TWI404354B - 低近場輻射行動通訊裝置 - Google Patents

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Description

低近場輻射行動通訊裝置
本發明係為一種行動通訊裝置，特別是一種低近場輻射之行動通訊裝置。
隨著無線通訊科技的快速發展，帶動各式各樣的無線通訊產品不斷的推陳出新，行動通訊裝置與人們生活已產生密不可分之關係，其中又以手機為最重要之通訊產品。目前手機天線性能的優劣除了考量天線操作頻寬涵蓋範圍及天線遠場輻射效率外，天線於近場內的電磁場場量分佈也逐漸受到重視。
美國聯邦通訊委員會(FCC)規定在美國銷售的大部份手機都需要通過助聽器相容性(HAC,Hearing Aid Compliance)的規範要求，此規範主要是限制手機天線的近場輻射電磁場場量，使得配戴助聽器的使用者在手機通話狀態下並不會受到手機天線的干擾而造成助聽器無法正常運作。根據規範要求手機天線在不同的操作頻帶下有其對應的近場電場場量以及磁場場量大小的限制。
一般對於直立式手機而言，由於低頻GSM850/900(824~960MHz)操作頻帶的近場電磁場場量規範較寬鬆，再加上高頻UMTS(1920~2170MHz)操作頻帶其使用較低的最大輸出功率約(約0.125W)，因此這三個操作頻帶較容易滿足規範之要求。相較起來，高頻GSM1800/1900(1710~1990MHz)操作頻帶就不容易通過規範要求。同時傳統手機天線並不容易藉由調整天線結構來降低其近場輻射電磁場場量，所以傳統手機天線較難通過助聽器相容性的規範要求。
因此，有必要提供一種低近場輻射行動通訊裝置，以改善先前技術所存在的問題。
本發明提出一種低近場輻射行動通訊裝置，其主要是使用一電感耦合元件，可以在1710~1990MHz之間的一特定頻率下產生一共振模態，使得位於該接地面上之表面電流有效下降，特別是在電路板另一端處的出音孔附近，因此該低近場輻射行動通訊裝置於GSM1800/1900操作頻帶內之近場輻射電場場量及磁場場量得以降低。在本發明之低近場輻射行動通訊裝置中，可以在不改變天線結構及尺寸的情況下，其天線於GSM1800/1900操作頻帶內的近場電磁場場量能夠下降以滿足助聽器相容性規範之要求。同時該電感耦合元件尺寸小，可以容易置於行動通訊裝置內部，並不影響行動通訊裝置之整體尺寸。
為了達成上述之目的，本發明之低近場輻射行動通訊裝置包含：一電路板、一接地面、一天線元件及一第一電感耦合元件。該接地面位於該電路板上，該接地面具有一第一側邊與一第二側邊；該天線元件位於該電路板上或鄰近於該電路板，該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶；該第一電感耦合元件位於該接地面之第一側邊，該第一電感耦合元件具有一金屬片及一電感元件，該金屬片經由該電感元件電氣連接至該接地面，該第一電感耦合元件於該第二操作頻帶內之一特定頻率產生一共振模態，以降低位於該接地面上之表面電流激發，使得該低近場輻射行動通訊裝置於該第二操作頻帶內之近場輻射電場場量及磁場場量降低。
根據本發明之其中之一實施方式，該電感元件係為晶片電感。該第一電感耦合元件位於一介質基板上，並且介質基板大致垂直於該電路板。該電感耦合元件可以使用二個，並分別位於該接地面之兩側邊。
為讓本發明之上述和其他目的、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。
第1圖為本發明低近場輻射行動通訊裝置第一實施例之結構圖。低近場輻射行動通訊裝置1包含：一電路板11；一接地面12，位於該電路板11上，該接地面12具有一第一側邊122與一第二側邊121；一天線元件13，位於該電路板11上，該天線元件13具有一第一操作頻帶(包含824~960MHz)及一第二操作頻帶(包含1710~1990MHz)；以及一第一電感耦合元件14，位於該接地面12之第一側邊122，該第一電感耦合元件14具有一金屬片141及一電感元件142，該金屬片141經由該電感元件142電氣連接至該接地面12，該第一電感耦合元件142於該第二操作頻帶42內之一特定頻率產生一共振模態，以降低位於該接地面12上之表面電流激發，使得該低近場輻射行動通訊裝置1於該第二操作頻帶42內之近場輻射電場場量及磁場場量降低。且該電感元件142可為晶片電感。於本實施例中，第一電感耦合元件14位於介質基板143上，並且介質基板143實質上垂直於電路板11。
第2圖為本發明低近場輻射行動通訊裝置第二實施例之結構圖。低近場輻射行動通訊裝置2包含：一電路板11、一接地面12、一天線元件23，以及一第一電感耦合元件14。低近場輻射行動通訊裝置2之結構基本上與第一實施例1相似，惟天線元件23鄰近於電路板11，不直接置於電路板11上。第二實施例亦具有與上述第一實施例相似之功效。
第3圖為本發明低近場輻射行動通訊裝置第三實施例之結構圖。低近場輻射行動通訊裝置3包含：一電路板11、一接地面12、一天線元件33、一第一電感耦合元件14及第二電感耦合元件34。低近場輻射行動通訊裝置3之結構基本上與第一實施例1相似，惟天線元件33位於電路板11上，同時天線元件33與接地面12不相互重疊。且於本實施例中，具有兩個電感耦合元件：第一電感耦合元件14及第二電感耦合元件34，其分別位於接地面之第一側邊122及第二側邊121，並分別藉由貫孔123及金屬連接線344電氣連接到接地面12。第三實施例亦具有與上述第一實施例相似之功效。
第4圖為上述第三實施例之實測返回損失圖。在第三實施例中選擇下列尺寸來進行實驗量測：電路板11長度約為115mm、寬度約為40mm；接地面12長度約為100mm、寬度約為40mm；天線元件33之面積為31×15mm2 ；第一電感耦合元件14之整體尺寸約為3×16mm2 ，可以容易置於行動通訊裝置之內部，且不會改變行動通訊裝置之整體尺寸。該第一電感耦合元件14包含：金屬片141尺寸約為2×16mm2 ；及電感元件142則是使用電感值約為4.7nH之晶片電感，第二電感耦合元件34的相關尺寸則大致與第一電感耦合元件14相同。
由第4圖所得之實驗結果，比較第三實施例之第二操作頻帶42以及第三實施例未加電感耦合元件之第二操作頻帶43，可以明顯看出加入第一、第二電感耦合元件14、34會在高頻1900MHz附近產生一共振模態，同時也可以發現加入第一、第二電感耦合元件14、34之後對於第一操作頻帶41並無影響。
第5圖為本發明低近場輻射行動通訊裝置第三實施例之第二操作頻帶近場輻射模擬電場場量下降圖(與未具有電感耦合元件時之比較結果)。由所得之實驗結果，當加入第一、第二電感耦合元件14、34之後，在第二操作頻帶內的近場輻射電場場量最大有約4.3dB(下降63%)的降幅。
第6圖為本發明低近場輻射行動通訊裝置第三實施例之第二操作頻帶近場輻射模擬磁場場量下降圖(與未具有電感耦合元件時之比較結果)。由所得之實驗結果，當加入第一、第二電感耦合元件14、34之後，在第二操作頻帶內的近場輻射磁場場量最大有約5.5dB(下降72%)的降幅。由第5圖及第6圖的結果可知本發明之低近場輻射行動通訊裝置可以達成低近場輻射的特性。
綜合上述，在本發明之低近場輻射行動通訊裝置1、2、3中，第一、第二電感耦合元件14、34主要經由電感元件142、342提供之電感值，使得第一、第二電感耦合元件14、34可以在一小尺寸之條件下於一特定頻率(如1710~1990MHz之間)產生一共振模態，以降低在接地面12上表面電流的激發，進而使得低近場輻射行動通訊裝置1、2、3的近場電磁場場量有效下降。
綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請　貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
1、2、3．．．低近場輻射行動通訊裝置
11．．．電路板
12．．．接地面
122．．．第一側邊
121．．．第二側邊
123．．．貫孔
13、23、33．．．天線元件
14．．．第一電感耦合元件
34．．．第二電感耦合元件
141、341．．．金屬片
142、342．．．電感元件
143、343．．．介質基板
344．．．金屬連接線
41．．．第三實施例之第一操作頻帶
42．．．第三實施例之第二操作頻帶
43．．．第三實施例未加電感耦合元件之第二操作頻帶
第1圖為本發明低近場輻射行動通訊裝置第一實施例之結構圖。
第2圖為本發明低近場輻射行動通訊裝置第二實施例之結構圖。
第3圖為本發明低近場輻射行動通訊裝置第三實施例之結構圖。
第4圖為本發明低近場輻射行動通訊裝置第三實施例之實測返回損失圖。
第5圖為本發明低近場輻射行動通訊裝置第三實施例之第二操作頻帶近場輻射模擬電場場量下降圖。
第6圖為本發明低近場輻射行動通訊裝置第三實施例之第二操作頻帶近場輻射模擬磁場場量下降圖。
1．．．低近場輻射行動通訊裝置
11．．．電路板
12．．．接地面
122．．．第一側邊
121．．．第二側邊
123．．．貫孔
13．．．天線元件
14．．．第一電感耦合元件
141．．．金屬片
142．．．電感元件
143．．．介質基板

Claims (7)

  1. 一種低近場輻射行動通訊裝置，包含：一電路板；一接地面，位於該電路板上，該接地面具有一第一側邊與一第二側邊；一天線元件，位於該電路板上或鄰近於該電路板，該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶；以及一第一電感耦合元件，位於該接地面之該第一側邊，該第一電感耦合元件具有一金屬片及一電感元件，該金屬片經由該電感元件電氣連接至該接地面，該第一電感耦合元件不影響該第一操作頻帶，而僅於該第二操作頻帶內之一特定頻率產生一共振模態，以降低位於該接地面上之表面電流激發，使得該低近場輻射行動通訊裝置於該第二操作頻帶內之近場輻射電場場量及磁場場量降低。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之低近場輻射行動通訊裝置，其中該電感元件為一晶片電感。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之低近場輻射行動通訊裝置，其中該第一電感耦合元件位於一介質基板上，該介質基板實質上垂直於該電路板。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之低近場輻射行動通訊裝置，其中更包括一第二電感耦合元件，該第二電感耦合元件位於該接地面之該第二側邊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之低近場輻射行動通訊裝置，其中該第一操作頻帶包含824~960 MHz。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之低近場輻射行動通訊裝置，其中該第二操作頻帶包含1710~1990 MHz。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之低近場輻射行動通訊裝置，其中該天線元件與該接地面不相互重疊。
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