TWI866397B

TWI866397B - 通訊裝置

Info

Publication number: TWI866397B
Application number: TW112130936A
Authority: TW
Inventors: 王日昌; 彭彥詞; 陳靜雯
Original assignee: 啓碁科技股份有限公司
Priority date: 2023-08-17
Filing date: 2023-08-17
Publication date: 2024-12-11
Also published as: TW202510403A; US20250062534A1

Abstract

一種通訊裝置，包括：一金屬機構件、一迴圈輻射部、一第一輻射部，以及一第二輻射部。金屬機構件具有一槽孔。迴圈輻射部係耦接至金屬機構件。第一輻射部具有一饋入點。第一輻射部係耦接至迴圈輻射部上之一第一連接點。第二輻射部係耦接至迴圈輻射部上之一第二連接點，其中第一輻射部和第二輻射部皆設置於迴圈輻射部之內。金屬機構件、迴圈輻射部、第一輻射部，以及第二輻射部係共同形成一天線結構。

Description

通訊裝置

本發明係關於一種通訊裝置，特別係關於一種可涵蓋寬頻操作之通訊裝置。

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，本發明提出一種通訊裝置，包括：一金屬機構件，具有一槽孔；一迴圈輻射部，耦接至該金屬機構件；一第一輻射部，具有一饋入點，並耦接至該迴圈輻射部上之一第一連接點；以及一第二輻射部，耦接至該迴圈輻射部上之一第二連接點，其中該第一輻射部和該第二輻射部皆設置於該迴圈輻射部之內；其中該金屬機構件、該迴圈輻射部、該第一輻射部，以及該第二輻射部係共同形成一天線結構。

在一些實施例中，該金屬機構件為一金屬外殼。

在一些實施例中，該金屬機構件之該槽孔為一閉口槽孔。

在一些實施例中，該金屬機構件之該槽孔係呈現一直條形。

在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一第一導體墊片，其中該迴圈輻射部係經由該第一導體墊片耦接至該金屬機構件。

在一些實施例中，該迴圈輻射部包括一較長部份和一較短部份。

在一些實施例中，該第一輻射部係呈現一L字形，而該第二輻射部係呈現一倒L字形。

在一些實施例中，該第一輻射部和該第二輻射部之間距係介於1mm至2mm之間。

在一些實施例中，該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶，以及一第三頻帶。

在一些實施例中，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，該第二頻帶係介於5000MHz至6500MHz之間，而該第三頻帶係介於6500MHz至7125MHz之間。

在一些實施例中，該金屬機構件之該槽孔之長度係大致等於該第一頻帶之0.5倍波長。

在一些實施例中，該第一輻射部和該迴圈輻射部之該較長部份之總長度係介於該第二頻帶之0.25倍至0.75倍波長之間。

在一些實施例中，該第一輻射部和該迴圈輻射部之該較短部份之總長度係介於該第三頻帶之0.25倍至0.75倍波長之間。

在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一觸控板框架，耦接至該迴圈輻射部。

在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一金屬牆，耦接至該觸控板框架，其中該觸控板框架係設置於該金屬牆和該迴圈輻射部之間。

在一些實施例中，該觸控板框架、該金屬牆、該迴圈輻射部、該第一輻射部，以及該第二輻射部為一體成形之設計。

在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一第二導體墊片，其中該金屬牆更經由該第二導體墊片耦接至該金屬機構件。

在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一電池元件，設置於該觸控板框架之一側，其中該電池元件係鄰近於該金屬牆。

在一些實施例中，該金屬牆之高度係大於該電池元件之高度。

在一些實施例中，該通訊裝置更包括：一觸控板，設置於該觸控板框架之另一側，其中該觸控板係鄰近於該迴圈輻射部。

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。

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。

以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號或(且)標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例或(且)結構之間有特定的關係。

此外，其與空間相關用詞。例如「在…下方」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置100之平面展開圖。例如，通訊裝置100可應用於一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)，但亦不僅限於此。在第1圖之實施例中，通訊裝置100至少包括：一金屬機構件(Metal Mechanism Element)110、一迴圈輻射部(Loop Radiation Element)130、一第一輻射部(Radiation Element)140，以及第二輻射部150，其中迴圈輻射部130、第一輻射部140，以及第二輻射部150皆可用金屬材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。

例如，金屬機構件110可為一金屬外殼(Metal Housing)，但亦不僅限於此。一槽孔(Slot)120可形成於金屬機構件110之內，其中金屬機構件110之槽孔120可大致呈現一直條形。詳細而言，槽孔120可為一閉口槽孔(Closed Slot)並具有互相遠離之一第一閉口端(Closed End)121和一第二閉口端122。在一些實施例中，通訊裝置100還可包括一非導體材質(未顯示)，其可填充於金屬機構件110之槽孔120中，以達成防水或防塵之功能。

迴圈輻射部130係耦接至金屬機構件110，其中第一輻射部140和第二輻射部150皆可設置於迴圈輻射部130之內。亦即，第一輻射部140和第二輻射部150皆可由迴圈輻射部130所完全包圍。在一些實施例中，迴圈輻射部130可以大致呈現一空心矩形。在另一些實施例中，迴圈輻射部130還可大致呈現一空心圓形、一空心正方形、一空心梯形，但亦不僅限於此。

第一輻射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第一輻射部140之第一端141係耦接至迴圈輻射部130上之一第一連接點(Connection Point)CP1，而一饋入點(Feeding Point)FP係位於第一輻射部140之第二端142處。饋入點FP更可耦接至一信號源(Signal Source)190之一正極(Positive Electrode)，而信號源190之一負極(Negative Electrode)則可耦接至迴圈輻射部130上之一接地點(Grounding Point)GP。例如，信號源190可為一射頻(Radio Frequency，RF)模組。另外，接地點GP更可耦接至一接地電位(Ground Voltage)VSS。在一些實施例中，第一輻射部140可以大致呈現一不等寬L字形。在另一些實施例中，第一輻射部140還可大致呈現一T字形、一I字形，或一蜿蜒形狀(Meandering Shape)，但亦不僅限於此。

在一些實施例中，迴圈輻射部130可再細分為一較長部份134和一較短部份135。例如，迴圈輻射部130之較長部份134可對應於從第一連接點CP1至接地點GP之一較長路徑(亦即，一左側路徑)，而迴圈輻射部130之較短部份135可對應於從第一連接點CP1至接地點GP之一較短路徑(亦即，一右側路徑)，但亦不僅限於此。

第二輻射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第二輻射部150之第一端151係耦接至迴圈輻射部130上之一第二連接點CP2，而第二輻射部150之第二端152為一開路端(Open End)。第二連接點CP2可異於前述之第一連接點CP1，但此二者可彼此互相鄰近。例如，第二輻射部150之第二端152和第一輻射部140之第二端142兩者可大致朝相反且互相遠離之方向作延伸。在一些實施例中，第二輻射部150可以大致呈現一不等寬倒L字形。在另一些實施例中，第二輻射部150還可大致呈現另一T字形、另一I字形，或另一蜿蜒形狀，但亦不僅限於此。

在較佳實施例中，金屬機構件110及其槽孔120、迴圈輻射部130、第一輻射部140，以及第二輻射部150可共同形成通訊裝置100之一天線結構(Antenna Structure)。例如，前述之天線結構可為一平面化天線結構或是一立體天線結構，但亦不僅限於此。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置100之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)。根據第2圖之量測結果，通訊裝置100之天線結構可涵蓋一第一頻帶(Frequency Band)FB1、一第二頻帶FB2，以及一第三頻帶FB3。例如，第一頻帶FB1可介於2400MHz至2500MHz之間，第二頻帶FB2可介於5000MHz至6500MHz之間，而第三頻帶FB3可介於6500MHz至7125MHz之間。因此，通訊裝置100之天線結構將至少可支援傳統WLAN(Wireless Local Area Network)和新世代Wi-Fi 6E之寬頻操作。

在一些實施例中，通訊裝置100之天線結構之操作原理可如下列所述。金屬機構件110之槽孔120可激發產生一基頻共振模態(Fundamental Resonant Mode)，以形成前述之第一頻帶FB1。迴圈輻射部130之較長部份134和第一輻射部140可共同激發產生前述之第二頻帶FB2。金屬機構件110之槽孔120更可激發產生一高階共振模態(Higher-Order Resonant Mode)，以增加前述之第二頻帶FB2之頻寬。迴圈輻射部130之較短部份135和第一輻射部140可共同激發產生前述之第三頻帶FB3。根據實際量測結果，第二輻射部150之加入還可提供額外之電流路徑(Current Path)給前述之第二頻帶FB2和第三頻帶FB3，從而能增加通訊裝置100之天線結構之操作頻寬(Operational Bandwidth)。

第3圖係顯示金屬機構件110不具槽孔120時通訊裝置100之天線結構之返回損失圖。根據第3圖之量測結果，若將槽孔120由金屬機構件110當中移除(亦即，金屬機構件110具有一完整形狀)，則通訊裝置100之天線結構將會難以涵蓋前述之第一頻帶FB1。

在一些實施例中，通訊裝置100之元件尺寸可如下列所述。金屬機構件110之槽孔120之長度LS可大致等於通訊裝置100之天線結構之第一頻帶FB1之0.5倍波長(λ/2)。金屬機構件110之槽孔120之寬度WS可介於3mm至5mm之間。第一輻射部140和迴圈輻射部130之較長部份134之總長度L1可介於通訊裝置100之天線結構之第二頻帶FB2之0.25倍至0.75倍波長之間(λ/4～3λ/4)，例如：約0.5倍波長(λ/2)。第一輻射部140和迴圈輻射部130之較短部份135之總長度L2可介於通訊裝置100之天線結構之第三頻帶FB3之0.25倍至0.75倍波長之間(λ/4～3λ/4)，例如：約0.5倍波長(λ/2)。第一輻射部140之寬度W1可介於3mm至5mm之間。第二輻射部150之長度L3可介於5mm至20mm之間。第二輻射部150之寬度W2可介於3mm至5mm之間。第一輻射部140和第二輻射部150之間距D1可介於1mm至2mm之間。金屬機構件110之槽孔120和迴圈輻射部130之間距D2可介於2mm至4mm之間。以上尺寸範圍係根據多次實驗結果而求出，其有助於最佳化通訊裝置100之天線結構之操作頻寬和阻抗匹配(Impedance Matching)。

以下實施例將介紹通訊裝置100之不同組態及細部結構特徵。必須理解的是，這些圖式和敘述僅為舉例，而非用於限制本發明之範圍。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置400之立體圖。在第4圖之實施例中，通訊裝置400為一筆記型電腦，其至少包括一上蓋外殼(Upper Cover Housing)410、一顯示器邊框(Display Frame)420、一鍵盤邊框(Keyboard Frame)430、一底座外殼440，以及一觸控板(Click Pad)450。必須理解的是，上蓋外殼410、顯示器邊框420、鍵盤邊框430，以及底座外殼440可分別等同於筆記型電腦領域中俗稱之「A件」、「B件」、「C件」，以及「D件」。另外，此處之底座外殼440還可等同於先前實施例中所述之金屬機構件110。前述之天線結構可設置於通訊裝置400之一特定位置460處，其可鄰近於觸控板(Click Pad)450。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：10mm或更短)，亦可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)。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置500之剖面圖。第5圖和第1圖相似。在第5圖之實施例中，通訊裝置500更包括一觸控板框架(Click Pad Frame)510、一金屬牆(Metal Wall)520、一第一導體墊片(Conductive Gasket)530、一第二導體墊片540、一電池元件(Battery Element)550、一觸控板560，以及一非導體裝飾元件(Nonconductive Decorative Element)570，其中觸控板框架510可用金屬材質製成。

金屬牆520係耦接至觸控板框架510。迴圈輻射部130亦耦接至觸控板框架510。觸控板框架510可設置於金屬牆520和迴圈輻射部130之間。在一些實施例中，觸控板框架510、金屬牆520、迴圈輻射部130、第一輻射部140，以及第二輻射部150可為一體成形之設計。例如，前述之五元件可由單一金屬片經過切割及彎折後製作形成。在一些實施例中，金屬牆520可由觸控板框架510處朝一第一方向作延伸，而迴圈輻射部130、第一輻射部140，以及第二輻射部150則可由觸控板框架510處朝一第二方向作延伸，其中前述之第二方向可與第一方向相異或相反。

根據實際量測結果，金屬牆520之加入可避免通訊裝置500之一天線結構受到週遭其他電子元件之干擾，使得通訊裝置500之整體輻射效率(Radiation Efficiency)能夠大幅提升。另一方面，由於迴圈輻射部130、第一輻射部140，以及第二輻射部150皆可與觸控板框架510互相整合，故通訊裝置500之整體製造成本還可以進一步降低。

在一些實施例中，迴圈輻射部130更可經由第一導體墊片530耦接至金屬機構件110，而金屬牆520更可經由第二導體墊片540耦接至金屬機構件110，其中第一導體墊片530和第二導體墊片540皆可用於補償通訊裝置500之製造公差(Manufacturing Tolerance)。另外，迴圈輻射部130更可包括一突出部份(Protruding Portion)136，以利於與第一導體墊片530互相貼合。在另一些實施例中，金屬牆520亦可直接連接至金屬機構件110，或可經由一螺絲元件(未顯示)來固定於金屬機構件110上。在其他實施例中，迴圈輻射部130亦可經由另一螺絲元件或一彈片元件(未顯示)耦接至金屬機構件110。

電池元件550可用於提供電力給通訊裝置500。電池元件550係設置於觸控板框架510之一側(例如：上方側)，其中電池元件550係鄰近於金屬牆520。例如，金屬牆520之高度H1可大於電池元件550之高度H2，以阻擋來自電池元件550之相關雜訊(Noise)。例如，金屬牆520之高度H1可以介於2mm至15mm之間。在一些實施例中，迴圈輻射部130之一垂直投影(Vertical Projection)係與電池元件550完全不重疊，從而能最小化電池元件550及其相關之電路板(未顯示)所造成之干擾。必須理解的是，電池元件550僅為一選用元件(Optional Component)，在其他實施例中亦可移除之。

觸控板560可用於接收一使用者輸入。例如，當使用者之手指接觸到觸控板560時，觸控板560將可產生對應之一輸入信號。觸控板560係設置於觸控板框架510之相對另一側(例如：下方側)，其中觸控板560係鄰近於迴圈輻射部130。換言之，觸控板框架510可將觸控板560和電池元件550兩者彼此分隔開。在一些實施例中，觸控板框架510可用於支撐及固定住觸控板560，其中觸控板560之一垂直投影可與觸控板框架510至少部份重疊。

非導體裝飾元件570可藉由一塑膠板(Plastic Plate)來實施，其中非導體裝飾元件570係同時鄰近於迴圈輻射部130、第一輻射部140，以及第二輻射部150。在一些實施例中，非導體裝飾元件570可被視為一天線窗(Antenna Window)，使得迴圈輻射部130、第一輻射部140，以及第二輻射部150之相關電磁波皆可經由此非導體裝飾元件570來進行傳送或接收。例如，非導體裝飾元件570可與迴圈輻射部130兩者大致互相對齊，但亦不僅限於此。

本發明提出一種新穎之通訊裝置及其天線結構。與傳統設計相比，本發明至少具有小尺寸、寬頻帶、低製造成本，以及能適應各種使用環境等優勢，故其很適合應用於各種各式之裝置當中。

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。本發明之通訊裝置並不僅限於第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通訊裝置當中。

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。

100,400,500:通訊裝置

110:金屬機構件

120:槽孔

121:槽孔之第一閉口端

122:槽孔之第二閉口端

130:迴圈輻射部

134:迴圈輻射部之較長部份

135:迴圈輻射部之較短部份

136:迴圈輻射部之突出部份

140:第一輻射部

141:第一輻射部之第一端

142:第一輻射部之第二端

150:第二輻射部

151:第二輻射部之第一端

152:第二輻射部之第二端

190:信號源

410:上蓋外殼

420:顯示器邊框

430:鍵盤邊框

440:底座外殼

450,560:觸控板

460:特定位置

510:觸控板框架

520:金屬牆

530:第一導體墊片

540:第二導體墊片

550:電池元件

570:非導體裝飾元件

CP1:第一連接點

CP2:第二連接點

D1,D2:間距

FB1:第一頻帶

FB2:第二頻帶

FB3:第三頻帶

FP:饋入點

GP:接地點

H1,H2:高度

L1,L2,L3,LS:長度

VSS:接地電位

W1,W2,WS:寬度

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之平面展開圖。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之天線結構之返回損失圖。第3圖係顯示金屬機構件不具槽孔時通訊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通訊裝置之立體圖。第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之剖面圖。

100:通訊裝置