TWI612721B - 具有天線的電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種具有天線的電子裝置包括第一金屬殼體、第二金屬殼體、第一金屬轉軸、第二金屬轉軸、開槽孔天線結構以及饋入單元。第一金屬殼體、第一金屬轉軸、第二金屬殼體與第二金屬轉軸構成閉槽孔天線結構。開槽孔天線結構設置於第一金屬殼體。第一金屬轉軸位於第一金屬殼體的第一側邊的正投影被涵蓋於開槽孔天線結構位於第一金屬殼體的第一側邊的正投影之中。饋入單元橫跨開槽孔天線結構，以激發開槽孔天線結構的四分之一波長共振模態。開槽孔天線結構藉由第一金屬殼體的中間金屬部將能量耦合至閉槽孔天線結構以激發閉槽孔天線結構的全波長共振模態。

Description

具有天線的電子裝置

本發明有關於一種電子裝置，且特別是一種在轉軸具有天線的電子裝置。

具有無線通訊能力或無線連網能力的電子裝置以攜帶方便為重要考量，如筆記型電腦是一種攜帶方便的電腦設備。請參照圖1，筆記型電腦的外觀型態主要區分為三個部分，分別是具有螢幕的上蓋1、轉軸2與下蓋3，轉軸2用以連接上蓋1與下蓋3。因為無線網路的發達，使得現有的筆記型電腦已必備無線網路功能，且常使用內藏式天線以保持外觀簡約，但大多仍考慮到多個通訊頻帶的應用，例如同時具有操作在2.4GHz頻帶的IEEE 802.11b/g規格，以及5GHz頻帶的IEEE 802.11a/n/ac規格的無線區域網路(WLAN)功能。甚至，有些新穎的筆記型電腦也被要求須支援無線廣域網路(WWAN)的應用，例如須符合長期演進技術(LTE)的無線連網功能，使得筆記型電腦裝置所能使用的無線通訊頻帶與頻寬越益增大。

常見的筆記型電腦的隱藏式設計的天線通常設置於上蓋1的部分。然而，現行筆記型電腦為了更強調外觀美感，製造商往往將上蓋1的螢幕邊框大幅縮減，使得天線擺放的位置大幅限縮，甚至，產品使用金屬外殼的設計。因此，在相同無線通訊品 質甚至要求更高的無線傳輸效能的條件下，對應用於筆記型電腦的天線設計技術人員而言是嚴格的挑戰。

本發明實施例提供一種具有天線的電子裝置，天線結構適用於具有金屬外殼以及轉軸的電子裝置。

本發明實施例提供一種具有天線的電子裝置，包括第一金屬殼體、第二金屬殼體、第一金屬轉軸、第二金屬轉軸、開槽孔天線結構以及饋入單元。第一金屬殼體具有第一側邊。第二金屬殼體具有第二側邊。第一金屬轉軸連接於第一金屬殼體的第一側邊與第二金屬殼體的第二側邊之間。第二金屬轉軸連接於第一金屬殼體的第一側邊與第二金屬殼體的第二側邊之間，其中第一金屬殼體、第一金屬轉軸、第二金屬殼體與第二金屬轉軸構成閉槽孔天線結構。開槽孔天線結構設置於第一金屬殼體，開槽孔天線結構的開口位於第一金屬殼體的第三側邊，第三側邊與第一側邊彼此連接，開槽孔天線結構與閉槽孔天線結構彼此平行，且第一金屬轉軸位於第一金屬殼體的第一側邊的正投影被涵蓋於開槽孔天線結構位於第一金屬殼體的第一側邊的正投影之中，其中第一金屬殼體具有中間金屬部，中間金屬部位於開槽孔天線結構與閉槽孔天線結構之間。饋入單元橫跨開槽孔天線結構，以激發開槽孔天線結構的四分之一波長共振模態，其中饋入單元設置於微波基板的第一面，且微波基板以第二面接觸第一金屬殼體，微波基板的第一面與第二面彼此平行。饋入單元用以激發中間金屬部的電流，開槽孔天線結構藉由中間金屬部將能量耦合至閉槽孔天線結構以激發閉槽孔天線結構的全波長共振模態。

綜上所述，本發明實施例提供一種具有天線的電子裝置，天線可利用電子裝置的兩個金屬殼體與轉軸實現閉槽孔天線結構，且藉由設置於第一金屬殼體的開槽孔天線結構將能量透過第一金屬殼體的中間金屬部耦合至閉槽孔天線結構，以激發閉槽孔天線結構的共振模態。據此，可將天線整合於電子裝置的金屬殼體與轉軸。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅是用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

1‧‧‧上蓋

2‧‧‧轉軸

3‧‧‧下蓋

4‧‧‧第一金屬殼體

41‧‧‧第一側邊

43‧‧‧第三側邊

49‧‧‧螢幕

401‧‧‧中間金屬部

5a‧‧‧第一金屬轉軸

5b‧‧‧第二金屬轉軸

6‧‧‧第二金屬殼體

61‧‧‧第二側面

7‧‧‧開槽孔天線結構

71‧‧‧開口

8‧‧‧閉槽孔天線結構

9‧‧‧饋入單元

90‧‧‧微波基板

901‧‧‧第一面

902‧‧‧第二面

92‧‧‧阻抗匹配單元

99‧‧‧導電膠

P1‧‧‧饋入端

P2‧‧‧接地端

A、B、C‧‧‧返回損失曲線

M1‧‧‧四分之一波長共振模態

M2‧‧‧全波長共振模態

D‧‧‧距離

圖1是傳統的筆記型電腦的示意圖。

圖2是本發明實施例提供的具有天線的電子裝置的示意圖。

圖3A是本發明實施例提供的具有天線的電子裝置的饋入單元及其微波基板的示意圖。

圖3B是本發明實施例提供的開槽孔天線結構與閉槽孔天線結構的返回損失圖。

圖4是本發明實施例提供的具有天線的電子裝置的饋入單元及其微波基板利用導電膠組裝於第一金屬殼體的示意圖。

圖5是本發明實施例提供的具有天線的電子裝置的開槽孔天線結構與閉槽孔天線結構的局部放大示意圖。

圖6是本發明實施例提供的開槽孔天線結構與閉槽孔天線結構的返回損失圖。

圖7是本發明另一實施例提供的具有天線的電子裝置的開槽孔天線結構與閉槽孔天線結構的局部放大示意圖。

本發明實施例中的電子裝置以筆記型電腦作為舉例，但本發明並不因此限定，只要是具有兩個殼體以及連接兩者的轉軸的電子裝置就適用本發明實施例的天線設計。請參照圖2，圖2是本發明實施例提供的具有天線的電子裝置的示意圖。本實施例的具有天線的電子裝置是筆記型電腦，其包括第一金屬殼體4、第二金屬殼體6、第一金屬轉軸5a、第二金屬轉軸5b、開槽孔天線結構7以及饋入單元9。本發明實施例的筆記型電腦的上蓋與下蓋分別包括第一金屬殼體4與第二金屬殼體6。第一金屬殼體4為螢幕49的金屬背蓋，但螢幕49的邊框可以不為金屬。圖2中省略了設置於第二金屬殼體6的鍵盤、觸控板等配置，藉以凸顯本實施例主要元件。圖中的第一金屬轉軸5a與第二金屬轉軸5b的形狀僅用以示意，本發明並不限定所使用的金屬轉軸的形狀。

請同時參照圖2與圖3A，圖3A是本發明實施例提供的具有天線的電子裝置的饋入單元及其微波基板的示意圖。第一金屬殼體4具有第一側邊41。第二金屬殼體6具有第二側邊61。第一金屬轉軸5a連接於第一金屬殼體4的第一側邊41與第二金屬殼體6的第二側邊61之間。第二金屬轉軸5b連接於第一金屬殼體4的第一側邊41與第二金屬殼體6的第二側邊61之間，其中第一金屬殼體4、第一金屬轉軸5a、第二金屬殼體6與第二金屬轉軸5b構成閉槽孔天線結構8。開槽孔天線結構7設置於第一金屬殼體4，開槽孔 天線結構7的開口71位於第一金屬殼體4的第三側邊43，第三側邊43與第一側邊41彼此連接，第三側邊43例如是連接螢幕49的非金屬邊框。開槽孔天線結構7與閉槽孔天線結構8彼此平行，且第一金屬轉軸5a位於第一金屬殼體4的第一側邊41的正投影被涵蓋於開槽孔天線結構7位於第一金屬殼體4的第一側邊41的正投影之中。第一金屬殼體4具有中間金屬部401，中間金屬部401位於開槽孔天線結構7與閉槽孔天線結構8之間。饋入單元9橫跨開槽孔天線結構7，以激發開槽孔天線結構7的四分之一波長共振模態。饋入單元9設置於微波基板90(微波基板例如是玻璃纖維基板，如FR4基板)的第一面901，且微波基板90(設置於第一金屬殼體4的內側，以內藏於電子裝置的整個機殼中)以第二面902接觸第一金屬殼體4，微波基板90的第一面901與第二面902彼此平行。饋入單元9具有饋入端P1，一般利用同軸電纜線(Coaxial Cable)的中心導線以焊錫方式錫接饋入端P1，而同軸電纜線的外層導體則錫接第一金屬殼體4，如圖3A為例，同軸電纜線的外層導體錫接接地端P2。饋入單元9用以激發中間金屬部401的電流，開槽孔天線結構7藉由中間金屬部401將能量耦合至閉槽孔天線結構8以激發閉槽孔天線結構8的全波長共振模態。

請參照圖3B，圖3B是本發明實施例提供的開槽孔天線結構與閉槽孔天線結構的返回損失圖。開槽孔天線結構7的四分之一波長共振模態的頻率例如涵蓋長期演進技術(LTE)710MHz的頻帶，在圖3B中為模態M1。開槽孔天線結構7的四分之一波長共振模態也可以是位於GSM 850、GSM 900的頻帶(其頻率範圍分別是824-960MHz與880-960MHz)。閉槽孔天線結構8的全波長共振模 態的頻率例如涵蓋廣域無線網路(WWLAN)的960MHz的頻帶，在圖3B中為模態M2。但上述頻率僅是用以舉例，並非用以限定本發明。對應於圖3B的返回損失曲線的開槽孔天線結構7、閉槽孔天線結構8與饋入單元9的相關參數如下所述。閉槽孔天線結構8的長度是第一金屬轉軸5a與第二金屬轉軸5b的間距，為290毫米(mm)。閉槽孔天線結構8的寬度是第一金屬殼體4的第一側邊41與第二金屬殼體6的第二側邊61的距離，為8毫米。開槽孔天線結構7的長度(平行於閉槽孔天線結構8)為60毫米，開槽孔天線結構7的寬度是開口71的寬度，為3.2毫米。饋入單元9與開口71的距離D為42.5毫米。在本實施例中，為了便於設定操作頻率，一般使開槽孔天線結構7的長度短於閉槽孔天線結構8的長度。中間金屬部401的寬度就是開槽孔天線結構7與閉槽孔天線結構8的距離，為14毫米。另外，饋入單元9也包括阻抗匹配單元92，阻抗匹配單元92的設置例如為圖3A所示，開槽孔天線結構7是位於阻抗匹配單元92在第一金屬殼體4的正投影以及中間金屬部401之間。或者，如圖7所示，阻抗匹配單元92在第一金屬殼體4的正投影是位於中間金屬部401。

請再參照圖3A，需要注意的是，第一金屬殼體4是機殼的螢幕49的金屬背蓋，第一金屬殼體4的第三側邊43所連接的機殼上蓋的其他部分(如螢幕49的邊框)可以為非金屬，至少在開槽孔天線結構7的開口71附近的機殼上蓋其他部分為非金屬，藉此在整體機殼組裝完成後可以實現開放式槽孔。需要注意的是，本發明實施例中的圖式所呈現開槽孔天線結構7、饋入單元9與微波基板90的大小、形狀與長寬比例是經過調整以幫助識別各個元件，本發明實施例中的圖式所呈現開槽孔天線結構7、饋入單元9與微波 基板90的大小、形狀與長寬比例並非用以限定本發明。微波基板90例如是以鎖固元件鎖固於第一金屬殼體4的內側，或者參照圖4，利用導電膠99或金屬箔將微波基板90的第二面902貼合於第一金屬殼體4的內側。

接著，請參照圖5與圖6，圖5是本發明實施例提供的具有天線的電子裝置的開槽孔天線結構與閉槽孔天線結構的局部放大示意圖，圖6是本發明實施例提供的開槽孔天線結構與閉槽孔天線結構的返回損失圖。在圖5中省略了微波基板90。饋入單元9與開槽孔天線結構7的開口71的距離D用以調整開槽孔天線結構7的四分之一波長共振模態的頻率，在圖6中的返回損失曲線A、B、C分別是對應於距離D為42.5毫米(mm)、35.5毫米、25.5毫米的情況。饋入單元7與開槽孔天線結構7的開口71的距離D增加時，開槽孔天線結構7的四分之一波長共振模態M1的頻率隨之上升。並且，由圖6可見，饋入單元9與開槽孔天線結構7的開口71的距離D也用以調整閉槽孔天線結構8的全波長共振模態M2的阻抗匹配。但距離D不影響閉槽孔天線結構8的全波長共振模態M2的頻率。饋入單元9與開槽孔天線結構7的開口71的距離D增加時，閉槽孔天線結構8的全波長共振模態M2的阻抗愈接近50歐姆，也就是阻抗匹配愈佳。但為了調整開槽孔天線結構7的四分之一波長共振模態M1的頻率點符合所需，則距離D依頻率選擇需求而有一個適當的值。

再者，在本發明實施例中，開槽孔天線結構的高階共振模態以及閉槽孔天線結構的高階共振模態可以是對應於2.4GHz的無線網路應用頻段。可替換的，上述高階模態的頻率例如也可以是對應於GSM 1800/1900/UMTS(1710-2170MHz)頻帶， 或是LTE 2300/2500(2300-2690MHz)的頻帶，又例如為5GHz的無線網路應用頻段。然而，上述頻帶僅是用以舉例，本發明並不因此限定開槽孔天線結構的高階共振模態以及閉槽孔天線結構的高階共振模態的應用頻帶。

綜上所述，本發明實施例所提供的具有天線的電子裝置，適用於具有金屬外殼的電子裝置，不但利用金屬背蓋(第一金屬殼體)實現開槽孔，且將閉槽孔天線結構整合於電子裝置的轉軸。再者，依據本發明實施例所述，本發明實施例所提供的天線設計可以應用於諸如LTE 710MHz、無線廣域網路(WWAN)960MHz、GSM 850(824-960MHz)、GSM 900(880-960MHz)、GSM 1800/1900/UMTS(1710-2170MHz)、LTE 2300/2500(2300-2690MHz)、2.4GHz無線區域網路(WLAN)以及5GHz的WiFi無線區域網路等應用。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

4‧‧‧第一金屬殼體

41‧‧‧第一側邊

43‧‧‧第三側邊

49‧‧‧螢幕

401‧‧‧中間金屬部

5a‧‧‧第一金屬轉軸

5b‧‧‧第二金屬轉軸

6‧‧‧第二金屬殼體

61‧‧‧第二側面

7‧‧‧開槽孔天線結構

8‧‧‧閉槽孔天線結構

9‧‧‧饋入單元

90‧‧‧微波基板

Claims (10)

1. 一種具有天線的電子裝置，包括：一第一金屬殼體，具有一第一側邊；一第二金屬殼體，具有一第二側邊；一第一金屬轉軸，連接於該第一金屬殼體的該第一側邊與該第二金屬殼體的該第二側邊之間；一第二金屬轉軸，連接於該第一金屬殼體的該第一側邊與該第二金屬殼體的該第二側邊之間，其中該第一金屬殼體、該第一金屬轉軸、該第二金屬殼體與該第二金屬轉軸構成一閉槽孔天線結構；一開槽孔天線結構，設置於該第一金屬殼體，該開槽孔天線結構的一開口位於該第一金屬殼體的一第三側邊，該第三側邊與該第一側邊彼此連接，該開槽孔天線結構與該閉槽孔天線結構彼此平行，且該第一金屬轉軸位於該第一金屬殼體的該第一側邊的正投影被涵蓋於該開槽孔天線結構位於該第一金屬殼體的該第一側邊的正投影之中，其中該第一金屬殼體具有一中間金屬部，該中間金屬部位於該開槽孔天線結構與該閉槽孔天線結構之間；以及一饋入單元，橫跨該開槽孔天線結構，以激發該開槽孔天線結構的四分之一波長共振模態，其中該饋入單元設置於一微波基板的一第一面，且該微波基板以一第二面接觸該第一金屬殼體，該微波基板的該第一面與該第二面彼此平行；其中，該饋入單元用以激發該中間金屬部的電流，該開槽孔天線結構藉由該中間金屬部將能量耦合至該閉槽孔天線結構以激發該閉槽孔天線結構的全波長共振模態。
2. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，其中該具有天線的電子裝置是筆記型電腦。
3. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，其中該開槽孔天線結構的四分之一波長共振模態的頻率涵蓋長期演進技術(LTE)710MHz的頻帶。
4. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，其中該閉槽孔天線結構的全波長共振模態的頻率涵蓋廣域無線網路(WWLAN)的960MHz的頻帶。
5. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，其中該饋入單元與該開槽孔天線結構的該開口的距離用以調整該開槽孔天線結構的四分之一波長共振模態的頻率。
6. 根據請求項第5項所述之具有天線的電子裝置，其中該饋入單元與該開槽孔天線結構的該開口的距離增加時，該開槽孔天線結構的該四分之一共振模態的頻率上升。
7. 根據請求項第5項所述之具有天線的電子裝置，其中該饋入單元與該開槽孔天線結構的該開口的距離用以調整該閉槽孔天線結構的全波長共振模態的阻抗匹配。
8. 根據請求項第7項所述之具有天線的電子裝置，其中該饋入單元與該開槽孔天線結構的該開口的距離增加時，該閉槽孔天線結構的該全波長共振模態的阻抗愈接近50歐姆。
9. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，其中該開槽孔天線結構的長度短於該閉槽孔天線結構的長度。
10. 根據請求項第1項所述之具有天線的電子裝置，其中該饋入單元包括一阻抗匹配單元，該阻抗匹配單元在該第一金屬殼體的 正投影位於該中間金屬部。