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TWI718669B - 天線裝置 - Google Patents

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TWI718669B
TWI718669B TW108133152A TW108133152A TWI718669B TW I718669 B TWI718669 B TW I718669B TW 108133152 A TW108133152 A TW 108133152A TW 108133152 A TW108133152 A TW 108133152A TW I718669 B TWI718669 B TW I718669B
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賴瑞宏
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Abstract

本發明提供一種天線裝置。天線裝置包括金屬構件、訊號纜線以及接地元件。金屬構件包括槽孔，其中槽孔包括開口端及封閉端，且開口端在金屬構件的側邊形成開口。訊號纜線包括訊號部和接地部，其中訊號纜線經設置以使訊號部的投影與開口部分地重疊。接地部通過接地元件電性連接至金屬構件。

Description

天線裝置
本發明是有關於一種天線裝置。
隨著通訊技術的發展，越來越多的移動裝置可用於進行無線傳輸。為了縮小移動裝置的尺寸並使移動裝置更加美觀，嵌入在電路板（例如：印刷電路板）中的天線逐漸取代傳統的天線而成為市場上的主流。這些類型的天線雖然能顯著地縮小移動裝置的尺寸，但卻會減少電路板的可使用面積，而增加佈局的難度。
有鑑於此，需要提出一種能避免天線占用電路板之面積的天線裝置。
本發明提供一種天線裝置。天線裝置包括金屬構件、訊號纜線以及接地元件。金屬構件包括槽孔，其中槽孔包括開口端及封閉端，且開口端在金屬構件的側邊形成開口。訊號纜線包括訊號部和接地部，其中所述訊號纜線經設置以使訊號部的投影與所述開口部分地重疊（partially overlapped）。接地部通過接地元件電性連接至金屬構件。
在本發明的一實施例中，槽孔為「L」形槽孔。
在本發明的一實施例中，訊號部沿著封閉端的中心軸線的方向延伸。
在本發明的一實施例中，環繞於槽孔的金屬構件的部分以及訊號纜線的訊號部形成共振路徑。
在本發明的一實施例中，天線裝置支援第一共振模態和第二共振模態，其中第一共振模態對應於低頻頻段，並且第二共振模態對應於高頻頻段。
在本發明的一實施例中，槽孔與訊號部經配置以使共振路徑的長度等於低頻頻段的二分之一波長。
在本發明的一實施例中，槽孔與訊號部經配置以使共振路徑的長度等於高頻頻段的波長，其中高頻頻段為低頻頻段之倍頻。
在本發明的一實施例中，槽孔為「L」形槽孔；封閉端對應於「L」形槽孔的具有第一邊長的第一邊；以及開口端對應於「L」形槽孔的具有第二邊長的第二邊，其中第一邊長、第二邊長與訊號部的長度經配置以形成共振路徑。
在本發明的一實施例中，訊號纜線為同軸電纜；接地部為金屬材質；以及訊號部包括芯線以及絕緣層。
基於上述，本發明可利用一電子裝置既有的金屬構件以及同軸電纜組成一小體積的天線裝置。電子裝置的電路板可依照的設計需求而被自由地使用。因此，電路板並不需要為天線裝置預留佈局區域（layout area）。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
現將詳細參考本發明之實施例，並在附圖中說明所述實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。以下實施例中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「左」、「右」、「前」或「後」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
應當理解，雖然在此的術語「第一」和「第二」或是「一」、「另一」和「又一」等可以用於描述不同的元素，但這些元素不應被這些術語限制。這些術語僅用於將元素彼此區分。例如，第一元素可以被稱為第二元素，並且，類似地，第二元素可以被稱為第一元素而不背離本發明構思的保護範圍。又例如，一元素可以被稱為另一元素，並且，類似地，另一元素可以被稱為又一元素而不背離本發明構思的保護範圍。
圖1是依照本發明的實施例繪示一種天線裝置10的示意圖。天線裝置10包括金屬構件100、訊號纜線200以及接地元件300。天線裝置10可安裝於具有無線通訊功能的電子裝置，以使所述電子裝置能通過天線裝置10傳送或接收無線訊號。
金屬構件100包括槽孔110，其中槽孔110包括開口端111以及封閉端112。開口端111在金屬構件100的一側邊S形成開口115。金屬構件100例如是電子裝置的金屬外殼或電子裝置內的接地金屬板等，本發明不限於此。舉例來說，具有金屬外殼的電子裝置可以利用其金屬外殼來創造天線裝置10，使得天線裝置10替代傳統PCB天線而為所述電子裝置所用以進行通訊。
訊號纜線200包括訊號部210和接地部220，其中訊號纜線200經設置以使訊號部210的投影與開口115部分地重疊。在本實施例中，訊號部210在開口115上的投影與開口115的法線N垂直，但本發明不限於此。在其他實施例中，訊號部210在開口115上的投影可不垂直於開口115的法線N。圖2是依照本發明的實施例繪示金屬構件100的側視圖。在一實施例中，訊號部210在開口115上的投影P可經過開口115的幾何中心。須注意的是，雖然本實施例中的槽孔110的開口115為一四邊形，但開口115也可以是不同於四邊形的其他種形狀，本發明不限於此。此外，訊號部210與開口115之間的距離可依照設計需求而被調整，本發明不限於此。舉例來說，訊號部210可與開口115非常接近而使得訊號部210接觸到金屬構件100的側邊S。或者，訊號部210可與開口115遠離而使得訊號部210不與金屬構件100的側邊S接觸。
槽孔110例如是「L」形槽孔，本發明不限於此。若槽孔110為「L」形槽孔，則訊號纜線200的訊號部210沿著槽孔110的封閉端112的中心軸線的方向延伸。在一實施例中，訊號部210沿著平行於槽孔110的封閉端112的中心軸線的方向延伸並且與槽孔110的側邊S平行。
請重新參照圖1，訊號纜線200例如是同軸電纜。一般而言，同軸電纜由內而外包含芯線（core）、絕緣層、遮蔽層（shield）以及絕緣塑料。在本實施例中，訊號纜線200的訊號部210包含芯線和絕緣層等構造，訊號纜線200的接地部220則包含芯線、絕緣層以及包覆了芯線和絕緣層的遮蔽層等構造。遮蔽層例如是由金屬線編織而成或由金屬材質所構成。
接地元件300例如是銅箔、鋁箔或其他類型的金屬片或導電布。接地部220可通過接地元件300電性連接至金屬構件100。舉例來說，接地部220和金屬構件100可分別與接地元件300搭接，而使得接地部220與金屬構件100電性連接。
訊號部210、接地部220以及槽孔110組成一電流迴路。所述電流迴路可作為天線裝置10的共振路徑。圖3是依照本發明的實施例繪示天線裝置10的共振路徑P1的示意圖。如圖3所示，環繞於槽孔110的金屬構件100的部分以及訊號部210形成了共振路徑P1。
天線裝置10可經配置而支援第一共振模態和第二共振模態，其中第一共振模態對應於低頻頻段，並且第二共振模態對應於高頻頻段。舉例來說，第一共振模態可對應於2.4 GHz，並且第二共振模態可對應於5 GHz，但本發明不限於此。
為了使天線裝置10同時支援兩個共振模態，天線裝置10的共振路徑P1的長度需要被設計。共振路徑P1可由槽孔110的長度以及訊號部210的長度決定。舉例來說，假設槽孔110是「L」形槽孔、槽孔110的封閉端112對應於「L」形槽孔的具有邊長L1的第一邊並且槽孔110的開口端111對應於「L」形槽孔的具有邊長L2的第二邊，則第一邊長L1、第二邊長L2和訊號部210經配置以形成共振路徑P1。
圖4A、4B及4C是依照本發明的實施例繪示具有不同配置之槽孔的天線裝置10的示意圖。為了改變共振路徑的長度，槽孔110的長度可被調整。參照圖3和圖4A，槽孔110的封閉端112對應的第一邊的長度可由邊長L1被調整為邊長L3，並且槽孔110的開口端111對應的第二邊的長度可由邊長L2被調整為邊長L4，其中邊長L3不同於邊長L1，並且邊長L4不同於邊長L2。如此，則在邊長L1和邊長L2的長度分別經配置為邊長L3和邊長L4後，共振路徑P1可被調整為共振路徑P2。
類似地，參照圖3和圖4B，槽孔110的封閉端112對應的第一邊的長度可由邊長L1被調整為邊長L5，並且槽孔110的開口端111對應的第二邊的長度可由邊長L2被調整為邊長L6，其中邊長L5不同於邊長L1，並且邊長L6不同於邊長L2。如此，則在邊長L1和邊長L2的長度分別經配置為邊長L5和邊長L6後，共振路徑P1可被調整為共振路徑P3。
在一實施例中，當槽孔110的封閉端112對應的第一邊的長度被調整為零時，槽孔110可能會從「L」形槽孔改變為「I」形槽孔。參照圖3和圖4C，槽孔110的封閉端112對應的第一邊的長度可由邊長L1被調整為零，並且槽孔110對應的開口端的第二邊的長度可由邊長L2被調整為邊長L7，其中邊長L7不同於邊長L2。如此，則在邊長L1和邊長L2的長度分別經配置為零和邊長L6後，共振路徑P1可被調整為共振路徑P4。
天線裝置10的共振路徑可經配置而使得天線裝置10可同時支援對應於低頻頻段的第一共振模態和對應於高頻頻段的第二共振模態。參照圖3，為了使天線裝置10的第一共振模態具有較佳的效能，槽孔110與訊號部210可經配置以使共振路徑P1的長度等於低頻頻段的二分之一波長。舉例來說，假設第一共振模態支援的饋入訊號IN為2.5GHz的低頻頻段，則為了使饋入訊號IN滿足共振條件（resonance condition）從而改善天線的輻射效率（radiation efficiency），封閉端112的長度、開口端111的長度和訊號部210的長度可經配置以使得共振路徑P1的長度等於2.5GHz的低頻頻段的二分之一波長（約：6公分）。
另一方面，假設第二共振模態支援的饋入訊號IN為5GHz的高頻頻段，則為了使饋入訊號IN滿足共振條件從而改善天線的輻射效率，封閉端112的長度、開口端111的長度和訊號部210的長度可經配置以使得共振路徑P1的長度之第二共振模態為5GHz的高頻頻段的波長（約：6公分）。
因此，當共振路徑P1的長度約為6公分時，共振路徑P1可同時滿足2.5GHz的訊號和5GHz的訊號的共振條件。具有6公分的共振路徑P1的天線裝置10在傳送或接收2.5GHz及/或5GHz的訊號時，將具有良好的輻射效率。
綜上所述，本發明可利用電子裝置既有的金屬構件和同軸電纜組成一小體積的天線裝置。此外，天線裝置可同時支援至少兩個共振模態分別適用於不同頻率的訊號傳輸。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:天線裝置
100:金屬構件
110:槽孔
111:開口端
112:封閉端
115:開口
200:訊號纜線
210:訊號部
220:接地部
300:接地元件
IN:饋入訊號
L1~L7:長度
N:開口的法線
P:投影
P1、P2、P3、P4:共振路徑
S:側邊
圖1是依照本發明的實施例繪示一種天線裝置的示意圖。 圖2是依照本發明的實施例繪示金屬構件的側視圖。 圖3是依照本發明的實施例繪示天線裝置的共振路徑的示意圖。 圖4A、4B及4C是依照本發明的實施例繪示具有不同配置之槽孔的天線裝置的示意圖。
10:天線裝置
100:金屬構件
110:槽孔
111:開口端
112:封閉端
115:開口
200:訊號纜線
210:訊號部
220:接地部
300:接地元件
IN:饋入訊號
N:開口的法線
S:側邊

Claims (7)

  1. 一種天線裝置，包括：金屬構件，包括槽孔，其中所述槽孔包括開口端及封閉端，且所述開口端在所述金屬構件的側邊形成開口，其中所述槽孔為「L」形槽孔；訊號纜線，包括訊號部和接地部，其中所述訊號纜線經設置以使所述訊號部的投影與所述開口部分地重疊，其中所述訊號部沿著所述封閉端的中心軸線的方向延伸；以及接地元件，其中所述接地部通過所述接地元件電性連接至所述金屬構件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的天線裝置，其中環繞於所述槽孔的所述金屬構件的部分以及所述訊號部形成共振路徑。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的天線裝置，其中所述天線裝置支援第一共振模態和第二共振模態，其中所述第一共振模態對應於低頻頻段，並且所述第二共振模態對應於高頻頻段。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的天線裝置，其中所述槽孔與所述訊號部經配置以使所述共振路徑的長度等於所述低頻頻段的二分之一波長。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的天線裝置，其中所述槽孔與所述訊號部經配置以使所述共振路徑的長度等於所述高頻頻段的波長，其中所述高頻頻段為所述低頻頻段之倍頻。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的天線裝置，其中 所述封閉端對應於所述「L」形槽孔的具有第一邊長的第一邊；以及所述開口端對應於所述「L」形槽孔的具有第二邊長的第二邊，其中所述第一邊長、所述第二邊長與所述訊號部的長度經配置以形成所述共振路徑。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的天線裝置，其中所述訊號纜線為同軸電纜；所述接地部為金屬材質；以及所述訊號部包括芯線以及絕緣層。
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