TWI577081B - 行動裝置 - Google Patents

Description

行動裝置

本發明係關於一種行動裝置，特別係關於包括一天線結構之行動裝置。

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。

在現有的技術中，常以固定尺寸之一金屬件作為行動裝置之天線主體，該金屬件的長度須等於所需頻帶對應之二分之一波長或四分之一波長。然而，一些低頻頻帶(例如：GPS(Global Positioning System)頻帶)所對應之波長較長，天線設計者往往難以將具有此波長之金屬件設計於小型化之行動裝置當中。

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；一接地面，設置於該介質基板上，其中該介質基板更具有一非接地區域；一輻射部，設置於該非接地區域內；以及一共振電路，設置於該非接地區域內，並包括一電容元件和一電感元件；其中，一信號源係經由該共振電路耦接至該輻射部；以及其中，該輻射部、該共振電路，以及該接地面共同形成一天線結構。

100、200、400、500、600、700、800‧‧‧行動裝置

110‧‧‧介質基板

120‧‧‧接地面

130‧‧‧非接地區域

140、240、540、740‧‧‧輻射部

150、250、450‧‧‧共振電路

190‧‧‧信號源

241、541、741‧‧‧輻射部之第一端

242、542、742‧‧‧輻射部之第二端

260‧‧‧連接部

C1‧‧‧電容元件

L1‧‧‧電感元件

FB1‧‧‧操作頻帶

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；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返回損失圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；以及第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意 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1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之示意圖。行動裝置100可以是一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1圖所示，行動裝置100至少包括：一介質基板(Dielectric Substrate)110、一接地面120、一輻射部140，以及一共振電路(Resonant Circuit)150。介質基板110可以是一系統電路板(System Circuit Board)或是一FR4基板。接地面120和輻射部140可以用金屬製成，例如：銅、銀，或是鋁。必須注意的是，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、一相機模組、一揚聲器、一電池，以及一外殼(未顯示)。

接地面120係設置於介質基板110上。介質基板110更具有一非接地(Non-Ground)區域130。在一些實施例中，非接地區域130大致為一矩形。在一些實施例中，非接地區域130係大致位於介質基板110之一角落處或是一邊緣處。輻射部140和共振電路150係設置於非接地區域130內。在本實施例中，輻射部140大致為一I字形。在其他實施例中，輻射部240亦可大致為一L字形、一J字形、一U字形，或是一S字形。共振電路150包括至少一電容元件和至少一電感元件。輻射部140、共振電 路150，以及接地面120可以共同形成一天線結構，其大致為一平面式結構。一信號源190係經由共振電路150耦接至輻射部140，以激發該天線結構。在一些實施例中，信號源190更可耦接至一同軸電纜線(Coaxial Cable)(未顯示)，其中該同軸電纜線之一中心導線係耦接至共振電路150，而該同軸電纜線之一導體外殼係耦接至接地面120。

在本發明中，共振電路150之該電容元件和該電感元件可採用並聯耦接或是串聯耦接。藉由適當地選擇該電容元件之一電容值和該電感元件之一電感值，共振電路150可以在該天線結構之一操作頻帶附近產生一虛共振。此設計方式可視為是共振電路150提供額外之一共振長度。因此，本發明之天線結構之尺寸將可明顯地縮小，能輕易地適用於各種小型化之行動裝置。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200之示意圖。第2圖和第1圖相似。如第2圖所示，行動裝置200至少包括：一介質基板110、一接地面120、一輻射部240、一共振電路250，以及一連接部260。相似地，介質基板110更具有一非接地區域130，其中輻射部240、共振電路250，以及連接部260皆設置於非接地區域130內。在本實施例中，輻射部240大致為一L字形。在其他實施例中，輻射部240亦可大致為一I字形、一J字形、一U字形，或是一S字形。更詳細地說，輻射部240之一第一端241係耦接至共振電路250，而輻射部240之一第二端242為一開路端(Open End)。共振電路250包括一電容元件C1和一電感元件L1，其中電容元件C1和電感元件L1係並 聯耦接。電容元件C1可以是一晶片電容器(Chip Capacitor)，而電感元件L1可以是一晶片電感器(Chip Inductor)。在其他實施例中，共振電路250亦可包括二個或更多個電容元件和電感元件。連接部260可以用金屬製成，例如：銅、銀，或是鋁。連接部260係耦接於信號源190和共振電路250之間，並大致為一T字形。為了形成一並聯電路，電容元件C1係耦接至連接部260之一第一端，而電感元件L1係耦接至連接部260之一第二端，其中該第一端係相對於該第二端。在其他實施例中，連接部250亦可大致為一U字形。輻射部240、共振電路250、連接部260，以及接地面120可以共同形成一天線結構，其大致為一平面式結構。一信號源190係經由連接部260和共振電路250耦接至輻射部240，以激發該天線結構。第2圖之行動裝置200之其餘特徵皆與第1圖之行動裝置100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200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3圖所示，在10dB返回損失之標準下，行動裝置200之該天線結構可以激發產生一操作頻帶FB1。在較佳實施例中，操作頻帶FB1約介於1565MHz至1585MHz之間，可涵蓋GPS(Global Positioning System)頻帶。在其他實施例中，操作頻帶FB1約介於2400MHz至2484MHz之間，可涵蓋WLAN(Wireless Local Area Network)2.4GHz頻帶(未顯示)。

在一些實施例中，本發明之元件尺寸和元件參數 可如下列所述。請一併參考第2、3圖。介質基板110為一FR4基板，其厚度約為0.8mm，而介電常數(Dielectric Constant)約為4.4。接地面120之長度約為130mm，寬度約為70mm。非接地區域130之長度約為18mm，寬度約為6mm。輻射部240之長度約為13mm，寬度約為2mm。共振電路250之長度約為4mm，寬度約為2mm。電容元件C1之一電容值約為0.8pF。電感元件L1之一電感值約為5.6nH。在加入共振電路250之後，輻射部240之長度可以小於操作頻帶FB1之一中心頻率之0.1倍波長(更精確地說，約等於0.07倍波長)。因此，相較於傳統天線之輻射部須對應至中心頻率之0.25倍波長，本發明能有效地縮小天線結構之尺寸，以適用於各種小型化之行動裝置。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置400之示意圖。第4圖和第1圖相似。在本實施例之行動裝置400中，一共振電路450包括一電容元件C1和一電感元件L1，其中電容元件C1和電感元件L1係串聯耦接。相似地，共振電路450亦可提供額外之一共振長度，以縮小行動裝置400之一天線結構之尺寸。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相似，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之示意圖。第5圖和第1圖相似。在本實施例之行動裝置500中，一輻射部540之一第一端541係經由一共振電路250和一連接部260耦接至一信號源190，而輻射部540之一第二端542係耦接至一接地面120。換言之，共振電路250亦可套用至一迴圈天線(Loop Antenna)結構，以縮小其整體尺寸。在本實施例中， 輻射部540大致為一J字形或一L字形。共振電路250包括一電容元件C1和一電感元件L1，其中電容元件C1和電感元件L1係並聯耦接。連接部260為一選用(Optional)元件，在其他實施例中亦可移除之。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相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置600之示意圖。第6圖和第1圖相似。在本實施例之行動裝置600中，一輻射部540之一第一端541係經由一共振電路450耦接至一信號源190，而輻射部540之一第二端542係耦接至一接地面120。在本實施例中，輻射部540大致為一J字形或一L字形。共振電路450包括一電容元件C1和一電感元件L1，其中電容元件C1和電感元件L1係串聯耦接。第6圖之行動裝置600之其餘特徵皆與第1圖之行動裝置100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置700之示意圖。第7圖和第1圖相似。在本實施例之行動裝置700中，一輻射部740之一第一端741係耦接至一接地面120，而輻射部740之一第二端742係一開路端。在本實施例中，輻射部740大致為一L字形。一信號源190係經由一連接部260和一共振電路250耦接至輻射部740之一中間部份。換言之，共振電路250亦可套用至一平面倒F形天線結構(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，以縮小其整體尺寸。共振電路250包括一電容元件C1和一電感元件L1，其中電容元件C1和電感元件L1係並聯耦接。連接部260為一選用元件，在其他實施例中亦可移除之。 第7圖之行動裝置700之其餘特徵皆與第1圖之行動裝置100相似，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行動裝置800之示意圖。第8圖和第1圖相似。在本實施例之行動裝置800中，一輻射部740之一第一端741係耦接至一接地面120，而輻射部740之一第二端742係一開路端。在本實施例中，輻射部740大致為一L字形。一信號源190係經由一共振電路450耦接至輻射部740之一中間部份。共振電路450包括一電容元件C1和一電感元件L1，其中電容元件C1和電感元件L1係串聯耦接。第8圖之行動裝置800之其餘特徵皆與第1圖之行動裝置100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

以上所述之元件尺寸、元件形狀、元件參數，以及頻率範圍僅為舉例，並非用於限制本發明。設計者可根據不同需求調整這些設定值。

本發明提供一種行動裝置及其小型化平面式天線結構，至少具有低成本、結構簡單，以及製程容易等等優點。根據實際量測結果，本發明之天線結構於低頻頻帶(例如：GPS頻帶)中之天線效率約可達47%至49%，可符合實際應用需求。

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

120‧‧‧接地面

130‧‧‧非接地區域

140‧‧‧輻射部

150‧‧‧共振電路

190‧‧‧信號源

Claims (7)

1. 一種行動裝置，包括：一介質基板；一接地面，設置於該介質基板上，其中該介質基板更具有一非接地區域；一輻射部，設置於該非接地區域內；以及一共振電路，設置於該非接地區域內，並包括一電容元件和一電感元件；其中，一信號源係經由該共振電路耦接至該輻射部；以及其中，該輻射部、該共振電路，以及該接地面共同形成一天線結構；其中該天線結構係激發產生一操作頻帶，而該操作頻帶約介於1565MHz至1585MHz之間；以及該輻射部之長度係小於該操作頻帶之一中心頻率之0.1倍波長；其中該行動裝置更包括：一連接部，耦接於該信號源和該共振電路之間，並大致為一T字形；其中該電容元件係耦接至該連接部的一第一端，而該電感元件係耦接至該連接部的一第二端，其中該連接部之該第一端相對於該第二端。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該輻射部之一第一端係耦接至該共振電路，而該輻射部之一第二端為一開路端。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該電容元件 和該電感元件係並聯耦接。
4. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該輻射部之一第一端係耦接至該共振電路，而該輻射部之一第二端係耦接至該接地面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該輻射部之一第一端係耦接至該接地面，該輻射部之一第二端為一開路端，而該共振電路係耦接至該輻射部之一中間部份。
6. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該電容元件之一電容值約為0.8pF，而該電感元件之一電感值約為5.6nH。
7. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該輻射部大致為一I字形或是一L字形。