CN108402833A - 杯子和杯盖 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种杯子，包括：一杯盖、一杯身以及一杯底。杯盖包括：一杯盖本体、一杯盖固定器以及一天线结构。杯盖本体通过杯盖固定器与杯身相结合。天线结构设置于杯盖本体上。天线结构包括：一馈入连接部、一主辐射部、一第一辐射支路、一浮接辐射部、一第二辐射支路以及一第三辐射支路。馈入连接部耦接至一信号源。主辐射部耦接至馈入连接部。第一辐射支路耦接至主辐射部。浮接辐射部邻近于第一辐射支路，并至少部分地围绕第一辐射支路。第二辐射支路耦接至馈入连接部。第三辐射支路耦接至馈入连接部，并朝靠近浮接辐射部的方向作延伸。

Description

杯子和杯盖

技术领域

本发明涉及一种智能型杯(Smart Cup)及其天线结构领域，尤其涉及一种杯子和杯盖。

背景技术

随着移动通信技术的发展，移动装置在近年日益普遍，常见的例如：手提式计算机、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(LongTerm Evolution)***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。

天线(Antenna)为支援无线通信的移动装置中不可或缺的元件。在实际应用当中，人们常希望具有控制功能的移动装置能随手可得，以增加生活的便利度。因此，如何将支援通信功能的天线元件与各种日常用品作适当结合，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，本发明提供一种杯子，包括：一杯身；一杯底；以及一杯盖，该杯盖包括：一杯盖本体；一杯盖固定器，其中该杯盖本体通过该杯盖固定器与该杯身相结合；以及一天线结构，设置于该杯盖本体上，并包括：一馈入连接部，耦接至一信号源；一主辐射部，耦接至该馈入连接部；一第一辐射支路，耦接至该主辐射部；一浮接辐射部，邻近于该第一辐射支路，并至少部分地围绕该第一辐射支路；一第二辐射支路，耦接至该馈入连接部；以及一第三辐射支路，耦接至该馈入连接部，并朝靠近该浮接辐射部的方向作延伸。

在一些实施例中，该杯盖还具有一外表面和一内表面，该天线结构设置于该杯盖的该外表面上，该杯盖的该外表面和该杯盖本体是由非导体材质所制成，而该杯盖的该内表面和该杯身是由金属材质所制成。

在一些实施例中，该信号源设置于该杯盖固定器内。

在一些实施例中，该馈入连接部、该主辐射部、该第一辐射支路以及该浮接辐射部共同激发产生一低频频带，而其中该馈入连接部、该主辐射部、该第二辐射支路以及该第三辐射支路共同激发产生一高频频带。

在一些实施例中，该浮接辐射部和该第一辐射支路之间形成一第一耦合间隙，而该浮接辐射部和该第三辐射支路之间形成一第二耦合间隙。

在一些实施例中，该天线结构还包括一第一调整部和一第二调整部，该第一调整部耦接至该馈入连接部和该第三辐射支路，而该第二调整部耦接至该第三辐射支路并邻近于该浮接辐射部。

在一些实施例中，该第一调整部大致为一矩形，而该第二调整部大致为一正方形。

在一些实施例中，该主辐射部大致为一矩形，而该第一辐射支路大致为一直条形并耦接至该主辐射部的一角落处。

在一些实施例中，该浮接辐射部大致为一L字形，并与该主辐射部、该第一辐射支路以及该第三辐射支路皆分离。

在一些实施例中，该第二辐射支路大致为一直条形，该第三辐射支路大致为一L字形，而该第二辐射支路和该第三辐射支路是朝互相远离的方向作延伸。

在另一较佳实施例中，本发明提供一种杯盖，包括：一杯盖本体；一杯盖固定器，连接至该杯盖本体；以及一天线结构，设置于该杯盖本体上，并包括：一馈入连接部，耦接至一信号源；一主辐射部，耦接至该馈入连接部；一第一辐射支路，耦接至该主辐射部；一浮接辐射部，邻近于该第一辐射支路，并至少部分地围绕该第一辐射支路；一第二辐射支路，耦接至该馈入连接部；以及一第三辐射支路，耦接至该馈入连接部，并朝靠近该浮接辐射部的方向作延伸。

附图说明

图1是本发明一实施例所述的杯子的立体图；

图2是本发明一实施例所述的杯子的俯视图；

图3是本发明另一实施例所述的杯子的俯视图；

图4是本发明一实施例所述的杯子的天线结构的返回损失图；

图5是本发明另一实施例所述的杯子的天线结构的返回损失图；

图6是本发明一实施例所述的杯子的天线结构的辐射效率图；

图7是本发明一实施例所述的杯盖的立体图。

附图标记说明：

100～杯子； 110、710～杯盖；

115～杯盖本体； 120～杯身；

130～杯盖固定器； 140～杯底；

190～信号源； 200、300～天线结构；

210～馈入连接部； 211～馈入连接部的第一端；

212～馈入连接部的第二端； 220～主辐射部；

230～第一辐射支路； 231～第一辐射支路的第一端；

232～第一辐射支路的第二端； 240～浮接辐射部；

241～浮接辐射部的第一端； 242～浮接辐射部的第二端；

250～第二辐射支路； 251～第二辐射支路的第一端；

252～第二辐射支路的第二端； 260～第三辐射支路；

261～第三辐射支路的第一端； 262～第三辐射支路的第二端；

270～第一调整部； 280～第二调整部；

CC1～第一曲线； CC2～第二曲线；

CC3～第三曲线； CC4～第四曲线；

E1～杯盖的外表面； E2～杯盖的内表面；

FB1～低频频带； B2～高频频带；

GC1～第一耦合间隙； GC2～第二耦合间隙；

L1、L2、L3、L4、L5～长度。

具体实施方式

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。

在说明书及权利要求书中使用了某些词汇来指定特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书中所提及的「包含」及「包括」一词为开放式的用语，故应解释成「包含但不仅限定于」。「大致」一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，「耦接」一词在本说明书中包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接至该第二装置，或经由其它装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。

图1是本发明一实施例所述的杯子100的立体图。图2是本发明一实施例所述的杯子100的俯视图。请一并参考图1和图2。杯子100可为一智能型杯(Smart Cup)或一智能型保温杯。在图1和图2的实施例中，杯子100包括：一杯盖110、一杯身120以及一杯底140，其中杯盖110包括：一杯盖本体115、一杯盖固定器130以及一天线结构200。杯盖110、杯身120，以及杯底140的形状和种类在本发明中并不特别作限制。举例而言，杯身120可为一圆柱体且杯盖110、杯底140可皆为圆形，或是杯身120可为一方柱体且杯盖110、杯底140可皆为正方形。杯盖固定器130连接至杯盖本体115，使得杯盖本体115可通过杯盖固定器130与杯身140相结合。杯盖固定器130可包括一枢转结构，使得杯盖110能选择性地打开或关上。天线结构200设置于杯盖本体115上。详细而言，杯盖110还具有一外表面E1和一内表面E2，其中天线结构200设置于杯盖110的外表面E1上。杯盖110的外表面E1和杯盖本体115可由非导体材质所制成(例如：耐热塑胶)，而杯盖110的内表面E2和杯身120可由金属材质所制成。由于天线结构200位于一无金属区域中，此种设计可使天线结构200不易受到邻近的金属元件所干扰。

如图2所示，天线结构200包括：一馈入连接部210、一主辐射部220、一第一辐射支路230、一浮接辐射部240、一第二辐射支路250以及一第三辐射支路260。馈入连接部210、主辐射部220、第一辐射支路230、浮接辐射部240、第二辐射支路250以及第三辐射支路260皆由金属材质所制成。天线结构200的垂直投影(Vertical Projection)完全位于杯盖110的内部。馈入连接部210可以大致为一直条形。馈入连接部210具有一第一端211和一第二端212，其中馈入连接部210的第一端211耦接至一信号源190。信号源190可以是一射频(RadioFrequency，RF)模块，用于激发天线结构200。在一些实施例中，信号源190与其相关的电子元件皆设置于杯盖固定器130内。例如，前述电子元件可包括一处理器、一储存装置以及一电池模块，但不仅限于此。主辐射部220可以大致为一矩形。主辐射部220耦接至馈入连接部210的第二端212。第一辐射支路230可以大致为一直条形。第一辐射支路230具有一第一端231和一第二端232，其中第一辐射支路230的第一端231耦接至主辐射部220的一角落处，而第一辐射支路230的第二端232为一开路端(Open End)。浮接辐射部240可以大致为一L字形，并与主辐射部220、第一辐射支路230以及第三辐射支路260皆分离。浮接辐射部240具有一第一端241和一第二端242，其中浮接辐射部240的第一端241和第二端242各自为一开路端。浮接辐射部240邻近于第一辐射支路230，并至少部分地围绕第一辐射支路230。第二辐射支路250可以大致为一直条形。第二辐射支路250具有一第一端251和一第二端252，其中第二辐射支路250的第一端251耦接至馈入连接部210的一中间部分，而第二辐射支路250的第二端252为一开路端。第三辐射支路260可以大致为一L字形。第三辐射支路260具有一第一端261和一第二端262，其中第三辐射支路260的第一端261耦接至馈入连接部210的中间部分，而第三辐射支路260的第二端262为一开路端并朝靠近浮接辐射部240的方向作延伸。整体而言，第二辐射支路250的第二端252和第三辐射支路260的第二端262是朝互相远离的方向作延伸。

在天线原理方面，天线结构200可涵盖一低频频带和一高频频带。详细而言，馈入连接部210、主辐射部220、第一辐射支路230以及浮接辐射部240可以共同激发产生前述低频频带；另外，馈入连接部210、主辐射部220、第二辐射支路250以及第三辐射支路260可以共同激发产生前述高频频带。需注意的是，浮接辐射部240和第一辐射支路230之间可形成一第一耦合间隙GC1，而浮接辐射部240和第三辐射支路260之间可形成一第二耦合间隙GC2，使得浮接辐射部240能被耦合激发。

在一些实施例中，天线结构200的元件尺寸可如下列所述。主辐射部220的长度L1约等于天线结构200的低频频带的0.25倍波长(λ/4)。第一辐射支路230的长度L2约等于天线结构200的低频频带的0.25倍波长(λ/4)。浮接辐射部240的长度L3约等于天线结构200的低频频带的0.5倍波长(λ/2)。第二辐射支路250的长度L4约等于天线结构200的高频频带的0.25倍波长(λ/4)。第三辐射支路260的长度L5约等于天线结构200的高频频带的0.5倍波长(λ/2)。第一耦合间隙GC1的宽度约小于1mm。第二耦合间隙GC2的宽度约介于1mm至1.5mm之间。主辐射部220的宽度远大于馈入连接部210、第一辐射支路230、浮接辐射部240、第二辐射支路250以及第三辐射支路260的宽度，因此，主辐射部220上可提供更多条电流路径，以同时增加天线结构200的高、低频操作频宽。

图3是本发明另一实施例所述的杯子100的俯视图。图3和图2相似。在图3的实施例中，杯子100的一天线结构300还包括一第一调整部270和一第二调整部280。第一调整部270和第二调整部280皆由金属材质所制成。第一调整部270可以大致为一矩形，其长度可约为4mm，宽度可约为2mm。第一调整部270耦接至馈入连接部210和第三辐射支路260。详细而言，第一调整部270可大致位于馈入连接部210和第三辐射支路260的一互相连接处。第二调整部280可以大致为一正方形，其长度、宽度皆可约为3mm。第二调整部280耦接至第三辐射支路260并邻近于浮接辐射部240。第一调整部270和第二调整部280可皆朝远离主辐射部220的方向作延伸。第一调整部270和第二调整部280为选用元件(Optional Element)，其可用于改善天线结构300的高频阻抗匹配(Impedance Matching)。在另一些实施例中，第一调整部270和第二调整部280亦可由天线结构300中移除。

图4是本发明一实施例所述的杯子100的天线结构300的返回损失(Return Loss)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表返回损失(dB)。如图4所示，一第一曲线CC1表示当杯盖110关上时天线结构300的操作特性。图5是本发明另一实施例所述的杯子100的天线结构300的返回损失图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表返回损失(dB)。如图5所示，一第二曲线CC2表示当杯盖110打开时天线结构300的操作特性。根据图4和图5的测量结果可知，无论杯盖110为关上或打开，天线结构300皆可涵盖一低频频带和一高频频带，其中前述低频频带约介于2400MHz至2500MHz之间，而前述高频频带约介于5150MHz至5850MHz之间。因此，天线结构300将可支援WLAN(Wireless Local Area Network)2.4GHz/5GHz的双频带操作，并具有足够的操作频宽。

图6是本发明一实施例所述的杯子100的天线结构300的辐射效率(RadiationEfficiency)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表辐射效率(dB)。如图6所示，一第三曲线CC3表示当杯盖110关上时天线结构300的操作特性，而一第四曲线CC4表示当杯盖110打开时天线结构300的操作特性。根据图6的测量结果可知，当杯盖110打开时天线结构300的辐射效率较佳，但即使是当杯盖110关上时，天线结构300于低频频带FB1中的辐射效率也可达-1.5dB，且于高频频带FB2中的辐射效率也可达-4dB，此已经符合一般移动通信装置的实际应用需求。

图7是本发明一实施例所述的杯盖710的立体图。杯盖710包括：一杯盖本体115、一杯盖固定器130以及一天线结构200，其结构与功能皆如图1的实施例所述，在此不再重复说明。必须注意的是，杯盖710为一便携式元件，其可与杯子110的杯身120和杯底140完全分离。换言之，杯盖710可独立地进行使用或贩售，并能与各种传统杯子的杯身相结合，使其具有智能型杯的功能。图7的杯盖710的其余特征皆与图1的杯盖110类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

本发明提供一种智能型杯及其天线结构，藉由将天线与日常用品紧密结合，使用者可利用随手可得的杯子来进行智能家庭的各种控制，例如：开关灯、冷气控制、煮饭、观赏电视影剧等等功能。杯子不再仅有装水的功能，其可作为智能家庭的一电子控制中枢，以增进现代人生活的便利性。特别需注意的是，本发明的天线结构是位于杯盖处，而非杯底处，此有助于改善天线的接地稳定度，并提升天线的辐射效率。另外，天线结构与杯子结合的设计可减少传统使用外接天线及额外匹配电路所需的成本，也提升了本发明的实用性。

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。本发明的杯子及杯盖并不仅限于图1至图7所示的状态。本发明可以仅包括图1至图7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杯子及杯盖当中。

在本说明书以及权利要求书中的序数，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。

以上实施仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (11)

1.一种杯子，包括：

一杯身；

一杯底；以及

一杯盖，该杯盖包括：

一杯盖本体；

一杯盖固定器，其中该杯盖本体通过该杯盖固定器与该杯身相结合；以及

一天线结构，设置于该杯盖本体上，并包括：

一馈入连接部，耦接至一信号源；

一主辐射部，耦接至该馈入连接部；

一第一辐射支路，耦接至该主辐射部；

一浮接辐射部，邻近于该第一辐射支路，并至少部分地围绕该第一辐射支路；

一第二辐射支路，耦接至该馈入连接部；以及

一第三辐射支路，耦接至该馈入连接部，并朝靠近该浮接辐射部的方向作延伸。

2.如权利要求1所述的杯子，其特征在于，该杯盖还具有一外表面和一内表面，该天线结构设置于该杯盖的该外表面上，该杯盖的该外表面和该杯盖本体是由非导体材质所制成，而该杯盖的该内表面和该杯身是由金属材质所制成。

3.如权利要求1所述的杯子，其特征在于，该信号源设置于该杯盖固定器内。

4.如权利要求1所述的杯子，其特征在于，该馈入连接部、该主辐射部、该第一辐射支路以及该浮接辐射部共同激发产生一低频频带，而其中该馈入连接部、该主辐射部、该第二辐射支路以及该第三辐射支路共同激发产生一高频频带。

5.如权利要求1所述的杯子，其特征在于，该浮接辐射部和该第一辐射支路之间形成一第一耦合间隙，而该浮接辐射部和该第三辐射支路之间形成一第二耦合间隙。

6.如权利要求1所述的杯子，其特征在于，该天线结构还包括一第一调整部和一第二调整部，该第一调整部耦接至该馈入连接部和该第三辐射支路，而该第二调整部耦接至该第三辐射支路并邻近于该浮接辐射部。

7.如权利要求6所述的杯子，其特征在于，该第一调整部大致为一矩形，而该第二调整部大致为一正方形。

8.如权利要求1所述的杯子，其特征在于，该主辐射部大致为一矩形，而该第一辐射支路大致为一直条形并耦接至该主辐射部的一角落处。

9.如权利要求1所述的杯子，其特征在于，该浮接辐射部大致为一L字形，并与该主辐射部、该第一辐射支路以及该第三辐射支路皆分离。

10.如权利要求1所述的杯子，其特征在于，该第二辐射支路大致为一直条形，该第三辐射支路大致为一L字形，而该第二辐射支路和该第三辐射支路是朝互相远离的方向作延伸。

11.一种杯盖，包括：

一杯盖本体；

一杯盖固定器，连接至该杯盖本体；以及

一天线结构，设置于该杯盖本体上，并包括：

一馈入连接部，耦接至一信号源；

一主辐射部，耦接至该馈入连接部；

一第一辐射支路，耦接至该主辐射部；

一浮接辐射部，邻近于该第一辐射支路，并至少部分地围绕该第一辐射支路；

一第二辐射支路，耦接至该馈入连接部；以及

一第三辐射支路，耦接至该馈入连接部，并朝靠近该浮接辐射部的方向作延伸。