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TWI430508B - 可攜式電子裝置及天線 - Google Patents

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TWI430508B
TWI430508B TW099106570A TW99106570A TWI430508B TW I430508 B TWI430508 B TW I430508B TW 099106570 A TW099106570 A TW 099106570A TW 99106570 A TW99106570 A TW 99106570A TW I430508 B TWI430508 B TW I430508B
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Shih Wei Hsieh
Shyh Tirng Fang
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Mediatek Inc
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Description

可攜式電子裝置及天線
本發明是關於可攜式電子裝置，更具體的，是關於可攜式電子裝置及天線。
特定吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)和助聽設備兼容性(Hearing Aid Compliance,HAC)分別是測量輻射對人類健康和助聼設備影響程度的指標。電磁波輻射產生的高SAR值可能引起人類健康問題。因此移動電話必須達到SAR要求(例如FCC和CE要求)。具有過大HAC值的移動電話會阻礙助聽器功能的使用。因此，一家製造商在北美銷售的50%的移動電話必須達到HAC要求。
為達到SAR、HAC要求，幾種傳統解決方案已應用在移動電話設計中：(a)減少板端功率(board end power)或天線輻射效率，以降低輻射能量；(b)通過增加對應於天線的金屬元件來調整電場分佈；或者(c)天線遠離輻射干擾區域(例如遠離放大器)放置。但是，傳統解決方案可能損害通信品質，降低設計靈活性，或是增加硬體成本。
有鑒於此，本發明的目的之一是提供可攜式電子裝置及天線。
本發明提供一種可攜式電子裝置，包含：一天線，包含一輻射體、一饋電導體和一接地導體，其中，該輻射體包含一本體和一寄生元件，一孔隙形成於該本體上，該本體環繞該孔隙，該寄生元件連接至該本體並延伸入該孔隙，該寄生元件在一寄生位置連接至該本體；該饋電導體，連接至該本體，其中，一信號由該饋電導體饋至該本體，該信號在該本體上傳輸，並通過該寄生位置傳輸至該寄生元件；以及該接地導體，連接至該本體；以及一電路板，其中，該饋電導體和該接地導體將該本體電性連接至該電路板，且該天線調整該電路板的一電場分佈。
本發明提供一種天線，包含：一輻射體，包含一本體和一寄生元件，其中，一孔隙形成於該本體上，該本體環繞該孔隙，該寄生元件連接至該本體並延伸入該孔隙，其中該寄生元件在一寄生位置連接至該本體；一饋電導體，連接至該本體，其中，一信號由該饋電導體饋至該本體，該信號在該本體上傳輸，並通過該寄生位置傳輸至該寄生元件；以及一接地導體，連接至該本體。
本發明提供的可攜式電子裝置及天線的優點之一是可改善HAC和SAR性能。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的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。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包括」和「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。以外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電性連接手段。間接的電性連接手段包括通過其他裝置進行連接。
第1A圖是根據本發明第一實施例發射第一信號的天線100的示意圖。參考第1A圖，天線100包含輻射體110、饋電導體(feed conductor) 120和接地導體(ground conductor) 130。輻射體110包含本體(body) 111和寄生元件112。孔隙(aperture) 113形成在本體111上，且本體111環繞(enclose)孔隙113。寄生元件112在寄生位置114連接本體111。饋電導體120連接至本體111。第一信號(例如1700MHz到3000MHz的高頻信號)由饋電導體120饋至本體111，在本體111沿諧振路徑101傳輸，通過寄生位置114至寄生元件112，在寄生元件112沿寄生路徑102傳輸。接地導體130連接本體111。從饋電導體120到寄生位置114的路徑長度(也就是諧振路徑101的長度)是1/4λ，其中λ是第一信號的波長。
第1B圖是根據本發明第一實施例發射第二信號的天線100的示意圖。參考第1B圖，第二信號(例如800MHz到1000MHz的低頻信號)由饋電導體120饋至本體111，在本體111沿環繞孔隙113的諧振路徑103傳輸。
參考第2圖，第2圖是根據本發明第一實施例的寄生元件的詳細結構示意圖。寄生元件112大致為L形。寄生元件112包含第一區段1121和第二區段1122，第一區段1121連接至第二區段1122，第一區段1121沿第一方向Y延伸，第二區段1122沿第二方向X延伸，第一方向Y垂直於第二方向X，第一區段1121的一端連接寄生位置114。在此實施例中，第一區段1121的線寬(line width)大於第二區段1122的線寬。開槽(slot) 115形成於寄生元件112和本體111之間。寄生元件112更包含彎曲部(bend portion) 1123，彎曲部1123形成於第二區段1122的自由端(free end)。凹槽(notch) 116形成於寄生元件112的一側，用於阻抗匹配。
第3圖是第一實施例的一個變形，其中調整了本體111的形狀，開槽117形成於本體111的一側以增長諧振路徑103。
第4A圖是利用此實施例天線100的可攜式電子裝置10的示意圖。可攜式電子裝置10包含外殼(housing) 1和電路板(PCB，印刷電路板) 2。饋電導體和接地導體將本體(天線100)電性連接至電路板2。天線100調整電路板2的電場分佈，以降低可攜式電子裝置10的HAC值。參考第4B圖，第4B圖是根據本發明實施例放置在可攜式電子裝置10的放大器3附近的天線100的示意圖。此實施例中天線100可放置在可攜式電子裝置10的放大器3附近，以減少對可攜式電子裝置10 HAC添加量(recruitment)的負面影響。
本發明實施例中天線調整了電路板接地層的電場分佈，並降低放大器附近的電場強度以改善HAC和SAR性能。在本發明的一個實施例中，HAC性能可改善至M3級(例如68.5V/m)。此外，天線可放置在可攜式電子裝置的放大器附近，以減少對可攜式電子裝置HAC添加量的負面影響。
第5A圖是根據本發明第二實施例發射第一信號的天線100’的示意圖。參考第5A圖，天線100’包含輻射體110’、饋電導體120和接地導體130。輻射體110’包含本體111和寄生元件112’。孔隙113形成在本體111上，且本體111環繞孔隙113。寄生元件112’在寄生位置114’連接本體111。饋電導體120連接至本體111。第一信號(高頻信號)由饋電導體120饋至本體111，在本體111沿諧振路徑101’傳輸，通過寄生位置114’至寄生元件112’，在寄生元件112’沿寄生路徑102’傳輸。接地導體130連接本體111。從饋電導體120到寄生位置114’的路徑長度(也就是諧振路徑101’的長度)是1/2λ，其中λ是第一信號的波長。
第5B圖是根據本發明第二實施例發射第二信號的天線100’的示意圖。參考第5B圖，第二信號(低頻信號)由饋電導體120饋至本體111，在本體111沿環繞孔隙113的諧振路徑103’傳輸。
參考第6圖，第6圖是根據本發明第一實施例的寄生元件112’的詳細結構示意圖。與第一實施例類似，寄生元件112’大致為L形。寄生元件112’包含第一區段1121’和第二區段1122’，第一區段1121’連接至第二區段1122’，第一區段1121’沿第一方向Y’延伸，第二區段1122’沿第二方向X’延伸，第一方向Y’垂直於第二方向X’，第一區段1121’的一端連接寄生位置114’。在此實施例中，第一區段1121’的線寬大於第二區段1122’的線寬。開槽115’形成於寄生元件112’和本體111之間。凹槽116’形成於寄生元件112’的一側，用於阻抗匹配。
第7圖是第二實施例的一個變形，其中調整了本體111的形狀，開槽118、119形成於本體111的一側，以增長諧振路徑103’。
本發明的阻抗匹配和天線帶寬可通過改變本體、孔隙、寄生元件的形狀來調整。饋電導體到寄生位置的路徑長度可以在1/2λ至1/4λ的範圍內。
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所附之申請專利範圍所界定者為準。
100、100’．．．天線
110、110’．．．輻射體
120．．．饋電導體
130．．．接地導體
111．．．本體
112、112’．．．寄生元件
113．．．孔隙
114、114’．．．寄生位置
101、103、101’、103’．．．諧振路徑
102、102’．．．寄生路徑
1121、1121’．．．第一區段
1122、1122’．．．第二區段
115、115’、117、118、119．．．開槽
1123．．．彎曲部
116、116’．．．凹槽
10．．．可攜式電子裝置
1‧‧‧外殼
2‧‧‧電路板
3‧‧‧放大器
第1A圖是根據本發明第一實施例發射第一信號的天線100的示意圖。
第1B圖是根據本發明第一實施例發射第二信號的天線100的示意圖。
第2圖是根據本發明第一實施例的寄生元件的詳細結構示意圖。
第3圖是第一實施例一個變形的示意圖。
第4A圖是利用此實施例天線100的可攜式電子裝置10的示意圖。
第4B圖是根據本發明實施例放置在可攜式電子裝置10的放大器3附近的天線100的示意圖。
第5A圖是根據本發明第二實施例發射第一信號的天線100’的示意圖。
第5B圖是根據本發明第二實施例發射第二信號的天線100’的示意圖。
第6圖是根據本發明第一實施例的寄生元件的詳細結構示意圖。
第7圖是第二實施例一個變形的示意圖。
100．．．天線
110．．．輻射體
120．．．饋電導體
130．．．接地導體
111．．．本體
112．．．寄生元件
113．．．孔隙
114．．．寄生位置
101．．．諧振路徑
102．．．寄生路徑

Claims (20)

  1. 一種天線，包含：一輻射體，包含一本體和一寄生元件，其中，一孔隙形成於該本體上，該本體環繞該孔隙，該寄生元件連接至該本體並延伸入該孔隙，其中該寄生元件在一寄生位置連接至該本體；一饋電導體，連接至該本體，其中，一信號由該饋電導體饋至該本體，該信號在該本體上傳輸，並通過該寄生位置傳輸至該寄生元件，其中該饋電導體到該寄生位置的路徑長度的範圍為1/2λ至1/4λ，λ是該信號的波長；以及一接地導體，連接至該本體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的天線，其中，一開槽形成於該寄生元件和該本體之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的天線，其中，從該饋電導體到該寄生位置的一路徑長度是1/4λ。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的天線，其中，該寄生元件包含一第一區段和一第二區段，該第一區段連接至該第二區段，該第一區段沿一第一方向延伸，該第二區段沿一第二方向延伸，該第一方向垂直於該第二方向，且該第一區段的一端連接至該寄生位置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的天線，其中，該第一區段的線寬大於該第二區段的線寬。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的天線，其中，該寄生元件更包含一彎曲部，該彎曲部形成於該第二區段的一自由端。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的天線，其中，一凹槽形成於該寄生元件的一側。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的天線，其中，從該饋電導體到該寄生位置的一路徑長度是1/2λ。
  9. 如申請專利範圍第3或8項所述的天線，其中，該寄生元件大致為L形。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的天線，其中，該寄生元件包含一第一區段和一第二區段，該第一區段連接至該第二區段，該第一區段沿一第一方向延伸，該第二區段沿一第二方向延伸，該第一方向垂直於該第二方向，且該第一區段的一端連接至該寄生位置。
  11. 一種可攜式電子裝置，包含：一天線，包含一輻射體、一饋電導體和一接地導體，其中，該輻射體包含一本體和一寄生元件，一孔隙形成於該本體上，該本體環繞該孔隙，該寄生元件連接至該本體並延伸入該孔隙，該寄生元件在一寄生位置連接至該本體；該饋電導體連接至該本體，其中，一信號由該饋電導體饋至該本體，該信號在該本體上傳輸，並通過該寄生位置傳輸至該寄生元件；以及該接地導體連接至該本體，其中該饋電導體到該寄生位置的路徑長度的範圍為1/2λ至1/4λ，λ是該信號的波長；以及一電路板，其中，該饋電導體和該接地導體將該本體電性連接至該電路板，且該天線調整該電路板的一電場分佈。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的可攜式電子裝置， 其中，一開槽形成於該寄生元件和該本體之間。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的可攜式電子裝置，其中，從該饋電導體到該寄生位置的一路徑長度是1/4λ。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的可攜式電子裝置，其中，該寄生元件包含一第一區段和一第二區段，該第一區段連接至該第二區段，該第一區段沿一第一方向延伸，該第二區段沿一第二方向延伸，該第一方向垂直於該第二方向，且該第一區段的一端連接至該寄生位置。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的可攜式電子裝置，其中，該第一區段的線寬大於該第二區段的線寬。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的可攜式電子裝置，其中，該寄生元件更包含一彎曲部，該彎曲部形成於該第二區段的一自由端。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的可攜式電子裝置，其中，一凹槽形成於該寄生元件的一側。
  18. 如申請專利範圍第11項所述的可攜式電子裝置，其中，從該饋電導體到該寄生位置的一路徑長度是1/2λ。
  19. 如申請專利範圍第13或18項所述的可攜式電子裝置，其中，該寄生元件大致為L形。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的可攜式電子裝置，其中，該寄生元件包含一第一區段和一第二區段，該第一區段連接至該第二區段，該第一區段沿一第一方向延伸，該第二區段沿一第二方向延伸，該第一方向垂直於該第二方向，且該第一區段的一端連接至該寄生位置。
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