TWI634830B - 可變形行動裝置及輻射增強裝置 - Google Patents

Abstract

一種可變形行動裝置，包括：一上蓋、一底座、一轉軸元件，以及一天線元件。上蓋包括一上蓋外殼和相對於上蓋外殼之一顯示器框架。底座包括一框架和相對於框架之一底座外殼。轉軸元件係連接於上蓋和底座之間，使得可變形行動裝置能翻轉以操作於一筆記本模式或一平板模式。天線元件係設置於上蓋，其中天線元件係用以操作於至少一操作頻帶。底座外殼包括一金屬覆蓋元件，其中金屬覆蓋元件具有一第一槽孔和一第二槽孔。

Description

可變形行動裝置及輻射增強裝置

本發明係關於一種可變形行動裝置(Convertible Mobile Device)，特別係關於一種可提高天線效率(Antenna Efficiency)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，包括：一上蓋，包括一上蓋外殼和相對於該上蓋外殼之一顯示器框架；一底座，包括一框架和相對於該框架之一底座外殼；一轉軸元件，連接於該上蓋和該底座之間，使得該可變形行動裝置能翻轉以操作於一筆記本模式或一平板模式；以及一天線元件，設置於該上蓋，其中該天線元件係用以操作於至少一操作頻帶；其中該底座外殼包括一金屬覆蓋元件，而該金屬覆蓋元件具有一第一槽孔和一第二槽孔。

在一些實施例中，該天線元件為設置於該上蓋外殼之一槽孔天線元件，且該框架為一鍵盤框架。

在一些實施例中，該第一槽孔之長度和該第二槽孔之長度皆大致等於該操作頻帶之0.5倍波長。

在一些實施例中，該第一槽孔之長度係略大於該第二槽孔之長度。

在一些實施例中，該第一槽孔和該第二槽孔各自大致為一直條形。

在一些實施例中，該第一槽孔和該第二槽孔係大致互相平行。

在一些實施例中，該第一槽孔和該第二槽孔各自操作於介於2400MHz至2500MHz之間以及5150MHz至5850MHz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，該顯示器框架、該上蓋外殼、該底座外殼，以及該框架係依序排列，而該天線元件係鄰近於該第一槽孔和該第二槽孔，使得該金屬覆蓋元件及其該第一槽孔和該第二槽孔係由該天線元件所激發並產生輻射。

在一些實施例中，該金屬覆蓋元件係覆蓋住該底座外殼之一外表面之一部份或全部。

在一些實施例中，該底座外殼具有一結構轉折處。

在一些實施例中，該金屬覆蓋元件包括一第一金屬面和一第二金屬面，而該底座外殼之該結構轉折處係位於該第一金屬面和該第二金屬面之間，使得該第一金屬面與該第二金屬面兩者之延伸平面不同。

在一些實施例中，該第一槽孔係位於該第一金屬面，而該第二槽孔係位於該第二金屬面。

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，該底座外殼之該結構轉折處係鄰近於該天線元件。

在一些實施例中，該金屬覆蓋元件更具有一第三槽孔和一第四槽孔，其分別位於該第一金屬面和該第二金屬面。

在一些實施例中，該第三槽孔之長度和該第四槽孔之長度皆大致等於該操作頻帶之0.5倍波長。

在一些實施例中，該第三槽孔之長度係略大於該第四槽孔之長度。

在一些實施例中，該第三槽孔和該第四槽孔各自大致為一直條形。

在一些實施例中，該第一槽孔、該第二槽孔、該第三槽孔，以及該第四槽孔皆大致互相平行。

在另一較佳實施例中，本發明提供一種一種輻射增強裝置，包括：一天線元件，操作於至少一操作頻帶；以及一金屬覆蓋元件，具有一第一槽孔和一第二槽孔；其中該第一槽孔之長度和該第二槽孔之長度皆大致等於該操作頻帶之0.5倍波長；其中該天線元件係鄰近於該第一槽孔和該第二槽孔，使得該金屬覆蓋元件及其該第一槽孔和該第二槽孔係由該天線元件所激發並產生輻射。

在一些實施例中，該第一槽孔和該第二槽孔各自大致為一直條形，且該第一槽孔和該第二槽孔係大致互相平行。

100、300‧‧‧可變形行動裝置

102‧‧‧顯示器

104‧‧‧鍵盤

110‧‧‧上蓋

112‧‧‧上蓋外殼

114‧‧‧顯示器框架

120、320‧‧‧底座

126、326‧‧‧框架(鍵盤框架)

128、328、428‧‧‧底座外殼

130‧‧‧轉軸元件

140‧‧‧天線元件

150、350、450‧‧‧金屬覆蓋元件

161、361、461‧‧‧第一槽孔

162、362、462‧‧‧第二槽孔

329‧‧‧底座外殼之結構轉折處

351‧‧‧第一金屬面

352‧‧‧第二金屬面

463‧‧‧第三槽孔

464‧‧‧第四槽孔

CC1‧‧‧第一曲線

CC2‧‧‧第二曲線

CC3‧‧‧第三曲線

E1‧‧‧底座外殼之外表面

L1、L2、L5、L6、L7、L8‧‧‧長度

第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置操作於筆記本模式時之示意圖；第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置操作於平板模式時之示意圖；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之底座外殼和金屬覆蓋元件之示意圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置操作於平板模式時之示意圖； 第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之底座外殼和金屬覆蓋元件之示意圖；以及第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天線元件之天線效率圖。

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。

在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。

第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置(Convertible Mobile Device)100操作於筆記本模式(Notebook Mode)時之示意圖。第1B圖係顯示根據本發明一實 施例所述之可變形行動裝置100操作於平板模式(Tablet Mode)時之示意圖。請一併參考第1A、1B圖。在第1A、1B圖之實施例中，可變形行動裝置100至少包括：一上蓋(Upper Cover)110、一底座(Base)120、一轉軸元件(Hinge Element)130，以及一天線元件(Antenna Element)140。必須理解的是，雖然未顯示於第1A、1B圖中，可變形行動裝置100更可包括其他元件，例如：一觸控板(Touch Control Panel)、一處理器(Processor)、一電池模組(Battery Module)，以及一輸入輸出裝置(Input/Output Device)。

上蓋110包括一上蓋外殼(Upper Cover Housing)112和相對於上蓋外殼112之一顯示器框架(Display Frame)114。一顯示器(Display Device)102可以內嵌於顯示器框架114之中。底座120包括一框架126(Frame)和相對於框架126之一底座外殼(Base Housing)128。例如，框架126可為一鍵盤框架(Keyboard Frame)，其中一鍵盤(Keyboard)104可以內嵌於鍵盤框架126之中。必須理解的是，上蓋外殼112、顯示器框架114、鍵盤框架126，以及底座外殼128即分別指筆記型電腦中俗稱之「A件」、「B件」、「C件」，以及「D件」。轉軸元件130係連接於上蓋110和底座120之間。藉由使用轉軸元件130，可變形行動裝置100可以選擇性地翻轉(Flip Over)以操作於筆記本模式或平板模式兩者其一。

天線元件140係設置於上蓋外殼112，其中天線元件140可操作於至少一操作頻帶。在一些實施例中，上蓋外殼112為一全金屬背蓋(Metal Back Cover)，而天線元件140為一槽 孔天線元件(Slot Antenna Element)並形成或設置於此全金屬背蓋上。必須理解的是，本發明並不僅限於此。在其他實施例中，天線元件140亦可改為一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一迴圈天線(Loop Antenna)、一補釘天線(Patch Antenna)、一平面倒F字型天線(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，或是一晶片天線(Chip Antenna)，並設置於上蓋110中。一般而言，當可變形行動裝置100操作於筆記本模式時，天線元件140可享有較佳之輻射效率。反之，當可變形行動裝置100操作於平板模式時，因為天線元件140靠近底座外殼128，其較容易受到底座外殼128上之金屬部份或是底座120內之電子元件所干擾。為了改良天線元件140於平板模式下之輻射效率，本發明提出了一種全新之解決方案，如下列實施例所述。

在較佳實施例中，底座外殼128包括一金屬覆蓋元件(Metal Covering Element)150，其中此金屬覆蓋元件150具有一第一槽孔(Slot)161和一第二槽孔162。金屬覆蓋元件150可以是整片金屬箔片，或是採大面積之金屬電鍍製成。轉軸元件130可包括一導電元件，其可將底座外殼128之金屬覆蓋元件150電性耦接至上蓋外殼112(例如：全金屬背蓋)。在一些實施例中，金屬覆蓋元件150係覆蓋住底座外殼128之一外表面E1之至少一部份。在另一些實施例中，金屬覆蓋元件150係覆蓋住底座外殼128之全部外表面E1。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之底座外殼128和金屬覆蓋元件150之示意圖。在第2圖之實施例中，第 一槽孔161和第二槽孔162各自大致為一直條形，其中第一槽孔161和第二槽孔162係大致互相平行。第一槽孔161之長度L1和第二槽孔162之長度L2皆大致等於天線元件140之操作頻帶之0.5倍波長(λ/2)。例如，前述操作頻帶可約介於2400MHz至2500MHz之間。在一些實施例中，第一槽孔161之長度L1係略大於第二槽孔162之長度L2。例如，第一槽孔161之長度L1可大致等於2400MHz之0.5倍波長，而第二槽孔162之長度L2可大致等於2500MHz之0.5倍波長，故長度L1將大於長度L2。在另一些實施例中，第一槽孔161之長度L1係略小於第二槽孔162之長度L2。例如，第一槽孔161之長度L1可大致等於2500MHz之0.5倍波長，而第二槽孔162之長度L2可大致等於2400MHz之0.5倍波長，故長度L1將小於長度L2。此外，在一些實施例中，第一槽孔161和第二槽孔162可各自呈不同形狀(未圖示)，且其各操作頻帶可約介於2400MHz至2500MHz之間以及介於5150MHz至5850MHz之間。第一槽孔161之長度和第二槽孔162之長度皆大致等於天線元件140之操作頻帶之0.5倍波長(λ/2)。

請一併參考第1B、2圖。當可變形行動裝置100操作於平板模式時，天線元件140會鄰近於第一槽孔161和第二槽孔162，此時可變形行動裝置100中之元件排列次序依序為：顯示器框架114、上蓋外殼112、底座外殼128，以及鍵盤框架126，使得金屬覆蓋元件150及其第一槽孔161和第二槽孔162會由天線元件140所激發並產生輻射。必須注意的是，前述之「鄰近」一詞可意指天線元件140與第一槽孔161或第二槽孔162之最短距離係小於5mm，但大於0mm。在此設計下，由於有鄰近元件 間之耦合效應，金屬覆蓋元件150可被視為天線元件140之一延伸部份。是以，金屬覆蓋元件150不但可以降低對天線元件140之輻射場型所造成之干擾，還能與天線元件140發生共振以增強天線元件140之輻射效率。

在另一些實施例中，天線元件140和金屬覆蓋元件150兩者亦可單獨使用以形成一輻射增強裝置(Radiation Enhancement Device)。此輻射增強裝置不必然須要與可變形行動裝置100互相結合，且其設計特徵皆與第1A、1B、2圖之實施例所述者相同，故在此不再贅述。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之可變形行動裝置300操作於平板模式時之示意圖。第3圖和第1B圖相似。在第3圖之實施例中，可變形行動裝置300之一底座320之一底座外殼328具有一結構轉折處329。有結構轉折處329之設計加入，會使得底座320朝內縮，其上並可配置一些電子零組件，例如：一或複數個揚聲孔。底座外殼328之一金屬覆蓋元件350係與此結構轉折處329互相貼合，故其亦呈現一轉折形狀。詳細而言，金屬覆蓋元件350包括互相連接之一第一金屬面351和一第二金屬面352，其中底座外殼328之結構轉折處329係位於第一金屬面351和第二金屬面352之間，使得第一金屬面351與第二金屬面352兩者之延伸平面不同。例如，第一金屬面351與第二金屬面352之間之一銳夾角可介於0度至80度之間，像是45度。在一些實施例中，前述第一金屬面351和第二金屬面352亦可互相平行但兩者不位於同一平面，以共同構成一階梯形狀。另外，一第一槽孔361係形成於第一金屬面351，而一第二槽孔 362係形成於第二金屬面352。在此設計下，當可變形行動裝置300操作於平板模式時，底座外殼328之結構轉折處329會鄰近於天線元件140，而金屬覆蓋元件350及其第一槽孔361和第二槽孔362會由天線元件140所激發並產生輻射。必須注意的是，因為第一槽孔361和第二槽孔362兩者係位於不同平面上(如第一金屬面351與第二金屬面352)，其將可於更廣域方向上提升天線元件140之輻射強度(如第3圖中向右及向下之箭號所示，為增強天線輻射之方向)。因此，為底座外殼328加入結構轉折處329之設計有助於讓天線元件140導引出更近似於全向性(Omnidirectional)之輻射場型。第3圖之可變形行動裝置300之其餘特徵皆與第1A、1B圖之可變形行動裝置100類似，故此二實施例均可發揮相似之操作效果。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之底座外殼428和金屬覆蓋元件450之示意圖。第4圖之底座外殼428和金屬覆蓋元件450可套用於前述之可變形行動裝置100、300當中。在第4圖之實施例中，金屬覆蓋元件450具有一第一槽孔461、一第二槽孔462、一第三槽孔463，以及一第四槽孔464。第一槽孔461、第二槽孔462、第三槽孔463，以及第四槽孔464各自可以大致為一直條形，其中第一槽孔461、第二槽孔462、第三槽孔463，以及第四槽孔464可以大致互相平行。第一槽孔461之長度L5、第二槽孔462之長度L6、第三槽孔463之長度L7，以及第四槽孔464之長度L8皆大致等於天線元件140之操作頻帶之0.5倍波長(λ/2)。在一些實施例中，第一槽孔461之長度L5係略大於第二槽孔462之長度L6，而第三槽孔463之長度L7係略大 於第四槽孔464之長度L8。在另一些實施例中，第一槽孔461之長度L5係略小於第二槽孔462之長度L6，而第三槽孔463之長度L7係略小於第四槽孔464之長度L8。此種更多槽孔之設計可以更增加金屬覆蓋元件450之整體共振頻寬。須注意的是，若第4圖與第3圖之實施例結合，則第一槽孔461和第二槽孔462可分別位於第一金屬面351和第二金屬面352，或是第三槽孔463和第四槽孔464可分別位於第一金屬面351和第二金屬面352。第4圖之底座外殼428和金屬覆蓋元件450之其餘特徵皆與第2圖之底座外殼128和金屬覆蓋元件150類似，故此二實施例均可發揮相似之操作效果。

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(或300)之天線元件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5圖之實施例中，一第一曲線CC1係表示可變形行動裝置100不使用任何金屬覆蓋元件和槽孔時天線元件140之輻射特性，一第二曲線CC2係表示可變形行動裝置100使用具有二個槽孔之金屬覆蓋元件150(如第2圖所示)時天線元件140之輻射特性，而一第三曲線CC3係表示可變形行動裝置100使用具有四個槽孔之金屬覆蓋元件450(如第4圖所示)時天線元件140之輻射特性。根據第5圖之量測結果可知，原本天線元件140於低頻中心點2450MHz處之天線效率約為-5.42dB(無金屬覆蓋元件及槽孔)。在加入本發明之解決方案後，具有二個槽孔之金屬覆蓋元件150可使天線元件140之天線效率提升至約-4.5dB，而具有四個槽孔之金屬覆蓋元件450可使天線元件140 之天線效率提升至約-4.48dB，其已可符合一般行動通訊裝置之實際應用需求。

本發明提供一種可變形行動裝置及輻射增強裝置，其能有效克服在平板模式下天線元件之輻射效率降低之問題，因此，本發明很適合應用於各種各式之可變形行動通訊裝置當中以改善其通訊品質。

值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀，以及頻率範圍皆非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之可變形行動裝置及輻射增強裝置並不僅限於第1-5圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-5圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之可變形行動裝置及輻射增強裝置當中。

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。

Claims (17)

1. 一種可變形行動裝置，包括：一上蓋，包括一上蓋外殼和相對於該上蓋外殼之一顯示器框架；一底座，包括一框架和相對於該框架之一底座外殼；一轉軸元件，連接於該上蓋和該底座之間，使得該可變形行動裝置能翻轉以操作於一筆記本模式或一平板模式；以及一天線元件，設置於該上蓋，其中該天線元件係用以操作於至少一操作頻帶；其中該底座外殼包括一金屬覆蓋元件，而該金屬覆蓋元件具有一第一槽孔和一第二槽孔；其中該底座外殼具有一結構轉折處；其中該金屬覆蓋元件包括一第一金屬面和一第二金屬面，而該底座外殼之該結構轉折處係位於該第一金屬面和該第二金屬面之間，使得該第一金屬面與該第二金屬面兩者之延伸平面不同；其中該第一槽孔係位於該第一金屬面，而該第二槽孔係位於該第二金屬面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中該天線元件為設置於該上蓋外殼之一槽孔天線元件，且該框架為一鍵盤框架。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中該第一槽孔之長度和該第二槽孔之長度皆大致等於該操作頻帶之0.5倍波長。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中該第一槽孔之長度係略大於該第二槽孔之長度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中該第一槽孔和該第二槽孔各自大致為一直條形。
6. 如申請專利範圍第5項所述之可變形行動裝置，其中該第一槽孔和該第二槽孔係大致互相平行。
7. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中該第一槽孔和該第二槽孔各自操作於介於2400MHz至2500MHz之間以及5150MHz至5850MHz之間。
8. 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，該顯示器框架、該上蓋外殼、該底座外殼，以及該框架係依序排列，而該天線元件係鄰近於該第一槽孔和該第二槽孔，使得該金屬覆蓋元件及其該第一槽孔和該第二槽孔係由該天線元件所激發並產生輻射。
9. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中該金屬覆蓋元件係覆蓋住該底座外殼之一外表面之一部份或全部。
10. 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，該底座外殼之該結構轉折處係鄰近於該天線元件。
11. 如申請專利範圍第1項所述之可變形行動裝置，其中該金屬覆蓋元件更具有一第三槽孔和一第四槽孔，其分別位於該第一金屬面和該第二金屬面。
12. 如申請專利範圍第11項所述之可變形行動裝置，其中該第三槽孔之長度和該第四槽孔之長度皆大致等於該操作頻帶之0.5倍波長。
13. 如申請專利範圍第11項所述之可變形行動裝置，其中該第三槽孔之長度係略大於該第四槽孔之長度。
14. 如申請專利範圍第11項所述之可變形行動裝置，其中該第三槽孔和該第四槽孔各自大致為一直條形。
15. 如申請專利範圍第14項所述之可變形行動裝置，其中該第一槽孔、該第二槽孔、該第三槽孔，以及該第四槽孔皆大致互相平行。
16. 一種輻射增強裝置，包括：一天線元件，操作於至少一操作頻帶；以及一金屬覆蓋元件，具有一第一槽孔和一第二槽孔；其中該第一槽孔之長度和該第二槽孔之長度皆大致等於該操作頻帶之0.5倍波長；其中該天線元件係鄰近於該第一槽孔和該第二槽孔，使得該金屬覆蓋元件及其該第一槽孔和該第二槽孔係由該天線元件所激發並產生輻射；其中該金屬覆蓋元件為一底座外殼之一部份，而該底座外殼具有一結構轉折處；其中該金屬覆蓋元件包括一第一金屬面和一第二金屬面，而該底座外殼之該結構轉折處係位於該第一金屬面和該第二金屬面之間，使得該第一金屬面與該第二金屬面兩者之延伸平面不同； 其中該第一槽孔係位於該第一金屬面，而該第二槽孔係位於該第二金屬面。
17. 如申請專利範圍第16項所述之輻射增強裝置，其中該第一槽孔和該第二槽孔各自大致為一直條形，且該第一槽孔和該第二槽孔係大致互相平行。