CN107204513A - 移动装置 - Google Patents

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Abstract

一种移动装置，包括：一接地元件和一天线结构。该天线结构包括：一馈入连接部、一第一辐射部、一第二辐射部、一短路部，以及一寄生辐射部。该馈入连接部是耦接至一信号源。该第一辐射部是耦接至该馈入连接部。该第一辐射部具有一开路端。该第二辐射部是耦接至该馈入连接部。该第二辐射部具有一开路端。该馈入连接部是经由该短路部耦接至该接地元件。该寄生辐射部是邻近于该第二辐射部。

Description

移动装置
技术领域
本发明涉及一种移动装置，特别涉及包括低姿态(Low-profile)的天线结构的移动装置。
背景技术
随着移动通信技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如：手提式电脑、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，移动装置通常具有无线通信的功能。有些涵盖长距离的无线通信范围，例如：移动电话使用2G、3G、LTE(Long TermEvolution)***及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通信，而有些则涵盖短距离的无线通信范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth***使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通信。
目前常见的Wi-Fi***天线，其总高度通常是介于8mm至10mm之间。然而，由于移动装置内部的空间往往极为狭窄有限，故如何设计出一种低姿态(Low-profile)、小尺寸的天线结构，已成为现今天线设计者的一大挑战。
发明内容
在较佳实施例中，本发明提供一种移动装置，包括：一接地元件；以及一天线结构，包括：一馈入连接部，具有一第一端和一第二端，其中该馈入连接部的该第一端是耦接至一信号源；一第一辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第一辐射部的该第一端是耦接至该馈入连接部的该第二端，而该第一辐射部的该第二端为一开路端；一第二辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第二辐射部的该第一端是耦接至该馈入连接部的该第二端，而该第二辐射部的该第二端为一开路端；一短路部，具有一第一端和一第二端，其中该短路部的该第一端是耦接至该馈入连接部的该第一端，而该短路部的该第二端是耦接至该接地元件；以及一寄生辐射部，邻近于该第二辐射部的该第二端。
在一些实施例中，该寄生辐射部为一浮接状态，并与该接地元件、该馈入连接部、该第一辐射部、该第二辐射部，以及该短路部皆分离。
在一些实施例中，该寄生辐射部具有至少一直角弯折。
在一些实施例中，该寄生辐射部呈一L字形或一N字形。
在一些实施例中，该馈入连接部的该第一端为一馈入点，该短路部的该第二端为一接地点，而该馈入点和该接地点的间距是介于2mm至5mm之间。
在一些实施例中，该馈入连接部、该第一辐射部，以及该第二辐射部各自呈一直条形，而该短路部呈一L字形。
在一些实施例中，该馈入连接部和该第一辐射部是共同形成一第一共振路径，该第一共振路径是激发产生一第一频带，而该第一频带是介于2400MHz至2500MHz之间。
在一些实施例中，该馈入连接部、该第二辐射部，以及该寄生辐射部是共同形成一第二共振路径，该第二共振路径是激发产生一第二频带，而该第二频带是介于5150MHz至5850MHz之间。
在一些实施例中，该移动装置还包括：一金属背盖，具有一非导体天线窗，其中该非导体天线窗是至少涵盖该第一辐射部、该第二辐射部，以及该寄生辐射部的垂直投影。
在一些实施例中，该非导体天线窗的总高度是介于2.5mm至3mm之间，而该天线结构的总高度是介于3mm至5mm之间。
附图说明
图1是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；
图2是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；
图3是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；
图4是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；
图5是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的天线结构的电压驻波比图；以及
图6是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的天线结构的天线效率图。
附图标记说明：
100、200、300、400～移动装置；
110～接地元件；
120、220、320～天线结构；
130～馈入连接部；
131～馈入连接部的第一端；
132～馈入连接部的第二端；
140～第一辐射部；
141～第一辐射部的第一端；
142～第一辐射部的第二端；
150～第二辐射部；
151～第二辐射部的第一端；
152～第二辐射部的第二端；
160～短路部；
161～短路部的第一端；
162～短路部的第二端；
170、270、370～寄生辐射部；
190～信号源；
480～金属背盖；
490～非导体天线窗；
D1～间距；
FP～馈入点；
GC1～第一耦合间隙；
GC2～第二耦合间隙；
GP～接地点；
H1、H2～高度。
具体实施方式
为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合说明书附图，作详细说明如下。
图1是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的示意图。移动装置100可以是一智能手机(Smart Phone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记本电脑(Notebook Computer)。如图1所示，移动装置100至少包括一接地元件110和一天线结构120。接地元件110可以是一接地金属面，例如：一接地铜箔。天线结构120可以用导体材料制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。天线结构120可以设置于一介质基板(DielectricSubstrate)上，例如：一FR4(Flame Retardant 4)基板。必须理解的是，虽然未显示于图1中，移动装置100更可包括其他元件，例如：一处理器、一扬声器、一触控面板、一电池，以及一外壳。
天线结构120包括一馈入连接部130、一第一辐射部140、一第二辐射部150、一短路部160，以及一寄生辐射部170。馈入连接部130可以呈一直条形。馈入连接部130具有一第一端131和一第二端132，其中馈入连接部130的第一端131为一馈入点FP并耦接至一信号源190。信号源190可以是一射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于激发天线结构120。第一辐射部140可以呈一直条形，并与馈入连接部130互相垂直。第一辐射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第一辐射部140的第一端141是耦接至馈入连接部130的第二端132，而第一辐射部140的第二端142为一开路端。第二辐射部150可以呈一直条形，并与馈入连接部130互相垂直。第二辐射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第二辐射部150的第一端151是耦接至馈入连接部130的第二端132，而第二辐射部150的第二端152为一开路端。第一辐射部140的长度是较第二辐射部150的长度更长。例如，第一辐射部140的长度可以是第二辐射部150的长度的2至3倍。第一辐射部140的第二端142与第二辐射部150的第二端152是朝互相远离的方向延伸。短路部160可以呈一L字形。短路部160具有一第一端161和一第二端162，其中短路部160的第一端161是耦接至馈入连接部130的第一端131，而短路部160的第二端162为一接地点GP并耦接至接地元件110。天线结构120的馈入点FP和接地点GP是互相靠近。举例而言，馈入点FP和接地点GP的一间距D1可介于2mm至5mm之间。根据实际量测结果，前述间距D1的范围有助于缩小天线结构120的整体高度。寄生辐射部170可以具有至少一直角弯折。例如：寄生辐射部170可以呈一N字形。寄生辐射部170是邻近于第二辐射部150的第二端152。寄生辐射部170为一浮接状态(Float)，并与接地元件110、馈入连接部130、第一辐射部140、第二辐射部150，以及短路部160皆分离。寄生辐射部170与第二辐射部150的第二端152之间形成一第一耦合间隙GC1，其中第一耦合间隙GC1的宽度可介于0.75mm至1.25mm之间。寄生辐射部170与第二辐射部150的一中间部分之间形成一第二耦合间隙GC2，其中第二耦合间隙GC2的宽度可介于0.5mm至1mm之间。根据实际量测结果，在以上第一耦合间隙GC1、第二耦合间隙GC2的宽度范围内，其可有效增强寄生辐射部170与第二辐射部150之间的交互耦合作用(Mutual Coupling)。
在一些实施例中，天线结构120的操作原理如下列所述。馈入连接部130和第一辐射部140是共同形成一第一共振路径，其中第一共振路径是激发产生一第一频带，而第一频带是介于2400MHz至2500MHz之间。馈入连接部130和第一辐射部140的总长度可约等于第一频带的0.25倍波长。另一方面，馈入连接部130、第二辐射部150，以及寄生辐射部170是共同形成一第二共振路径，其中第二共振路径是激发产生一第二频带，而第二频带是介于5150MHz至5850MHz之间。寄生辐射部170是由第二辐射部150所耦合激发。馈入连接部130和第二辐射部150的总长度可约等于第二频带的0.25倍波长。因此，天线结构120可支援WLAN(Wireless Local AreaNetwork)2.4GHz/5GHz的双频操作。
图2是显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的示意图。图2和图1相似。在图2的实施例中，移动装置200的一天线结构220的一寄生辐射部270是呈一L字形。寄生辐射部270是邻近于第二辐射部150的第二端152。寄生辐射部270为一浮接状态，并与接地元件110、馈入连接部130、第一辐射部140、第二辐射部150，以及短路部160皆分离。寄生辐射部270与第二辐射部150的第二端152之间形成一第一耦合间隙GC1，其中第一耦合间隙GC1的宽度可介于0.75mm至1.25mm之间。图2的移动装置200的其余特征皆与图1的移动装置100类似，故此二实施例均可实现相似的操作效果。
图3是显示根据本发明一实施例所述的移动装置300的示意图。图3和图1相似。在图3的实施例中，移动装置300的一天线结构320的一寄生辐射部370是呈一L字形。寄生辐射部370是邻近于第二辐射部150的一中间部分。寄生辐射部370为一浮接状态，并与接地元件110、馈入连接部130、第一辐射部140、第二辐射部150，以及短路部160皆分离。寄生辐射部370与第二辐射部150的中间部分之间形成一第二耦合间隙GC2，其中第二耦合间隙GC2的宽度可介于0.5mm至1mm之间。图3的移动装置300的其余特征皆与图1的移动装置100类似，故此二实施例均可实现相似的操作效果。
图4是显示根据本发明一实施例所述的移动装置400的示意图。图4和图1相似。在图4的实施例中，移动装置400还包括一金属背盖480。金属背盖480是邻近于天线结构120，并可位于天线结构120的前方或后方。金属背盖480上是开设一非导体天线窗490，其中非导体天线窗490是对齐于天线结构120，使得天线结构120的辐射能量可经由非导体天线窗490进行传递。有了非导体天线窗490，天线结构120的辐射场型将不易受邻近的金属背盖480的负面影响。详细而言，天线结构120于金属背盖480上具有垂直投影，其中非导体天线窗490是至少完全涵盖第一辐射部140、第二辐射部150，以及寄生辐射部170的垂直投影。根据实际量测结果，若非导体天线窗490的总高度H1介于2.5mm至3mm之间且天线结构120的总高度H2介于3mm至5mm之间，则天线结构120即足以于所需频带中产生良好的辐射效率。图4的移动装置400的其余特征皆与图1的移动装置100类似，故此二实施例均可实现相似的操作效果。
图5是显示根据本发明一实施例所述的移动装置400的天线结构120的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。根据图5的量测结果可知，当天线结构120被激发时，其辐射能量是经由非导体天线窗490进行传递，而此时天线结构120至少可涵盖介于2400MHz至2500MHz的第一频带，以及介于5150MHz至5850MHz之间的第二频带。
图6是显示根据本发明一实施例所述的移动装置400的天线结构120的天线效率(Antenna Efficiency)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表天线效率(dB)。根据图6的量测结果可知，当天线结构120被激发时，其于第一频带和第二频带内的天线效率皆可大于-5dB，此符合行动通信的实际应用需求。
本发明提出一种新颖的移动装置及其低姿态的天线结构，其中天线结构的整体高度仅介于3mm至5mm之间。与传统设计相比，本发明可微缩天线结构的尺寸达50％以上，因此其很适合应用于各种小型化的行动通信装置当中。
值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围皆非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的移动装置及天线结构并不仅限于图1-6所图示的状态。本发明可以仅包括图1-6的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于本发明的移动装置及天线结构当中。
在本说明书以及权利要求中的序数，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。
本发明虽以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种移动装置，其特征在于，包括：
一接地元件；以及
一天线结构，包括：
一馈入连接部，具有一第一端和一第二端，其中该馈入连接部的该第一端是耦接至一信号源；
一第一辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第一辐射部的该第一端是耦接至该馈入连接部的该第二端，而该第一辐射部的该第二端为一开路端；
一第二辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第二辐射部的该第一端是耦接至该馈入连接部的该第二端，而该第二辐射部的该第二端为一开路端；
一短路部，具有一第一端和一第二端，其中该短路部的该第一端是耦接至该馈入连接部的该第一端，而该短路部的该第二端是耦接至该接地元件；以及
一寄生辐射部，邻近于该第二辐射部的该第二端。
2.如权利要求1所述的移动装置，其中该寄生辐射部为一浮接状态，并与该接地元件、该馈入连接部、该第一辐射部、该第二辐射部，以及该短路部皆分离。
3.如权利要求1所述的移动装置，其中该寄生辐射部具有至少一直角弯折。
4.如权利要求1所述的移动装置，其中该寄生辐射部呈一L字形或一N字形。
5.如权利要求1所述的移动装置，其中该馈入连接部的该第一端为一馈入点，该短路部的该第二端为一接地点，而该馈入点和该接地点的间距是介于2mm至5mm之间。
6.如权利要求1所述的移动装置，其中该馈入连接部、该第一辐射部，以及该第二辐射部各自呈一直条形，而该短路部呈一L字形。
7.如权利要求1所述的移动装置，其中该馈入连接部和该第一辐射部是共同形成一第一共振路径，该第一共振路径是激发产生一第一频带，而该第一频带是介于2400MHz至2500MHz之间。
8.如权利要求1所述的移动装置，其中该馈入连接部、该第二辐射部，以及该寄生辐射部是共同形成一第二共振路径，该第二共振路径是激发产生一第二频带，而该第二频带是介于5150MHz至5850MHz之间。
9.如权利要求1所述的移动装置，还包括：
一金属背盖，具有一非导体天线窗，其中该非导体天线窗是至少涵盖该第一辐射部、该第二辐射部，以及该寄生辐射部的垂直投影。
10.如权利要求9所述的移动装置，其中该非导体天线窗的总高度是介于2.5mm至3mm之间，而该天线结构的总高度是介于3mm至5mm之间。
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