CN110571507B - 移动装置及其天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移动装置及其天线结构。将天线结构放置在移动装置的枢轴结构旁，并在自馈入件延伸出的高频辐射件旁设置寄生元件，以与高频辐射件耦合共振以产生弥补高频频带频宽的不足的共振模态。

Description

移动装置及其天线结构

技术领域

本发明涉及一种电子装置，尤其涉及一种移动装置及其天线结构。

背景技术

由于金属壳体具有强度高、散热佳、以及增加外观设计等优点，因此越来越多的移动装置(例如，平板电脑、笔记本电脑、手机)采用金属材质的外壳。然而，移动装置的壳体所形成的金属环境往往会影响天线元件的效能。举例来说，移动装置的金属壳体与天线元件之间的耦合效应可形成等效电容，且所形成的等效电容往往会导致天线的辐射效率降低，从而降低移动装置的无线通讯品质。此外，近年来越来越热门的窄边框设计，也大幅地的限制了天线的可用范围。市面上现有的全金属背盖的天线设计，为了维持天线的辐射效率，一般皆是在外观上做破坏来使天线能够有足够的净空区来进行辐射，然如此将可能破坏产品的设计美感。

发明内容

本发明提供一种移动装置及其天线结构，可在不破坏移动装置的外观的情形下，使天线仍具有良好的天线效率。

本发明的移动装置包括第一机体、第二机体、枢轴结构以及天线结构。第一机体与第二机体通过枢轴结构而相对转动。天线结构，设置于第一机体中。天线结构包括平面倒F天线以及第一寄生元件。平面倒F天线包括第一辐射件、第二辐射件、第二辐射件、馈入件、接地件以及第三辐射件。第二辐射件与第一辐射件朝反方向延伸。馈入件的一端耦接至第一辐射件及第二辐射件的交接处，馈入件的另一端具有馈入点，馈入点用以接收馈入信号，馈入件通过从馈入点延伸至第一辐射件的开路端的第一共振路径操作在第一频带，并通过从馈入点延伸至第二辐射件的开路端的第二共振路径操作在第二频带。接地件连接第一辐射件与接地面。第三辐射件的一端连接接地件，另一端为开路端，第三辐射件与第一辐射件平行配置，提供操作在第一子频带的第三共振路径。第一寄生元件的一端连接接地面，另一端为开路端，第一寄生元件与第三辐射件相隔一段耦合间距，提供操作在第二子频带的第四共振路径。

在本发明的一实施例中，上述的天线结构还包括第二寄生元件，其一端连接接地面，另一端为开路端，第二寄生元件的开路端与第一辐射件的开路端相邻，而提供操作在第三子频带的第五共振路径。

在本发明的一实施例中，上述的第五共振路径的长度介于第三子频带的最低频率的1/3波长至1/5波长之间。

在本发明的一实施例中，上述的第一共振路径的长度为第一频带的最低频率的1/4波长的整数倍，第二共振路径的长度为第二频带的最低频率的1/4波长的整数倍，第三共振路径的长度为第一子频带的最低频率的1/4波长的整数倍，第四共振路径的长度为第二子频带的最低频率的1/4波长的整数倍。

在本发明的一实施例中，上述的接地面包括枢轴结构。

在本发明的一实施例中，上述的枢轴结构包括金属支架以及金属转轴。金属支架固接至第一机体，并连接天线结构。金属转轴连接金属支架，第一机体通过金属支架相对于金属转轴的转动，而相对于第二机体转动。

在本发明的一实施例中，上述的第一机体包括金属壳体、承载件以及塑胶边框，天线结构形成于承载件上，金属壳体与塑胶边框相互叠置而形成第一机体。

本发明还提供一种天线结构包括平面倒F天线以及第一寄生元件。平面倒F天线包括第一辐射件、第二辐射件、馈入件、接地件以及第三辐射件。第二辐射件与第一辐射件朝反方向延伸。馈入件的一端耦接至第一辐射件及第二辐射件的交接处，馈入件的另一端具有馈入点，馈入点用以接收馈入信号，馈入件通过从馈入点延伸至第一辐射件的开路端的第一共振路径操作在第一频带，并通过从馈入点延伸至第二辐射件的开路端的第二共振路径操作在第二频带。接地件连接第一辐射件与接地面。第三辐射件的一端连接接地件，另一端为开路端，第三辐射件与第一辐射件平行配置，提供操作在第一子频带的第三共振路径。第一寄生元件的一端连接接地面，另一端为开路端，第一寄生元件与第三辐射件相隔耦合间距，提供操作在第二子频带的第四共振路径。

在本发明的一实施例中，上述的第一共振路径的长度为第一频带的最低频率的1/4波长的整数倍，第二共振路径的长度为第二频带的最低频率的1/4波长的整数倍，第三共振路径的长度为第一子频带的最低频率的1/4波长的整数倍，第四共振路径的长度为第二子频带的最低频率的1/4波长的整数倍。

在本发明的一实施例中，上述的天线结构还包括第二寄生元件，其一端连接接地面，另一端为开路端，第二寄生元件的开路端与第一辐射件的开路端相邻，而提供操作在第三子频带的第五共振路径。

在本发明的一实施例中，上述的第五共振路径的长度介于第三子频带的最低频率的1/3波长至1/5波长之间。

在本发明的一实施例中，上述的天线结构适用于移动装置，且移动装置包括第一机体、第二机体以及枢轴结构。第一机体包括金属壳体、承载件以及塑胶边框，天线结构形成于承载件上，金属壳体与塑胶边框相互叠置而形成第一机体。第一机体与第二机体通过枢轴结构而相对转动，天线结构设置于第一机体中且连接枢轴结构，接地面包括枢轴结构。枢轴结构包括金属支架以及金属转轴。金属支架固接至第一机体。金属转轴连接金属支架，第一机体通过金属支架相对于金属转轴的转动，而相对于第二机体转动。

基于上述，本发明的实施例通过将天线结构放置在移动装置的枢轴结构旁，并在自馈入件延伸出的高频辐射件旁设置寄生元件，以与高频辐射件耦合共振以产生弥补高频频带频宽的不足的共振模态，如此可在不破坏移动装置的外观的情形下，有效地提高天线效率。

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

附图说明

图1是依照本发明一实施例的移动装置的示意图。

图2是依照本发明一实施例的天线结构与枢轴结构的配置示意图。

图3为依据图2实施例的天线结构的示意图。

图4是依照本发明一实施例的天线结构的配置示意图。

图5为依据图2实施例的天线结构的返回损失图。

图6为依据图2实施例的天线结构的效率图。

图7为依据图2实施例的天线结构的2.4GHz以及5GHz的平面辐射场型图。

具体实施方式

图1是依照本发明一实施例的移动装置的示意图。移动装置包括第一机体102、第二机体104、枢轴结构106以及天线结构108。枢轴结构106连接在第一机体102与第二机体102之间，第一机体102与第二机体104可通过枢轴结构106而相对转动。其中，第一机体102可例如包括金属壳体110、塑胶边框112，且塑胶边框112环绕移动装置的显示面板114。金属壳体110与塑胶边框112相互叠置，而形成移动装置的第一机体102。另外，天线结构108设置于第一机体102中，且与枢轴结构106相邻。

进一步来说，天线结构108与枢轴结构106的配置方式可如图2所示。在图2实施例中，天线结构108配置于第一机体102下方未用以进行显示的边框区域202，因此不会影响一般对于显示屏幕左、右以及上边框的窄边框设计的要求。枢轴结构106包括金属支架106-1以及金属转轴106-2，第一机体102可通过金属支架106-1相对于金属转轴106-2的转动，而相对于第二机体104转动。其中金属支架106-1固接至第一机体102(例如第一机体102的金属壳体110)，并与天线结构108的接地面G1连接，而金属转轴106-2连接金属支架106-1，因此金属支架106-1与金属转轴106-2可视为天线结构的接地面G1的延伸。天线结构108与金属支架106-1可例如通过贴设金属箔片来进行连接，然不以此为限。

详细来说，天线结构108可如图3所示，其整体尺寸为长25毫米、宽10毫米，其包括平面倒F天线以及第一寄生元件312与第二寄生元件314，平面倒F天线以及第一寄生元件312与第二寄生元件314可例如以在绝缘基板A1上形成的天线图案的方式来实施，例如以印刷电路板来实施。此外，如图4所示，第一机体102可还包括承载件402，而天线结构108可形成于承载件402上，其中承载件402的厚度H1可例如为2.9毫米，天线结构108的厚度H2则可例如为0.4毫米，使得天线整体的总高度金属壳体110仅有3.3毫米，而有利于第一机体102的轻薄化。

平面倒F天线包括第一辐射件302、第二辐射件304、馈入件306、接地件308以及第三辐射件310，第二辐射件304与第一辐射件302朝反方向延伸，馈入件306的一端耦接第一辐射件302及第二辐射件304的交接处，馈入件306的另一端具有馈入点F1。接地件308连接第一辐射件302与接地面G1，而第三辐射件310与第一辐射件302平行配置，第三辐射件310的一端连接接地件308，另一端则为开路端。

馈入件306可自馈入点F1接收馈入信号，而产生涵盖第一频带以及第二频带的共振模态，其中第一频带可例如为位于2.4GHz附近的频带，而第二频带可例如为位于5GHz附近的频带。其中第一频带的共振模态可通过自馈入点F1延伸到第一辐射件302的开路端的第一共振路径产生，而第二频带的共振模态可通过自馈入点F1延伸到第二辐射件304的开路端的第二共振路径产生，另外，第三辐射件310也可提供操作在第一子频带的第三共振路径，其中第一子频带为用以弥补第二辐射件304的频宽不足之处。其中第一共振路径的长度为第一频带的最低频率的1/4波长的整数倍，第二共振路径的长度为第二频带的最低频率的1/4波长的整数倍，第三共振路径的长度为第一子频带的最低频率的1/4波长的整数倍。

另外，第一寄生元件312的一端连接接地面G1，另一端为开路端，第一寄生元件312与第三辐射件310相隔耦合间距D1，而与第三辐射件310耦合共振，提供操作在第二子频带的第四共振路径，其中第二子频带也为用以弥补第二辐射件304的频宽不足之处，第四共振路径的长度为第二子频带的最低频率的1/4波长的整数倍。详细来说，在本实施例中，第一寄生元件312具有由第一区段与第二区段形成的L形结构，然不以此为限。其中第一区段的一端连接接地面G1，另一端与第二区段的一端连接，第二区段的另一端则为开路端，第二区段与第三辐射件310平行配置，并与第三辐射件310相隔耦合间距D1，而与第三辐射件310耦合共振。

此外，第二寄生元件314也自接地面G1延伸出而具有与第一辐射件302的开路端相邻的开路端，而提供操作在第三子频带的第五共振路径，其中第五共振路径的长度介于第三子频带的最低频率的1/3波长至1/5波长之间。第二寄生元件314除了用以与第一辐射件302耦合共振产生第二子频带的共振模态而弥补第二辐射件304的频宽不足之外，还可调整天线结构108在第一频带下的阻抗匹配，而提高天线效率。

图5为依据图2实施例的天线结构的返回损失图。图6为依据图2实施例的天线结构的效率图。如图5与图6所示，图2实施例的天线结构108在2.4GHz以及5GHz附近皆有产生共振模态，且几乎可达到-6dB的效率。由此可知，上述第一寄生元件312与第二寄生元件314确实可有效地补偿高频频带频宽的不足。

此外，由于图2实施例的枢轴结构106的金属支架106-1与金属转轴106-2可将天线结构108的接地面G1朝远离金属壳体110的方向延伸，因此可有助于使天线结构108保有良好的辐射场型。图7为依据图2实施例的天线结构的2.4GHz以及5GHz的平面辐射场型图。如图7所示，天线结构108的2.4GHz以及5GHz在X-Y平面的辐射场型并无明显的零陷(Null)点，即使在180度的方向(即第一机体102的金属壳体110一侧的方向)也能够维持良好的辐射场型。在270度的辐射场型虽相对较弱，但此情形可通过在移动装置上摆放左右对称的天线结构来进行辐射场型的弥补。

综上所述，本发明的实施例通过将天线结构放置在移动装置的转轴旁，并在自馈入件延伸出的高频辐射件旁设置寄生元件，以与高频辐射件耦合共振以产生弥补高频频带频宽的不足的共振模态，如此可在不破坏移动装置的外观的情形下，有效地提高天线效率。在部分实施例中，还可通过枢轴结构将接地面朝远离金属壳体的方向延伸，而使天线结构具有良好的辐射场型。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (9)

1.一种移动装置，其特征在于，包括：

第一机体；

第二机体；

枢轴结构，所述第一机体与所述第二机体通过所述枢轴结构而相对转动；以及

天线结构，设置于所述枢轴结构旁且位于所述第一机体中，所述天线结构包括：

平面倒F天线，所述平面倒F天线包括：

第一辐射件；

第二辐射件，与所述第一辐射件朝反方向延伸；

馈入件，其一端耦接至所述第一辐射件及所述第二辐射件的交接处，所述馈入件的另一端具有馈入点，所述馈入点用以接收馈入信号，所述馈入件通过从所述馈入点延伸至所述第一辐射件的开路端的第一共振路径操作在第一频带，并通过从所述馈入点延伸至所述第二辐射件的开路端的第二共振路径操作在第二频带；

接地件，连接所述第一辐射件与接地面，其中所述接地面包括所述枢轴结构；以及

第三辐射件，其一端连接所述接地件，另一端为开路端，所述第三辐射件与所述第一辐射件平行配置，提供操作在第一子频带的第三共振路径；以及

第一寄生元件，其一端连接所述接地面，另一端为开路端，所述第一寄生元件与所述第三辐射件相隔耦合间距，提供操作在第二子频带的第四共振路径；以及

第二寄生元件，其一端连接所述接地面，另一端为开路端，所述第二寄生元件的开路端与所述第一辐射件的开路端相邻，且所述第二寄生元件提供操作在第三子频带的第五共振路径。

2.根据权利要求1所述的移动装置，其中所述第五共振路径的长度介于所述第三子频带的最低频率的1/3波长至1/5波长之间。

3.根据权利要求1所述的移动装置，其中所述第一共振路径的长度为所述第一频带的最低频率的1/4波长的整数倍，所述第二共振路径的长度为所述第二频带的最低频率的1/4波长的整数倍，所述第三共振路径的长度为所述第一子频带的最低频率的1/4波长的整数倍，所述第四共振路径的长度为所述第二子频带的最低频率的1/4波长的整数倍。

4.根据权利要求1所述的移动装置，其中所述枢轴结构包括：

金属支架，固接至所述第一机体，并连接所述天线结构；以及

金属转轴，连接所述金属支架，所述第一机体通过所述金属支架相对于所述金属转轴的转动，而相对于所述第二机体转动。

5.根据权利要求1所述的移动装置，其中所述第一机体包括金属壳体、承载件以及塑胶边框，所述天线结构形成于所述承载件上，所述金属壳体与所述塑胶边框相互叠置而形成所述第一机体。

6.一种天线结构，适用于移动装置，所述天线结构设置于所述移动装置的枢轴结构旁且位于所述移动装置的第一机体中，其特征在于，包括：

平面倒F天线，包括：

第一辐射件；

第二辐射件，与所述第一辐射件朝反方向延伸；

馈入件，其一端耦接至所述第一辐射件及所述第二辐射件的交接处，所述馈入件的另一端具有馈入点，所述馈入点用以接收馈入信号，所述馈入件通过从所述馈入点延伸至所述第一辐射件的开路端的第一共振路径操作在第一频带，并通过从所述馈入点延伸至所述第二辐射件的开路端的第二共振路径操作在第二频带；

接地件，连接所述第一辐射件与接地面，其中所述接地面包括所述枢轴结构；以及

第三辐射件，其一端连接所述接地件，另一端为开路端，所述第三辐射件与所述第一辐射件平行配置，提供操作在第一子频带的第三共振路径；以及

第一寄生元件，其一端连接所述接地面，另一端为开路端，所述第一寄生元件与所述第三辐射件相隔耦合间距，提供操作在第二子频带的第四共振路径；以及

第二寄生元件，其一端连接所述接地面，另一端为开路端，所述第二寄生元件的开路端与所述第一辐射件的开路端相邻，且所述第二寄生元件提供操作在第三子频带的第五共振路径。

7.根据权利要求6所述的天线结构，其中所述第一共振路径的长度为所述第一频带的最低频率的1/4波长的整数倍，所述第二共振路径的长度为所述第二频带的最低频率的1/4波长的整数倍，所述第三共振路径的长度为所述第一子频带的最低频率的1/4波长的整数倍，所述第四共振路径的长度为所述第二子频带的最低频率的1/4波长的整数倍。

8.根据权利要求6所述的天线结构，其中所述第五共振路径的长度介于所述第三子频带的最低频率的1/3波长至1/5波长之间。

9.根据权利要求6所述的天线结构，其中所述移动装置包括：

第一机体，包括金属壳体、承载件以及塑胶边框，所述天线结构形成于所述承载件上，所述金属壳体与所述塑胶边框相互叠置而形成所述第一机体；

第二机体；以及

所述枢轴结构，其中所述第一机体与所述第二机体通过所述枢轴结构而相对转动，所述天线结构连接所述枢轴结构，所述枢轴结构包括：

金属支架，固接至所述第一机体；以及

金属转轴，连接所述金属支架，所述第一机体通过所述金属支架相对于所述金属转轴的转动，而相对于所述第二机体转动。

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