TWI832583B - 支援寬頻操作之行動裝置 - Google Patents

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Abstract

一種支援寬頻操作之行動裝置,包括:一第一金屬機構件、一介質基板、一饋入輻射部、一接地元件、一第二金屬機構件,以及一非導體天線窗。第一金屬機構件包括一主要部份和一側壁部份。第一金屬機構件之側壁部份具有一槽孔。介質基板係鄰近於第一金屬機構件之側壁部份。饋入輻射部係延伸跨越第一金屬機構件之槽孔。第一金屬機構件之槽孔、介質基板、饋入輻射部,以及接地元件可共同形成一天線結構。第二金屬機構件係相對於第一金屬機構件之主要部份而設置。非導體天線窗係連接於第一金屬機構件之側壁部份和第二金屬機構件之間。

Description

支援寬頻操作之行動裝置
本發明係關於一種行動裝置,特別係關於一種可支援寬頻操作之行動裝置。
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。
天線(Antenna)為無線通訊領域中不可缺少之元件。倘若用於接收或發射信號之天線其操作頻寬(Operational Bandwidth)過窄,則很容易造成行動裝置之通訊品質下降。因此,如何設計出一種小尺寸、寬頻帶之天線結構,對設計者而言是一項重要課題。
在較佳實施例中,本發明提出一種支援寬頻操作之行動裝置,包括:一第一金屬機構件,包括一主要部份和一側壁部份,其中該側壁部份具有一槽孔;一介質基板,鄰近於該第一金屬機構件之該側壁部份;一饋入輻射部,具有一饋入點,並設置於該介質基板上,其中該饋入輻射部係延伸跨越該第一金屬機構件之該槽孔;一接地元件,耦接至該第一金屬機構件之該主要部份,其中該第一金屬機構件之該槽孔、該介質基板、該饋入輻射部,以及該接地元件係共同形成一天線結構;一第二金屬機構件,相對於該第一金屬機構件之該主要部份而設置;以及一非導體天線窗,連接於該第一金屬機構件之該側壁部份和該第二金屬機構件之間。
在一些實施例中,該行動裝置為一筆記型電腦,該第一金屬機構件為一鍵盤邊框,而該第二金屬機構件為一底座外殼。
在一些實施例中,該第一金屬機構件之該槽孔為一閉口槽孔,而該閉口槽孔係呈現一直條形。
在一些實施例中,該非導體天線窗具有一內削式設計,並與該第一金屬機構件之該主要部份不互相平行。
在一些實施例中,該行動裝置更包括:一非導體支撐元件,填充於該第一金屬機構件之該槽孔內,其中該非導體支撐元件係用於承載該介質基板。
在一些實施例中,該行動裝置更包括:一揚聲器本體,其中該揚聲器本體與該饋入輻射部之間距係大於或等於3mm。
在一些實施例中,該行動裝置更包括:一第一導電泡棉,耦接至該第一金屬機構件之該主要部份;一第二導電泡棉,耦接至該第二金屬機構件;以及一導電布,耦接於該第一導電泡棉和該第二導電泡棉之間,其中該導電布係鄰近於該揚聲器本體。
在一些實施例中,該第二金屬機構件更具有鄰近於該揚聲器本體之複數個出音孔,而該等出音孔與該非導體天線窗之間距係大於或等於5mm。
在一些實施例中,該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶、一第三頻帶,以及一第四頻帶,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,該第三頻帶係介於5900MHz至6500MHz之間,而該第四頻帶係介於6500MHz至7125MHz之間。
在一些實施例中,該第一金屬機構件之該槽孔之長度係大致等於該第一頻帶之0.5倍波長,而該饋入輻射部之長度係大致等於該第四頻帶之0.25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。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例,以簡化說明。當然,這些特定的範例並非用以限定。例如,若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方,即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例,亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間,而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外,以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的,並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
此外,其與空間相關用詞。例如「在…下方」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」 及類似的用詞,係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外,這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位),則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
第1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。例如,行動裝置100可為一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)、一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1圖所示,行動裝置100至少包括:一第一金屬機構件(Metal Mechanism Element)110、一介質基板(Dielectric Substrate)150、一饋入輻射部(Feeding Radiation Element)160、一接地元件(Ground Element)170、一第二金屬機構件180,以及一非導體天線窗(Nonconductive Antenna Window)190,其中饋入輻射部160和接地元件170皆可由金屬材質所製成,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:一處理器(Processor)、一觸控面板(Touch Control Panel)、一揚聲器(Speaker)、一供電模組(Power Supply Module),或(且)一外殼(Housing)。
第一金屬機構件110包括一主要部份120和一側壁部份130,其中主要部份120和側壁部份130可以大致互相垂直。第一金屬機構件110之側壁部份130具有一槽孔(Slot)140。必須注意的是,第一金屬機構件110和第二金屬機構件180皆屬於行動裝置100之外觀元件(Appearance Element),亦即,使用者之眼睛可直接觀察到之元件。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之部份視圖。第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之另一部份視圖。請一併參考第1、2、3圖。第一金屬機構件110之槽孔140可為一閉口槽孔(Closed Slot),其可具有互相遠離之一第一閉口端(Closed End)141和一第二閉口端142。另外,第一金屬機構件110之槽孔140可以大致呈現一直條形。
例如,介質基板150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 Printed Circuit,FPC)。介質基板150可具有相對之一第一表面E1和一第二表面E2,其中介質基板150之第一表面E1可鄰近於第一金屬機構件110之側壁部份130,而饋入輻射部160則可設置於介質基板150之第二表面E2上。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:10mm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150之第一表面E1係與第一金屬機構件110之側壁部份130直接互相貼合,使得介質基板150可至少部份覆蓋住第一金屬機構件110之槽孔140。
饋入輻射部160可以大致呈現一L字形。詳細而言,饋入輻射部160具有一第一端161和一第二端162,其中一饋入點(Feeding Point)FP係位於饋入輻射部160之第一端161處。饋入點FP更可耦接至一信號源(Signal Source)199。例如,信號源199可為一射頻(Radio Frequency,RF)模組。在一些實施例中,饋入輻射部160包括鄰近於第一端161之一第一部份164和鄰近於第二端162之一第二部份165,其中饋入輻射部160之第一部份164可延伸跨越第一金屬機構件110之槽孔140,而饋入輻射部160之第二部份165則可與第一金屬機構件110之槽孔140大致互相平行。
接地元件170係耦接至第一金屬機構件110之主要部份120。例如,接地元件170可由一接地銅箔(Ground Copper Foil)來實施。在較佳實施例中,第一金屬機構件110之槽孔140、介質基板150、饋入輻射部160,以及接地元件170可共同形成行動裝置100之一天線結構(Antenna Structure)。
第二金屬機構件180可相對於第一金屬機構件110之主要部份120而設置。在一些實施例中,若行動裝置100為一筆記型電腦,則第一金屬機構件110可為一鍵盤邊框(Keyboard Frame),而第二金屬機構件180可為一底座外殼(Base Housing)。必須理解的是,前述之鍵盤邊框和底座外殼可等同於筆記型電腦領域中俗稱之「C件」和「D件」。
非導體天線窗190可用塑膠材質來製成。非導體天線窗190係連接於第一金屬機構件110之側壁部份130和第二金屬機構件180之間。在一些實施例中,第二金屬機構件180更具有一缺口(Notch),其中非導體天線窗190可內嵌於此缺口當中,但亦不僅限於此。行動裝置100之天線結構可透過非導體天線窗190來接收或傳送一無線信號。在一些實施例中,饋入輻射部160之一垂直投影(Vertical Projection)可完全位於非導體天線窗190之內部。
第4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4圖之量測結果,行動裝置100之天線結構可涵蓋一第一頻帶(Frequency Band)FB1、一第二頻帶FB2、一第三頻帶FB3,以及一第四頻帶FB4。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,第三頻帶FB3可介於5900MHz至6500MHz之間,而第四頻帶FB4可介於6500MHz至7125MHz之間。因此,行動裝置100將至少可支援傳統WLAN(Wireless Local Area Network)和新世代Wi-Fi 6E之寬頻操作。
在一些實施例中,行動裝置100之天線結構之操作原理可如下列所述。第一金屬機構件110之槽孔140可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。第一金屬機構件110之槽孔140更可激發產生一第一高階共振模態(Higher-Order Resonant Mode),以形成前述之第二頻帶FB2。第一金屬機構件110之槽孔140更可激發產生一第二高階共振模態,以形成前述之第三頻帶FB3。第一金屬機構件110之槽孔140更可激發產生一第三高階共振模態,以形成前述之第四頻帶FB4。另外,饋入輻射部160可用於微調前述之第四頻帶FB4之阻抗匹配(Impedance Matching),從而可增加其操作頻寬(Operational Bandwidth)。
在一些實施例中,行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。第一金屬機構件110之槽孔140之長度L1可大致等於行動裝置100之天線結構之第一頻帶FB1之0.5倍波長(λ/2)。第一金屬機構件110之槽孔140之寬度W1可介於1mm至3mm之間。饋入輻射部160之長度L2可大致等於行動裝置100之天線結構之第四頻帶FB4之0.25倍波長(λ/4)。饋入輻射部160之寬度W2可介於0.5mm至2mm之間。饋入輻射部160之第一部份164和槽孔140之第二閉口端142之間距D1可小於或等於行動裝置100之天線結構之第四頻帶FB4之0.25倍波長(λ/4)。以上尺寸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和阻抗匹配。
以下將介紹行動裝置100之不同組態和細部結構特徵。必須理解的是,這些圖式和敘述僅為舉例,而非用於限制本發明。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置500之剖面圖。第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置500之部份視圖。第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置500之另一部份視圖。請一併參考第5、6、7圖。第5、6、7圖和1、2、3圖類似。在第5、6、7圖之實施例中,行動裝置500之一第二金屬機構件580具有複數個出音孔(Sound Hole)582,而行動裝置500之一非導體天線窗590具有一內削式設計(Cutting Retraction Design),並可與第一金屬機構件110之主要部份120不互相平行。另外,行動裝置500更包括一非導體支撐元件(Nonconductive Support Element)591、一揚聲器本體(Speaker Body)592、一第一導電泡棉(Conductive Gasket)593、一第二導電泡棉594,以及一導電布(Conductive Cloth)595。
非導體支撐元件591可用塑膠材質來製成,其可設置於第一金屬機構件110之側壁部份130和介質基板150之間。非導體支撐元件591可填充於第一金屬機構件110之槽孔140內。另外,非導體支撐元件591還可用於承載介質基板150。必須注意的是,非導體支撐元件591之加入有助於降低行動裝置500之一天線結構之製造困難度。
揚聲器本體592可用金屬材質來製成,並可覆蓋一塑膠外殼。在一些實施例中,揚聲器本體592與饋入輻射部160之間距D2可大於或等於3mm。根據實際量測結果,間距D2之前述範圍可避免揚聲器本體592對行動裝置500之天線結構之輻射性能造成負面影響。另外,揚聲器本體592可鄰近於第二金屬機構件580之該等出音孔582。在一些實施例中,第二金屬機構件580之該等出音孔582與非導體天線窗590之間距D3可大於或等於5mm,以增加第二金屬機構件580之結構強度。
第一導電泡棉593係耦接至第一金屬機構件110之主要部份120。第二導電泡棉594係耦接至第二金屬機構件580。導電布595係耦接於第一導電泡棉593和第二導電泡棉594之間,其中導電布595係鄰近於揚聲器本體592,或直接貼合於揚聲器本體592。根據實際量測結果,導電布595之加入有助於降低來自於行動裝置500之天線結構之電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)。另外,由於行動裝置500之天線結構可與揚聲器本體592互相整合,故行動裝置500之整體尺寸還可進一步作微縮。第5、6、7圖之行動裝置500之其餘特徵皆與第1、2、3圖之行動裝置100類似,故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之筆記型電腦800之立體圖。在第8圖之實施例中,前述之天線結構可應用於筆記型電腦800當中,其中筆記型電腦800包括一上蓋外殼(Upper Housing)810、一顯示器邊框(Display Frame)820、一鍵盤邊框830,以及一底座外殼840。必須理解的是,上蓋外殼810、顯示器邊框820、鍵盤邊框830,以及底座外殼840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」。例如,前述之天線結構可設置於筆記型電腦500之一第一位置861或一第二位置862處。根據實際量測結果,若前述之天線結構設置於第一位置861或第二位置862,則筆記型電腦800將容易能滿足特定吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)之一般規範。
本發明提出一種新穎之行動裝置及其天線結構。與傳統設計相比,本發明至少具有小尺寸、寬頻帶、低製造成本,以及改良特定吸收率等優勢,故其很適合應用於各種各式之通訊裝置當中。
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。本發明之行動裝置並不僅限於第1-8圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-8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。
100,500:行動裝置 110:第一金屬機構件 120:第一金屬機構件之主要部份 130:第一金屬機構件之側壁部份 140:第一金屬機構件之槽孔 141:槽孔之第一閉口端 142:槽孔之第二閉口端 150:介質基板 160:饋入輻射部 161:饋入輻射部之第一端 162:饋入輻射部之第二端 164:饋入輻射部之第一部份 165:饋入輻射部之第二部份 170:接地元件 180,580:第二金屬機構件 190,590:非導體天線窗 199:信號源 582:第二金屬機構件之出音孔 591:非導體支撐元件 592:揚聲器本體 593:第一導電泡棉 594:第二導電泡棉 595:導電布 800:筆記型電腦 810:上蓋外殼 820:顯示器邊框 830:鍵盤邊框 840:底座外殼 861:第一位置 862:第二位置 D1,D2,D3:間距 E1:介質基板之第一表面 E2:介質基板之第二表面 FB1:第一頻帶 FB2:第二頻帶 FB3:第三頻帶 FB4:第四頻帶 FP:饋入點 L1,L2:長度 W1,W2: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剖面圖。 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之部份視圖。 第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之另一部份視圖。 第4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5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6圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之部份視圖。 第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之另一部份視圖。 第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之筆記型電腦之立體圖。
100:行動裝置
110:第一金屬機構件
120:第一金屬機構件之主要部份
130:第一金屬機構件之側壁部份
140:第一金屬機構件之槽孔
150:介質基板
160:饋入輻射部
170:接地元件
180:第二金屬機構件
190:非導體天線窗
E1:介質基板之第一表面
E2:介質基板之第二表面
FP:饋入點

Claims (9)

  1. 一種支援寬頻操作之行動裝置,包括:一第一金屬機構件,包括一主要部份和一側壁部份,其中該側壁部份具有一槽孔;一介質基板,鄰近於該第一金屬機構件之該側壁部份;一饋入輻射部,具有一饋入點,並設置於該介質基板上,其中該饋入輻射部係延伸跨越該第一金屬機構件之該槽孔;一接地元件,耦接至該第一金屬機構件之該主要部份,其中該第一金屬機構件之該槽孔、該介質基板、該饋入輻射部,以及該接地元件係共同形成一天線結構;一第二金屬機構件,相對於該第一金屬機構件之該主要部份而設置;一非導體天線窗,連接於該第一金屬機構件之該側壁部份和該第二金屬機構件之間;以及一揚聲器本體,其中該第二金屬機構件更具有鄰近於該揚聲器本體之複數個出音孔,而該等出音孔與該非導體天線窗之間距係大於或等於5mm。
  2. 如請求項1之行動裝置,其中該行動裝置為一筆記型電腦,該第一金屬機構件為一鍵盤邊框,而該第二金屬機構件為一底座外殼。
  3. 如請求項1之行動裝置,其中該第一金屬機構件之該槽孔為一閉口槽孔,而該閉口槽孔係呈現一直條形。
  4. 如請求項1之行動裝置,其中該非導體天線窗具有一內削式設計,並與該第一金屬機構件之該主要部份不互相平行。
  5. 如請求項1之行動裝置,更包括:一非導體支撐元件,填充於該第一金屬機構件之該槽孔內,其中該非導體支撐元件係用於承載該介質基板。
  6. 如請求項1之行動裝置,其中該揚聲器本體與該饋入輻射部之間距係大於或等於3mm。
  7. 如請求項1之行動裝置,更包括:一第一導電泡棉,耦接至該第一金屬機構件之該主要部份;一第二導電泡棉,耦接至該第二金屬機構件;以及一導電布,耦接於該第一導電泡棉和該第二導電泡棉之間,其中該導電布係鄰近於該揚聲器本體。
  8. 如請求項1之行動裝置,其中該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶、一第三頻帶,以及一第四頻帶,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,該第三頻帶係介於5900MHz至6500MHz之間,而該第四頻帶係介於6500MHz至7125MHz之間。
  9. 如請求項8之行動裝置,其中該第一金屬機構件之該槽孔之長度係大致等於該第一頻帶之0.5倍波長,而該饋入輻射部之長度係大致等於該第四頻帶之0.25倍波長。
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