TWI844039B - 電子裝置與天線模組 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種電子裝置，其包括金屬殼體與設置在金屬殼體中的天線模組。金屬殼體開設有一槽孔，槽孔包括一開口端。天線模組包括載體、饋入件、輻射件以及接地件。載體設置在金屬殼體中。輻射件設置在載體的第一表面，輻射件投影在金屬殼體上的垂直投影與槽孔至少部分重疊，輻射件連接於饋入件。接地件包括第一接地部與第二接地部，且第一接地部與第二接地部彼此電性連接，輻射件與第一接地部之間具有第一耦合間距，輻射件與第二接地部之間具有第二耦合間距。

Description

電子裝置與天線模組
本發明涉及一種電子裝置與天線模組，特別是涉及一種能夠阻隔雜訊影響以及集中天線輻射能量的電子裝置與天線模組。
現有技術中，電子裝置，例如筆記型電腦，為了追求外型美觀，往往會將機身外殼打造成具有類似全金屬質感的設計，也就是指機身外殼的大部分為金屬而僅有少部分為非金屬。由於機身外殼的大部分為金屬，很容易對電子裝置中的天線模組造成影響，進而降低電子裝置的通訊品質。
故，如何通過結構設計的改良，使天線模組能夠在類全金屬機台的環境下維持良好的特性表現，來克服上述的缺陷，已成為該領域所欲解決的重要課題之一。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種能夠阻隔雜訊影響以及集中天線輻射能量的電子裝置與天線模組。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種電子裝置，其包括一金屬殼體、一載體、一饋入件、一輻射件以及一接地件。金屬殼體開設有一槽孔，槽孔包括一開口端。載體設置在金屬殼體中，載體具有相對設置的一第一表面與一第二表面以及相對設置的一第三 表面與一第四表面，第一表面面向槽孔，第三表面及第四表面位於第一表面與第二表面之間。饋入件設置在金屬殼體中，饋入件用於饋入一訊號。輻射件設置在第一表面，輻射件投影在金屬殼體上的垂直投影與槽孔至少部分重疊，輻射件連接於饋入件。接地件包括一第一接地部與一第二接地部，第一接地部設置在第三表面，第二接地部設置在第四表面，且第一接地部與第二接地部彼此電性連接，輻射件與第一接地部之間具有一第一耦合間距，輻射件與第二接地部之間具有一第二耦合間距。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是提供一種天線模組。天線模組設置在一金屬殼體中，金屬殼體具有一槽孔，槽孔包括一開口端、一第一閉口端及一第二閉口端，開口端位於第一閉口端與第二閉口端之間。天線模組包括一載體、一輻射件以及一接地件。載體設置在金屬殼體中，載體具有相對設置的一第一表面與一第二表面以及相對設置的一第三表面與一第四表面，第一表面面向槽孔，第三表面及第四表面位於第一表面與第二表面之間。輻射件設置在第一表面，輻射件投影在金屬殼體上的垂直投影與槽孔至少部分重疊，輻射件連接於一饋入件並且用於透過饋入件來饋入一訊號。接地件包括一第一接地部與一第二接地部，第一接地部設置在第三表面，第二接地部設置在第四表面，且第一接地部與第二接地部彼此電性連接，輻射件與第一接地部之間具有一第一耦合間距，輻射件與第二接地部之間具有一第二耦合間距。
本發明的有益效果在於，本發明所提供的電子裝置與天線模組，其能通過“該輻射件投影在該金屬殼體上的垂直投影與該槽孔至少部分重疊”以及“該第一接地部與該第二接地部彼此電性連接，該輻射件與該第一接地部之間具有一第一耦合間距，該輻射件與該第二接地部之間具有一第二耦合間距”的技術方案，以使天線模組能產生多模態的寬頻特性。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
D:電子裝置
H:金屬殼體
H0:窗口
H1:第一殼體
H11:側邊框
H2:第二殼體
M:天線模組
S:槽孔
S0:開口端
S1:第一閉口端
S2:第二閉口端
1:載體
11:第一表面
12:第二表面
13:第三表面
14:第四表面
2:饋入件
3:輻射件
41:第一接地部
42:第二接地部
43:第三接地部
51:第一金屬擋牆
52:第二金屬擋牆
53:第三金屬擋牆
6:訊號傳輸線
7:金屬橋接件
71:側邊
G1:第一耦合間距
G2:第二耦合間距
L:電感元件
C:電容元件
P:近接感測電路
圖1為本發明的電子裝置的立體示意圖。
圖2為圖1的II部分的放大示意圖。
圖3為本發明的電子裝置的分解示意圖。
圖4為本發明第一實施例的天線模組的第一示意圖。
圖5為本發明第一實施例的天線模組的第二示意圖。
圖6為本發明第二實施例的天線模組的示意圖。
圖7為本發明的電子裝置中的電感元件、輻射件及近接感測電路的功能方塊圖。
圖8為本發明的天線模組的返回損失的示意圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“電子裝置與天線模組”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三” 等術語來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。另外，本發明全文中的「連接(connect)」是兩個元件之間有實體連接且為直接連接或者是間接連接，且本發明全文中的「耦合(couple)」是兩個元件之間彼此分離且無實體連接，而是藉由一元件之電流所產生的電場能量(electric field energy)激發另一元件的電場能量。
[實施例]
參閱圖1與圖2所示，圖1為本發明的電子裝置的立體示意圖，圖2為圖1的II部分的放大示意圖。本發明提供一種電子裝置D，電子裝置D可為一筆記型電腦，但本發明不以此為限。電子裝置D包括金屬殼體H以及設置在金屬殼體H中的天線模組M，且金屬殼體H開設有一槽孔S。
參閱圖2與圖3所示，圖3為本發明的電子裝置的分解示意圖。金屬殼體H包含第一殼體H1與第二殼體H2。槽孔S是設在第一殼體H1的一側邊框H11。如圖3所示，側邊框H11是沿正Y軸方向向上延伸。第一殼體H1即為筆記型電腦的C件，第二殼體H2即為筆記型電腦的D件。需說明的是，從圖1至圖3所示的Y軸方向來看，圖2與圖3為圖1的電子裝置D翻轉後的示意圖。因此在圖2及圖3中，第二殼體H2在第一殼體H1的上方。天線模組M包括載體1、饋入件2、輻射件3以及接地件(圖3中的第二接地部42為接地件的其中一部份)。舉例來說，載體1可為一揚聲器(Speaker)，但本發明不以為限。載體1設置在第一殼體H1與第二殼體H2之間，饋入件2、輻射件3以及接地件設置在載體1。饋入件2用於饋入一訊號。輻射件3設置在載體1靠近槽孔S的一表面，且輻射件3連接於饋入件2。
參閱圖3至圖5所示，圖4與圖5分別表示本發明第一實施例的天線模組在不同視角的示意圖，且圖4與圖5還進一步放大了槽孔S的結構。須說明的是，圖2中的載體1為一L型形狀的立體結構。而為了方便說明，圖4與圖5中的載體1是以簡化後的結構來表示，本發明不以載體1的結構及形狀為限制。槽孔S包括開口端S0、第一閉口端S1及第二閉口端S2。開口端S0位於第一閉口端S1與第二閉口端S2之間，以使槽孔S的形狀形成一T字型形狀。值得一提的是，第二殼體H2在鄰近槽孔S的區域具有一由非金屬材料形成的窗口H0。因此，當第一殼體H1與第二殼體H2相組裝時，第二殼體H2中由金屬形成的區域並不會遮蓋到第一殼體H1的槽孔S的開口端S0。因此，槽孔S實際上是一開槽孔(Open slot)結構。
繼續參閱圖4與圖5，載體1具有相對設置的第一表面11與第二表面12以及相對設置的第三表面13與第四表面14，第三表面13及第四表面14位於第一表面11與第二表面12之間。第三表面13面向第一殼體H1，第四表面14面向第二殼體H2，第一表面11面向槽孔S。輻射件3設置在第一表面11。輻射件3投影在金屬殼體H上的垂直投影與槽孔S至少部分重疊，而激發槽孔S產生若干操作頻帶。
具體來說，輻射件3用於耦合槽孔S中的開口端S0與第一閉口端S1之間的部位，而產生一第一操作頻帶及一第二操作頻帶。輻射件3用於耦合槽孔S中的開口端S0與第二閉口端S2之間的部位，而產生一第三操作頻帶。第二操作頻帶高於第一操作頻帶，第三操作頻帶高於第一操作頻帶。舉例來說，第一操作頻帶介於1695MHz至2000MHz，第二操作頻帶介於3400MHz至3800MHz，第三操作頻帶介於3300MHz至3400MHz。
繼續參閱圖4與圖5，接地件包括第一接地部41與第二接地部 42，第一接地部41設置在第三表面13，第二接地部42設置在第四表面14。第一接地部41與第二接地部42分別接觸第一殼體H1與第二殼體H2，且第一接地部41與第二接地部42彼此電性連接。輻射件3與第一接地部41之間具有一第一耦合間距G1，輻射件3與第二接地部42之間具有一第二耦合間距G2。須說明的是，耦合間距(包含第一耦合間距G1與第二耦合間距G2)是指接地件與輻射件3之間的最短直線距離。即，第一耦合間距G1是指輻射件3與第一接地部41之間的最短直線距離，第二耦合間距G2是指輻射件3與第二接地部42之間的最短直線距離。較佳地，第一耦合間距G1與第二耦合間距G2皆介於0.05mm至10mm。
藉由第一耦合間距G1的設計，輻射件3用於耦合第一接地部41而產生一第四操作頻帶及一第五操作頻帶。第五操作頻帶高於第四操作頻帶，舉例來說，第四操作頻帶介於2000MHz至2300MHz，第五操作頻帶介於4200MHz至4800MHz。藉由第二耦合間距G2的設計，輻射件3用於耦合第二接地部42而產生一第六操作頻帶及一第七操作頻帶。第七操作頻帶高於第六操作頻帶，舉例來說，第六操作頻帶介於2300MHz至2690MHz，第七操作頻帶介於4800MHz至5000MHz。
參閱圖3至圖5，天線模組M還包括一第一金屬擋牆51與一第二金屬擋牆52，第一金屬擋牆51與第二金屬擋牆52設置在載體1，而輻射件3及接地件位於第一金屬擋牆51與第二金屬擋牆52之間。第一金屬擋牆51及第二金屬擋牆52皆會接觸第一殼體H1與第二殼體H2。因此，第一殼體H1與第二殼體H2彼此電性連接且第一殼體H1與第二殼體H2皆有接地。在其他實施例中，第一金屬擋牆51與第二金屬擋牆52也可設置在金屬殼體H。另外，舉例來說，接地件、第一金屬擋牆51及第二金屬擋牆52可由雷雕方式形成在載體1或者金屬殼體H(例如第二殼體H2)的內側，但本發 明不以接地件、第一金屬擋牆51及第二金屬擋牆52的形成方式為限制。
在圖4及圖5示出的第一實施例中，接地件還包括一第三接地部43。第三接地部43設置在載體1的第二表面12，第三接地部43連接於第一接地部41與第二接地部42之間。第一接地部41與第二接地部42透過第三接地部43而彼此電性連接。第一金屬擋牆51、第二金屬擋牆52第三接地部43包圍輻射件3及接地件。因此，本發明能夠透過第一金屬擋牆51、第二金屬擋牆52及第三接地部43阻隔電子裝置D內部其他元件產生的雜訊，來降低該些雜訊對於天線特性的影響。此外，本發明可進一步透過第一金屬擋牆51、第二金屬擋牆52、第三接地部43以及金屬殼體H(包含第一殼體H1及第二殼體H2)之間相互電性連接且皆接地的結構設計來形成一半封閉空間，來將輻射件3與接地件及槽孔S相耦合而產生的輻射能量集中至槽孔S，藉以維持良好的天線特性。
參閱圖3與圖6所示，圖6為本發明第二實施例的天線模組的示意圖。在圖6中，天線模組M還包括一第三金屬擋牆53。第三金屬擋牆53設置在靠近載體1的第二表面12的一側，且第三金屬擋牆53接觸第一殼體H1與第二殼體H2。第一接地部41與第二接地部42透過第三金屬擋牆53而彼此電性連接。因此，圖6中的天線模組M不具有第三接地部43。第三金屬擋牆53可由雷雕方式形成在載體1或是金屬殼體H。或者，第三金屬擋牆53也可以金屬片的型態設置在靠近載體1的第二表面12的一側。
因此，第一金屬擋牆51、第二金屬擋牆52及第三金屬擋牆53會包圍輻射件3及接地件，來阻隔電子裝置D內部其他元件產生的雜訊。此外，第一金屬擋牆51、第二金屬擋牆52及第三金屬擋牆53能夠與金屬殼體H(包含第一殼體H1及第二殼體H2)形成一半封閉空間，以將輻射件3及接地件相耦合而產生的輻射能量集中至槽孔S，藉以維持良好的天線特性。
參閱圖4至圖6所示，天線模組M還包括一金屬橋接件7。金屬橋接件7設置在第一接地部41與第一殼體H1之間。第一接地部41與第一殼體H1之間透過金屬橋接件7電性連接。須說明的是，金屬橋接件7與第一接地部41之間的接觸面積會小於第一接地部41的面積。如圖6所示，金屬橋接件7具有較靠近輻射件3的一側邊71。側邊71與輻射件3之間的最短直線距離會大於第一耦合間隙G1，以避免影響輻射件3與第一接地部41之間的耦合效應。
承上述，當天線模組M的載體1做為揚聲器使用時，金屬橋接件7可為一金屬墊片(Gasket)，其能夠作為揚聲器與第一殼體H1之間的緩衝，減少揚聲器震動時對第一殼體H1的影響。當天線模組M的載體1做為一般基板使用時，金屬橋接件7可為一金屬彈片，以電性連接第一接地部41與第一殼體H1。
參閱圖3與圖7所示，天線模組M還包括一電感元件L、一電容元件C及一訊號傳輸線6。電容元件C連接於輻射件3與饋入件2之間。電感元件L連接於輻射件3與訊號傳輸線6之間。訊號傳輸線6的一端連接於電感元件L，而訊號傳輸線6的另一端連接於電子裝置D內部的一近接感測電路P。本發明透過近接感測電路P電性連接於輻射件3，來將輻射件3作為感測電極(Sensor pad)而用於感測人體是否接近天線模組M，進而能調整天線模組M的輻射功率，避免生物體單位質量對電磁波能量比吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)過高的問題。
承上述，電感元件L可做為射頻阻軛器(RF choke)，來避免由輻射件3及饋入件2所組成的天線結構與近接感測電路P相互干擾。電容元件C可作為直流阻隔器(DC block)，用以防止近接感測電路P所產生的直流訊號經由輻射件3流進系統而對電子裝置D內部的其他元件造成影響或損 壞。此外，電容元件C也能夠調整天線模組M的阻抗匹配。
[實施例的有益效果]
本發明的有益效果在於，本發明所提供的電子裝置D與天線模組M，其能通過“輻射件3投影在金屬殼體H上的垂直投影與槽孔S至少部分重疊”以及“第一接地部41與第二接地部42彼此電性連接，輻射件3與第一接地部41之間具有一第一耦合間距G1，輻射件3與第二接地部42之間具有一第二耦合間距G2”的技術方案，以使天線模組M能產生多模態的寬頻特性。參閱圖8所示，圖8為本發明的天線模組的返回損失的示意圖，圖8顯示了天線模組M產生的多模態(Mode 1~Mode 7)的返回損失的曲線。其中，Mode 1為第一操作頻帶(1695MHz~2000MHz)，Mode 2為第二操作頻帶(3400MHz~3800MHz)，Mode 3為第三操作頻帶(3300MHz~3400MHz)，Mode 4為第四操作頻帶(2000MHz~2300MHz)，Mode 5為第五操作頻帶(4200MHz~4800MHz)，Mode 6為第六操作頻帶(2300MHz~2690MHz)，Mode 7為第七操作頻帶(4800MHz~5000MHz)。
更進一步來說，本發明能夠透過第一金屬擋牆51、第二金屬擋牆52及第三接地部43(或第三金屬擋牆53)阻隔電子裝置D內部其他元件產生的雜訊，來降低該些雜訊對於天線特性的影響，以提升通訊品質。此外，本發明可進一步透過第一金屬擋牆51、第二金屬擋牆52、第三接地部43以及金屬殼體H(包含第一殼體H1及第二殼體H2)將輻射件3與接地件及槽孔S相耦合而產生的輻射能量集中至槽孔S，藉以維持良好的天線特性。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
H1:第一殼體
H2:第二殼體
S0:開口端
S1:第一閉口端
S2:第二閉口端
1:載體
11:第一表面
14:第四表面
2:饋入件
3:輻射件
41:第一接地部
42:第二接地部
43:第三接地部
51:第一金屬擋牆
52:第二金屬擋牆
6:訊號傳輸線
7:金屬橋接件
G2:第二耦合間距
L:電感元件
C:電容元件

Claims (17)

  1. 一種電子裝置，其包括：一金屬殼體，該金屬殼體開設有一槽孔，該槽孔包括一開口端；一載體，設置在該金屬殼體中，該載體具有相對設置的一第一表面與一第二表面以及相對設置的一第三表面與一第四表面，該第一表面面向該槽孔，該第三表面及該第四表面位於該第一表面與該第二表面之間；一饋入件，設置在該金屬殼體中，用於饋入一訊號；一輻射件，設置在該第一表面，該輻射件投影在該金屬殼體上的垂直投影與該槽孔至少部分重疊，該輻射件連接於該饋入件；以及一接地件，包括一第一接地部與一第二接地部，該第一接地部設置在該第三表面，該第二接地部設置在該第四表面，且該第一接地部與該第二接地部彼此電性連接，該輻射件與該第一接地部之間具有一第一耦合間距，該輻射件與該第二接地部之間具有一第二耦合間距。
  2. 如請求項1所述的電子裝置，其中，該槽孔還包括一第一閉口端以及一第二閉口端，該開口端位於該第一閉口端與該第二閉口端之間，以使該槽孔的形狀形成一T字型形狀。
  3. 如請求項2所述的電子裝置，其中，該輻射件用於耦合該開口端與該第一閉口端之間的部位而產生一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該輻射件用於耦合該開口端與該第二閉口端之間的部位而產生一第三操作頻帶，該第二操作頻帶高於該第一操作頻帶，該第三操作頻帶高於該第一操作頻帶。
  4. 如請求項3所述的電子裝置，其中，該輻射件用於耦合該第一接地部而產生一第四操作頻帶及一第五操作頻帶，該第五 操作頻帶高於該第四操作頻帶，該輻射件用於耦合該第二接地部而產生一第六操作頻帶及一第七操作頻帶，該第七操作頻帶高於該第六操作頻帶。
  5. 如請求項1所述的電子裝置，還包括一第一金屬擋牆與一第二金屬擋牆，設置在該金屬殼體或該載體，並且該輻射件及該接地件位於該第一金屬擋牆與該第二金屬擋牆之間；其中，該金屬殼體包括一第一殼體與一第二殼體，該第一殼體與該第二殼體彼此電性連接且該第一殼體與該第二殼體皆接地。
  6. 如請求項5所述的電子裝置，還包括一第三金屬擋牆，設置在靠近該載體的該第二表面的一側，並且該第一金屬擋牆、該第二金屬擋牆及該第三金屬擋牆用於將該輻射件及該接地件包圍於其中。
  7. 如請求項5所述的電子裝置，其中，該接地件還包括一第三接地部，該第三接地部設置在該載體的該第二表面，且該第三接地部連接於該第一接地部與該第二接地部之間。
  8. 如請求項1所述的電子裝置，其中，該第一耦合間距及該第二耦合間距的範圍介於0.05至10mm。
  9. 如請求項1所述的電子裝置，還包括一電感元件、一電容元件、一訊號傳輸線以及一近接感測電路，該電容元件連接於該輻射件與該饋入件之間，該電感元件連接於該輻射件與該訊號傳輸線之間，該訊號傳輸線的一端連接於該電感元件而另一端連接於該近接感測電路。
  10. 一種天線模組，設置在一金屬殼體中，該金屬殼體具有一槽孔，該槽孔包括一開口端、一第一閉口端及一第二閉口端，該開口端位於該第一閉口端與該第二閉口端之間，該天線模組包括：一載體，設置在該金屬殼體中，該載體具有相對設置的一第 一表面與一第二表面以及相對設置的一第三表面與一第四表面，該第一表面面向該槽孔，該第三表面及該第四表面位於該第一表面與該第二表面之間；一輻射件，設置在該第一表面，該輻射件投影在該金屬殼體上的垂直投影與該槽孔至少部分重疊，該輻射件連接於一饋入件並且用於透過該饋入件來饋入一訊號；以及一接地件，包括一第一接地部與一第二接地部，該第一接地部設置在該第三表面，該第二接地部設置在該第四表面，且該第一接地部與該第二接地部彼此電性連接，該輻射件與該第一接地部之間具有一第一耦合間距，該輻射件與該第二接地部之間具有一第二耦合間距。
  11. 如請求項10所述的天線模組，其中，該輻射件用於耦合該開口端與該第一閉口端之間的部位而產生一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該輻射件用於耦合該開口端與該第二閉口端之間的部位而產生一第三操作頻帶，該第二操作頻帶高於該第一操作頻帶，該第三操作頻帶高於該第一操作頻帶。
  12. 如請求項11所述的天線模組，其中，該輻射件用於耦合該第一接地部而產生一第四操作頻帶及一第五操作頻帶，該第五操作頻帶高於該第四操作頻帶，該輻射件用於耦合該第二接地部而產生一第六操作頻帶及一第七操作頻帶，該第七操作頻帶高於該第六操作頻帶。
  13. 如請求項10所述的天線模組，還包括一第一金屬擋牆與一第二金屬擋牆，設置在該載體，並且該輻射件及該接地件位於該第一金屬擋牆與該第二金屬擋牆之間；其中，該金屬殼體包括一第一殼體與一第二殼體，該第一殼體與該第二殼體彼此電性連接且該第一殼體與該第二殼體皆接地。
  14. 如請求項13所述的天線模組，還包括一第三金屬擋牆，設置 在該載體的該第二表面，並且該第一金屬擋牆、該第二金屬擋牆及該第三金屬擋牆用於將該輻射件及該接地件包圍於其中。
  15. 如請求項13所述的天線模組，其中，該接地件還包括一第三接地部，該第三接地部設置在該載體的該第二表面，且該第三接地部連接於該第一接地部與該第二接地部之間。
  16. 如請求項10所述的天線模組，其中，該第一耦合間距及該第二耦合間距的範圍介於0.05至10mm。
  17. 如請求項10所述的天線模組，還包括一電感元件、一電容元件以及一訊號傳輸線，該電容元件連接於該輻射件與該饋入件之間，該電感元件連接於該輻射件與該訊號傳輸線之間，該訊號傳輸線的一端連接於該電感元件而另一端連接於一近接感測電路。
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