。
值得注意的是，本實施例的槽縫121在隔開金屬底板110與斷開部122後的空間，可填入透光的塑膠，電子裝置內對應透光的塑膠處配置像是LED指示燈等元件，以提供電子裝置100的另一種外觀的視覺效果。在本發明的其他實施例中，槽縫121內填入的材質不以此為限制。
在本實施例中，輻射體130如圖2所示地具有多個轉折(未標示)且包括一第一端131及一第二端132。第一端131為一饋入端131A，第二端132連接於對應的斷開部122在第一部分122A與第二部分122B之間的一交界處A1。交界處A1所在的位置在第一部分122A與第二部分122B的分界線E上相交於第二端132的位置，且交界處A1遠離對應的槽縫121。金屬底板110的接地端111靠近且隔開於對應的饋入端131A。
本實施例的接地端111及饋入端131A之間連接有一同軸傳輸線(未繪示)，且同軸傳輸線的正端連接至饋入端131A，負端連接至接地端111。輻射體130得以透過同軸傳輸線連接至一天線電路板(未繪示)。然而在本發明的其他實施例中，連接輻射體130及天線電路板的元件也可不為同軸傳輸線，本發明不對此加以限制。
圖3是圖2的電子裝置的俯視示意圖。請參考圖2及圖3，進一步而言，本實施例的輻射體130如圖3所示地沿著一法線方向D1(圖3)延伸而於第二端132連接交界處A1，且法線方向D1垂直於金屬邊框120的第一部分122A及第二部分122B。換句話說，輻射體130的第二端132在XY平面上是以垂直於金屬邊框120的方向連接至交界處A1，相較於先前技術以槽孔耦合的方式設計的天線裝置，電子裝置100的天線特性較不易受耦合間距及組裝偏移公差不易控制等問題所影響。
在本實施例中，電子裝置100更包括一絕緣支架140。絕緣支架140如圖2所示地鄰近於槽縫121、金屬邊框120以及金屬底板110設置，且絕緣支架140包括相鄰的一第一面141與一第二面142。輻射體130配置於絕緣支架140上，且輻射體130從第一面141延伸至第二面142。輻射體130包括位於第一面141的一第一段133以及位於第二面142的一第二段134、一第三段135及一第四段136。饋入端131A位於第一段133，且第一段133及第四段136如圖2所示地分別包括輻射體130的第一端131及第二端132。
此外，本實施例的輻射體130的轉折介於第一段133、第二段134、第三段135及第四段136之間。值得一提的是，輻射體130得以透過如圖3所示的第二段134和第三段135之間的轉折及線寬大小以及第三段135和第四段136之間的轉折及線寬大小，調整電子裝置100的阻抗匹配，達到客製化設計的功效。本實施例的第二段134和第三段135以及第三段135和第四段136之間的轉折為直角，然而在本發明的其他實施例中，輻射體130的轉折可不為直角，且第三段135可增加寬度、留有溝槽或增加蜿蜒程度來調整電子裝置100的阻抗匹配，本發明不對此加以限制。
請參考圖1及圖2，本實施例的金屬底板110如圖1所示地為正方形，且金屬底板110的邊長L1為200公厘。第一連接部123與第一部分122A的交界到金屬邊框120的垂直角落的長度L2(圖2)為35公厘，交界處A1到金屬邊框120的垂直角落的長度L3(圖2)為5公厘。金屬邊框120的垂直角落到第二部分122B和第二連接部124的交界的長度L4(圖2)為15公厘。
圖4是圖2的電子裝置沿AA剖面的剖視示意圖。請參考圖2至圖4，槽縫121的寬度W1如圖4所示地為1.2公厘，寬度W1可介於1公厘至1.5公厘之間，且交界處A1與槽縫121間的距離L5(圖4)為電子裝置100的輻射頻段的波長的1/8倍。此外，第一段133和第二段134的交界點至交界處A1的距離L6(圖3、4)為5公厘。
在本實施例中，從輻射體130的第一端131、第二端132、對應的斷開部122的第一部分122A、對應的第一連接部123到金屬底板110的接地端111形成如圖2所示的一第一天線路徑R1，且從輻射體130的第一端131、第二端132、對應的斷開部122的第二部分122B、對應的第二連接部124到金屬底板110的接地端111形成如圖2所示的一第二天線路徑R2。第一天線路徑R1適於耦合出一第一頻段，而第二天線路徑R2適於耦合出一第二頻段。
詳細而言，本實施例的第一頻段所對應的頻率為2400-2484兆赫(MHz)，第二頻段所對應的頻率為5150-7125兆赫(MHz)。第一天線路徑R1的長度介於第一頻段的0.5倍至0.75倍波長之間，而第二天線路徑R2的長度介於第二頻段的0.5倍至0.75倍波長之間。然而在本發明的其他實施例中，第一頻段及第二頻段所對應的頻率不以此為限制。
本實施例的電子裝置100在上述的配置方式之下，藉由將金屬邊框120作為天線輻射體的一部分，進一步地界定出了得以耦合出第一頻段的第一天線路徑R1及得以耦合出第二頻段的第二天線路徑R2，使電子裝置100有良好的輻射涵蓋範圍及全向性。電子裝置100也因為金屬邊框120被作為天線輻射體的一部分，電子裝置100的外殼設計因此可採用金屬材料而使外觀較有質感。此外，輻射體130的第二端132以垂直於金屬邊框120的方向連接至交界處A1，相較於先前技術以槽孔耦合的方式設計的天線裝置，電子裝置100的天線特性較不易受耦合間距及組裝偏移公差不易控制等問題所影響。再者，輻射體130可藉由調整自身的彎折及線寬大小來改變電子裝置100的阻抗匹配頻寬，達到客製化設計的功效。
圖5是本發明另一實施例的電子裝置的俯視示意圖。請參考圖5，本發明另一實施例的輻射體130A更包括一第一U型段137及一第二U型段138。第一U型段137位於第二段134與第三段135之間，且第二U型段138位於第三段135與第四段136之間。輻射體130A能夠因為第一U型段137及第二U型段138的配置而在第二段134、第三段135及第四段136之間產生更多的彎折，以調整電子裝置100的阻抗匹配頻寬，達到客製化設計的功效。
圖6是圖1的電子裝置的金屬底板上的天線模組分佈示意圖，圖7A至圖7C是本發明另一實施例的電子裝置的金屬底板上的天線模組分佈示意圖。
請參考圖6及圖7A，圖7A所示的金屬底板110A相較於圖6所示的金屬底板110，兩者的差異在於金屬底板110A上的天線模組C1也可為一字型地分佈於金屬底板110A的四個角落。位於四個角落的天線模組C1所發射的天線訊號可各別兼顧90度方向的涵蓋範圍，達到多天線配置的功效。
請參考圖7B及圖7A，圖7B所示的金屬底板110B相較於圖7A所示的金屬底板110A，兩者的差異在於金屬底板110B的外觀為三角形，且金屬底板110B上的天線模組C2為一字型地分佈於金屬底板110B的三個角落。位於三個角落的天線模組C2所發射的天線訊號可各別兼顧120度方向的涵蓋範圍，具有更廣的涵蓋範圍且能夠達到多天線配置的功效。
請參考圖7C及圖7B，圖7C所示的金屬底板110C相較於圖7B所示的金屬底板110B，兩者的差異在於金屬底板110C的外觀為圓形，且金屬底板110C上的天線模組C3為圓弧型地平均分佈於金屬底板110C。平均分佈的天線模組C3所發射的天線訊號可各別兼顧120度方向的涵蓋範圍，具有廣大的涵蓋範圍並能夠達到多天線配置的功效。
圖8是圖1的電子裝置應用於機器人的示意圖。請參考圖8，本實施例的天線模組C除了可位於如機器人肩部的同一平面上之外，天線模組C的其中數者也可對稱地位於機器人頭部的一第一平面150及一第二平面160。意即，天線模組C的分佈可不需要全部位於同一平面上，可增加對應於天線模組C配置的輻射體130(圖1)的配置靈活性，達到客製化設計的功效。
圖9是圖1的電子裝置的單一天線模組的頻率-電壓駐波比的關係圖。請參考圖9，本實施例的電子裝置100的單一天線模組C的電壓駐波比不論於頻率為2400-2484兆赫(MHz)的第一頻段或頻率為5150-7125兆赫(MHz)的第二頻段皆小於3，電子裝置100具有良好的阻抗匹配。
圖10是圖1的電子裝置的單一天線模組的頻率-天線效率的關係圖。請參考圖10，本實施例的電子裝置100的單一天線模組C在第一頻段和第二頻段的天線效率分別大於-4.5及-5.5，具有良好的天線效能。
綜上所述，在本發明的電子裝置中，電子裝置藉由將金屬邊框作為天線輻射體的一部分，進一步地界定出了得以耦合出第一頻段的第一天線路徑及得以耦合出第二頻段的第二天線路徑，使電子裝置有良好的輻射涵蓋範圍及全向性。電子裝置也因為金屬邊框被作為天線輻射體的一部分，電子裝置的外殼設計因此可採用金屬材料而使外觀具有金屬質感。此外，一實施例的輻射體的第二端以垂直於金屬邊框的方向連接至交界處，相較於先前技術以槽孔耦合的方式設計的天線裝置，電子裝置的天線特性較不易受耦合間距及組裝偏移公差不易控制等問題所影響。再者，一實施例的輻射體可藉由調整自身的彎折及線寬大小來改變電子裝置的阻抗匹配頻寬，達到客製化設計的功效。
100:電子裝置 110、110A、110B、110C:金屬底板 111:接地端 120:金屬邊框 121、121A、121B、121C:槽縫 122:斷開部 122A:第一部分 122B:第二部分 123:第一連接部 124:第二連接部 130、130A:輻射體 131:第一端 131A:饋入端 132:第二端 133:第一段 134:第二段 135:第三段 136:第四段 137:第一U型段 138:第二U型段 140:絕緣支架 141:第一面 142:第二面 150:第一平面 160:第二平面 A1:交界處 AA:剖面線 C、C1、C2、C3:天線模組 D1:法線方向 E:分界線 L1:邊長 L2、L3、L4:長度 L5、L6:距離 R1:第一天線路徑 R2:第二天線路徑 W1:寬度
圖1是本發明一實施例的電子裝置的示意圖。 圖2是圖1的電子裝置的局部放大圖。 圖3是圖2的電子裝置的俯視示意圖。 圖4是圖2的電子裝置沿AA剖面的剖視示意圖。 圖5是本發明另一實施例的電子裝置的俯視示意圖。 圖6是圖1的電子裝置的金屬底板上的天線模組分佈示意圖。 圖7A至圖7C是本發明另一實施例的電子裝置的金屬底板上的天線模組分佈示意圖。 圖8是圖1的電子裝置應用於機器人的示意圖。 圖9是圖1的電子裝置的單一天線模組的頻率-電壓駐波比的關係圖。 圖10是圖1的電子裝置的單一天線模組的頻率-天線效率的關係圖。
100:電子裝置
110:金屬底板
111:接地端
120:金屬邊框
121:槽縫
122:斷開部
122A:第一部分
122B:第二部分
123:第一連接部
124:第二連接部
130:輻射體
131:第一端
131A:饋入端
132:第二端
133:第一段
134:第二段
135:第三段
136:第四段
140:絕緣支架
141:第一面
142:第二面
A1:交界處
AA:剖面線
E:分界線
L2、L3、L4:長度
R1:第一天線路徑
R2:第二天線路徑

Claims (10)

  1. 一種電子裝置，包括： 一金屬底板，包括至少一接地端； 一金屬邊框，包括至少一槽縫、至少一斷開部、至少一第一連接部及至少一第二連接部，各該槽縫靠近該金屬底板，且隔開該金屬底板與對應的該斷開部，各該斷開部位於對應的該第一連接部與對應的該第二連接部之間，各該斷開部包括一第一部分及一第二部分，該第一部分靠近對應的該第一連接部，該第二部分靠近對應的該第二連接部，各該第一連接部及各該第二連接部連接於該金屬底板；以及 至少一輻射體，各該輻射體具有多個轉折且包括一第一端及一第二端，該第一端為一饋入端，各該第二端與對應的該斷開部相交於一交界處，該交界處遠離對應的該槽縫，其中 自各該輻射體的該第一端、該第二端、對應的該斷開部的該第一部分、對應的該第一連接部到該金屬底板的該接地端形成一第一天線路徑，該第一天線路徑耦合出一第一頻段， 自各該輻射體的該第一端、該第二端、對應的該斷開部的該第二部分、對應的該第二連接部到該金屬底板的該接地端形成一第二天線路徑，該第二天線路徑耦合出一第二頻段。
  2. 如請求項1所述的電子裝置，其中各該輻射體沿著該金屬邊框在該交界處的一法線方向延伸而在該第二端連接該交界處。
  3. 如請求項1所述的電子裝置，其中該第一天線路徑的長度介於該第一頻段的0.5倍至0.75倍波長之間。
  4. 如請求項1所述的電子裝置，其中該第二天線路徑的長度介於該第二頻段的0.5倍至0.75倍波長之間。
  5. 如請求項1所述的電子裝置，其中各該槽縫的寬度介於1公厘至1.5公厘之間。
  6. 如請求項1所述的電子裝置，更包括至少一絕緣支架，鄰近於該至少一槽縫、該金屬邊框以及該金屬底板設置，各該絕緣支架包括相鄰的一第一面與一第二面，各該輻射體包括位於該第一面的一第一段、位於該第二面的一第二段、一第三段及一第四段，該饋入端位於該第一段，該些轉折介於該第一段、該第二段、該第三段及該第四段之間。
  7. 如請求項6所述的電子裝置，其中各該輻射體更包括一第一U型段及一第二U型段，該第一U型段位於該第二段與該第三段之間，該第二U型段位於該第三段與該第四段之間。
  8. 如請求項1所述的電子裝置，其中各該接地端靠近於對應的該饋入端且隔開於該饋入端。
  9. 如請求項1所述的電子裝置，其中該至少一槽縫包括多個槽縫，該至少一輻射體包括多個輻射體，該些輻射體的位置對應於該些槽縫的位置，該些槽縫與該些輻射體等間隔地設置於該金屬邊框，該些槽縫位於同一平面。
  10. 如請求項1所述的電子裝置，其中該至少一槽縫包括多個槽縫，該至少一輻射體包括多個輻射體，該些輻射體對應於該些槽縫，該些槽縫的其中數者對稱地位於一第一平面，該些槽縫的其中數者對稱地位於一第二平面。
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