TWI885519B

TWI885519B - 電子裝置與天線結構

Info

Publication number: TWI885519B
Application number: TW112138655A
Authority: TW
Inventors: 姚德劭; 戴志峰
Original assignee: 啟碁科技股份有限公司
Priority date: 2023-10-11
Filing date: 2023-10-11
Publication date: 2025-06-01
Also published as: TW202516787A; US20250125516A1

Abstract

本發明公開一種電子裝置，其包括殼體與天線結構。殼體包括第一槽孔與第二槽孔。第一槽孔與第二槽孔沿著同一方向延伸。第一槽孔具有第一閉口端與第二閉口端，第二槽孔具有第三閉口端與開口端。天線結構設置於殼體內。天線結構包括接地件、第一輻射件以及第二輻射件。第一輻射件具有第一端與第二端，第一端連接於接地件，第二端位於第三閉口端與開口端之間。第一輻射件垂直投影至殼體上的投影面積重疊且跨越第一槽孔。第二輻射件電性連接於一饋入件。

Description

電子裝置與天線結構

本發明涉及一種電子裝置與天線結構，特別是涉及一種能夠增強天線特性的電子裝置與天線結構。

目前的電子裝置，例如筆記型電腦，除了在外觀設計上朝向輕薄的趨勢，亦同時要兼顧高效能。由於筆記型電腦的外型具有朝向窄邊框的設計趨勢，電子裝置內部用來設置天線的空間不足，在此情況下設計出的天線其天線特性較差。

此外，現有技術中通常是在金屬邊框的環境下開設出雙閉合槽孔(dual closed slots)來配合設置在電子裝置內部的天線結構來產生適當的操作頻率範圍。然而，在此情況下所需的天線面積及槽孔尺寸較大，因此無法安裝於有限空間中。

故，如何通過結構設計的改良，來克服上述的缺陷，已成為該領域所欲解決的重要課題之一。

本發明提供一種電子裝置及其天線結構，以適用於電子裝置的窄邊框環境，並且還能維持天線特性。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種電子裝置，其包括殼體與天線結構。殼體包括第一槽孔與第二槽孔。第一槽孔與第二槽孔沿著同一方向延伸。第一槽孔具有第一閉口端與第二閉口端，第二槽孔具有第三閉口端與開口端。天線結構設置於殼體內。天線結構包括接地件、第一輻射件以及第二輻射件。第一輻射件具有第一端與第二端，第一端連接於接地件，第二端位於第三閉口端與開口端之間。第一輻射件垂直投影至殼體上的投影面積重疊且跨越第一槽孔。第二輻射件電性連接於一饋入件。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是提供一種天線結構，設置於一電子裝置的殼體內。殼體包括第一槽孔與第二槽孔。第一槽孔與第二槽孔沿著同一方向延伸。第一槽孔具有第一閉口端與第二閉口端，第二槽孔具有第三閉口端與開口端。天線結構包括接地件、第一輻射件以及第二輻射件。第一輻射件具有第一端與第二端，第一端連接於接地件，第二端位於第三閉口端與開口端之間。第一輻射件垂直投影至殼體上的投影面積重疊且跨越第一槽孔。第二輻射件電性連接於一饋入件。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的電子裝置與天線結構，其能通過“殼體包括第一槽孔與第二槽孔，第一槽孔具有第一閉口端與第二閉口端，第二槽孔具有第三閉口端與開口端”、“第一輻射件垂直投影至殼體上的投影面積重疊且跨越第一槽孔”以及“第二輻射件電性連接於饋入件”的技術方案，以利用天線結構的輻射體耦合開口槽孔來產生高頻頻段並改善天線的高頻特性，以及利用天線結構的輻射體耦合閉口槽孔來產生低頻頻段，來適用於電子裝置的窄邊框環境。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

D:電子裝置

1:殼體

11:第一槽孔

111:第一閉口端

112:第二閉口端

12:第二槽孔

121:第三閉口端

122:開口端

123:上緣

124:下緣

2:天線結構

20:基板

21:第一輻射件

211:第一端

212:第二端

22:第二輻射件

221:第三端

222:第四端

23:接地件

3:饋入件

FP:饋入點

CL1、CL2:中心線

EL:中間線

P1:第一位置

P2:第二位置

H1:最短水平距離

H2:間距

H3:最短距離

L1:第一延伸長度

L2:第二延伸長度

A1:投影面積

圖1為本發明的電子裝置的示意圖。

圖2為本發明第一實施例的天線結構及殼體的示意圖。

圖3為本發明的殼體的示意圖。

圖4為本發明第一實施例的天線結構的示意圖。

圖5為本發明第二實施例的天線結構及殼體的示意圖。

圖6為本發明第三實施例的天線結構及殼體的示意圖。

圖7為本發明的天線結構在不同的槽孔間距下的電壓駐波比的曲線圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“電子裝置與天線結構”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。另外，本發明全文中的「連接(connect)」是兩個元件之間有實體連接且為直接連接或者是間接連接，且本發明全文中的「耦合(couple)」是兩個元件之間彼此分離且無實體連接，而是藉由一元件之電流所產生的電場能量(electric field energy)激發另一元件的電場能量。

[第一實施例]

參閱圖1所示，圖1為本發明的電子裝置的示意圖。本發明提供一電子裝置D。電子裝置D可為智慧型手機、平板電腦或是筆記型電腦，本發明不以此為限。本發明以電子裝置D為筆記型電腦作為例子說明。電子裝置D包括一殼體1(殼體1的至少一部分可為金屬殼體)與一天線結構2，天線結構2設置於殼體1內。另外，舉例來說，天線結構2設置在電子裝置D的螢幕邊框，以及鍵盤面且靠近使用者的一側。然而，本發明不以天線結構2在電子裝置D的數量及位置為限。

參閱圖2至圖4所示，圖2為本發明第一實施例的天線結構及殼體的示意圖，圖3為本發明的殼體的示意圖，圖4為本發明第一實施例的天線結構的示意圖。如圖3所示，殼體1包括第一槽孔11與第二槽孔12。第一槽孔11與第二槽孔12沿著同一方向延伸。第一槽孔11具有第一閉口端111與第二閉口端112。第二槽孔12具有第三閉口端121與開口端122。第二閉口端112位於第一閉口端111與第三閉口端121之間。此外，第二槽孔12還具有上緣123與下緣124，上緣123及下緣124連接於第三閉口端121與開口端122之間。進一步來說，沿著第一槽孔11的延伸方向定義出一中心線CL1，中心線CL1的位置介於第二槽孔12的上緣123與下緣124之間。較佳地，在本發明中，沿著第二槽孔12的延伸方向定義出一中心線CL2，且中心線CL1與中心線CL2齊平，也就是說，第一槽孔11與第二槽孔12具有同一中心線(CL1或CL2)。

如圖4所示，天線結構2包括第一輻射件21、第二輻射件22及接地件23，其設置在一基板20上。舉例來說，第一輻射件21、第二輻射件22及接地件23為金屬片或者是其他具有導電效果的導電體，本發明不以為限。第一輻射件21具有第一端211與第二端212，第一端211連接於接地件23。第二輻射件22具有一饋入點FP，第二輻射件22透過饋入點FP來電性連接於饋入件3。進一步來說，第二輻射件22具有第三端221與第四端222，饋入點FP是在鄰近第三端221的位置，但本發明不以饋入點FP在第二輻射件22的位置為限制。因此，第二輻射件22是以第三端221電性連接於饋入件3。接地件23電性連接於殼體1而下地。

圖2是將圖3的殼體1及圖4的天線結構2整合在一起後的實施態樣。為方便示意，圖2中省略了饋入件。如圖2所示，當天線結構2設置於殼體1內時，天線結構2會與殼體1上的兩槽孔(第一槽孔11與第二槽孔12)相對應，使天線結構2與兩槽孔共同組成一雙槽孔天線。此外，槽孔的數量及位置是相應於天線結構2進行配置，本發明不以為限。

如圖2所示，當天線結構2設置於殼體1內時，第一輻射件21的第二端212位於第二槽孔12的第三閉口端121與開口端122之間。更進一步來說，第三閉口端121與開口端122之間的中央位置定義出一中間線EL(中間線EL為一假想線)。第二輻射件22的饋入點FP的水平位置(X軸)位於中間線EL與開口端122之間。饋入點FP的垂直位置(Y軸)位於一第一位置P1與一第二位置P2之間。第一位置P1是距離第二槽孔12的上緣123上方2mm處，第二位置P2是距離第二槽孔12的下緣124下方1mm處。

第一輻射件21垂直投影至殼體1上的投影面積重疊且跨越第一槽孔11。第二輻射件22垂直投影至殼體1上的投影面積部分重疊第二槽孔12。第一輻射件21與第一槽孔11彼此分離且相互耦合，第二輻射件22與第二槽孔12彼此分離且相互耦合，第一輻射件21與第二槽孔12彼此分離且相互耦合。通過兩輻射件的投影面積部分重疊兩槽孔的設計，使得天線結構2與該兩槽孔相互耦合並產生至少一操作頻帶。

舉例來說，饋入件3用於激發第二槽孔12而產生頻率範圍介於5925MHz至7125MHz的一第一操作頻帶。饋入件3用於激發第二輻射件22，並使第二輻射件22與第二槽孔12共振而產生頻率範圍介於5150MHz至5925MHz的一第二操作頻帶。第二操作頻帶低於第一操作頻帶。此外，饋入件3由饋入點FP饋入訊號時會先激發第二輻射件22，第二輻射件22進一步耦合第二槽孔12，第二槽孔12再耦合至第一輻射件21及第一槽孔11。即，饋入件3饋入的能量是以第二輻射件22、第二槽孔12、第一輻射件21及第一槽孔11的順序進行傳遞。藉此，第一輻射件21、第二輻射件22、第一槽孔11及第二槽孔12共同產生頻率範圍介於2400MHz至2500MHz的一第三操作頻帶。第三操作頻帶低於第一操作頻帶及第二操作頻帶。

如圖2及圖4所示，第一輻射件21由第一端211延伸至第二端212，並於第一端211與第二端212之間具有第一延伸長度L1。確切地說，第一延伸長度L1是第一端211的中間點至第二端212的中間點的長度。第二輻射件22由第三端221延伸至第四端222，並於第三端221與第四端222之間具有第二延伸長度L2。第二延伸長度L2是第三端221的中間點至第四端222的中間點的長度。第一延伸長度L1大於第二延伸長度L2。本發明不以輻射件及槽孔的尺寸為限制。舉例來說，第一延伸長度L1介於8mm至15mm之間，第二延伸長度L2介於3mm至7mm之間。另外，舉例來說，第一槽孔11的長度(即第一閉口端111與第二閉口端112之間的長度)介於10mm至15mm之間，第二槽孔12的長度(第三閉口端121與開口端122之間的長度)介於15mm至20mm之間。

第二輻射件22的長度(第三端221與第四端222之間的第二延伸長度L2)會與第二槽孔12的長度(第三閉口端121與開口端122之間的長度)成反比。例如，當第二輻射件22的長度加大，第二槽孔12的長度便會縮減；當第二輻射件22的長度縮減，第二槽孔12的長度便會加大。另外，第一輻射件21的長度(第一端211與第二端212之間的第一延伸長度L1)會與第一槽孔11及第二槽孔12的總長度成反比。本發明可藉由調整輻射件與槽孔之間的長度，來調整雙槽孔天線所產生的天線模態的阻抗匹配及輻射效率。

舉例來說，當第二輻射件22的長度(即第二延伸長度L2)加大，會使其產生的第二操作頻帶往低頻偏移。此外，當第二輻射件22的寬度加大時，第二輻射件22的投影面積中與第二槽孔12重疊的部分也隨著加大，使低頻模態(第三操作頻帶)的匹配提升而高頻模態(第一及第二操作頻帶)的匹配下降。

當第一輻射件21長度(即第一延伸長度L1)加大，會使其產生的第三操作頻帶往低頻偏移。第一輻射件21垂直投影至殼體1上的投影面積A1與第二閉口端112之間相距一最短水平距離H1，使第一輻射件21垂直投影至殼體1上的投影面積A1不會超過第二閉口端112，也就是第一輻射件21不會重疊到兩槽孔之間的空間或是第二槽孔12，或者說第一輻射件21的下地端(第一端211)在水平方向上不超過第二閉口端112。本發明通過第一輻射件21垂直投影至殼體1上的投影面積A1不會超過第二閉口端112的設計，來避免使低頻模態(第三操作頻帶)的匹配效果變差。較佳地，最短水平距離H1介於1mm至7mm之間。

第二閉口端112與第三閉口端121之間相隔一間距H2，間距H2即為第一槽孔11與第二槽孔12之間的間距。本發明能通過間距H2的設計，來調整雙槽孔天線的阻抗匹配及頻偏。舉例來說，當間距H2往朝向開口端122的一側增加，即第一槽孔11的長度不變且第二槽孔12的長度縮減時，低頻模態(第三操作頻帶)會往高頻移動；當間距H2往朝向第一閉口端111的一側增加，即第二槽孔12的長度不變且第一槽孔11的長度縮減時，低頻模態(第三操作頻帶)也會往高頻移動。較佳地，間距H2介於1mm至7mm之間。

參閱圖2及圖7所示，圖7為本發明的天線結構在不同的槽孔間距下的電壓駐波比的曲線圖。圖7示出了間距H2在不同尺寸下的實施例。須說明的是，間距H2+5mm是指間距H2往開口端122的一側增加5mm，間距H2-5mm是指間距H2往第一閉口端111的一側增加5mm。當間距H2往開口端122的一側或是往第一閉口端111的一側增加時，都會使低頻模態(第三操作頻帶)也會往高頻移動。更進一步來說，當間距H2往第一閉口端111的一側增加時，會使第一槽孔11的長度縮減，並且讓第一輻射件21垂直投影至殼體1上的投影面積A1超過第二閉口端112，造成天線整體的匹配效果變差。

如圖4所示，第一輻射件21與第二輻射件22之間具有一最短距離H3。通過最短距離H3的設計，能夠使第一輻射件21與第二輻射件22至少相隔一距離，避免影響天線特性。當第一輻射件21與第二輻射件22相距過近或甚至重疊時，會使天線特性變差。較佳地，最短距離H3至少大於0.3mm。

[第二實施例]

參閱圖5所示，圖5為本發明第二實施例的天線結構及殼體的示意圖。第二實施例的天線結構與第一實施例的天線結構相仿，其相仿之處不再贅述。第二實施例的天線結構與第一實施例的天線結構的主要差異在於，第二輻射件22的形狀不同。由於第二輻射件22上的饋入點FP位置可視實際需求調整，因此第二輻射件22的形狀可進行相應的變化，以確保第二輻射件22垂直投影至殼體1上的投影面積能夠部分重疊第二槽孔12。舉例來說，在圖5中，第二輻射件22的形狀是呈現階梯狀。比較圖5與圖2可知，第二輻射件22的面積明顯加大，相應地，第二輻射件22的投影面積中與第二槽孔12重疊的面積部分也加大，藉此確保在調整饋入點FP位置時，第二輻射件22的投影面積仍然能夠部分重疊第二槽孔12，達到所需的耦合效果。

[第三實施例]

參閱圖6所示，圖6為本發明第三實施例的天線結構及殼體的示意圖。第三實施例的天線結構與第一實施例的天線結構相仿，其相仿之處不再贅述。第三實施例的天線結構與第一實施例的天線結構的主要差異在於，第二輻射件22的形狀不同。舉例來說，在圖6中，第二輻射件22的形狀是呈現倒L狀。與第二實施例一樣，與圖2的第二輻射件22相比，圖6中的第二輻射件22的面積明顯加大，因此第二輻射件22的投影面積中與第二槽孔12重疊的面積部分也會加大，以確保在調整饋入點FP位置時，第二輻射件22的投影面積仍然能夠部分重疊第二槽孔12，達到所需的耦合效果。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的電子裝置與天線結構，其能通過“殼體1包括第一槽孔11與第二槽孔12，第一槽孔11具有第一閉口端111與第二閉口端112，第二槽孔12具有第三閉口端121與開口端122”、“第一輻射件21垂直投影至殼體1上的投影面積A1重疊且跨越第一槽孔11”以及“第二輻射件22電性連接於饋入件3”的技術方案，以利用天線結構的輻射體耦合開口槽孔來產生高頻頻段並改善天線的高頻特性，以及利用天線結構的輻射體耦合閉口槽孔來產生低頻頻段，來適用於電子裝置的窄邊框環境。

更進一步來說，本發明通過第一輻射件21垂直投影至殼體1上的投影面積與第二閉口端112之間相距最短水平距離H1的設計，來避免使低頻模態(第三操作頻帶)的匹配效果變差。此外，本發明能通過兩槽孔間的間距H2的變化，來調整雙槽孔天線的阻抗匹配及頻偏。此外，本發明通過第一輻射件21與第二輻射件22之間具有最短距離H3的設計，來避免影響天線特性。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

1:殼體 11:第一槽孔 111:第一閉口端 112:第二閉口端 12:第二槽孔 121:第三閉口端 122:開口端 123:上緣 124:下緣 2:天線結構 20:基板 21:第一輻射件 211:第一端 212:第二端 22:第二輻射件 23:接地件 FP:饋入點 P1:第一位置 P2:第二位置 H1:最短水平距離 H2:間距 EL:中間線 A1:投影面積

Claims

一種電子裝置，其包括：一殼體，包括一第一槽孔與一第二槽孔，該第一槽孔與該第二槽孔沿著同一方向延伸，該第一槽孔具有一第一閉口端與一第二閉口端，該第二槽孔具有一第三閉口端與一開口端；以及一天線結構，設置於該殼體內，該天線結構包括: 一接地件；一第一輻射件，具有一第一端與一第二端，該第一端連接於該接地件，該第二端位於該第三閉口端與該開口端之間，其中，該第一輻射件垂直投影至該殼體上的投影面積至少部分重疊且跨越該第一槽孔；以及一第二輻射件，電性連接於一饋入件。
如請求項1所述的電子裝置，其中，該第二輻射件垂直投影至該殼體上的投影面積部分重疊該第二槽孔，該第一輻射件與該第二槽孔彼此分離且相互耦合，該第二輻射件與該第二槽孔彼此分離且相互耦合。
如請求項1所述的電子裝置，其中，該第二輻射件具有與該饋入件電性連接的一饋入點，該第三閉口端與該開口端之間的中央位置定義出一中間線，該饋入點位於該中間線與該開口端之間。
如請求項1所述的電子裝置，其中，該第二輻射件具有與該饋入件電性連接的一饋入點，該第二槽孔具有一上緣與一下緣，連接於該開口端與該第三閉口端之間，該饋入點位於距離該上緣2 mm處的一第一位置與距離該下緣1 mm處的一第二位置之間。
如請求項1所述的電子裝置，其中，該第二閉口端位於該第一閉口端與該第三閉口端之間，該第一輻射件垂直投影至該殼體上的該投影面積與該第二閉口端之間相距一最短水平距離，該最短水平距離介於1 mm至7 mm之間。
如請求項1所述的電子裝置，其中，該第二閉口端位於該第一閉口端與該第三閉口端之間，該第二閉口端與該第三閉口端之間相隔一間距，該間距介於1 mm至7 mm之間。
如請求項1所述的電子裝置，其中，該第一輻射件與該第二輻射件之間具有一最短距離，該最短距離至少大於0.3 mm。
如請求項1所述的電子裝置，其中，該饋入件用於激發該第二槽孔而產生一第一操作頻帶，該饋入件用於激發該第二輻射件及該第二槽孔而產生一第二操作頻帶，該第二操作頻帶低於該第一操作頻帶，該第一輻射件、該第二輻射件、該第一槽孔及該第二槽孔共同產生一第三操作頻帶，該第三操作頻帶低於該第一操作頻帶及該第二操作頻帶。
如請求項1所述的電子裝置，其中，該第一輻射件由該第一端延伸至該第二端，並於該第一端與該第二端之間具有一第一延伸長度；其中，該第二輻射件具有一第三端與一第四端，該第三端電性連接於該饋入件，該第二輻射件由該第三端延伸至該第四端，並於該第三端與該第四端之間具有一第二延伸長度，該第一延伸長度大於該第二延伸長度。
如請求項1所述的電子裝置，其中，沿著該第一槽孔的延伸方向定義出一中心線，該中心線的位置介於該第二槽孔的上緣與下緣之間。
一種天線結構，設置於一電子裝置的殼體內，該殼體包括一第一槽孔與一第二槽孔，該第一槽孔與該第二槽孔沿著同一方向延伸，該第一槽孔具有一第一閉口端與一第二閉口端，該第二槽孔具有一第三閉口端與一開口端，該天線結構包括：一接地件；一第一輻射件，具有一第一端與一第二端，該第一端連接於該接地件，該第二端位於該第三閉口端與該開口端之間，其中，該第一輻射件垂直投影至該殼體上的投影面積至少部分重疊且跨越該第一槽孔；以及一第二輻射件，電性連接於一饋入件。
如請求項11所述的天線結構，其中，該第二輻射件垂直投影至該殼體上的投影面積部分重疊該第二槽孔，該第一輻射件與該第二槽孔彼此分離且相互耦合，該第二輻射件與該第二槽孔彼此分離且相互耦合。
如請求項11所述的天線結構，其中，該第二輻射件具有與該饋入件電性連接的一饋入點，該第三閉口端與該開口端之間的中央位置定義出一中間線，該饋入點位於該中間線與該開口端之間。
如請求項11所述的天線結構，其中，該第二輻射件具有與該饋入件電性連接的一饋入點，該第二槽孔具有一上緣與一下緣，連接於該開口端與該第三閉口端之間，該饋入點位於該第一位置與該第二位置之間，該饋入點位於距離該上緣2 mm處的一第一位置與距離該下緣1 mm處的一第二位置之間。
如請求項11所述的天線結構，其中，該第二閉口端位於該第一閉口端與該第三閉口端之間，該第一輻射件垂直投影至該殼體上的該投影面積與該第二閉口端之間相距一最短水平距離，該最短水平距離介於1 mm至7 mm之間。
如請求項11所述的天線結構，其中，該第一輻射件與該第二輻射件之間具有一最短距離，該最短距離至少大於0.3 mm。
如請求項11所述的天線結構，其中，該第一輻射件由該第一端延伸至該第二端，並於該第一端與該第二端之間具有一第一延伸長度；其中，該第二輻射件具有一第三端與一第四端，該第三端連接於該饋入件，該第二輻射件由該第三端延伸至該第四端，並於該第三端與該第四端之間具有一第二延伸長度，該第一延伸長度大於該第二延伸長度。
如請求項11所述的天線結構，其中，沿著該第一槽孔的延伸方向定義出一中心線，該中心線的位置介於該第二槽孔的上緣與下緣之間。