TWI906861B - 支援寬頻操作之行動裝置 - Google Patents

Abstract

一種支援寬頻操作之行動裝置，包括：第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部、第四輻射部、第五輻射部、第六輻射部，以及介質基板。第一輻射部係耦接至一接地電位。第二輻射部具有一饋入點，其中第二輻射部係鄰近於第一輻射部。第三輻射部係耦接至饋入點，其中第三輻射部係鄰近於第一輻射部。第四輻射部係耦接至第三輻射部。第五輻射部係耦接至接地電位。第六輻射部係耦接至接地電位，其中第六輻射部係鄰近於第五輻射部。第一輻射部、第二輻射部、第三輻射部、第四輻射部、第五輻射部，以及第六輻射部可共同形成一天線結構。

Description

支援寬頻操作之行動裝置

本發明係關於一種行動裝置，特別係關於一種可支援寬頻操作之行動裝置。

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操作頻寬(Operational Bandwidth)過窄，則很容易造成行動裝置之通訊品質下降。因此，如何設計出一種小尺寸、寬頻帶之天線結構，對設計者而言是一項重要課題。

在較佳實施例中，本發明提出一種支援寬頻操作之行動裝置，包括：一第一輻射部，耦接至一接地電位；一第二輻射部，具有一饋入點，其中該第二輻射部係鄰近於該第一輻射部；一第三輻射部，耦接至該饋入點，其中該第三輻射部係鄰近於該第一輻射部；一第四輻射部，耦接至該第三輻射部，其中該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆至少部份由該第一輻射部所包圍；一第五輻射部，耦接至該接地電位；一第六輻射部，耦接至該接地電位，其中該第六輻射部係鄰近於該第五輻射部；以及一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面，其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆設置於該介質基板之該第一表面，而該第五輻射部和該第六輻射部皆設置於該介質基板之該第二表面；其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部、該第四輻射部、該第五輻射部，以及該第六輻射部係共同形成一天線結構。

在一些實施例中，該第一輻射部係呈現一較長L字形，該第五輻射部係呈現一較短L字形，而該第六輻射部係呈現一直條形。

在一些實施例中，該第二輻射部係呈現一不等寬C字形。

在一些實施例中，該第三輻射部和該第四輻射部之組合係呈現一V字形。

在一些實施例中，該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶、一第三頻帶、一第四頻帶、一第五頻帶，以及一第六頻帶，該第一頻帶係介於600MHz至700MHz之間，該第二頻帶係介於700MHz至960MHz之間，該第三頻帶係位於1450MHz處，該第四頻帶係介於1805MHz至2170MHz之間，該第五頻帶係介於2300MHz至2700MHz之間，而該第六頻帶係介於3300MHz至3800MHz之間。

在一些實施例中，該第一輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第二輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第三輻射部之長度係大致等於該第四頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第四輻射部之長度係大致等於該第六頻帶之0.25倍波長。

在一些實施例中，該第五輻射部之長度係大致等於該第三頻帶之0.25倍波長，而該第六輻射部之長度係介於5mm至6mm之間。

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及/或標記。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及/或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行動裝置100之俯視圖。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之一部份元件之視圖。第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之另一部份元件之視圖。第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之側視圖。請一併參考第1-4圖。例如，行動裝置100可為一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。在第1-4圖之實施例中，行動裝置100包括：一第一輻射部(Radiation Element)110、一第二輻射部120、一第三輻射部130、一第四輻射部140、一第五輻射部150、一第六輻射部160，以及一介質基板(Dielectric Substrate)170，其中第一輻射部110、第二輻射部120、第三輻射部130、第四輻射部140、第五輻射部150，以及第六輻射部160皆可由金屬材質所製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。必須理解的是，雖然未顯示於第1-4圖中，但行動裝置100更可包括其他元件，例如：一處理器(Processor)、一觸控面板(Touch Control Panel)、一揚聲器(Speaker)、一供電模組(Power Supply Module)，或(且)一外殼(Housing)。

介質基板170可為一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一軟性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)。介質基板170具有彼此相對之一第一表面E1和一第二表面E2，其中第一輻射部110、第二輻射部120、第三輻射部130，以及第四輻射部140皆可設置於介質基板170之第一表面E1，而第五輻射部150和第六輻射部160皆可設置於介質基板170之第二表面E2。

第一輻射部110可以大致呈現一較長L字形。詳細而言，第一輻射部110具有一第一端111和一第二端112，其中第一輻射部110之第一端111係耦接至一接地電位(Ground Voltage)VSS，而第一輻射部110之第二端112為一開路端(Open End)。例如，接地電位VSS可由行動裝置100之一系統接地面(System Ground Plane)所提供(未顯示)。在一些實施例中，第一輻射部110包括鄰近於第一端111處之一較寬部份114和鄰近於第二端112處之一較窄部份115。另外，第二輻射部120、第三輻射部130，以及第四輻射部140皆可至少部份由第一輻射部110所包圍。必須注意的是，本說明書中所謂「靠近」或「鄰近」一詞可指對應之二元件間距小於一臨界距離(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)。

第二輻射部120可以大致呈現一不等寬C字形。詳細而言，第二輻射部120具有一第一端121和一第二端122，其中一饋入點(Feeding Point)FP係位於第二輻射部120之第一端121處，而第二輻射部120之第二端122為一開路端。饋入點FP更可耦接至一信號源(Signal Source)190。例如，信號源190可為一射頻(Radio Frequency，RF)模組。在一些實施例中，第二輻射部120包括鄰近於第一端121處之一第一部份124、一第二部份125，以及鄰近於第二端122處之一第三部份126。在第二輻射部120當中，第二部份125係耦接於第一部份124和第三部份126之間，而第二部份125可與第一部份124和第三部份126之每一者皆大致互相垂直。第二輻射部120之第三部份126係鄰近於第一輻射部110之較窄部份115，使得第一輻射部110和第二輻射部120之間可形成一第一耦合間隙(Coupling Gap)GC1。

第三輻射部130可以大致呈現一不規則形。詳細而言，第三輻射部130具有一第一端131和一第二端132，其中第三輻射部130之第一端131係耦接至饋入點FP，而第三輻射部130之第二端132為一開路端。例如，第一輻射部110之第二端112、第二輻射部120之第二端122，以及第三輻射部130之第二端132三者皆可大致朝相同方向作延伸。在一些實施例中，第三輻射部130包括鄰近於第一端131處之一彎折部份134和鄰近於第二端132處之一直條部份135。第三輻射部130之直條部份135係鄰近於第一輻射部110之較窄部份115，使得第一輻射部110和第三輻射部130之間可形成一第二耦合間隙GC2。

第四輻射部140可以大致呈現一斜線形。詳細而言，第四輻射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第四輻射部140之第一端141係耦接至第三輻射部130之彎折部份134上之一連接點(Connection Point)CP，而第四輻射部140之第二端142為一開路端並可朝靠近第二輻射部120之方向作延伸。在一些實施例中，第三輻射部130和第四輻射部140之組合可以大致呈現一V字形，其中第三輻射部130之彎折部份134和第四輻射部140之間還可形成一夾角θ。另外，第四輻射部140與第三輻射部130之直條部份135兩者不會互相平行。

第五輻射部150可以大致呈現一較短L字形(相較於第一輻射部110而言)。詳細而言，第五輻射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第五輻射部150之第一端151係耦接至接地電位VSS，而第五輻射部150之第二端152為一開路端。例如，第一輻射部110之第二端112和第五輻射部150之第二端152兩者皆可大致朝相同方向作延伸。在一些實施例中，第五輻射部150於介質基板170之第一表面E1具有一第一垂直投影(Vertical Projection)，其中此第一垂直投影係與第一輻射部110之較寬部份114至少部份重疊。

第六輻射部160可以大致呈現一直條形，其可與第五輻射部150至少部份平行。詳細而言，第六輻射部160具有一第一端161和一第二端162，其中第六輻射部160之第一端161係耦接至接地電位VSS，而第六輻射部160之第二端162為一開路端。在一些實施例中，第六輻射部160於介質基板170之第一表面E1具有一第二垂直投影，其中此第二垂直投影係與第一輻射部110之較寬部份114至少部份重疊。第六輻射部160係鄰近於第五輻射部150，使得第五輻射部150和第六輻射部160之間可形成一第三耦合間隙GC3。

在較佳實施例中，第一輻射部110、第二輻射部120、第三輻射部130、第四輻射部140、第五輻射部150，以及第六輻射部160可共同形成行動裝置100之一天線結構(Antenna Structure)。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置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5圖之量測結果，行動裝置100之天線結構可涵蓋一第一頻帶(Frequency Band)FB1、一第二頻帶FB2、一第三頻帶FB3、一第四頻帶FB4、一第五頻帶FB5，以及一第六頻帶FB6。例如，第一頻帶FB1可介於600MHz至700MHz之間，第二頻帶FB2可介於700MHz至960MHz之間，第三頻帶FB3可位於1450MHz處，第四頻帶FB4可介於1805MHz至2170MHz之間，第五頻帶FB5可介於2300MHz至2700MHz之間，而第六頻帶FB6可介於3300MHz至3800MHz之間。因此，行動裝置100將至少可支援LTE(Long Term Evolution)之寬頻操作。

在一些實施例中，行動裝置100之天線結構之操作原理可如下列所述。第一輻射部110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。第二輻射部120可激發產生前述之第二頻帶FB2。第五輻射部150可激發產生前述之第三頻帶FB3。第三輻射部130可激發產生前述之第四頻帶FB4。第一輻射部110更可激發產生一高階共振模態(Higher-Order Resonant Mode)，以形成前述之第五頻帶FB5。第四輻射部140可激發產生前述之第六頻帶FB6。另外，第六輻射部160則可用於微調前述之第五頻帶FB5之阻抗匹配(Impedance Matching)。根據實際量測結果，若將第三輻射部130和第四輻射部140之組合設計為大致呈現一V字形，則行動裝置100之天線結構之饋入電容值(Feeding Capacitance)還可進一步加大，從而能改善整體之輻射效率(Radiation Efficiency)。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線結構之輻射增益(Radiation Gain)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表輻射增益(dBi)。根據第6圖之量測結果，行動裝置100之天線結構於前述之第一頻帶FB1、第二頻帶FB2、第三頻帶FB3、第四頻帶FB4、第五頻帶FB5，以及第六頻帶FB6內之輻射增益均可達-6dBi或更高，此已可滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。

在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。第一輻射部110之長度L1可大致等於行動裝置100之天線結構之第一頻帶FB1之0.25倍波長(λ/4)。第二輻射部120之長度L2可大致等於行動裝置100之天線結構之第二頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。在第二輻射部120當中，第二部份125之寬度W2可大於第三部份126之寬度W3，而第三部份126之寬度W3則可大於第一部份124之寬度W1。第三輻射部130之長度L3可大致等於行動裝置100之天線結構之第四頻帶FB4之0.25倍波長(λ/4)。第四輻射部140之長度L4可大致等於行動裝置100之天線結構之第六頻帶FB6之0.25倍波長(λ/4)。第五輻射部150之長度L5可大致等於行動裝置100之天線結構之第三頻帶FB3之0.25倍波長(λ/4)。第六輻射部160之長度L6可介於5mm至6mm之間。介質基板170之厚度H1可介於0.2mm至1mm之間。第一耦合間隙GC1之寬度可介於1mm至2mm之間。第二耦合間隙GC2之寬度可介於1mm至2mm之間。第三耦合間隙GC3之寬度可介於1mm至2mm之間。前述之夾角θ可以大於90度，例如：約100度或是約110度。以上尺寸範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化行動裝置100之天線結構之操作頻寬(Operational Bandwidth)和阻抗匹配，同時還能避免鄰近之金屬元件對此天線結構之輻射性能造成太大負面影響。

第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之筆記型電腦700之立體圖。在第7圖之實施例中，前述之天線結構可應用於筆記型電腦700當中，其中筆記型電腦700包括一上蓋外殼(Upper Cover Housing)710、一顯示器邊框(Display Frame)720、一鍵盤邊框(Keyboard Frame)730，以及一底座外殼(Base Housing)740。必須理解的是，上蓋外殼710、顯示器邊框720、鍵盤邊框730，以及底座外殼740即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」。前述之天線結構可設置於筆記型電腦700之一第一位置761或一第二位置762處，並可由非導體之鍵盤邊框730所覆蓋。根據實際量測結果，所提之設計可輕易地與筆記型電腦互相整合，同時確保良好之通訊品質。

本發明提出一種新穎之行動裝置及其天線結構。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，以及抑制環境干擾等優勢，故其很適合應用於各種各式之行動通訊裝置當中。

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。本發明之行動裝置並不僅限於第1-7圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-7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行動裝置當中。

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:行動裝置 110:第一輻射部 111:第一輻射部之第一端 112:第一輻射部之第二端 114:第一輻射部之較寬部份 115:第一輻射部之較窄部份 120:第二輻射部 121:第二輻射部之第一端 122:第二輻射部之第二端 124:第二輻射部之第一部份 125:第二輻射部之第二部份 126:第二輻射部之第三部份 130:第三輻射部 131:第三輻射部之第一端 132:第三輻射部之第二端 134:第三輻射部之彎折部份 135:第三輻射部之直條部份 140:第四輻射部 141:第四輻射部之第一端 142:第四輻射部之第二端 150:第五輻射部 151:第五輻射部之第一端 152:第五輻射部之第二端 160:第六輻射部 161:第六輻射部之第一端 162:第六輻射部之第二端 190:信號源 700:筆記型電腦 710:上蓋外殼 720:顯示器邊框 730:鍵盤邊框 740:底座外殼 761:第一位置 762:第二位置 CP:連接點 E1:介質基板之第一表面 E2:介質基板之第二表面 FB1:第一頻帶 FB2:第二頻帶 FB3:第三頻帶 FB4:第四頻帶 FB5:第五頻帶 FB6:第六頻帶 FP:饋入點 GC1:第一耦合間隙 GC2:第二耦合間隙 GC3:第三耦合間隙 H1:厚度 L1,L2,L3,L4,L5,L6:長度 W1,W2,W3:寬度 VSS:接地電位 θ:夾角

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之俯視圖。 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之一部份元件之視圖。 第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之另一部份元件之視圖。 第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之側視圖。 第5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6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輻射增益圖。 第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之筆記型電腦之立體圖。

100:行動裝置 110:第一輻射部 120:第二輻射部 130:第三輻射部 140:第四輻射部 150:第五輻射部 160:第六輻射部 170:介質基板 190:信號源 FP:饋入點 VSS:接地電位

Claims (8)

1. 一種支援寬頻操作之行動裝置，包括： 一第一輻射部，耦接至一接地電位； 一第二輻射部，具有一饋入點，其中該第二輻射部係鄰近於該第一輻射部； 一第三輻射部，耦接至該饋入點，其中該第三輻射部係鄰近於該第一輻射部； 一第四輻射部，耦接至該第三輻射部，其中該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆至少部份由該第一輻射部所包圍； 一第五輻射部，耦接至該接地電位； 一第六輻射部，耦接至該接地電位，其中該第六輻射部係鄰近於該第五輻射部；以及 一介質基板，具有相對之一第一表面和一第二表面，其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部，以及該第四輻射部皆設置於該介質基板之該第一表面，而該第五輻射部和該第六輻射部皆設置於該介質基板之該第二表面； 其中該第一輻射部、該第二輻射部、該第三輻射部、該第四輻射部、該第五輻射部，以及該第六輻射部係共同形成一天線結構； 其中該第一輻射部係呈現一較長L字形，該第五輻射部係呈現一較短L字形，而該第六輻射部係呈現一直條形； 其中該第三輻射部和該第四輻射部之組合係呈現一V字形。
2. 如請求項1所述之行動裝置，其中該第二輻射部係呈現一不等寬C字形。
3. 如請求項1所述之行動裝置，其中該天線結構涵蓋一第一頻帶、一第二頻帶、一第三頻帶、一第四頻帶、一第五頻帶，以及一第六頻帶，該第一頻帶係介於600MHz至700MHz之間，該第二頻帶係介於700MHz至960MHz之間，該第三頻帶係位於1450MHz處，該第四頻帶係介於1805MHz至2170MHz之間，該第五頻帶係介於2300MHz至2700MHz之間，而該第六頻帶係介於3300MHz至3800MHz之間。
4. 如請求項3所述之行動裝置，其中該第一輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。
5. 如請求項3所述之行動裝置，其中該第二輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。
6. 如請求項3所述之行動裝置，其中該第三輻射部之長度係大致等於該第四頻帶之0.25倍波長。
7. 如請求項3所述之行動裝置，其中該第四輻射部之長度係大致等於該第六頻帶之0.25倍波長。
8. 如請求項3所述之行動裝置，其中該第五輻射部之長度係大致等於該第三頻帶之0.25倍波長，而該第六輻射部之長度係介於5mm至6mm之間。