TWI528835B - Horn device with antenna structure and speaker system - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種喇叭裝置,特別是指一種具有天線結構的喇叭裝置。
近年來,隨著市場趨勢的改變及使用者需求的增加,大部分的通訊裝置(例如:行動電話、全球定位系統等)都開始朝向輕薄短小且多功能的目標加以改良精進。
以行動電話來說,其天線不是設計於系統電路板上就是額外設置於行動電話中。然而,為了滿足多功能之訴求,系統電路板上早已設置多數個不同功能的電子模組,例如:可輸出通話音訊的喇叭、具有運算及控制功能的處理器等,因此,若要在系統電路板上增加天線,勢必會壓縮其他電子模組的擺放空間以及增加電路板上配線的複雜度。
因此,本發明之目的,即在提供一種將天線整合於喇叭本體的喇叭系統。
於是,本發明喇叭系統,包含一電路板及一設置於該電路板的喇叭裝置,喇叭裝置包括一用以產生一聲音訊號並輸出的喇叭本體,及一直接接觸並連接於喇叭本體的外緣且用以接收及發送訊號的天線,如此將天線整合於喇叭本體中,可增加電路板上的使用空間,及降低電路板上配線的複雜度與製作成本。
該喇叭本體包括一外觀呈一方形盒體的喇叭殼體、一設置在該喇叭殼體內的音訊放大部,及二連接於該喇叭殼體的連接件,該音訊放大部具有一塊狀磁性元件、一與該磁性元件間隔地相鄰的音圈模組、一供該磁性元件設置於其中的環狀檔板件,及一覆蓋於該音圈模組上而使得於該音圈模組與該磁性元件之間有吸引或互斥現象時令該音圈模組帶動而產生一聲音訊號的振動板,該磁性元件、該音圈模組、該環狀檔板件及該振動板佔滿地設置於該喇叭殼體內,該喇叭殼體具有一供該振動板外露而將該聲音音訊輸出的簍空部,該等連接件連接於該喇叭殼體的外側。
該天線之外觀輪廓與該喇叭殼體的外型大致相符,係直接接觸並包覆於該喇叭殼體的外緣,用以接收及發送訊號,該天線具有一連接於該喇叭本體的輻射體,及分別連接於該輻射體的一饋入段及一接地段,且該饋入段之局部、該接地段之局部及該等連接件之局部共平面。
較佳地,喇叭本體包括一設置於電路板的第一殼體、一可與第一殼體蓋合的第二殼體,及一設置於第一殼體及第二殼體內部的音訊放大部,第二殼體具有一供音訊放大部外露而將聲音音訊輸出的簍空部,天線係直接接觸並連接於第二殼體的頂面,或是連接於第一殼體及第二殼體至少其中一側邊,亦或是將天線以埋入射出的方式連接於第二殼體中。
較佳地,喇叭本體也可以包括一第一殼體,及一連接於該第一殼體的音訊放大部,音訊放大部用以產生聲音訊
號並輸出,而天線係直接連接於音訊放大部而使音訊放大部位於天線於第一殼體之間。
較佳地,天線具有一連接於喇叭本體的輻射體,及分別連接於輻射體的一饋入段及一接地段,輻射體具有一沿一方向延伸的第一輻射臂、一由第一輻射臂的末端沿垂直於第一輻射臂的延伸方向延伸的第二輻射臂、一由第二輻射臂的末端沿平行於第一輻射臂的延伸方向延伸的第三輻射臂,及一由第三輻射臂的末端沿平行於第二輻射臂的延伸方向延伸的第四輻射臂,第一輻射臂的自由端與第四輻射臂的自由端彼此相間隔,使輻射體形成一矩形迴圈。
此外,饋入段的一端連接於第二輻射臂並往第一殼體的方向延伸,饋入段的另一端為一饋入端,接地段的一端連接於第二輻射臂且與饋入段相鄰,並沿平行於饋入段的延伸方向延伸,接地段的另一端為一接地端。
較佳地,天線係為平面天線、單頻以及多頻天線之其中一者。
較佳地,電路板包括一焊墊、一與焊墊電連接的電感器,及一與電感器電連接的控制單元,焊墊供喇叭裝置焊接而使其電連接於電路板,電感器用以位移喇叭本體所產生之振動的共振點,控制單元用以產生一音頻訊號並將音頻訊號傳送至該喇叭本體,以產生聲音訊號。
本發明之功效在於,將天線整合於喇叭本體上,可以增加電路板上的配置空間,並降低電路板的配線複雜度及製造成本。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。
參閱圖1及圖2,為本發明喇叭系統100之第一較佳實施例,該喇叭系統100可應用於各種行動裝置中,例如:智慧型手機(Smart Phone)、行動電話、筆記型電腦(Notebook)以及個人導航機(PND)、全球定位系統(GPS)等,其中包含一電路板10及一設置於電路板10上的喇叭裝置20,該喇叭裝置20包括一設置於電路板10上且可將放大音訊並輸出的喇叭本體30,及一設置於該喇叭本體30其外觀輪廓與該喇叭本體30的外型大致相符的天線40,本發明係藉由將天線40直接接觸並包覆於喇叭本體30的外緣,以達到增加電路板10上的配置空間及節省製作成本之功效。
配合參閱圖3,喇叭本體30包括一外觀呈一方形盒體的喇叭殼體1、一設置於喇叭殼體1內部的音訊放大部2,及二連接於喇叭殼體1的連接件6,喇叭殼體1為絕緣材質(例如:塑膠),並具有一設置於電路板10的第一殼體11,及一可與第一殼體11蓋合的第二殼體12;音訊放大部2包括一磁性元件21、一音圈模組22、一檔板件23及一振動板24。其中,磁性元件21為塊狀磁鐵(Magnet)且設置於第一殼體11中;音圈模組22設置於磁性元件21與第二殼體12之間,且具有至少一線圈組(圖未示),音圈模組22與磁
性元件21間隔地相鄰,使得音圈模組22通電後產生磁場,可與磁性元件21產生吸引或互斥的現象;檔板件23概呈環狀,為彈性材質製成,用以供磁性元件21設置於其中;振動板24設置於音圈模組22與第二殼體12之間,並覆蓋於音圈模組22上,使得於音圈模組22與磁性元件21之間有吸引或互斥現象時,音圈模組22可帶動振動板24作動而產生一聲音訊號;第二殼體12概呈矩形,並具有一位置對應於振動板24的簍空部121,用以使振動板24外露而將該聲音音訊輸出。該等連接件6係為金屬鉤,並分別連接於第一殼體11的外側,用以電連接於電路板10以傳輸該聲音訊號。
參閱圖1及圖2,天線40係為一倒F型天線(Planar Inverted F Antenna,PIFA),但不以此為限。天線40具有一佈設於第二殼體12的頂面的輻射體3,及分別連接於輻射體3的一饋入段4及一接地段5,輻射體3具有一佈設於第二殼體12的一短側邊且沿該短側邊延伸(即Z軸)的第一輻射臂31、一由該第一輻射臂31的末端沿垂直於第一輻射臂31的延伸方向(即X軸)延伸的第二輻射臂32、一由該第二輻射臂32的末端沿平行於第一輻射臂31的延伸方向延伸的第三輻射臂33,及一由該第三輻射臂33的末端沿平行於第二輻射臂32的延伸方向延伸的第四輻射臂34。
第一輻射臂31及第三輻射臂33分別佈設於第二殼體12的二短側邊,第二輻射臂32及第四輻射臂34分別佈設於第二殼體12的二長側邊,且第一輻射臂31的自由端與
第四輻射臂34的自由端彼此相間隔(界定出一缺口),使得輻射體3形成一矩形迴圈,並且提供一操作頻帶,而迴圈的形狀並不以矩形為限。輻射體3的長度係等於電磁訊號波長的1/4,且該操作頻帶可界於1GHz至6GHz之間,在本實施例中,該操作頻帶則為2.4GHz,符合2.4GHz無線區域網路(Wireless Local Area Network,WLAN)之應用,但也可以配合不同使用需求而改變,例如:無線高傳真(Wireless fidelity,Wi-Fi)、全球互通微波存取(World Interoperability for Microwave Access,WiMAX)、藍芽系統(Bluetooth)、全球系統(GPS)、泛歐數位式行動系統(GSM)及寬頻多重分碼存取系統(WCDMA)等。
饋入段4的一端連接於第二輻射臂32並往第一殼體11的方向垂直延伸(即Y軸),饋入段4的另一端為饋入端(feed-in point)41且電連接於電路板10;接地段5的一端連接於第二輻射臂32且與饋入段4相鄰,並沿平行於饋入段4的延伸方向延伸,接地段5的另一端為接地端(ground point)51且電連接於電路板10,當然,饋入段4與接地段5的位置並不以本實施例為限。
本實施例之天線40係為金屬材質,且輻射體3、饋入段4及接地段5係一體成型,並於天線40製作完成後,直接接觸地貼附於第二殼體12的頂面上,以將天線40整合於喇叭本體30,使得電路板10將不再需要額外配置天線的擺放空間,不僅增加電路板10的有效空間(即有更多餘的空間可擺放其他電子元件),也減少行動裝置的整體厚度,並
同時降低電路板10的配線困難度,此外,天線40係於喇叭本體30製作完成後再直接貼附於喇叭本體30上,也就是說,天線40的結構根據不同的使用需求而改變或調整時,喇叭本體30並不需要配合天線40作對應的修改,因此不會增加喇叭本體30額外的製作成本。此外,天線40連接於喇叭殼體1的位置並不限於第二殼體12的頂面,也可以環繞設置於喇叭殼體1的側邊(即連接於第一殼體11及第二殼體12至少其中一側邊),如圖4所示,且天線40也可以利用卡合、銲接、彈片、頂針、黏貼等方式連接於喇叭殼體1,均不以本實施例為限。
此外,參閱圖5,接地段5相反於連接第二輻射臂32的一端(即接地端)也可以沿靠近第一殼體11的方向延伸,並連接於第一殼體11上,使得接地段5可透過喇叭本體30而與電路板10的一系統接地面連接,如此將可以節省電路板10上接腳的數量。
參閱圖6,本實施例之電路板10包括多數個焊墊(PAD)60、一電感器70及一控制單元80,喇叭裝置20在製作完成後會焊接於電路板10的焊墊60,以與電路板10電連接,而焊墊60的數量會對應喇叭裝置20的接腳數量。由於喇叭本體30的音訊放大部2在運作時會產生振動(音圈模組22及振動板24皆會振動),故為了不影響天線40的正常接收/發送訊號,在焊墊60與控制單元80之間會電連接電感器70,以將音訊放大部2的共振點位移至天線40的操作頻帶之外;控制單元80用以產生一音頻訊號,並透過焊
墊60及連接件6將該音頻訊號傳送至音訊放大部2而產生該聲音訊號。
參閱圖7,為本實施例之天線40在喇叭本體30工作時的反射損耗(Return Loss)量測數據圖,經實驗可得知,天線40的反射損耗量測值6dB的阻抗頻寬約83MHz,即2.4GHz至2.483GHz之間,可達到天線的輻射效能基本要求,亦符合2.4GHz無線區域網路或802.11b/g/n的規範,因此本實施例的確是可應用在無線區域網路中。
參見圖8,是本實施例之天線40在喇叭本體30工作時所測得之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)值,且天線40操作在2.4GHz至2.483GHz之間量測到的全輻射功率(Total Radiated Power,TRP)、等效全向輻射功率(Effective Isotropic Radiated Power,EIRP)及輻射效率(Radiation Efficiency)數據如表1所示。此外,由圖8中所示可知,在操作頻帶範圍內(即2.4GHz至2.483GHz之間),天線40之電壓駐波比值皆小於3,滿足使用需求。
參閱圖9至圖11,為天線40操作在頻率2.45GHz時的
3-D輻射場型圖,其中各圖中分別以俯視(圖9)、仰視(圖10)及側視(圖11)三個角度顯示該3-D輻射場型。於是,由圖9至圖11可知,藉由喇叭系統100在喇叭本體30工作時,其天線40仍有較高的天線增益及全向性,可適用於無線區域網路中。
參閱圖12,為本發明喇叭系統100之第二較佳實施例,大致與第一較佳實施例相同,其不同之處在於,喇叭本體30可以省去第二殼體12(圖2)而直接將天線40連接於音訊放大部2上,也就是說,天線40可代替為喇叭本體30的第二殼體12使用,如此同樣能達到增加電路板10上的使用空間及減少產品整體的厚度的功效。
參閱圖13,為本發明喇叭系統100之第二較佳實施例,大致與第一較佳實施例相同,其不同之處在於,天線40的輻射體3係直接製作於第二殼體12中,即輻射體3係埋入射出於第二殼體12中,以隱藏天線40而使喇叭本體30保有原本的外觀,如此天線40同樣能整合於喇叭本體30,增加電路板10上的使用空間及降低電路板10上配線的複雜度及製作成本。
綜上所述,本發明喇叭系統100藉由將天線40整合於喇叭本體30中,不僅可以增加電路板10上的使用空間,同時減少產品整體的厚度,也降低了電路板10上配線的複雜度及製作成本,且天線40仍能保持較高的天線增益及全向性,故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不
能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100‧‧‧喇叭系統
3‧‧‧輻射體
10‧‧‧電路板
31‧‧‧第一輻射臂
20‧‧‧喇叭裝置
32‧‧‧第二輻射臂
30‧‧‧喇叭本體
33‧‧‧第三輻射臂
1‧‧‧喇叭殼體
34‧‧‧第四輻射臂
11‧‧‧第一殼體
4‧‧‧饋入段
12‧‧‧第二殼體
41‧‧‧饋入端
121‧‧‧簍空部
5‧‧‧接地段
2‧‧‧音訊放大部
51‧‧‧接地端
21‧‧‧磁性元件
6‧‧‧連接件
22‧‧‧音圈模組
60‧‧‧焊墊
23‧‧‧檔板件
70‧‧‧電感器
24‧‧‧振動板
80‧‧‧控制單元
40‧‧‧天線
圖1是說明本發明喇叭系統之第一較佳實施例;圖2是說明第一較佳實施例中喇叭裝置的立體組合圖;圖3是說明第一較佳實施例中喇叭本體的立體分解圖;圖4是說明第一較佳實施例中天線連接於喇叭本體的另一種實施態樣;圖5是說明第一較佳實施例中天線連接於喇叭本體的另一種實施態樣;圖6是說明第一較佳實施例之電路板上的電子元件;圖7是說明第一較佳實施例中天線於喇叭本體工作時的反射損耗量測數據圖;圖8是說明天線所測得的電壓駐波比圖;圖9是說明天線在頻率2.45GHz的3-D全向輻射場型圖的俯視圖;圖10是說明天線在頻率2.45GHz的3-D全向輻射場型圖的仰視圖;圖11是說明天線在頻率2.45GHz的3-D全向輻射場型圖的側視圖;圖12是說明本發明喇叭系統之第二較佳實施例;及
圖13是說明本發明喇叭系統之第三較佳實施例。
20...喇叭裝置
30...喇叭本體
11...第一殼體
12...第二殼體
40...天線
3...輻射體
31...第一輻射臂
32...第二輻射臂
33...第三輻射臂
34...第四輻射臂
4...饋入段
41...饋入端
5...接地段
51...接地端
6...連接件
Claims (9)
- 一種具有天線結構的喇叭裝置,包含:一喇叭本體,包括一外觀呈一方形盒體的喇叭殼體、一設置在該喇叭殼體內的音訊放大部,及二連接於該喇叭殼體的連接件,該音訊放大部具有一塊狀磁性元件、一與該磁性元件間隔地相鄰的音圈模組、一供該磁性元件設置於其中的環狀檔板件,及一覆蓋於該音圈模組上而使得於該音圈模組與該磁性元件之間有吸引或互斥現象時令該音圈模組帶動而產生一聲音訊號的振動板,該磁性元件、該音圈模組、該環狀檔板件及該振動板佔滿地設置於該喇叭殼體內,該喇叭殼體具有一供該振動板外露而將該聲音音訊輸出的簍空部,該等連接件連接於該喇叭殼體的外側;及一天線,其外觀輪廓與該喇叭殼體的外型大致相符,係直接接觸並包覆於該喇叭殼體的外緣,用以接收及發送訊號,該天線具有一連接於該喇叭本體的輻射體,及分別連接於該輻射體的一饋入段及一接地段,且該饋入段之局部、該接地段之局部及該等連接件之局部共平面。
- 依據申請專利範圍第1項所述之具有天線結構的喇叭裝置,其中,該喇叭殼體包括一第一殼體、一可與該第一殼體蓋合的第二殼體,該音訊放大部設置於該第一殼體及該第二殼體內部,該音訊放大部用以產生該聲音訊號並輸出,該第二殼體具有該簍空部,該天線係直接接觸 並連接於該第一殼體及該第二殼體至少其中一側邊。
- 依據申請專利範圍第1項所述之具有天線結構的喇叭裝置,其中,該喇叭殼體包括一第一殼體,及一連接於該第一殼體的音訊放大部,該音訊放大部用以產生該聲音訊號並輸出,該天線係直接連接於該音訊放大部而使該音訊放大部位於該天線於該第一殼體之間。
- 依據申請專利範圍第1項所述之具有天線結構的喇叭裝置,其中,該喇叭殼體包括一第一殼體、一可與該第一殼體蓋合的第二殼體,及一設置於該第一殼體及該第二殼體內部的音訊放大部,該音訊放大部用以產生該聲音訊號並輸出,該第二殼體具有一供該音訊放大部外露而將該聲音音訊輸出的簍空部,該天線係埋入射出並連接於該第二殼體中。
- 依據申請專利範圍第2至4項中任一項所述之具有天線結構的喇叭裝置,其中,該輻射體具有一沿一方向延伸的第一輻射臂、一由該第一輻射臂的末端沿垂直於該第一輻射臂的延伸方向延伸的第二輻射臂、一由該第二輻射臂的末端沿平行於該第一輻射臂的延伸方向延伸的第三輻射臂,及一由該第三輻射臂的末端沿平行於該第二輻射臂的延伸方向延伸的第四輻射臂,該第一輻射臂的自由端與該第四輻射臂的自由端彼此相間隔,使該輻射體形成一矩形迴圈。
- 依據申請專利範圍第5項所述之具有天線結構的喇叭裝置,其中,該饋入段的一端連接於該第二輻射臂並往該 第一殼體的方向延伸,該饋入段的另一端為一饋入端,該接地段的一端連接於該第二輻射臂且與該饋入段相鄰,並沿平行於該饋入段的延伸方向延伸,接地段的另一端為一接地端。
- 如申請專利範圍第1項之具有天線結構的喇叭裝置,其中,該天線係為平面天線、單頻以及多頻天線之其中一者。
- 一種喇叭系統,包含:一電路板;及一喇叭裝置,設置於該電路板,且包括:一喇叭本體,包括一外觀呈一方形盒體的喇叭殼體、一設置在該喇叭殼體內的音訊放大部,及二連接於該喇叭殼體的連接件,該音訊放大部具有一塊狀磁性元件、一與該磁性元件間隔地相鄰的音圈模組、一固設於該方形盒體內緣且供該磁性元件及該音圈模組設置於其中的環狀檔板件,及一覆蓋於該音圈模組上而使得於該音圈模組與該磁性元件之間有吸引或互斥現象時令該音圈模組帶動而產生一聲音訊號的振動板,該磁性元件、該音圈模組、該環狀檔板件及該振動板佔滿地設置於該喇叭殼體內,該喇叭殼體具有一供該振動板外露而將該聲音音訊輸出的簍空部,該等連接件連接於該喇叭殼體的外側;及一天線,其外觀輪廓與該喇叭殼體的外型輪廓 大致相符,係直接接觸並包覆於該喇叭殼體的外緣,用以接收及發送訊號,該天線具有一連接於該喇叭本體的輻射體,及分別連接於該輻射體的一饋入段及一接地段,且該饋入段之局部、該接地段之局部及該等連接件之局部共平面。
- 如申請專利範圍第8項之喇叭系統,其中,該電路板包括一焊墊、一與該焊墊電連接的電感器,及一與該電感器電連接的控制單元,該焊墊供該喇叭裝置焊接而使其電連接於該電路板,該電感器用以位移該喇叭本體所產生之振動的共振點,該控制單元用以產生一音頻訊號並將該音頻訊號傳送至該喇叭本體,以產生該聲音訊號。
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