TWI623145B - 具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，包括第一金屬機殼、第二金屬機殼、轉軸結構、天線元件與同軸傳輸線。轉軸結構讓第一金屬機殼與第二金屬機殼彼此相對轉動的角度為零度至360度。位於同軸傳輸線的末端的外層導體耦接天線元件，以激發第一共振模態。位於同軸傳輸線的末端的中心導體藉由轉軸結構的導體部耦接第二金屬殼體，以電性接地，同軸傳輸線的外層導體由外層導體的表面的短路點耦接至第二金屬殼體以電性接地。轉軸結構的導體部用以構成激發路徑以激發第二共振模態，激發路徑的長度為第二共振模態的中心頻率的二分之一波長。藉此實現天線設計。

Description

具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置

本發明有關於一種天線，且特別是一種具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置。

筆記型電腦(Notebook)或膝上型電腦(Tablet)是一種攜帶方便的電腦設備，請參照圖1，此種電子裝置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與具有輸入部(如鍵盤)的下蓋3，轉軸2用以連接上蓋1與下蓋3。因為無線網路的發達，使得此類型的電子裝置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。內藏式天線與射頻電路之間的射頻訊號連接通常是利用同軸傳輸線實現，然而，在實務上同軸傳輸線通常會有漏電流，漏電流會影響天線的輻射特性。

另外，筆記型電腦(Notebook)或膝上型電腦(Tablet)此類的裝置的機殼(上蓋與下蓋)使用全金屬機殼是一種趨勢，不但提升機構強度，對外觀的美學設計有幫助。然而，天線裝置設置在全金屬的機殼內(上蓋或下蓋)時遇到相當多挑戰。

再者，傳統型筆記型電腦只有開啟模式。目前則有能夠將其上蓋與下蓋是彼此以零度至360度開闔轉動的新式產品，這種電子裝置有在上蓋與下蓋是彼此360度開啟的平板模式與 一般的開啟模式這兩種模式，使得天線設計所需要考量的因素更為複雜。

本發明實施例提供一種具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，利用接地(ground)的轉軸結構實現平衡-不平衡轉換器(Balance-unbalance，Balun)，並將其與同軸傳輸線連接，不但實現天線設計，也克服漏電流影響天線輻射特性的問題。

本發明實施例提供一種具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，包括第一金屬機殼、第二金屬機殼、轉軸結構、天線元件與同軸傳輸線。第一金屬機殼與第二金屬機殼皆電性接地。轉軸結構連接於第一金屬機殼與第二金屬機殼之間，用以讓第一金屬機殼與第二金屬機殼彼此相對轉動的角度為零度至360度，轉軸結構具有導體部，導體部具有第一端與第二端。天線元件用以激發第一共振模態。同軸傳輸線具有中心導體與外層導體，位於同軸傳輸線的末端的外層導體耦接天線元件，位於同軸傳輸線的末端的中心導體耦接轉軸結構的導體部的第一端，轉軸結構的導體部的第二端耦接第二金屬殼體，以使同軸傳輸線的中心導體藉由轉軸結構的導體部電性接地，同軸傳輸線的外層導體由外層導體的表面的短路點耦接至第二金屬殼體以電性接地。轉軸結構的導體部用以構成激發路徑以激發第二共振模態，激發路徑的長度為第二共振模態的中心頻率的二分之一波長，同軸傳輸線的外層導體的表面的短路點距離同軸傳輸線的末端的長度用以調整第一共振模態的阻抗匹配。

綜上所述，本發明實施例提供一種具有與轉軸結構 整合的天線的電子裝置，其轉軸結構與同軸傳輸線的連接關係讓轉軸結構具有轉軸功能與平衡-不平衡轉換器的兩用功能，利用上述的技術特徵而不需另外增加一個獨立的平衡-不平衡轉換器元件就能實現克服漏電流與天線阻抗匹配的功效。

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‧‧‧第一金屬機殼

401‧‧‧第一側邊

42‧‧‧觸控螢幕

5‧‧‧轉軸結構

6‧‧‧第二金屬機殼

601‧‧‧第二側邊

7‧‧‧天線元件

8‧‧‧同軸傳輸線

51‧‧‧導體部

511‧‧‧第一端

512‧‧‧第二端

81‧‧‧中心導體

82‧‧‧外層導體

821‧‧‧短路點

80‧‧‧末端

L2‧‧‧激發路徑

542‧‧‧短路跡線

圖1是傳統的具有轉軸的電子裝置的示意圖。

圖2A是本發明實施例提供的具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置其第一金屬機殼與第二金屬機殼彼此相對轉動的角度介於零度至360度的示意圖。

圖2B是本發明實施例提供的具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置其第一金屬機殼與第二金屬機殼彼此相對轉動的角度為360度的示意圖。

圖3是本發明實施例提供的具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置其與轉軸結構整合的天線的示意圖。

圖4A是本發明另一實施例提供的具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置其第一金屬機殼與第二金屬機殼彼此相對轉動的角度介於零度至360度的示意圖。

圖4B是本發明另一實施例提供的具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置其第一金屬機殼與第二金屬機殼彼此相對轉 動的角度為360度的示意圖。

圖5是本發明另一實施例提供的具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置其與轉軸結構整合的天線的示意圖。

本發明實施例的具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置其轉軸結構具有做為接地元件的導體部。電子裝置例如是筆記型電腦，轉軸用於連接上蓋與下蓋。相較於傳統的轉軸結構僅具有機構功能(轉動)，本發明實施例的轉軸結構的導電部不但具有接地(ground)特性，也是實現平衡-不平衡轉換器(Balance-unbalance，Balun)的元件。轉軸結構的導體部連接電子裝置的接地(ground)(例如是下蓋機殼的接地，或內部電路板的接地)，且同軸傳輸線的外層導體也接地。轉軸結構的導體部對於同軸傳輸線與天線元件構成了平衡-不平衡轉換器。以下對於利用轉軸結構實現平衡-不平衡轉換器的實施例進行說明之前，先說明本實施例的電子裝置。

本實施例的電子裝置其上蓋與下蓋是可以彼此以零度至360度開闔轉動的，這種電子裝置有一般的開啟模式與在360度完全開啟的平板模式。詳細的說，當第一金屬機殼4與第二金屬機殼6彼此相對轉動的角度為介於零度至小於360度時，電子裝置處於開啟模式，如圖2A所示；當第一金屬機殼4與第二金屬機殼6彼此相對轉動的角度為360度時，電子裝置處於平板模式，如圖2B，且第一金屬機殼4設有觸控螢幕42。本實施例的天線設計需要考量到兼顧前述兩種模式的無線傳輸工作。因此，相對於只有單 純的開啟模式的傳統型筆記型電腦，天線設計的要求更為複雜。本發明實施例的以轉軸結構實現的平衡-不平衡轉換器的設計特別有利於應用於此種電子裝置。

請參照圖3，本實施例的具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，包括第一金屬機殼4、第二金屬機殼6、轉軸結構5、天線元件7與同軸傳輸線8。上述的第一金屬機殼4與第二金屬機殼6例如是全金屬的機殼，作為上蓋與下蓋，金屬材質常用的是鋁。第一金屬機殼4與第二金屬機殼6皆電性接地。轉軸結構5連接於第一金屬機殼4與第二金屬機殼6之間，用以讓第一金屬機殼4與第二金屬機殼6彼此相對轉動的角度為零度至360度，轉軸結構5具有導體部51，導體部51具有第一端511與第二端512。天線元件7用以激發第一共振模態。同軸傳輸線8具有中心導體81與外層導體82，位於同軸傳輸線8的末端80的外層導體82耦接天線元件7，位於同軸傳輸線8的末端80的中心導體81耦接轉軸結構5的導體部51的第一端511，轉軸結構5的導體部51的第二端512耦接第二金屬殼體6，以使同軸傳輸線8的中心導體81藉由轉軸結構5的導體部51電性接地，同軸傳輸線8的外層導體82由外層導體82的表面的短路點821耦接至第二金屬殼體6以電性接地(在圖3中是連接到第二側邊601)。轉軸結構5的導體部51用以構成激發路徑L2以激發第二共振模態，激發路徑L2的長度為第二共振模態的中心頻率的二分之一波長。導體部51用以構成第一共振模態的平衡-不平衡轉換器。另外，在產品應用時，天線元件7與同軸傳輸線8一般是內藏於轉軸結構5，圖3僅是用於幫助說明天線設計的原理的示意圖。本發明也不限定導體部51的形狀，導體部51一般可用金屬材質製作，但 也不限於此。

在圖3實施例中，基於轉軸結構5與第二金屬殼體6的形狀與配置關係，由導電部51第一端511延伸至第二端512的路徑是激發路徑L2。由導體部51的第二端512起始沿著第二金屬殼體6經過短路跡線542至外層導體82的短路點821的路徑以及由(外層導體82的表面的)短路點821至末端80的路徑則都是接地路徑。上述的激發路徑L2與接地路徑配合同軸傳輸線8即形成第一共振模態的平衡-不平衡轉換器。然而，當轉軸結構5的形狀與相對於第二金屬殼體6的配置有所改變時，接地路徑或激發路徑L2的形狀與延伸方式也會有所改變，例如參照後續的圖5實施例。

天線元件7所激發的第一共振模態的頻率例如是包括2.4GHz頻帶，天線元件7例如是單極天線。激發路徑L2是構成半波長環圈天線，激發路徑L2所激發的第二共振模態的頻率例如是包括5GHz頻帶。轉軸結構5的導體部51用以構成第一共振模態的平衡-不平衡轉換器時，可以抑制同軸傳輸線5的外層導體51之上的漏電流，此漏電流的頻率是在2.4GHz頻帶。但對於第二共振模態而言，導體部51是屬於激發路徑L2的天線元件。然而，本發明並不限定第一共振模態與第二共振模態的頻率。在實際產品應用時，導體部51例如是金屬元件，例如銅，但本發明並不因此限定。導體部51又例如是具有相當足夠機構強度且導電良好的碳纖維元件。

再者，同軸傳輸線8的外層導體81的表面的短路點821距離同軸傳輸線8的末端80的長度用以調整第一共振模態的阻抗匹配。在一實施例中，為了達到較佳的阻抗匹配，同軸傳輸線8 的外層導體81的表面的短路點821距離同軸傳輸線8的末端80的長度為第一共振模態的中心頻率的四分之一波長，但本發明並不因此限定。

另外，以下進一步敘述同軸傳輸線8所設置的可能位置。在圖3的實施例中，第一金屬殼體4具有第一側邊401，第二金屬殼體6具有第二側邊601，第一側邊401與第二側邊601彼此相對且彼此平行，轉軸結構5位於第一側邊401與第二側邊601之間，同軸傳輸線8平行於第二金屬殼體6的第二側邊601。但在其他實施例中，例如圖5實施例，因應轉軸結構5的差異，同軸傳輸線8未必要平行於第二金屬殼體6的第二側邊601。

接著，在圖4A、圖4B與圖5的另一實施例中，轉軸結構5的形狀相異於圖3實施例的轉軸結構5。圖4A與圖4B的轉軸結構5使得：當第一金屬機殼4與第二金屬機殼6彼此相對轉動的角度為介於零度至小於360度時，電子裝置處於開啟模式，如圖4A所示；當第一金屬機殼4與第二金屬機殼6彼此相對轉動的角度為360度時，電子裝置處於平板模式，如圖4B所示。並且，轉軸結構5的導體部51的形狀也有所改變。轉軸結構5的本體50包括有導體部51，而本體50的其他部分則不需要是導體，例如是具有一定結構強度的塑膠件，但本發明並不因此限定。雖然形狀不同，但類似於圖3實施例，圖5的轉軸結構5具有導體部51，導體部51具有第一端511與第二端512。天線元件7用以激發第一共振模態。同軸傳輸線8具有中心導體81與外層導體82，位於同軸傳輸線8的末端80的外層導體82耦接天線元件7，位於同軸傳輸線8的末端80的中心導體81耦接轉軸結構5的導體部51的第一端511，轉軸結構5的導體部51的第 二端512耦接第二金屬殼體6，以使同軸傳輸線8的中心導體81藉由轉軸結構5的導體部51電性接地，同軸傳輸線8的外層導體82由外層導體82的表面的短路點821耦接至第二金屬殼體6以電性接地，在圖5中是利用短路跡線542配合導體部51的第二端512(作為接地軸)連接至第二金屬殼體6。轉軸結構5的導體部51用以構成激發路徑L2以激發第二共振模態，激發路徑L2的長度為第二共振模態的中心頻率的二分之一波長，且導體部51用以構成第一共振模態的平衡-不平衡轉換器。詳細的說，激發路徑L2與接地路徑(短路跡線542與作為接地軸的第二端512)對於第一共振模態而言是一個與同軸傳輸線8所連接的平衡-不平衡轉換器。

綜上所述，本發明實施例所提供的具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，其轉軸結構與同軸傳輸線的連接關係讓轉軸結構具有轉軸功能與平衡-不平衡轉換器的兩用功能。利用上述的技術特徵而不需另外增加一個獨立的平衡-不平衡轉換器元件就能實現克服漏電流與天線阻抗匹配的功效。尤其，應用於具有平板模式與開啟模式的可360度開合的電子裝置，本發明實施例的天線設計善用了轉軸結構結合天線的整合式設計，並精簡了機構元件與天線元件的組裝與設置。

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。

Claims (10)

1. 一種具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，包括；一第一金屬機殼，該第一金屬機殼電性接地；一第二金屬機殼，該第二金屬機殼電性接地；一轉軸結構，連接於該第一金屬機殼與該第二金屬機殼之間，用以讓該第一金屬機殼與該第二金屬機殼彼此相對轉動的角度為零度至360度，該轉軸結構具有一導體部，該導體部具有一第一端與一第二端；一天線元件，用以激發一第一共振模態；以及一同軸傳輸線，具有一中心導體與一外層導體，位於該同軸傳輸線的一末端的該外層導體耦接該天線元件，位於該同軸傳輸線的該末端的該中心導體耦接該轉軸結構的該導體部的該第一端，該轉軸結構的該導體部的該第二端耦接該第二金屬殼體，以使該同軸傳輸線的該中心導體藉由該轉軸結構的該導體部電性接地，該同軸傳輸線的該外層導體由該外層導體的表面的一短路點耦接至該第二金屬殼體以電性接地；其中，該轉軸結構的該導體部用以構成的一激發路徑以激發一第二共振模態，該激發路徑的長度為該第二共振模態的中心頻率的二分之一波長，且該導體部用以構成該第一共振模態的平衡-不平衡轉換器(Balun)。
2. 根據請求項第1項所述之具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，其中該轉軸結構的導體部是金屬。
3. 根據請求項第1項所述之具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，其中該激發路徑是構成半波長環圈天線。
4. 根據請求項第1項所述之具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，其中該第一金屬殼體具有一第一側邊，該第二金屬殼體具有一第二側邊，該第一側邊與該第二側邊彼此相對且彼此平行，該轉軸結構位於該第一側邊與該第二側邊之間，該同軸傳輸線平行於該第二金屬殼體的該第二側邊。
5. 根據請求項第1項所述之具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，其中該電子裝置具有一平板模式與一開啟模式；當該第一金屬機殼與該第二金屬機殼彼此相對轉動的角度為介於零度至小於360度時，該電子裝置處於該開啟模式；當該第一金屬機殼與該第二金屬機殼彼此相對轉動的角度為360度時，該電子裝置處於該平板模式。
6. 根據請求項第1項所述之具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，其中該第一金屬機殼設有一觸控螢幕。
7. 根據請求項第1項所述之具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，其中該天線元件所激發的該第一共振模態的頻率包括2.4GHz頻帶。
8. 根據請求項第1項所述之具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，其中該激發路徑所激發的該第二共振模態的頻率包括5GHz頻帶。
9. 根據請求項第1項所述之具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，其中該同軸傳輸線的該外層導體的表面的該短路點距離該同軸傳輸線的該末端的長度用以調整該第一共振模態的阻抗匹配。
10. 根據請求項第9項所述之具有與轉軸結構整合的天線的電子裝置，其中該同軸傳輸線的該外層導體的表面的該短路點距離該 同軸傳輸線的該末端的長度為該第一共振模態的中心頻率的四分之一波長。