TWI617095B

TWI617095B - 電子裝置

Info

Publication number: TWI617095B
Application number: TW105135210A
Authority: TW
Inventors: 顏銘慶; 張琨盛; 黃士庭; 林敬基
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-03-01
Also published as: TW201818610A

Abstract

一種電子裝置，包括接地面、第一輻射元件與第二輻射元件。接地面的邊緣與第一輻射元件的開口槽沿著預設方向延伸。第一輻射元件的第一端具有饋入點，且第二輻射元件的第一端電性連接第一輻射元件。第一與第二輻射元件的第二端分別為一開路端。第一與第二輻射元件形成操作在第一頻段與第二頻段的單極天線。單極天線中之第一共振路徑的長度為第一頻段之最低頻率的1/2波長，且單極天線中之第二共振路徑的長度為第二頻段之最低頻率的1/2波長。

Description

電子裝置

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種包括單極天線的電子裝置。

近年來，具有金屬質感的電子裝置(例如，平板電腦、筆記型電腦)受到消費者的青睞。例如，具有金屬質感的殼體是近年來非常熱門的外觀設計，且因應電子裝置中之天線元件的設置，殼體的邊框上大多設有天線窗(antenna window)。此外，現有的電子裝置更導入了窄邊框的機身設計，以突顯產品的獨特性與外觀設計。然而，在加入窄邊框的外觀設計後，電子裝置中可用以設置天線元件/天線窗的空間也就越來越少。尤其是，在窄邊框的外觀設計下，天線元件/天線窗在Y軸方向上的高度受到極大的限制，且天線元件往往會受到金屬環境的影響而無法滿足電子裝置的應用需求。

本發明提供一種電子裝置，其單極天線具有低姿態的特性，並可降低周遭金屬環境所造成的影響。

本發明的電子裝置，包括接地面、第一輻射元件與第二輻射元件。接地面包括沿著預設方向延伸的邊緣。第一輻射元件鄰近接地面的邊緣，並包括沿著預設方向延伸的開口槽。第一輻射元件的第一端具有饋入點，第一輻射元件的第二端為第一開路端，且第一輻射元件的第一端與第二端位在開口槽之開口的兩側。第二輻射元件的第一端電性連接第一輻射元件，且第二輻射元件的第二端為第二開路端。第一輻射元件與第二輻射元件形成操作在第一頻段與第二頻段的單極天線。單極天線包括從饋入點延伸至第一開路端的第一共振路徑以及從饋入點延伸至第二開路端的第二共振路徑。第一共振路徑的長度為第一頻段之最低頻率的1/2波長，且第二共振路徑的長度為第二頻段之最低頻率的1/2波長。

在本發明的一實施例中，上述的第一輻射元件包括第一區段、第二區段與第三區段。其中，第一區段的第一端具有饋入點。第二區段的第一端形成第一開路端。第三區段的第一端電性連接第一區段的第二端，且第三區段的第二端電性連接第二區段的第二端。第一區段與第二區段分別沿著預設方向延伸，且第一區段的長度與第二區段的長度分別為第三區段之寬度的2倍以上。

基於上述，本發明之電子裝置中的第一輻射元件與第二輻射元件可形成單極天線，且第一輻射元件中的開口槽與接地面的邊緣皆沿著預設方向延伸。藉此，將有助於縮減單極天線的高度。此外，單極天線可抵抗周遭金屬環境所造成的影響，從而可符合電子裝置在窄邊框之外觀設計下的應用需求。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明一實施例之電子裝置的示意圖。如圖1所示，電子裝置100包括接地面110、第一輻射元件120以及第二輻射元件130。其中，接地面110包括邊緣111，且邊緣111沿著預設方向(例如，X軸方向)延伸。第一輻射元件120鄰近接地面110的邊緣111，且第一輻射元件120包括開口槽101。

更進一步來看，第一輻射元件120的第一端具有饋入點FP1，且第一輻射元件120的第二端為第一開路端。此外，第一輻射元件120的第一端與第二端是位在開口槽101之開口的兩側。由於第一輻射元件120中的開口槽101是沿著預設方向(例如，X軸方向)延伸，因此將有助於延長第一輻射元件120在預設方向上的尺寸(例如，第一輻射元件120的長度D11)，從而有助於降低第一輻射元件120在垂直於預設方向之方向上的尺寸(例如，第一輻射元件120的寬度D12)。在一實施例中，第一輻射元件120的長寬比值，亦即長度D11與寬度D12的比值，不小於4。

第二輻射元件130的第一端電性連接第一輻射元件120，且第二輻射元件130的第二端為第二開路端。此外，第一輻射元件120與第二輻射元件130可形成一單極天線(monopole antenna)140，且單極天線140可操作在第一頻段與第二頻段。舉例來說，單極天線140包括第一共振路徑151與第二共振路徑152。其中，第一共振路徑151是從饋入點FP1延伸至第一開路端，且單極天線140可透過第一共振路徑151操作在第一頻段。第二共振路徑152是從饋入點FP1延伸至第二開路端，且單極天線140可透過第二共振路徑152操作在第二頻段。

值得一提的是，一般的單極天線是採用1/4波長的共振機制。但是，圖1實施例中的單極天線140並非是採用1/4波長的共振機制，以藉此抵抗或是降低周遭金屬環境所造成的影響。具體而言，第一共振路徑151的長度為第一頻段之最低頻率的1/2波長，且第二共振路徑152的長度為第二頻段之最低頻率的1/2波長。

藉此，金屬環境所引發的電容效應，例如：接地面110與第一輻射元件120之間的電容效應，以及接地面110與第二輻射元件130之間的電容效應，其對單極天線140所造成的影響，將可透過第一輻射元件120與第二輻射元件130所形成的等效電感來予以降低，從而有助於提升單極天線140的輻射效率。此外，隨著開口槽101在預設方向(例如，X軸方向)上的延伸，將可降低第一輻射元件120的寬度D12，從而有助於縮減單極天線140在Y軸方向上的高度D13(亦即，天線窗的高度)。換言之，單極天線140具有低姿態(low-profile)的特性，並可抵抗周遭金屬環境所造成的影響。因此，單極天線140將可符合電子裝置100在窄邊框之外觀設計下的應用需求。

舉例來說，圖2是依照本發明一實施例之電子裝置的外觀示意圖。如圖2所示，電子裝置100可例如是一筆記型電腦，且電子裝置100更包括第一機體210、第二機體220以及樞軸230。其中，樞軸230連接在第一機體210與第二機體220之間，且第一機體210與第二機體220可藉由樞軸而相對轉動。此外，圖2更標示出單極天線140在第一機體210中的位置。

具體而言，第一機體210的外表面可由一背蓋所構成，且第一機體210的內表面可由一邊框240所構成。其中，邊框240包括導電框體241與絕緣殼體242。導電框體241環繞設置在第一機體210上的顯示器250，且導電框體241電性連接至接地面110。絕緣殼體242可為長條狀，且絕緣殼體242連接導電框體241的一側壁。此外，單極天線140設置在第一機體210內，並面對絕緣殼體242。

換言之，在整體配置上，第一輻射元件120與第二輻射元件130分別面對絕緣殼體242。亦即，第一輻射元件120與第二輻射元件130在第一機體210之外表面上的正投影與絕緣殼體242在第一機體210之外表面上的正投影相互重疊。藉此，絕緣殼體242將可用以形成單極天線140的天線窗。此外，在一實施例中，絕緣殼體242的寬度，亦即單極天線140/天線窗的高度D13，可介在2.5毫米至4毫米之間。

舉例來說，單極天線140所涵蓋的第一頻段可例如是2.4GHz，單極天線140所涵蓋的第二頻段可例如是5GHz，且單極天線140/天線窗的高度D13可例如是3毫米。此外，絕緣殼體242與顯示器250之間的間距D21可例如是2毫米，以藉此形成單極天線140的焊接區。其中，單極天線140在與後端電路(例如，收發器)電性連接上所需的走線(例如，同軸纜線)將可配置在焊接區。此外，單極天線140的饋入點FP1是位在整體天線結構的單側(例如，右側)。藉此，將有利於單極天線140與後端電路的連接，從而有助於簡化單極天線140在組裝上之走線的複雜度。

請繼續參照圖1。第一輻射元件120包括第一區段121、第二區段122與第三區段123。其中，第一區段121的第一端具有饋入點FP1，且第一區段121可形成開口槽101的第一側壁。第二區段122的第一端用以形成第一開路端，且第二區段122可形成開口槽101的第二側壁。第三區段123的第一端電性連接第一區段121的第二端，且第三區段123的第二端電性連接第二區段122的第二端。此外，第三區段123可形成開口槽101的底部。

第二輻射元件130的第一端電性連接第三區段123的第二端，且第三區段123位在第二輻射元件130與第二區段122之間。亦即，第二輻射元件130、第三區段123以及第二區段122沿著預設方向(例如，X軸方向)依序排列。此外，在一實施例中，第一區段121、第二區段122與第二輻射元件130平行於接地面110的邊緣111，且第三區段123垂直於接地面110的邊緣111。

在整體架構上，第一至第三區段121~123可形成第一共振路徑151，且第一區段121、第三區段123與第二輻射元件130可形成第二共振路徑152。此外，單極天線140可透過饋入點FP1接收來自電子裝置100中之收發器的饋入訊號。藉此，在饋入訊號的激發下，單極天線140將可透過第一共振路徑151操作在第一頻段，並可透過第二共振路徑152操作在第二頻段。

值得一提的是，第一區段121與第二區段122是分別沿著預設方向(例如，X軸方向)延伸，因此可延長第一區段121的長度與第二區段122的長度。此外，第一共振路徑151的長度約為第一區段121之長度、第二區段122之長度與第三區段123之寬度的總和。因此，在第一共振路徑151的長度維持固定的情況下，隨著第一區段151之長度與第二區段122之長度的增加，將有助於縮減第三區段123的寬度，亦即將有助於縮減第一輻射元件120的寬度D12。在一實施例中，第一區段121的長度與第二區段122的長度可分別為第三區段123之寬度的2倍以上。

電子裝置100更包括基板160。其中，第一輻射元件120、第二輻射元件130與接地面110設置在基板160的一表面161上。換言之，單極天線140可例如是一平面天線(planar antenna)。在一實施例中，第一區段121、第二區段122、第三區段123以及第二輻射元件130可分別由一平面金屬線所構成。更進一步來看，第一輻射元件120與第二輻射元件130位在基板160的側邊與接地面110的邊緣111之間。此外，基板160的側邊與接地面110的邊緣111之間的間距，亦即單極天線140/天線窗的高度D13，介在2.5毫米至4毫米之間。在一實施例中，基板160可例如是貼附在圖2之絕緣殼體242的內表面，且單極天線140可例如是隔著基板160面對絕緣殼體242。

圖3是依照本發明另一實施例之電子裝置的示意圖。相較於圖1實施例，圖3之電子裝置300中的單極天線340更包括第一匹配元件310與第二匹配元件320。其中，第一匹配元件310與第二輻射元件130相隔一耦合間距，且第一匹配元件310更與第一輻射元件120中的第三區段123相隔一耦合間距。第二匹配元件320電性連接在第一匹配元件310與接地面110之間。

具體而言，第一匹配元件310包括第一矩形金屬片311與第二矩形金屬片312。其中，第一矩形金屬片311的第一邊緣與第二輻射元件130相隔一耦合間距，且第一矩形金屬片311的第二邊緣與第一輻射元件120中的第三區段123相隔一耦合間距。此外，第一矩形金屬片311的第三邊緣電性連接第二矩形金屬片312。第二匹配元件320可例如是一金屬線。此外，金屬線的第一端電性連接第一矩形金屬片311與第二矩形金屬片312，且金屬線的第二端電性連接至接地面110的邊緣111。

在操作上，收發器所產生的饋入訊號可透過耦合間距，從第一輻射元件120與第二輻射元件130耦合至第一匹配元件310。此外，第一匹配元件310與第二匹配元件320可用以調整單極天線340在第二頻段下的阻抗匹配，從而可進一步提升單極天線340在第二頻段下的輻射效率以及第二頻段的頻寬。值得一提的是，本領域具有通常知識者可依據設計所需選擇性地移除第二匹配元件320。亦即，在另一實施例中，第一匹配元件310可浮置在接地面110的上方，亦即第一匹配元件310與接地面110在電性上可互不相連，且此時的電子裝置300可僅透過第一匹配元件310來調整單極天線340在第二頻段下的阻抗匹配。

圖4是依照本發明一實施例之單極天線的S參數(S11)圖。其中，曲線410是在僅配置第一匹配元件310下單極天線340的S參數(S11)，且曲線420是在同時配置兩匹配元件310與320下單極天線340的S參數(S11)。如曲線410所示，在第一匹配元件310浮置的形況下，單極天線340所涵蓋的第二頻段可符合電子裝置300在5GHz頻段下的應用需求。此外，如曲線420所示，隨著第二匹配元件320的加入，將可進一步擴展單極天線340之第二頻段(亦即，5GHz頻段)的頻寬。此外，圖5是依照本發明一實施例之單極天線的輻射效率圖。其中，曲線510與520分別是在未設置以及設置兩匹配元件310與320下的輻射效率。如圖5所示，隨著兩匹配元件310與320的加入，單極天線340在第二頻段的輻射效率約可提升0.7dB~1.5dB。

綜上所述，本發明之電子裝置中的第一輻射元件與第二輻射元件可形成單極天線。此外，第一輻射元件的開口槽與接地面的邊緣皆沿著預設方向延伸。藉此，將有助於縮減單極天線或是天線窗在Y軸方向上的高度。此外，單極天線中的兩共振路徑為其所對應之兩頻段之最低頻率的1/2波長，從而可降低金屬環境所引發之電容效應對單極天線所造成的影響。換言之，單極天線具有低姿態的特性，並可抵抗周遭金屬環境所造成的影響。藉此，單極天線將可符合電子裝置在窄邊框之外觀設計下的應用需求。除此之外，單極天線的饋入點是位在整體天線結構的單側，從而有助於簡化單極天線在組裝上之走線的複雜度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、300‧‧‧電子裝置
110‧‧‧接地面
111‧‧‧接地面的邊緣
120‧‧‧第一輻射元件
121‧‧‧第一區段
122‧‧‧第二區段
123‧‧‧第三區段
130‧‧‧第二輻射元件
101‧‧‧開口槽
140、340‧‧‧單極天線
151‧‧‧第一共振路徑
152‧‧‧第二共振路徑
160‧‧‧基板
161‧‧‧表面
FP1‧‧‧饋入點
D11‧‧‧長度
D12‧‧‧寬度
D13‧‧‧高度
210‧‧‧第一機體
220‧‧‧第二機體
230‧‧‧樞軸
240‧‧‧邊框
241‧‧‧導電框體
242‧‧‧絕緣殼體
250‧‧‧顯示器
D21‧‧‧間距
310‧‧‧第一匹配元件
311‧‧‧第一矩形金屬片
312‧‧‧第二矩形金屬片
320‧‧‧第二匹配元件
410、420、510、520‧‧‧曲線

圖1是依照本發明一實施例之電子裝置的示意圖。圖2是依照本發明一實施例之電子裝置的外觀示意圖。圖3是依照本發明另一實施例之電子裝置的示意圖。圖4是依照本發明一實施例之單極天線的S參數(S11)圖。圖5是依照本發明一實施例之單極天線的輻射效率圖。

Claims

一種電子裝置，包括：一接地面，包括沿著一預設方向延伸的一邊緣；一第一輻射元件，鄰近該接地面的該邊緣，並包括沿著該預設方向延伸的一開口槽，該第一輻射元件的第一端具有一饋入點，該第一輻射元件的第二端為一第一開路端，且該第一輻射元件的第一端與第二端位在該開口槽之開口的兩側；以及一第二輻射元件，其第一端電性連接該第一輻射元件，該第二輻射元件的第二端為一第二開路端，且該第一輻射元件與該第二輻射元件形成操作在一第一頻段與一第二頻段的一單極天線，其中該單極天線包括從該饋入點延伸至該第一開路端的一第一共振路徑以及從該饋入點延伸至該第二開路端的一第二共振路徑，該第一共振路徑的長度為該第一頻段之最低頻率的1/2波長，且該第二共振路徑的長度為該第二頻段之最低頻率的1/2波長。
如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第一輻射元件的長寬比值不小於4。
如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，更包括：一邊框，包括：一導電框體，環繞該電子裝置中的一顯示器，並電性連接至該接地面；以及一絕緣殼體，連接該導電框體的一側壁，其中該第一輻射元件與該第二輻射元件分別面對該絕緣殼體，且該絕緣殼體的寬度介在2.5毫米至4毫米之間。
如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第一輻射元件包括：一第一區段，其第一端具有該饋入點；一第二區段，其第一端形成該第一開路端；以及一第三區段，其第一端電性連接該第一區段的第二端，該第三區段的第二端電性連接該第二區段的第二端，其中，該第一區段與該第二區段分別沿著該預設方向延伸，且該第一區段的長度與該第二區段的長度分別為該第三區段之寬度的2倍以上。
如申請專利範圍第4項所述的電子裝置，其中該第二輻射元件的第一端電性連接該第三區段的第二端，該第三區段位在該第二輻射元件與該第二區段之間，且該第一區段、該第三區段與該第二輻射元件形成該第二共振路徑。
如申請專利範圍第4項所述的電子裝置，其中該第一區段、該第二區段、該第三區段以及該第二輻射元件分別由一平面金屬線所構成。
如申請專利範圍第4項所述的電子裝置，其中該第一區段、該第二區段與該第二輻射元件平行於該接地面的該邊緣，該第三區段垂直於該接地面的該邊緣。
如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，更包括：一基板，其中該第一輻射元件、該第二輻射元件與該接地面設置在該基板的一表面上，該第一輻射元件與該第二輻射元件位在該基板的一側邊與該接地面的該邊緣之間，且該基板的該側邊與該接地面的該邊緣之間的間距介在2.5毫米至4毫米之間。
如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中該單極天線更包括：一第一匹配元件，與該第二輻射元件相隔一耦合間距，該第一匹配元件與該接地面在電性上互不相連，且該第一匹配元件調整該單極天線在該第二頻段下的阻抗匹配。
如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中該單極天線更包括：一第一匹配元件，與該第二輻射元件相隔一耦合間距；以及一第二匹配元件，電性連接在該第一匹配元件與該接地面之間，且該第一匹配元件與該第二匹配元件調整該單極天線在該第二頻段下的阻抗匹配。