TWM592170U

TWM592170U - 行動裝置

Info

Publication number: TWM592170U
Application number: TW108213872U
Authority: TW
Inventors: 張琨盛; 林敬基
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2019-10-22
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2020-03-11

Abstract

一種行動裝置，包括：一第一耦合饋入式天線、一第二耦合饋入式天線，以及一天線結構，其中天線結構係設置於第一耦合饋入式天線和第二耦合饋入式天線之間。天線結構包括：一第一饋入輻射部、一匹配輻射部、一第一寄生輻射部，以及一第二寄生輻射部。第一寄生輻射部係耦接至一接地電位，並鄰近於第一饋入輻射部，其中第一饋入輻射部係設置於第一寄生輻射部和匹配輻射部之間。第二寄生輻射部係耦接至該接地電位，並鄰近於第一饋入輻射部，其中第二寄生輻射部係設置於第一耦合饋入式天線和第一饋入輻射部之間。

Description

行動裝置

本創作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。

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頻寬(Bandwidth)不足，則很容易造成行動裝置之通訊品質下降。因此，如何設計出小尺寸、寬頻帶之天線元件，對天線設計者而言是一項重要課題。

在較佳實施例中，本創作提出一種行動裝置，包括：一第一耦合饋入式天線，涵蓋一第一頻帶；一第二耦合饋入式天線，涵蓋該第一頻帶；以及一天線結構，涵蓋一第二頻帶，並設置於該第一耦合饋入式天線和該第二耦合饋入式天線之間，其中該天線結構包括：一第一饋入輻射部，具有一第一饋入點；一匹配輻射部，耦接至該第一饋入點；一第一寄生輻射部，耦接至一接地電位，並鄰近於該第一饋入輻射部，其中該第一饋入輻射部係設置於該第一寄生輻射部和該匹配輻射部之間；以及一第二寄生輻射部，耦接至該接地電位，並鄰近於該第一饋入輻射部，其中該第二寄生輻射部係設置於該第一耦合饋入式天線和該第一饋入輻射部之間。

為讓本創作之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本創作之具體實施例，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圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置100之俯視圖。例如，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。如第1圖所示，行動裝置100至少包括：一第一耦合饋入式天線(Coupled-Fed Antenna)110、一第二耦合饋入式天線120，以及一天線結構130，其中天線結構130係設置於第一耦合饋入式天線110和第二耦合饋入式天線120之間。第一耦合饋入式天線110和第二耦合饋入式天線120之結構在本創作中並不特別作限制。天線結構130包括一第一饋入輻射部140、一匹配輻射部150、一第一寄生輻射部160，以及一第二寄生輻射部170。第一饋入輻射部140、匹配輻射部150、第一寄生輻射部160，以及第二寄生輻射部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：一顯示器、一揚聲器、一觸控模組、一供電模組，以及一外殼。

第一饋入輻射部140可以具有一蜿蜒結構(Meandering Structure)。例如，此蜿蜒結構可包括二條平行區段和介於其間之一Z字形部份，但亦不僅限於此。在另一些實施例中，此蜿蜒結構亦可大致呈現一S字形、一W字形、一Z字形，或是一M字形。詳細而言，第一饋入輻射部140具有一第一端141和一第二端142，其中一第一饋入點FP1係位於第一饋入輻射部140之第一端141處，而第一饋入輻射部140之第二端142為一開路端。第一饋入點FP1更可耦接至一第一信號源191，例如：一射頻模組，其可用於激發天線結構130。

匹配輻射部150可以大致呈現一倒L字形。詳細而言，匹配輻射部150具有一第一端151和一第二端152，其中匹配輻射部150之第一端151係耦接至第一饋入點FP1，而匹配輻射部150之第二端152為一開路端。匹配輻射部150之第二端152和第一饋入輻射部140之第二端142可大致朝相同方向作延伸。在一些實施例中，匹配輻射部150更包括一末端彎折及加寬部份155，其可大致呈現一矩形並位於匹配輻射部150之第二端152處。

第一寄生輻射部160可以大致呈現一倒L字形。第一饋入輻射部140係設置於第一寄生輻射部160和匹配輻射部150之間。詳細而言，第一寄生輻射部160具有一第一端161和一第二端162，其中第一寄生輻射部160之第一端161係耦接至一接地電位VSS，而第一寄生輻射部160之第二端162為一開路端並鄰近於第一饋入輻射部140。第一寄生輻射部160和第一饋入輻射部140之間可形成一第一耦合間隙GC1。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)，但通常不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)。另外，接地電位VSS可由行動裝置100之一系統接地面所提供(未顯示)。

第二寄生輻射部170可以大致呈現一倒U字形。第二寄生輻射部170係設置於第一耦合饋入式天線110和第一饋入輻射部140之間。詳細而言，第二寄生輻射部170具有一第一端171和一第二端172，其中第二寄生輻射部170之第一端171係耦接至接地電位VSS，而第二寄生輻射部170之第二端172為一開路端並鄰近於第一饋入輻射部140和第一饋入點FP1。第二寄生輻射部170之第二端172和第一饋入輻射部140之第二端142可大致朝相反方向作延伸。第二寄生輻射部170和第一饋入輻射部140之間可形成一第二耦合間隙GC2。

第2A圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置100之第一耦合饋入式天線110之返回損失(Return Loss)圖。第2B圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置100之第二耦合饋入式天線120之返回損失圖。根據第2A、2B圖之量測結果，第一耦合饋入式天線110和第二耦合饋入式天線120皆可涵蓋一第一頻帶FB1，其包括一第一頻率區間FBA和一第二頻率區間FBB。例如，第一頻率區間FBA可介於2400MHz至2500MHz之間，而第二頻率區間FBB可介於5150MHz至5850MHz之間。根據實際量測結果，第一耦合饋入式天線110和第二耦合饋入式天線120於前述第一頻帶FB1中之輻射效率可達至少-4dB。因此，行動裝置100之第一耦合饋入式天線110和第二耦合饋入式天線120將至少可支援WLAN(Wireless Wide Area Network)之寬頻操作。

第2C圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置100之天線結構130之返回損失圖。根據第2C圖之量測結果，天線結構130可涵蓋一第二頻帶FB2，其包括一第三頻率區間FBC、一第四頻率區間FBD，以及一第五頻率區間FBE。例如，第三頻率區間FBC可介於704MHz至960MHz之間，第四頻率區間FBD可介於1710MHz至2170MHz之間，而第五頻率區間FBE可介於2300MHz至2700MHz之間。根據實際量測結果，天線結構130於前述第二頻帶FB2中之輻射效率可達至少-4dB。因此，行動裝置100之天線結構130將至少可支援LTE(Long Term Evolution)之寬頻操作。

第3A圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置100之第一耦合饋入式天線110和天線結構130之間之隔離度(Isolation)圖。第3B圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置100之第二耦合饋入式天線120和天線結構130之間之隔離度圖。根據第3A、3B圖之量測結果，在前述第一頻帶FB1和第二頻帶FB2中，天線結構130與第一耦合饋入式天線110和第二耦合饋入式天線120之每一者之間之隔離度都至少有10dB以上，此已可滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。

在一些實施例中，行動裝置100之操作原理可如下列所述。第三頻率區間FBC可由第一寄生輻射部160所激發產生，其中匹配輻射部150係用於微調第三頻率區間FBC之阻抗匹配(Impedance Matching)。第四頻率區間FBD可由第一饋入輻射部140所激發產生。第五頻率區間FBE可由第二寄生輻射部170所激發產生。必須注意的是，天線結構130之第一饋入點FP1係較靠近第一耦合饋入式天線110且較遠離第二耦合饋入式天線120，故第一耦合饋入式天線110較容易與天線結構130發生互相干擾。為解決此一缺陷，本創作將第二寄生輻射部170設置於第一耦合饋入式天線110和天線結構130之間。根據實際量測結果，第二寄生輻射部170之加入有助於提升第一耦合饋入式天線110和天線結構130之間之隔離度，從而可有效改善行動裝置100之整體通訊品質。

在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸係如下列所述。第一饋入輻射部140之長度(亦即，由第一端141至第二端142之長度)可以大致等於第四頻率區間FBD之0.25倍波長(λ/4)。第一寄生輻射部160之長度(亦即，由第一端161至第二端162之長度)可以大致等於第三頻率區間FBC之0.25倍波長(λ/4)。匹配輻射部150之長度(亦即，由第一端151至第二端152之長度)可以大致等於第一寄生輻射部160之長度。第二寄生輻射部170之長度(亦即，由第一端171至第二端172之長度)可以大致等於第五頻率區間FBE之0.25倍波長(λ/4)。第一耦合間隙GC1之寬度可介於1mm至2mm之間。第二耦合間隙GC2之寬度可介於1mm至2mm之間。第一耦合饋入式天線110與天線結構130(或第二寄生輻射部170)之間距D1可介於2mm至3mm之間。第二耦合饋入式天線120與天線結構130(或第一寄生輻射部160)之間距D2可介於2mm至3mm之間。以上元件尺寸範圍係根據多次實驗結果而求出，其有助於最佳化行動裝置100之操作頻寬(Operation Bandwidth)和阻抗匹配。

第4圖係顯示根據本創作另一實施例所述之行動裝置400之俯視圖。第4圖和第1圖相似。在第4圖之實施例中，行動裝置400包括一第一耦合饋入式天線410、一第二耦合饋入式天線420、一天線結構130，以及一介質基板480，其中第一耦合饋入式天線410、第二耦合饋入式天線420，以及天線結構130皆可設置於介質基板480之同一表面上。例如，介質基板480可以是一FR4基板、一印刷電路板，或是一軟性電路板。天線結構130之結構已於第1圖之實施例中說明過。另一方面，第一耦合饋入式天線410和第二耦合饋入式天線420兩者可以具有對稱式結構。

第一耦合饋入式天線410包括一第二饋入輻射部411和一第三寄生輻射部414，其皆可用金屬材質所製成。第二饋入輻射部411可以大致呈現一直條形。詳細而言，第二饋入輻射部411具有一第一端412和一第二端413，其中一第二饋入點FP2係位於第二饋入輻射部411之第一端412處，而第二饋入輻射部411之第二端413為一開路端並朝靠近天線結構130之方向作延伸。第二饋入點FP2更可耦接至一第二信號源492，其可用於激發第一耦合饋入式天線410。第三寄生輻射部414可以大致呈現一倒C字形。詳細而言，第三寄生輻射部414具有一第一端415和一第二端416，其中第三寄生輻射部414之第一端415係耦接至接地電位VSS，而第三寄生輻射部414之第二端416為一開路端並鄰近於第二饋入輻射部411。第三寄生輻射部414和第二饋入輻射部411之間可形成一第三耦合間隙GC3。第三寄生輻射部414之第二端416和第二饋入輻射部411之第二端413可大致朝相同方向作延伸。

第二耦合饋入式天線420包括一第三饋入輻射部421和一第四寄生輻射部424，其皆可用金屬材質所製成。第三饋入輻射部421可以大致呈現一直條形。詳細而言，第三饋入輻射部421具有一第一端422和一第二端423，其中一第三饋入點FP3係位於第三饋入輻射部421之第一端422處，而第三饋入輻射部421之第二端423為一開路端並朝遠離天線結構130之方向作延伸。第三饋入點FP3更可耦接至一第三信號源493，其可用於激發第二耦合饋入式天線420。第四寄生輻射部424可以大致呈現一倒C字形。詳細而言，第四寄生輻射部424具有一第一端425和一第二端426，其中第四寄生輻射部424之第一端425係耦接至接地電位VSS，而第四寄生輻射部424之第二端426為一開路端並鄰近於第三饋入輻射部421。第四寄生輻射部424和第三饋入輻射部421之間可形成一第四耦合間隙GC4。第四寄生輻射部424之第二端426和第三饋入輻射部421之第二端423可大致朝相反方向作延伸。

相似地，第一耦合饋入式天線410和第二耦合饋入式天線420兩者皆可涵蓋前述之第一頻帶FB1，其包括介於2400MHz至2500MHz之間之第一頻率區間FBA，以及介於5150MHz至5850MHz之間之第二頻率區間FBB。在一些實施例中，行動裝置400之元件尺寸係如下列所述。第二饋入輻射部411之長度(亦即，由第一端412至第二端413之長度)可以大致等於第二頻率區間FBB之0.25倍波長(λ/4)。第三寄生輻射部414之長度(亦即，由第一端415至第二端416之長度)可以大致等於第一頻率區間FBA之0.25倍波長(λ/4)。第三饋入輻射部421之長度(亦即，由第一端422至第二端423之長度)可以大致等於第二頻率區間FBB之0.25倍波長(λ/4)。第四寄生輻射部424之長度(亦即，由第一端425至第二端426之長度)可以大致等於第一頻率區間FBA之0.25倍波長(λ/4)。第三耦合間隙GC3之寬度可小於或等於1mm。第四耦合間隙GC4之寬度可小於或等於1mm。以上元件尺寸範圍係根據多次實驗結果而求出，其有助於最佳化行動裝置400之操作頻寬和阻抗匹配。第4圖之行動裝置400之其餘特徵皆與第1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。

本創作提出一種新穎之行動裝置及天線結構，其可同時涵蓋WLAN和LTE之寬頻操作。相較於傳統設計，本創作至少具有小尺寸、寬頻帶、高隔離度，以及低製造成本等優勢，故其很適合應用於各種窄邊框(Narrow Border)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創作之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本創作之行動裝置及天線結構並不僅限於第1-4圖所圖示之狀態。本創作可以僅包括第1-4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創作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。

本創作雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、400:行動裝置； 110、410:第一耦合饋入式天線； 120、420:第二耦合饋入式天線； 130:天線結構； 140:第一饋入輻射部； 141:第一饋入輻射部之第一端； 142:第一饋入輻射部之第二端； 150:匹配輻射部； 151:匹配輻射部之第一端； 152:匹配輻射部之第二端； 155:匹配輻射部之末端彎折及加寬部份； 160:第一寄生輻射部； 161:第一寄生輻射部之第一端； 162:第一寄生輻射部之第二端； 170:第二寄生輻射部； 171:第二寄生輻射部之第一端； 172:第二寄生輻射部之第二端； 191:第一信號源； 411:第二饋入輻射部； 412:第二饋入輻射部之第一端； 413:第二饋入輻射部之第二端； 414:第三寄生輻射部； 415:第三寄生輻射部之第一端； 416:第三寄生輻射部之第二端； 421:第三饋入輻射部； 422:第三饋入輻射部之第一端； 423:第三饋入輻射部之第二端； 424:第四寄生輻射部； 425:第四寄生輻射部之第一端； 426:第四寄生輻射部之第二端； 480:介質基板； 491:第二信號源； 492:第三信號源； D1、D2:間距； FB1:第一頻帶； FB2:第二頻帶； FBA:第一頻率區間； FBB:第二頻率區間； FBC:第三頻率區間； FBD:第四頻率區間； FBE:第五頻率區間； FP1:第一饋入點； FP2:第二饋入點； FP3:第三饋入點； GC1:第一耦合間隙； GC2:第二耦合間隙； GC3:第三耦合間隙； GC4:第四耦合間隙； VSS:接地電位。

第1圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置之俯視圖。第2A圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置之第一耦合饋入式天線之返回損失圖。第2B圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置之第二耦合饋入式天線之返回損失圖。第2C圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置之天線結構之返回損失圖。第3A圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置之第一耦合饋入式天線和天線結構之間之隔離度圖。第3B圖係顯示根據本創作一實施例所述之行動裝置之第二耦合饋入式天線和天線結構之間之隔離度圖。第4圖係顯示根據本創作另一實施例所述之行動裝置之俯視圖。

100:行動裝置

110:第一耦合饋入式天線

120:第二耦合饋入式天線

130:天線結構

140:第一饋入輻射部

141:第一饋入輻射部之第一端

142:第一饋入輻射部之第二端

150:匹配輻射部

151:匹配輻射部之第一端

152:匹配輻射部之第二端

155:匹配輻射部之末端彎折及加寬部份

160:第一寄生輻射部

161:第一寄生輻射部之第一端

162:第一寄生輻射部之第二端

170:第二寄生輻射部

171:第二寄生輻射部之第一端

172:第二寄生輻射部之第二端

191:第一信號源

D1、D2:間距

FP1:第一饋入點

GC1:第一耦合間隙

GC2:第二耦合間隙

VSS:接地電位

Claims

一種行動裝置，包括：一第一耦合饋入式天線，涵蓋一第一頻帶；一第二耦合饋入式天線，涵蓋該第一頻帶；以及一天線結構，涵蓋一第二頻帶，並設置於該第一耦合饋入式天線和該第二耦合饋入式天線之間，其中該天線結構包括：一第一饋入輻射部，具有一第一饋入點；一匹配輻射部，耦接至該第一饋入點；一第一寄生輻射部，耦接至一接地電位，並鄰近於該第一饋入輻射部，其中該第一饋入輻射部係設置於該第一寄生輻射部和該匹配輻射部之間；以及一第二寄生輻射部，耦接至該接地電位，並鄰近於該第一饋入輻射部，其中該第二寄生輻射部係設置於該第一耦合饋入式天線和該第一饋入輻射部之間。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一饋入輻射部具有一蜿蜒結構。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一寄生輻射部係呈現一倒L字形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第二寄生輻射部係呈現一倒U字形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一頻帶包括一第一頻率區間和一第二頻率區間，該第一頻率區間係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻率區間係介於5150MHz至5850MHz之間，該第二頻帶包括一第三頻率區間、一第四頻率區間，以及一第五頻率區間，該第三頻率區間係介於704MHz至960MHz之間，該第四頻率區間係介於1710MHz至2170MHz之間，而該第五頻率區間係介於2300MHz至2700MHz之間。
如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該第一饋入輻射部之長度係大致等於該第四頻率區間之0.25倍波長。
如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該第一寄生輻射部之長度係大致等於該第三頻率區間之0.25倍波長。
如申請專利範圍第5項所述之行動裝置，其中該第二寄生輻射部之長度係大致等於該第五頻率區間之0.25倍波長。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一耦合饋入式天線包括：一第二饋入輻射部，具有一第二饋入點；以及一第三寄生輻射部，耦接至該接地電位，並鄰近於該第二饋入輻射部。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第二耦合饋入式天線包括：一第三饋入輻射部，具有一第三饋入點；以及一第四寄生輻射部，耦接至該接地電位，並鄰近於該第三饋入輻射部。