TWI549355B - 行動裝置 - Google Patents

Description

行動裝置

本發明係關於一種行動裝置，特別係關於一種行動裝置及其由導電邊框(Conductive Frame)所形成之天線結構。

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、850MHz、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以及WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)系統使用2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。

為了追求外型美觀，行動裝置於設計時常會加入一些金屬外觀件，例如：全金屬背蓋(Metal Back Cover)，或是金屬邊框(Metal Frame)。然而，這些金屬外觀件容易對於行動裝置內用於無線通訊之天線結構造成負面影響，進而降低行動裝置之通訊品質。

為了解決前述問題，本發明提供一種行動裝置，包括：一介質基板；一接地元件，設置於該介質基板上；一信號源；一第一導電邊框；一第二導電邊框；一第三導電邊框，其中該第一導電邊框、該第二導電邊框，以及該第三導電邊框係彼此互相分離；一第一短路部，其中該第二導電邊框係經由該第一短路部耦接至該接地元件；一饋入部，耦接至該信號源；一第一輻射部，耦接至該饋入部，並具有一開路端，其中該第一輻射部之該開路端係鄰近於該第二導電邊框；以及一第二輻射部，耦接至該饋入部，並具有一開路端，其中該第二輻射部之該開路端係鄰近於該第三導電邊框；其中一天線結構係至少由該饋入部、該第一輻射部、該第二輻射部、該第二導電邊框，以及該第一短路部所共同形成。

100、400、500‧‧‧行動裝置

110‧‧‧介質基板

115‧‧‧無接地區域

120‧‧‧接地元件

131‧‧‧第一導電邊框

132‧‧‧第二導電邊框

133‧‧‧第三導電邊框

141‧‧‧第一短路部

142‧‧‧第二短路部

143‧‧‧第三短路部

150‧‧‧饋入部

161‧‧‧第一輻射部

162‧‧‧第二輻射部

163‧‧‧第一輻射部之開路端

164‧‧‧第二輻射部之開路端

190‧‧‧信號源

FB1‧‧‧第一頻帶

FB2‧‧‧第二頻帶

G1‧‧‧第一間隙

G2‧‧‧第二間隙

G3‧‧‧第三間隙

GC1‧‧‧第一耦合間隙

GC2‧‧‧第二耦合間隙

第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之立體圖；第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之俯視圖；第2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返回損失圖；第3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天線效率圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之立體圖；以及 第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之立體圖。

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。

第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之立體圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之俯視圖。請一併參考第1A、1B圖。行動裝置100可以是一智慧型手機(Smart Phone)或是一平板電腦(Tablet Computer)。如第1A、1B圖所示，行動裝置100至少包括：一介質基板110、一接地元件120、一第一導電邊框131、一第二導電邊框132、一第三導電邊框133、一第一短路部141、一饋入部150、一第一輻射部161、一第二輻射部162，以及一信號源190。介質基板110可以是一系統電路板或是一FR4(Flame Retardant 4)基板。接地元件120可以是設置於介質基板110上之一接地面。在一些實施例中，接地元件120、第一導電邊框131、第二導電邊框132、第三導電邊框133、第一短路部141、饋入部150、第一輻射部161，以及第二輻射部162皆以金屬製成，例如：銀、銅、鋁，或鐵。必須了解的是，行動裝置100更可包括其他元件，例如：一處理器、一觸控面板、一觸控模組、一揚聲器、一電池模組，以及一外殼(未顯示)。

第一導電邊框131、第二導電邊框132，以及第三導電邊框133係彼此互相分離。如第1A、1B圖所示，第一導電 邊框131和第二導電邊框132之間形成一第一間隙G1，第二導電邊框132和第三導電邊框133之間形成一第二間隙G2，而第一導電邊框131和第三導電邊框133之間形成一第三間隙G3。在一些實施例中，行動裝置100更包括一非導體外殼(未顯示)。該非導體外殼可以用塑膠製成。第一導電邊框131、第二導電邊框132，以及第三導電邊框133可以設置於該非導體外殼之一外表面上，而行動裝置100之其餘元件(例如：介質基板110、接地元件120…等等)可以設置於該非導體外殼內。第一導電邊框131可以耦接或是不耦接至接地元件120。第二導電邊框132可以經由第一短路部141耦接至接地元件120。在一些實施例中，第一短路部141之一部份係以一頂針(Pogo Pin)或是一金屬彈片(Metal Spring)實施之。第三導電邊框133可以浮接(Float)而不耦接至接地元件120。在一些實施例中，第一導電邊框131之長度係遠大於第二導電邊框132之長度，並遠大於第三導電邊框133之長度。在一些實施例中，第二導電邊框132之長度係大於第三導電邊框133之長度。更詳細地說，第一導電邊框131可以大致為一U字形，第二導電邊框132可以大致為一L字形，而第三導電邊框133亦可大致為一L字形。必須注意的是，第一導電邊框131、第二導電邊框132、以及第三導電邊框133之形狀並非為本發明之限制條件。在其他實施例中，第一導電邊框131、第二導電邊框132、以及第三導電邊框133之任一者亦可為一直條形或一J字形，以與該非導體外殼之邊緣形狀相容。

在行動裝置100中，一天線結構可以至少由饋入部150、第一輻射部161、第二輻射部162、第二導電邊框132，以 及第一短路部141所共同形成。該天線結構之詳細組成可如下列實施例所述。

饋入部150係耦接至信號源190。饋入部150可以大致垂直於第一輻射部161、第二輻射部162，以及介質基板110。在一些實施例中，饋入部150係以一頂針或是一金屬彈片實施之。第一輻射部161之一饋入端係耦接至饋入部150，而第一輻射部161之一開路端(Open End)163係鄰近於第二導電邊框132。第一輻射部161可以大致沿著第一短路部141和第二導電邊框132而延伸，並鄰近於第一短路部141和第二導電邊框132。在一些實施例中，第一輻射部161之開路端163和第二導電邊框132之間形成一第一耦合間隙GC1，而第一耦合間隙GC1較佳係小於1mm。第一輻射部161之長度可約等於第一短路部141和第二導電邊框132之長度總和。第一輻射部161之長度可以大於第二輻射部162之長度，而第一輻射部161之寬度可以小於第二輻射部162之寬度。第二輻射部162之一饋入端係耦接至饋入部150，而第二輻射部162之一開路端164係鄰近於第三導電邊框133。第二輻射部162之至少一部份可以大致沿著第三導電邊框133而延伸。必須注意的是，第一輻射部161係與第二導電邊框132和第一短路部141分離，而第二輻射部162係與第三導電邊框133分離，其中來自信號源190之饋入能量係藉由互相耦合之機制於前述元件之間進行傳遞。

在一些實施例中，第一輻射部161和第二輻射部162係位於一平面上(例如：一虛擬平面、一非導體支撐平面元件，或是一軟性電路板(Flexible Printed Circuit Board， FPCB))，而該平面係與介質基板110分離並大致平行於介質基板110。介質基板110更可具有一非接地區域115。非接地區域115可以鄰近於介質基板110之一邊緣，並可以大致為一矩形。在一些實施例中，第一輻射部161於介質基板110上具有一第一投影，第二輻射部162於介質基板110上具有一第二投影，而第一短路部141於介質基板110上具有一第三投影，其中該第一投影、該第二投影，以及該第三投影皆位於非接地區域115內。更詳細地說，第一輻射部161可以大致為一U字形，而第二輻射部162可以大致為一J字形。必須注意的是，第一輻射部161和第二輻射部162之形狀並非為本發明之限制條件。在其他實施例中，第一輻射部161和第二輻射部162之任一者亦可為一直條形或一L字形，以與第二導電邊框132或第三導電邊框133之形狀相容。

在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。接地元件120之長度約為110mm，寬度約為65mm。無接地區域115之長度約為12mm，寬度約為65mm。第一導電邊框131之長度約為281mm，高度約為5mm。第二導電邊框132之長度約為50mm，高度約為5mm。第三導電邊框133之長度約為37mm，高度約為5mm。第一間隙G1約為2mm。第二間隙G2約為2mm。第三間隙G3約為2mm。第一短路部141之長度約為43mm，寬度約為1mm。第一輻射部161之長度約為86mm，寬度約為1mm。第二輻射部162之長度約為35mm，寬度約為3.5mm。第一耦合間隙GC1約為0.5mm。該天線結構於介質基板110上之整體高度約為5mm。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之該天線結構之返回損失(Return Loss)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表返回損失(dB)。如第2圖所示，行動裝置100之該天線結構係激發產生至少一第一頻帶FB1和一第二頻帶FB2。在天線原理方面，第一輻射部161係激發產生一第一共振模態(基頻共振模態)和一第二共振模態(高階共振模態)，第二輻射部162係激發產生一第三共振模態，而第二導電邊框132和第一短路部141係激發產生一第四共振模態，其中該第一共振模態和該第四共振模態係共同形成較低頻之第一頻帶FB1，而該第二共振模態和該第三共振模態係共同形成較高頻之第二頻帶FB2。在較佳實施例中，第一頻帶FB1約介於700MHz至960MHz之間，而第二頻帶FB2約介於1710MHz至1990MHz之間。因此，行動裝置100之該天線結構至少可涵蓋LTE(Long Term Evolution)700/800/1800頻帶以及GSM(Global System for Mobile Communications)850/900/1800/1900頻帶，故可達成LTE/WWAN(Wireless Wide Area Network)之多頻操作。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之該天線結構之天線效率(Antenna Efficiency)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表天線效率(%)。如第3圖所示，行動裝置100之該天線結構於第一頻帶FB1中之天線效率約介於43%至83%之間，而於第二頻帶FB2中之天線效率約介於51%至62%之間，已可符合實際應用需求。

本發明之一行動裝置包括由分離之複數個導電邊框與複數個單極輻射部所形成之一天線結構。由於該等導電邊 框係屬於該天線結構之一部份，它們將不會對於該天線結構之輻射效能造成負面影響。相反地，該等導電邊框更可提供額外之共振路徑給該天線結構，使得該天線結構無須佔據該行動裝置太多內部空間即可涵蓋一寬頻頻帶。本發明可兼得增進外型美觀和維持天線輻射效率之雙重優勢，非常適合應用於各種小型化行動通訊裝置中。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置400之立體圖。第4圖和第1圖相似。在第4圖之實施例中，行動裝置400更包括一第二短路部142，而行動裝置400之一天線結構更包括第三導電邊框133和第二短路部142。第二短路部142係以金屬製成，例如：銀、銅、鋁，或鐵。在一些實施例中，第二短路部142之一部份係以一頂針或是一金屬彈片實施之。第三導電邊框133更經由第二短路部142耦接至接地元件120。第二輻射部162之開路端164和第三導電邊框133之間更形成一第二耦合間隙GC2，其中第二耦合間隙GC2較佳係小於1mm。第三導電邊框133和第二短路部142係激發產生一第五共振模態，使得行動裝置400之該天線結構更可涵蓋WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)Band 1頻帶。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。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置500之立體圖。第5圖和第1圖相似。在第5圖之實施例中，行動裝置500更包括一第三短路部143。第三短路部143係以金屬製成，例如：銀、銅、鋁，或鐵。在一些實施例中，第三短路 部143係以一頂針或是一金屬彈片實施之。第二輻射部162更經由第三短路部143耦接至接地元件120。第三短路部143係鄰近並平行於饋入部150。行動裝置500之饋入部150、第三短路部143，以及第二輻射部162可以形成類似一平面倒F形天線(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，其具有較佳之阻抗匹配。第5圖之行動裝置500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。

值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件參數、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。另外，本發明之天線結構並不僅限於第1-5圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-5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及其天線結構中。

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‧‧‧行動裝置

110‧‧‧介質基板

115‧‧‧無接地區域

120‧‧‧接地元件

131‧‧‧第一導電邊框

132‧‧‧第二導電邊框

133‧‧‧第三導電邊框

141‧‧‧第一短路部

150‧‧‧饋入部

161‧‧‧第一輻射部

162‧‧‧第二輻射部

163‧‧‧第一輻射部之開路端

164‧‧‧第二輻射部之開路端

190‧‧‧信號源

G1‧‧‧第一間隙

G2‧‧‧第二間隙

G3‧‧‧第三間隙

GC1‧‧‧第一耦合間隙

Claims (23)

1. 一種行動裝置，包括：一介質基板；一接地元件，設置於該介質基板上；一信號源；一第一導電邊框；一第二導電邊框；一第三導電邊框，其中該第一導電邊框、該第二導電邊框，以及該第三導電邊框係彼此互相分離；一第一短路部，其中該第二導電邊框係經由該第一短路部耦接至該接地元件；一饋入部，耦接至該信號源；一第一輻射部，耦接至該饋入部，並具有一開路端，其中該第一輻射部之該開路端係鄰近於該第二導電邊框；以及一第二輻射部，耦接至該饋入部，並具有一開路端，其中該第二輻射部之該開路端係鄰近於該第三導電邊框；其中一天線結構係至少由該饋入部、該第一輻射部、該第二輻射部、該第二導電邊框，以及該第一短路部所共同形成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一非導體外殼，其中該第一導電邊框、該第二導電邊框，以及該第三導電邊框皆設置於該非導體外殼上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一導電邊框係耦接至該接地元件。
4. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第三導電邊框係浮接而不耦接至該接地元件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一導電邊框和該第二導電邊框之間形成一第一間隙，該第二導電邊框和該第三導電邊框之間形成一第二間隙，而該第一導電邊框和該第三導電邊框之間形成一第三間隙。
6. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一導電邊框之長度係大於該第二導電邊框之長度，並大於該第三導電邊框之長度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一輻射部之長度約等於該第一短路部和該第二導電邊框之長度總和。
8. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一導電邊框大致為一U字形。
9. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第二導電邊框大致為一L字形。
10. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第三導電邊框大致為一L字形。
11. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一輻射部和該第二輻射部係位於一平面上，而該平面係與該介質基板分離並大致平行於該介質基板。
12. 如申請專利範圍第11項所述之行動裝置，其中該饋入部係大致垂直於該第一輻射部、該第二輻射部，以及該介質基板。
13. 如申請專利範圍第11項所述之行動裝置，其中該介質基板更具有一非接地區域，該第一輻射部於該介質基板上具有一第一投影，該第二輻射部於該介質基板上具有一第二投影，該第一短路部於該介質基板上具有一第三投影，而該第一投影、該第二投影，以及該第三投影皆位於該非接地區域內。
14. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一輻射部係大致沿著該第一短路部和該第二導電邊框而延伸，並鄰近於該第一短路部和該第二導電邊框。
15. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一輻射部之該開路端和該第二導電邊框之間形成一第一耦合間隙，而該第一耦合間隙係小於1mm。
16. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一輻射部之長度係大於該第二輻射部之長度。
17. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一輻射部之寬度係小於該第二輻射部之寬度。
18. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一輻射部大致為一U字形。
19. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第二輻射部大致為一J字形。
20. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構係激發產生一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶約介於700MHz至960MHz之間，而該第二頻帶約介於1710MHz至1990MHz之間。
21. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一第二短路部，其中該第三導電邊框更經由該第二短路部耦接至該接地元件，而該天線結構更包括該第三導電邊框和該第二短路部。
22. 如申請專利範圍第21項所述之行動裝置，其中該第二輻射部之該開路端和該第三導電邊框之間更形成一第二耦合間隙，而該第二耦合間隙係小於1mm。
23. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一第三短路部，其中該第二輻射部更經由該第三短路部耦接至該接地元件，而該第三短路部係鄰近並平行於該饋入部。