TWI550390B - 可變形行動裝置 - Google Patents

Description

可變形行動裝置

本發明係關於一種可變形行動裝置(Transformable Mobile Device)，特別係關於一種可提高天線增益(Antenna Gain)之可變形行動裝置。

隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。

天線為支援無線通訊之行動裝置中不可或缺之元件。然而，天線很容易受到鄰近金屬元件所影響。以可變形行動裝置為例，當其操作於不同模式時，因為其內之天線元件和金屬元件之相對位置發生變化，常造成天線元件受到干擾且整體通訊品質下滑。有鑑於此，勢必須提出一種全新解決方案，以克服傳統技術所面臨之問題。

在較佳實施例中，本發明提供一種可變形行動裝置，操作於一筆記本模式或一平板模式，並包括：一基座；一上蓋；一轉軸，連接於該基座和該上蓋之間；一主要天線，設置於該上蓋內；以及一接地金屬面，設置於該基座內或是該基座之一外表面上，其中該接地金屬面包括一主要部份和一第一浮接部份，而該第一浮接部份係與該主要部份完全分離。

在一些實施例中，該接地金屬面為該基座之一金屬背蓋，或為該基座內之一系統接地面。

在一些實施例中，該主要部份具有一第一缺口，該第一浮接部份係位於該第一缺口之內，而該第一浮接部份和該主要部份之間之一第一空隙之寬度約介於2mm至5mm之間。

在一些實施例中，該基座包括一鍵盤，該上蓋包括一顯示器，而該主要天線係介於該顯示器和該上蓋之一邊緣之間。

在一些實施例中，當該可變形行動裝置操作於該平板模式時，該上蓋轉動至該基座之下方並大致與該接地金屬面相平行，而該主要天線係貼近於該第一浮接部份。

在一些實施例中，該第一浮接部份之長度約等於該主要天線之一中心操作頻率之四分之一波長。

在一些實施例中，當該可變形行動裝置操作於該平板模式時，該主要天線於該接地金屬面上具有一垂直投影，而該垂直投影係完全位於該第一浮接部份之內部。

在一些實施例中，當該可變形行動裝置操作於該平板模式時，該第一浮接部份與該主要天線之間產生交互耦合效應，從而提升該主要天線之增益。

在一些實施例中，該可變形行動裝置更包括：一次要天線，設置於該上蓋內；其中該接地金屬面更包括一第二浮接部份，而該第二浮接部份係與該主要部份完全分離；其中當該可變形行動裝置操作於該平板模式時，該上蓋轉動至該基座之下方並大致與該接地金屬面相平行，而該次要天線係貼近於該第二浮接部份；其中該第二浮接部份之長度約等於該次要天線之一中心操作頻率之四分之一波長。

在一些實施例中，該主要部份更具有一第二缺口，該第二浮接部份係位於該第二缺口之內，而該第二浮接部份和該主要部份之間之一第二空隙之寬度約介於2mm至5mm之間。

100、700‧‧‧可變形行動裝置

110‧‧‧基座

111‧‧‧基座之外表面

120‧‧‧上蓋

130‧‧‧轉軸

140‧‧‧主要天線

141‧‧‧主要天線於接地金屬面上之垂直投影

150、850‧‧‧接地金屬面

151‧‧‧接地金屬面之主要部份

152‧‧‧接地金屬面之第一浮接部份

153‧‧‧第一缺口

154‧‧‧接地金屬面之第二浮接部份

155‧‧‧第二缺口

160‧‧‧鍵盤

170‧‧‧顯示器

180‧‧‧次要天線

CC1‧‧‧第一曲線

CC2‧‧‧第二曲線

CC3‧‧‧第三曲線

CC4‧‧‧第四曲線

CC5‧‧‧第五曲線

CC6‧‧‧第六曲線

D1‧‧‧主要天線與接地金屬面之間距

GC1‧‧‧第一空隙

GC2‧‧‧第二空隙

L1‧‧‧第一浮接部份之長度

L2‧‧‧第二浮接部份之長度

W1‧‧‧第一浮接部份之寬度

W2‧‧‧第二浮接部份之寬度

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置之剖面圖；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置之前視圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之接地金屬面之俯視圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置之剖面圖； 第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置之主要天線之返回損失圖；第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置之主要天線之天線效率圖；第7圖係顯示根據本發明另一實施例所述之可變形行動裝置之前視圖；以及第8圖係顯示根據本發明另一實施例所述之接地金屬面之俯視圖。

為讓本發明之目的、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圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置(Transformable Mobile Device)100之剖面圖。可變形行動裝置100可操作於一筆記本模式(Notebook Mode)或一平板模式(Tablet Mode)。在第1圖之實施例中，可變形行動裝置100係操作於筆記本模式。可變形行動裝置100至少包括：一基座(Base)110、一上蓋(Upper Cover)120、一轉軸(Hinge)130、一主要天線(Main Antenna)140，以及一接地金屬面150。基座110係用於容納可變形行動裝置100之主要控制元件，例如：一處理器、一觸控模組、一記憶體、一固態硬碟，以及一光碟機(未顯示)。上蓋120係用於容納可變形行動裝置100之一顯示器(未顯示)。轉軸130係連接於基座110和上蓋120之間。藉由控制轉軸130，可變形行動裝置100可於筆記本模式和平板模式之間進 行切換。

主要天線140係設置於上蓋120內。主要天線140可耦接至可變形行動裝置100之一射頻(Radio Frequency)模組(未顯示)，並可用於傳送或接收無線信號。主要天線140之形狀、種類在本發明中並不特別作限制。例如，主要天線140可以是一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一迴圈天線(Loop Antenna)、一補釘天線(Patch Antenna)、一螺旋天線(Helical Antenna)，或是一晶片天線(Chip Antenna)。在第1圖之實施例中，接地金屬面150為基座110內之一系統接地面。在另一些實施例中，接地金屬面150亦可為基座110之一金屬背蓋，並設置於基座110之一外表面111上。必須注意的是，接地金屬面150包括一主要部份151和一第一浮接部份152，其中第一浮接部份152係與主要部份151完全分離。接地金屬面150之分割設計可用於解決傳統天線元件於平板模式中易受到干擾之問題，其將於下列實施例中作詳細說明。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置100之前視圖。在第2圖之實施例中，基座110包括一鍵盤160，而上蓋120包括一顯示器170，其中主要天線140係介於顯示器170和上蓋120之一邊緣之間。在另一些實施例中，主要天線140亦可位於顯示器170之左側或右側。鍵盤160可以是一實體鍵盤或是一光滑觸控板。顯示器170可以是一液晶螢幕，其內嵌於上蓋120之中。可變形行動裝置100更可包括其他週邊元件，例如：一外接滑鼠、一外接揚聲器，或是一外接電源供應器(未顯示)。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之接地金屬面150之俯視圖。接地金屬面150包括主要部份151和第一浮接部份152，其中第一浮接部份152係與主要部份151完全分離。詳細而言，主要部份151具有一第一缺口153，其中第一缺口153大致為一矩形。第一浮接部份152大致為一較小矩形，並係位於第一缺口153之內。第一浮接部份152和主要部份151之間形成一第一空隙GC1，其中第一空隙GC1之寬度約介於2mm至5mm之間。第一浮接部份152之長度L1約等於主要天線140之一中心操作頻率之四分之一波長(λ/4)。第一浮接部份152之寬度W1則較主要天線140之寬度更寬。在此設計下，第一浮接部份152將容易與主要天線140產生共振，並增強其間之交互耦合效應(Mutual Coupling Effect)。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置100之剖面圖。在第4圖之實施例中，可變形行動裝置100係操作於平板模式。詳細而言，當可變形行動裝置100操作於平板模式時，上蓋120轉動至基座110之下方並大致與接地金屬面150相平行，而主要天線140係貼近於接地金屬面150之第一浮接部份151。例如，主要天線140和第一浮接部份151之一間距D1可達最短3mm。此時，主要天線140於接地金屬面150上將具有一垂直投影141，而此垂直投影141係完全位於接地金屬面150之第一浮接部份151之內部。由於第一浮接部份151係與接地金屬面150之其餘部份完全斷開，第一浮接部份151將不會被視為對主要天線140之一接地遮蔽元件。相反的，在適當尺寸設計下，第一浮接部份151會與主要天線140之間產生交互 耦合效應，第一浮接部份151可向外導引主要天線140之輻射，從而提升主要天線140之增益。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置100之主要天線140之返回損失(Return Loss)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表返回損失(dB)。在第5圖之實施例中，一第一曲線CC1係代表可變形行動裝置100操作於筆記本模式時主要天線140之操作特性，而一第二曲線CC2係代表可變形行動裝置100操作於平板模式時主要天線140之操作特性。必須注意的是，第二曲線CC2所代表之可變形行動裝置100，其接地金屬面係完整且未具有任何浮接部份。根據第一曲線CC1和第二曲線CC2之量測結果可知，在筆記本模式下，主要天線140原本可涵蓋Wi-Fi頻帶(約介於2400MHz至2484MHz之間，以及約介於5150MHz至5850MHz之間)，但切換至平板模式時，由於主要天線140會受到鄰近之接地金屬面所干擾，其共振頻率將會向左或向右漂移，而無法涵蓋所需之Wi-Fi頻帶。一第三曲線CC3則代表本發明所提之可變形行動裝置100操作於平板模式時主要天線140之操作特性。必須注意的是，第三曲線CC3所代表之可變形行動裝置100，其接地金屬面150係如第3圖所示，已包括彼此分離之主要部份151和第一浮接部份152。根據第三曲線CC3之量測結果可知，第一浮接部份152之加入有助於使得主要天線140維持涵蓋原本之Wi-Fi頻帶，而不易受到可變形行動裝置100於筆記本模式和平板模式之間切換所影響。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形 行動裝置100之主要天線140之天線效率(Antenna Efficiency)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表天線效率(dB)。在第6圖之實施例中，一第四曲線CC4係代表可變形行動裝置100操作於筆記本模式時主要天線140之操作特性，一第五曲線CC5和一第六曲線CC6係代表可變形行動裝置100操作於平板模式時主要天線140之操作特性。必須注意的是，第五曲線CC5所代表之可變形行動裝置100，其接地金屬面係完整且未具有任何浮接部份，而第六曲線CC6所代表之可變形行動裝置100，其接地金屬面150已包括彼此分離之主要部份151和第一浮接部份152。根據第四曲線CC4、第五曲線CC5、第六曲線CC6之量測結果可知，若接地金屬面未作切割，則可變形行動裝置100由筆記本模式切換至平板模式將會導致主要天線140之天線效率下降約3dB，但若將接地金屬面150分割為主要部份151和第一浮接部份152之後，則可重新提升可變形行動裝置100之天線效率(操作於平板模式)達2至3dB。因此，第一浮接部份152之加入有助於使得主要天線140不易受到可變形行動裝置100於筆記本模式和平板模式之間切換所影響。

在本發明之設計下，當可變形行動裝置100操作於平板模式時，其接地金屬面150和主要天線140之間距D1可縮小至約3mm。然而，傳統可變形筆記型電腦為維持天線性能，其於平板模式中，前述接地金屬面和天線之間距須達約10mm。與傳統技術相比，本發明之可變形行動裝置100可同時兼得縮小裝置尺寸、提高天線增益，以及維持天線頻寬等優勢，故其很適合應用於各種具通訊功能之可變形行動裝置當中。

第7圖係顯示根據本發明另一實施例所述之可變形行動裝置700之前視圖。第7圖和第2圖相似，兩者之差異在於，第7圖之可變形行動裝置700更包括一次要天線(Auxiliary Antenna)180。次要天線180亦設置於上蓋120內，並介於顯示器170和上蓋120之邊緣之間。次要天線180和主要天線140可操作於相同頻帶，例如：Wi-Fi頻帶(約介於2400MHz至2484MHz之間，以及約介於5150MHz至5850MHz之間)。相對應地，可變形行動裝置700包括一接地金屬面850，如下列第8圖所述。

第8圖係顯示根據本發明另一實施例所述之接地金屬面850之俯視圖。第8圖和第3圖相似，兩者之差異在於，第8圖之接地金屬面850更包括一第二浮接部份154，其中第二浮接部份154係與主要部份151完全分離。詳細而言，主要部份151更具有一第二缺口155，其中第二缺口155大致為一矩形。第二浮接部份154大致為一較小矩形，並係位於第二缺口155之內。第二浮接部份155和主要部份151之間形成一第二空隙GC2，其中第二空隙GC2之寬度約介於2mm至5mm之間。第二浮接部份154之長度L2約等於次要天線180之一中心操作頻率之四分之一波長。第二浮接部份154之寬度W2則較次要天線180之寬度更寬。在此設計下，第二浮接部份154將容易與次要天線180產生共振，並增強其間之交互耦合效應。相似地，當可變形行動裝置700操作於平板模式時，次要天線180係貼近於接地金屬面850之第二浮接部份154。此時，次要天線180於接地金屬面850上將具有一垂直投影，而此垂直投影係完全位於接地金屬面850之第二浮接部份154之內部。第二浮接部份154會與次要 天線180之間產生交互耦合效應，其中第二浮接部份154可向外導引次要天線180之輻射，從而提升次要天線180之增益。第7-8圖之可變形行動裝置700之其餘特徵皆與第1-4圖所述之可變形行動裝置100類似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。

在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧可變形行動裝置

110‧‧‧基座

111‧‧‧基座之外表面

120‧‧‧上蓋

130‧‧‧轉軸

140‧‧‧主要天線

150‧‧‧接地金屬面

151‧‧‧接地金屬面之主要部份

152‧‧‧接地金屬面之第一浮接部份

Claims (9)

1. 一種可變形行動裝置，操作於一筆記本模式或一平板模式，並包括：一基座；一上蓋；一轉軸，連接於該基座和該上蓋之間；一主要天線，設置於該上蓋內；以及一接地金屬面，設置於該基座內或是該基座之一外表面上，其中該接地金屬面包括一主要部份和一第一浮接部份，而該第一浮接部份係與該主要部份完全分離；其中當該可變形行動裝置操作於該平板模式時，該上蓋轉動至該基座之下方並大致與該接地金屬面相平行，該第一浮接部份與該主要天線之間產生交互耦合效應，從而提升該主要天線之增益。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中該接地金屬面為該基座之一金屬背蓋，或為該基座內之一系統接地面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中該主要部份具有一第一缺口，該第一浮接部份係位於該第一缺口之內，而該第一浮接部份和該主要部份之間之一第一空隙之寬度約介於2mm至5mm之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中該基座包括一鍵盤，該上蓋包括一顯示器，而該主要天線係介於該顯示器和該上蓋之一邊緣之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中當該可變形行動裝置操作於該平板模式時，該主要天線係貼近於該第一浮接部份。
6. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中該第一浮接部份之長度約等於該主要天線之一中心操作頻率之四分之一波長。
7. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中當該可變形行動裝置操作於該平板模式時，該主要天線於該接地金屬面上具有一垂直投影，而該垂直投影係完全位於該第一浮接部份之內部。
8. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，更包括：一次要天線，設置於該上蓋內；其中該接地金屬面更包括一第二浮接部份，而該第二浮接部份係與該主要部份完全分離；其中當該可變形行動裝置操作於該平板模式時，該上蓋轉動至該基座之下方並大致與該接地金屬面相平行，而該次要天線係貼近於該第二浮接部份；其中該第二浮接部份之長度約等於該次要天線之一中心操作頻率之四分之一波長。
9. 如申請專利範圍第8項所述之可變形行動裝置，其中該主要部份更具有一第二缺口，該第二浮接部份係位於該第二缺口之內，而該第二浮接部份和該主要部份之間之一第二空隙之寬度約介於2mm至5mm之間。