TWI544683B - 通訊裝置及其天線 - Google Patents

Description

通訊裝置及其天線

本發明係關於一種通訊裝置的天線，特別是指一種通訊裝置可採用一金屬框，利用該金屬框作為共用天線，以用於發射及接收該通訊裝置的無線電訊號。

在以往的通訊裝置，例如掌上型移動產品開發過程中，廠商基於成本考慮，大多採用塑膠機殼為主，以便維持天線的基本輻射特性。但隨著蘋果iPhone與Macbook所帶起的金屬機殼風潮，再加上其本身的輕量化、散熱佳、結構強、耐衝擊、美觀、防電磁波及可回收等優點，使得金屬機殼滲透率逐漸走高。是故新一代的移動式產品開發，皆以金屬機殼為主，例如頒給Ahn等人的美國發明專利U.S.8,054,231 B2號，該案揭示有一種採用槽孔天線(slot antenna)的金屬蓋體(metal case)作為行動設備的天線使用，但缺點是這樣的槽孔會明顯地破壞該金屬蓋體的外觀，且這樣的槽孔的位置需對應于金屬蓋體的特定區域內。蘋果iPhone系列手機從4系列到5系列都大膽地使用了部分手機金屬結構件作為天線的一部分參與輻射。金屬結構件參與天線設計有利於進一步利 用有限空間、縮減尺寸，iPhone4為金屬環天線，iPhone5為動態金屬環天線，它們都是在金屬環上開了縫隙，這樣雖然對天線性能有較大的說明，但同時也影響了外觀的美觀效果。

故如何設計一個適用的天線，使其產生的電磁波能穿透金屬機殼，達到通訊的效果，且不破壞金屬結構件的外觀，實為重要。

本發明是有關於一種通訊裝置的天線，特別是指一種不破壞金屬結構件外觀組裝而成的通訊裝置的天線。

根據本發明的一觀點，一種通訊裝置包括一金屬框，定義一開孔，且該金屬框具有一第一部分、一第二部分位置不同於該第一部分、一第三部分、及一第四部分位置不同於該第三部分；一顯示模組；一顯示面板，安裝在該顯示模組與該金屬框之間，且對應於該金屬框的開孔；一金屬背蓋；一印刷電路板，包含一第一電路區塊及一第二電路區塊電性連接該第一電路區塊，每一區塊包含一信號端及一接地段，其中，該接地段與該金屬背蓋接觸；一本體，位於該金屬框與該金屬背蓋之間，該本體是一種非導體的材質；一第一導體，連接在該金屬框的第一部分與該印刷電路板的第一電路區塊的信號端之間；一第二導體，連接在該金屬框的第二部分與該印刷電路板的第一電路區塊的接地段之間；一第三導體，連接在該金屬框的第三部分；以及一第四導體，連 接該印刷電路板的第二電路區塊的接地段，且該第三導體與該第四導體之間定義至少一耦合間距；其中，該印刷電路板的第二電路區塊的信號端是電性連接至該金屬框的第四部分。

其中，該金屬框的第一部分及第二部分是位於相對靠近該顯示面板的右上方位置。

其中，該金屬框的第三部分及第四部分是位於相對靠近該顯示面板的右下方位置。

根據本發明的另一觀點，一種通訊裝置的天線，包括一金屬框定義一開孔，該金屬框具有一第一部分、一第二部分、一第三部分、及一第四部分；一金屬背蓋；一印刷電路板，包含一第一電路區塊及一第二電路區塊電性連接該第一電路區塊，每一區塊包含一信號端及一接地段，其中，該接地段與該金屬背蓋接觸；一第一導體，連接在該金屬框的第一部分與該印刷電路板的第一電路區塊的信號端之間；一第二導體，連接在該金屬框的第二部分與該印刷電路板的第一電路區塊的接地段之間；一第三導體，連接在該金屬框的第三部分；一第四導體，連接該印刷電路板的第二電路區塊的接地段，且該第三導體與該第四導體之間定義至少一耦合間距；該印刷電路板的第二電路區塊的信號端是電性連接至該金屬框的第四部分，且藉助該至少一耦合間距，耦合到該印刷電路板的第二電路區塊的接地段。

其中，該第三導體延伸一長度至位於靠近該印刷電路板的第二電路區塊。

10‧‧‧通訊裝置

12‧‧‧金屬框

14‧‧‧顯示模組

16‧‧‧顯示面板

18‧‧‧金屬背蓋

20‧‧‧印刷電路板

22‧‧‧本體

24‧‧‧開孔

26‧‧‧第一電路區塊

28‧‧‧第二電路區塊

30‧‧‧第一導體

32‧‧‧第二導體

34‧‧‧第一部分

36‧‧‧第二部分

38‧‧‧信號端

40‧‧‧接地段

42‧‧‧第三導體

44‧‧‧第四導體

46‧‧‧信號線

48‧‧‧信號端

50‧‧‧接地段

52‧‧‧第三部分

54‧‧‧第四部分

56‧‧‧耦合間距

圖1顯示本發明實施例之通訊裝置之外觀示意圖；圖2顯示本發明實施例之通訊裝置之分解示意圖；圖3顯示本發明實施例之通訊裝置之天線配置示意圖；圖4顯示本發明實施例之通訊裝置在一第一位置的天線配置示意圖；圖5顯示本發明實施例之通訊裝置在該第一位置的天線配置示意圖(未顯示金屬框)；圖6顯示本發明實施例之金屬背蓋與印刷電路板的第一電路區塊的接地段間之關聯示意圖；圖7顯示本發明實施例之通訊裝置在一第二位置的天線配置示意圖；圖8顯示本發明實施例之通訊裝置在該第二位置的天線配置示意圖(未顯示金屬框)；圖9顯示圖8中A位置之放大示意圖；以及圖10顯示本發明實施例之金屬背蓋與印刷電路板的接地段間之關聯示意圖。

圖1及圖2顯示本發明實施例之通訊裝置10大致上包括一金屬框12、一顯示模組14、一顯示面板16、一金屬 背蓋18、一印刷電路板(printed circuit board)20、及一本體22。其中，該金屬框12大致上是一矩形框體定義一開孔24，作為該通訊裝置10的前蓋體使用。該顯示模組14與該顯示面板16可為分離式或是整合在一起的結構，實施上並不侷限。 該顯示面板16是安裝在該顯示模組14與該金屬框12之間，且對應於該金屬框12的開孔24，該顯示面板16是一種玻璃材質，但不以此種材質為限。該金屬背蓋18大致上是呈矩形輪廓，其位置大致上是對應於該本體22的底部，作為該通訊裝置10的後蓋體使用。該印刷電路板20位於該金屬框12與該金屬背蓋18之間，該印刷電路板20包含一第一電路區塊26及一第二電路區塊28電性連接該第一電路區塊26。該本體22是位於該金屬框12與該金屬背蓋18之間，以將該顯示模組14、該顯示面板16、及該印刷電路板20安裝在該本體22。此外，該本體22是一種非導體的材質，例如是塑膠材質，但不以此種材質為限。

圖3顯示本發明實施例之通訊裝置之天線配置示 意圖。圖4至圖6顯示該通訊裝置10支援一第一通訊功能，例如全球定位***(Global Positioning System，簡稱GPS)功能的天線配置(antenna arrangement)示意圖。該配置包含前述的金屬框12、前述的印刷電路板20的第一電路區塊26、一第一導體30、一第二導體32及前述的金屬背蓋18。其中，前述的金屬框12具有一第一部分34及一第二部分36位置不同於該 第一部分34。在一較佳實施例中，該金屬框12的第一部分34及第二部分36是位於相對靠近該顯示面板16的右上方位置。 前述的印刷電路板20的第一電路區塊26包含一信號端38及一接地段40。前述的第一導體30是連接在該金屬框12的第一部分34與該印刷電路板20的第一電路區塊26的信號端38之間。 前述的第二導體32是連接在該金屬框12的第二部分36與該印刷電路板20的第一電路區塊26的接地段40之間。當組裝時，前述的金屬背蓋18接觸該印刷電路板20的第一電路區塊26的接地段40。

圖7至圖10顯示該通訊裝置10支援一第二通訊功 能，例如全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications，簡稱GSM)功能的天線配置(antenna arrangement)示意圖。該配置是利用前述的金屬框12作為一共用的天線，包含前述的印刷電路板20的第二電路區塊28、一第三導體42、一第四導體44、及一信號線46。其中，前述的印刷電路板20的第二電路區塊28包含一信號端48及一接地段50。前述的金屬框12具有一第三部分52及一第四部分54位置不同於該第三部分52。在一較佳實施例中，該金屬框12的第三部分52及第四部分54是位於相對靠近該顯示面板16的右下方位置。前述的第三導體42是連接在該金屬框12的第三部分52，並延伸一長度至位於靠近該印刷電路板20的第二電路區塊28。前述的第四導體44是連接該印刷電路板20的第二電 路區塊28的接地面並與該接地段50導通，且該第三導體42與該第四導體44之間定義至少一耦合間距56。該印刷電路板20的第二電路區塊28的信號端48是電性連接至該金屬框12的第四部分54。在實施上，可透過前述的信號線46連接或接觸該金屬框12的第四部分54；或者，在另一實施例，該印刷電路板20的第二電路區塊28的信號端48亦可直接連接或接觸該金屬框12的第四部分54，實施上皆可，並不侷限。當組裝時，前述的金屬背蓋18接觸該印刷電路板20的第二電路區塊28的接地段50。

根據上述的配置，當該通訊裝置10藉助一外部電 能例如電池的能量而運作時，該金屬框12能作為前述第一通訊功能(GPS)與第二通訊功能(GSM)的共用天線，天線型態類似一大型環形天線(loop antenna)，並搭配該第一導體30及第二導體32構成一相對該金屬框12小的小型環形天線，並透過該印刷電路板20的運算處理，以提供該通訊裝置10所需的通訊能力。另一方面，預先配置該第三導體42與該第四導體44之間透過該至少一耦合間距56形成一開路狀態，而能根據需求調整所需的天線匹配，例如阻抗匹配，透過此段耦合到該印刷電路板20的第二電路區塊28的接地面與接地段50，當接地使用，組裝後並與該金屬背蓋18接觸。

根據以上的說明，可知本發明的增進功效與優點 在於：天線的設計不會破壞金屬背蓋及金屬框的外觀，相對 於習知具有更為美觀的優點，讓整個通訊裝置的設計更富多樣化。

雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，然其並非 用以限定本發明，因此，本發明所保護之範圍係以所附之申請專利範圍為準。

10‧‧‧通訊裝置

12‧‧‧金屬框

18‧‧‧金屬背蓋

20‧‧‧印刷電路板

26‧‧‧第一電路區塊

28‧‧‧第二電路區塊

30‧‧‧第一導體

32‧‧‧第二導體

42‧‧‧第三導體

44‧‧‧第四導體

Claims (5)

1. 一種通訊裝置，包括：一金屬框定義一開孔，該金屬框具有一第一部分、一第二部分位置不同於該第一部分、一第三部分、及一第四部分位置不同於該第三部分；一顯示模組；一顯示面板安裝在該顯示模組與該金屬框之間，且對應於該金屬框的開孔；一金屬背蓋；一印刷電路板，包含一第一電路區塊及一第二電路區塊電性連接該第一電路區塊，每一區塊包含一信號端及一接地段，其中，該接地段與該金屬背蓋接觸；一本體，位於該金屬框與該金屬背蓋之間，該本體是一種非導體的材質；一第一導體，連接在該金屬框的第一部分與該印刷電路板的第一電路區塊的信號端之間；一第二導體，連接在該金屬框的第二部分與該印刷電路板的第一電路區塊的接地段之間；一第三導體，連接在該金屬框的第三部分；以及 一第四導體，連接該印刷電路板的第二電路區塊的接地段，且該第三導體與該第四導體之間定義至少一耦合間距；其中，該印刷電路板的第二電路區塊的信號端是電性連接至該金屬框的第四部分。
2. 如請求項1所示的通訊裝置，其中，該金屬框的第一部分及第二部分是位於相對靠近該顯示面板的右上方位置。
3. 如請求項1所示的通訊裝置，其中，該金屬框的第三部分及第四部分是位於相對靠近該顯示面板的右下方位置。
4. 一種通訊裝置的天線，包括：一金屬框定義一開孔，該金屬框具有一第一部分、一第二部分、一第三部分、及一第四部分；一金屬背蓋；一印刷電路板，包含一第一電路區塊及一第二電路區塊電性連接該第一電路區塊，每一區塊包含一信號端及一接地段，其中，該接地段與該金屬背蓋接觸；一第一導體，連接在該金屬框的第一部分與該印刷電路板的第一電路區塊的信號端之間；一第二導體，連接在該金屬框的第二部分與該印刷電路板的第一電路區塊的接地段之間； 一第三導體，連接在該金屬框的第三部分；以及一第四導體，連接該印刷電路板的第二電路區塊的接地段，且該第三導體與該第四導體之間定義至少一耦合間距；其中，該印刷電路板的第二電路區塊的信號端是電性連接至該金屬框的第四部分，且藉助該至少一耦合間距，耦合到該印刷電路板的第二電路區塊的接地段。
5. 如請求項4所示通訊裝置的天線，其中，該第三導體延伸一長度至位於靠近該印刷電路板的第二電路區塊。