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TWI824305B - 穿戴式裝置 - Google Patents

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TWI824305B
TWI824305B TW110135970A TW110135970A TWI824305B TW I824305 B TWI824305 B TW I824305B TW 110135970 A TW110135970 A TW 110135970A TW 110135970 A TW110135970 A TW 110135970A TW I824305 B TWI824305 B TW I824305B
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賴柏諺
盧秉鴻
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Abstract

一種穿戴式裝置，包括一導體外框、一電路板以及一接地件。導體外框包括隔開的一第一部分及一第二部分。電路板設置於導體外框內，且包括一系統接地面。接地件設置於導體外框內，且連接於第一部分。第一部分及接地件共同作為一第一天線。第一部分具有一第一饋入端。接地件具有一第一接地端，第一接地端連接至電路板的系統接地面。第二部分作為一第二天線。第二天線具有一第二饋入端、一第二接地端和一第三接地端。第二接地端和第三接地端連接至電路板的系統接地面。

Description

穿戴式裝置
本發明是有關於一種穿戴式裝置，且特別是有關於一種以導體外框作為天線的穿戴式裝置。
天線的長度是用來調整天線匹配的一個重要參數。對於以金屬外殼來作為天線的產品來說，由於現今的產品多有小型化的趨勢，小型化的需求將限制該天線可以達到的最低頻段。
本發明提供一種穿戴式裝置，可以在小型化穿戴式裝置上維持足夠的饋入點至接地點的長度，以達到理想的工作頻段。
本發明的穿戴式裝置，包括一導體外框、一電路板以及一接地件。導體外框包括隔開的一第一部分及一第二部分。電路板設置於導體外框內，且包括一系統接地面。接地件設置於導體外框內，且連接於第一部分。第一部分及接地件共同作為一第一天線。第一部分具有一第一饋入端。接地件具有一第一接地端，第一接地端連接至電路板的系統接地面。第二部分作為一第二天線。第二天線具有一第二饋入端、一第二接地端和一第三接地端。第二接地端和第三接地端連接至電路板的系統接地面。
在本發明的一實施例中，上述的電路板更包括相對的一第一面和一第二面。第一饋入端位於電路板的第一面，接地件位於電路板的第二面。接地件透過貫穿電路板的一導通件連接於第一饋入端。
在本發明的一實施例中，更包括一電池，設置於導體外框內，疊置於電路板的第二面。
在本發明的一實施例中，上述的接地件呈一立體結構。接地件位於電池旁且與電路板的第二面之間形成有一容置空間，一電子元件位於容置空間內。
在本發明的一實施例中，上述的電路板更包括一匹配電路，第一饋入端連接於匹配電路，或者，第一部分在遠離第一饋入端的部位連接於匹配電路。
在本發明的一實施例中，上述的第一部分的長度相等於第二部分的長度。
在本發明的一實施例中，上述的第一天線激發出一第一頻段，第一部分及接地件的長度為第一頻段的四分之一倍波長；上述的第二天線激發出一第二頻段，第二部分的長度為第二頻段的四分之一倍波長。
在本發明的一實施例中，上述的第一部分及第二部分的交界處存在兩狹縫，兩絕緣接合件填入兩狹縫而連接第一部分及第二部分。
在本發明的一實施例中，更包括至少一電子組件，設置於導體外框內，位於電路板旁且靠近第一部分。
在本發明的一實施例中，上述的至少一電子組件包括一立體攝影機、一中置攝影機與一雷射投影機的至少一者。
基於上述，本發明藉由接地件的設置，可使得外觀件不改變尺寸的情況下，延伸天線接地結構的長度而滿足工作頻率需求，使各天線皆能達到良好的匹配。另外，本發明亦可藉由修改接地件長度來調整所欲得到頻段的阻抗匹配，增加使用上的彈性。
圖1a是依照本發明的一實施例的一種穿戴式裝置的示意圖。圖1b是圖1a的穿戴式裝置的爆炸圖。圖2是圖1的穿戴式裝置的上視圖。圖3是圖1的穿戴式裝置的下視圖。請參閱圖1a至圖3，本實施例的穿戴式裝置20包括一上蓋210、一導體外框220、一電路板230、一接地件240、電子組件250、電池260以及一非金屬材質的下蓋270。需特別說明的是，圖2及圖3為了方便說明，將上蓋210及下蓋270從圖示中隱藏。
在本實施例中，導體外框220的材料例如是金屬，穿戴式裝置20的金屬材質外觀可讓產品更具有吸引力與較佳的質感。導體外框220包括隔開的一第一部分221及一第二部分223。第一部分221長度大致相等於第二部分223的長度，可以使穿戴式裝置20具有對稱的外觀，增加美觀，但本發明不對此加以限制。此外，電路板230設置於導體外框220內，且包括一系統接地面233(參閱圖2)。接地件240(參閱圖3)設置於導體外框220內，且連接於第一部分221。
在本實施例中，第一部分221及接地件240共同作為一第一天線A1。第二部分223作為一第二天線A2。導體外框220也可依實際需要拆成更多部分，形成兩天線以上的多天線結構，本發明不對此加以限制。
請繼續參閱圖2及圖3，第一部分221具有一第一饋入端221a。接地件240具有一第一接地端241，第一接地端241連接至電路板230的系統接地面233。
第二天線A2具有一第二饋入端223a、一第二接地端223b和一第三接地端223c。第二接地端223b和第三接地端223c連接至電路板230的系統接地面233。
傳統作法上，作為外觀件的導體外框220由於尺寸保持一定，若要調整天線匹配而更改第一部分221的長度，則第二部分223需要同步修改。換句話說，當第一部分221的長度增加，則第二部分223的長度隨之減少，反之亦然。如此的做法，雖然可使第一天線A1達到所需的頻段，但會影響到第二天線A2的頻段。
本實施例的接地件240的配置，在維持第一部分221及第二部分223的外觀尺寸下，得以延伸第一天線A1的長度，增加饋入端及接地端之間的距離，以使第一天線A1達到匹配所需頻段的需求。
此外，導體外框220在第一部分221及第二部分223的交界處存在兩狹縫225，兩絕緣接合件227填入兩狹縫225而連接第一部分221及第二部分223。透過兩絕緣接合件227的設置，可以避免第一部分221及第二部分223的導通。
請繼續參閱圖2及圖3，穿戴式裝置20更包括至少一電子組件250，且設置於該導體外框220內。電子組件250位於電路板230旁且靠近第一部分221，而電路板230靠近第二部分223。在本實施例中，至少一電子組件250包括一立體攝影機、一中置攝影機與一雷射投影機的至少一者，但本發明不以此為限制。
在本實施例中，第一部分221大部分框體靠近於電子組件250的邊緣，第一部分221與電路板230靠近的部分僅在第一部分221的兩端附近。因此，第一饋入端221a僅能選擇設置於第一部分221的兩端中的其中之一，而較受到限制。
反觀第二部分223均位於電路板230邊緣，因此第二饋入端223a可設置在第二部分223上的任意位置，並不限於兩端。
圖4是圖3的穿戴式裝置沿A-A線段的局部剖面圖。請參閱圖2至圖4，具體而言，電路板230更包括相對的一第一面231和一第二面232，第一饋入端221a位於電路板230的第一面231，接地件240位於電路板230的第二面232。接地件240的一端透過貫穿電路板230的一導通件243連接於第一饋入端221a，而第一接地端241設置於接地件240的另一端，且連接至電路板230的系統接地面233。
在本實施例中，接地件240呈一立體結構，例如是倒Ω型如圖4所示，但本發明不以此為限制。請繼續參閱圖4，接地件240的長度可依模態的匹配做調整，靈活運用有限的空間。接地件240位於電池260旁且與電路板230的第二面232之間形成有一容置空間S，一電子元件E1可位於容置空間S內，以增加電路板230的空間利用率。也就是說，接地件240採用的立體結構設計，除了可利用穿戴式裝置20內部的空間以增加第一部分221的長度外，更可提供空間容納電子元件E1，使得電子元件E1仍能配置於第二面232而不受接地件240影響。
另外，接地件240的材質例如是金屬，但本發明不對此加以限制，也可以是採用LDS(Laser Direct Structuring)技術，讓帶有金屬走線的塑料取代，以提高使用的靈活性。
請回到圖2，在本實施例中，電路板230更包括一第一淨空區235、一第二淨空區237以及一匹配電路239。第一淨空區235設置於電路板230上對應於第一饋入端221a處。第二淨空區237設置於電路板230上對應於第二饋入端223a處。如圖2所示，匹配電路239連接第一部分221的一端。更具體來說，匹配電路239連接遠離第一饋入端221a的一端。在一實施例中，匹配電路239也可以設置在第一饋入端221a旁，且連接於第一饋入端221a。穿戴式裝置20透過切換不同的匹配電路239，可以達到不同的低頻頻段需求(600MHz~960MHz)，或者改善匹配效果。
參閱圖3，電池260設置於導體外框220內，且疊置於電路板230上的第二面232。當然，電池260也可依設計需要而設置在電路板230上的第一面231或導體外框220內的其他位置，本發明不對此加以限制。
以下針對穿戴式裝置20的第一天線A1以及第二天線A2的工作頻段以及有/無接地件的穿戴式裝置差異進行說明。
在本實施例中，第一天線A1激發出一第一頻段B1，第一部分221及接地件240的長度為第一頻段B1的四分之一倍波長。第一頻段B1例如是低頻頻段607~960MHz，但不以此為限制。在本實施例中，第一天線A1的工作頻段涵蓋了低頻頻段607~960MHz、中頻頻段1710~2200MHz以及高頻頻段2496~2690MHz。
第二天線A2激發出一第二頻段B2，第二部分223的長度為第二頻段B2的四分之一倍波長。第二頻段B2例如是中頻頻段1710~2200MHz，但不以此為限制。第二天線A2的工作頻段涵蓋了GPS頻段1575MHz、中頻頻段1710~2200MHz、Wi-Fi頻段2400~2480MHz以及高頻頻段2496~2690MHz。
圖5是穿戴式裝置中有接地件和無接地件的第一天線其頻段與反射損失的關係示意圖。請參閱圖5，在無接地件的天線(僅第一部分221作為第一天線)與有接地件的天線A1(第一部分221與接地件240作為第一天線)的比較中，在低頻頻段(607~960MHz)，無接地件的天線其反射損失最小至-10db，有接地件的天線其反射損失最小至-13db；在中頻頻段(1710~2200MHz)，無接地件的天線其反射損失最小至-7db，有接地件的天線其反射損失最小至-20db；在高頻頻段(2496~2690MHz)，無接地件的天線其反射損失最小至-2db，有接地件的天線其反射損失最小至-9db。
簡言之，本發明具有接地件的穿戴式裝置20在低頻頻段(607~960MHz)、中頻頻段(1710~2200MHz)以及高頻頻段B3(2496~2690MHz)的反射損失，皆相較於無接地件的穿戴式裝置具有較優的表現。
圖6a是有接地件和無接地件的第一天線其一頻段與天線效率的關係示意圖。圖6b是有接地件和無接地件的第一天線其另一頻段頻率與天線效率的關係示意圖。請參考圖6a及圖6b，在有接地件和無接地件的比較中，在中頻頻段(1710~2200MHz)，無接地件的天線效率最小至-8dB，有接地件的天線效率最小至-17dB；在高頻頻段(2496~2690MHz)，無接地件的天線效率最小至-7dB，有接地件的天線其天線效率最小至-10dB。
也就是說，本實施例的穿戴式裝置20在低頻頻段(607~960MHz)、中頻頻段(1710~2200MHz)以及高頻頻段(2496~2690MHz)的天線效率，皆相較於無接地件的穿戴式裝置具有較優的表現。
圖7是穿戴式裝置的第二天線其頻段與反射損失的關係示意圖。圖8是穿戴式裝置的第二天線其頻段與天線效率的關係示意圖。請參閱圖7及圖8，在本實施例中，穿戴式裝置20的第二天線A2在GPS頻段(1575MHz)、中頻頻段(1710~2200MHz)、Wi-Fi頻段(2400~2480MHz)以及高頻頻段(2496~2690MHz)的反射損失及天線效率表現上具有良好的表現。
總的來說，無接地件的穿戴式裝置(僅第一部分221)在天線的長度不足的情況下，無法取得良好的反射損失，操作頻寬也隨之縮減，造成較差的天線效率。本發明藉由上述接地件240的配置，可以在不改變第二天線A2的結構下，延長第一天線A1的接地結構長度，使得穿戴式裝置20在小型化的外觀下，仍具有良好反射損失的功效，進而獲取更好的天線效率。因此，穿戴式裝置20得以在不影響第二天線A2之結構的前提下，具有良好的反射損失及天線效率的表現。
綜上所述，本發明藉由接地件的設置，可使得外觀件不改變尺寸的情況下，延伸天線接地結構的長度而滿足工作頻率需求，使各天線皆能達到良好的匹配。另外，本發明亦可藉由修改接地件長度來調整所欲得到頻段的阻抗匹配，增加使用上的彈性。
20:穿戴式裝置 210:上蓋 220:導體外框 221:第一部分 221a:第一饋入端 223:第二部分 223a:第二饋入端 223b:第二接地端 223c:第三接地端 225:兩狹縫 227:兩絕緣接合件 230:電路板 231:第一面 232:第二面 233:系統接地面 235:第一淨空區 237:第二淨空區 239:匹配電路 240:接地件 241:第一接地端 243:導通件 250:電子組件 260:電池 270:下蓋 A1:第一天線 A2:第二天線 B1:第一頻段 B2:第二頻段 E1:電子元件 S:容置空間
圖1a是依照本發明的一實施例的一種穿戴式裝置的示意圖。 圖1b是圖1a的穿戴式裝置的爆炸圖。 圖2是圖1的穿戴式裝置的上視圖。 圖3是圖1的穿戴式裝置的下視圖。 圖4是圖3的穿戴式裝置沿A-A線段的局部剖面圖。 圖5是有接地件和無接地件的第一天線其頻段與反射損失的關係示意圖。 圖6a是有接地件和無接地件的第一天線其頻段與天線效率的關係示意圖。 圖6b是有接地件和無接地件的第一天線其另一頻段與天線效率的關係示意圖。 圖7是穿戴式裝置的第二天線其頻段與反射損失的關係示意圖。 圖8是穿戴式裝置的第二天線其頻段與天線效率的關係示意圖。
20:穿戴式裝置
210:上蓋
220:導體外框
221:第一部分
223:第二部分
225:兩狹縫
227:兩絕緣接合件
230:電路板
231:第一面
232:第二面
240:接地件
250:電子組件
260:電池
270:下蓋

Claims (9)

  1. 一種穿戴式裝置，包括：一導體外框，包括隔開的一第一部分及一第二部分；一電路板，設置於該導體外框內，且包括一系統接地面；以及一接地件，設置於該導體外框內，且連接於該第一部分，其中該第一部分及該接地件共同作為一第一天線，該第一部分具有一第一饋入端，該接地件具有一第一接地端，該第一接地端連接至該電路板的該系統接地面，該接地件用以延伸該第一饋入端和該第一接地端之間的距離，該電路板包括相對的一第一面和一第二面，該第一饋入端位於該電路板的該第一面，該接地件位於該電路板的該第二面，該接地件透過貫穿該電路板的一導通件連接於該第一饋入端，該第一接地端用於接地，該第一饋入端用於信號饋入，該第二部分作為一第二天線，該第二天線具有一第二饋入端、一第二接地端和一第三接地端，該第二接地端和該第三接地端連接至該電路板的該系統接地面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式裝置，更包括：一電池，設置於該導體外框內，疊置於該電路板的該第二面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的穿戴式裝置，其中該接地件呈一立體結構，該接地件位於該電池旁且與該電路板的該第二面之間形成有一容置空間，一電子元件位於該容置空間內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式裝置，其中該電路板更包括一匹配電路，該第一饋入端連接於該匹配電路，或者，該第一部分在遠離該第一饋入端的部位連接於該匹配電路。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式裝置，其中該第一部分的長度相等於該第二部分的長度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式裝置，其中該第一天線激發出一第一頻段，該第一部分及該接地件的長度為該第一頻段的四分之一倍波長，該第二天線激發出一第二頻段，該第二部分的長度為該第二頻段的四分之一倍波長。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式裝置，其中該第一部分及該第二部分的交界處存在兩狹縫，兩絕緣接合件填入該兩狹縫而連接該第一部分及該第二部分。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的穿戴式裝置，更包括：至少一電子組件，設置於該導體外框內，位於該電路板旁且靠近該第一部分。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的穿戴式裝置，其中該至少一電子組件包括一立體攝影機、一中置攝影機與一雷射投影機的至少一者。
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