TWI717932B - 行動裝置和可拆卸天線結構 - Google Patents

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TWI717932B TW108145077A TW108145077A TWI717932B TW I717932 B TWI717932 B TW I717932B TW 108145077 A TW108145077 A TW 108145077A TW 108145077 A TW108145077 A TW 108145077A TW I717932 B TWI717932 B TW I717932B
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Abstract

一種行動裝置，包括一主要天線結構和一可拆卸天線結構。主要天線結構包括一饋入輻射部、一接地輻射部、一介質基板，以及一鐵製元件。接地輻射部係鄰近於饋入輻射部，其中饋入輻射部和接地輻射部皆設置於介質基板之一表面上。鐵製元件係耦接至接地輻射部。可拆卸天線結構包括一第一輻射部、一第二輻射部、一第三輻射部，以及一磁鐵元件。第二輻射部係與第一輻射部大致互相平行。第三輻射部係耦接於第一輻射部和第二輻射部之間。磁鐵元件係耦接至第三輻射部。當磁鐵元件吸附至鐵製元件時，可拆卸天線結構將能增強主要天線結構之輻射增益。

Description

行動裝置和可拆卸天線結構
本發明係關於一種行動裝置，特別係關於一種行動裝置及其可拆卸天線結構。
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、850 MHz、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。
天線為無線通訊領域中不可缺少之元件。倘若用於接收或發射信號之天線其增益(Gain)不足，則很容易造成行動裝置之通訊品質下降。因此，如何設計出小尺寸、高增益之天線元件，對天線設計者而言是一項重要課題。
在較佳實施例中，本發明提出一種行動裝置，包括：一主要天線結構，包括：一饋入輻射部，耦接至一信號源；一接地輻射部，耦接至一接地電位，其中該接地輻射部係鄰近於該饋入輻射部；一介質基板，其中該饋入輻射部和該接地輻射部皆設置於該介質基板之一表面上；以及一鐵製元件，耦接至該接地輻射部；以及一可拆卸天線結構，包括：一第一輻射部；一第二輻射部，其中該第二輻射部係與該第一輻射部大致互相平行；一第三輻射部，耦接於該第一輻射部和該第二輻射部之間；以及一磁鐵元件，耦接至該第三輻射部；其中當該磁鐵元件吸附至該鐵製元件時，該可拆卸天線結構將能增強該主要天線結構之輻射增益。
在一些實施例中，該鐵製元件係位於一平面上，而該平面係與該介質基板之該表面大致互相垂直。
在一些實施例中，該饋入輻射部係呈現一N字形。
在一些實施例中，該接地輻射部係呈現一L字形。
在一些實施例中，該主要天線結構涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，而該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間。
在一些實施例中，該饋入輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中，該接地輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中，該磁鐵元件和該第一輻射部之總長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。
在一些實施例中，該磁鐵元件和該第二輻射部之總長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。
在另一較佳實施例中，本發明提出一種一種可拆卸天線結構，包括：一第一輻射部；一第二輻射部，其中該第二輻射部係與該第一輻射部大致互相平行；一第三輻射部，耦接於該第一輻射部和該第二輻射部之間；以及一磁鐵元件，耦接至該第三輻射部；其中當該磁鐵元件吸附至一主要天線結構之一鐵製元件時，該可拆卸天線結構將能增強該主要天線結構之輻射增益。
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1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之俯視圖。例如，行動裝置100可以是一智慧型手機、一平板電腦，或是一筆記型電腦。行動裝置100至少包括一主要天線結構110和一可拆卸天線結構160。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之主要天線結構110之側視圖。請一併參考第1、2圖。必須理解的是，雖然未顯示於第1、2圖中，但行動裝置100更可包括其他元件，例如：一顯示器、一揚聲器、一觸控模組、一供電模組，或(且)一外殼。
在第1、2圖之實施例中，主要天線結構110包括一饋入輻射部120、一接地輻射部130、一介質基板140，以及一鐵製元件150，其中饋入輻射部120和接地輻射部130皆可用金屬材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。介質基板140可以是一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷電路板，或是一軟性電路板，其中饋入輻射部120和接地輻射部130皆可設置於介質基板140之同一表面E1上。
饋入輻射部120可以大致呈現一N字形或一Z字形。詳細而言，饋入輻射部120具有一第一端121和一第二端122，其中饋入輻射部120之第一端121係耦接至一信號源199，而饋入輻射部120之第二端122為一開路端。例如，信號源199可以是一射頻模組，其可用於激發主要天線結構110。
接地輻射部130可以大致呈現一L字形，其係與饋入輻射部120完全分離。詳細而言，接地輻射部130具有一第一端131和一第二端132，其中接地輻射部130之第一端131係耦接至一接地電位VSS，而接地輻射部130之第二端132為一開路端並鄰近於饋入輻射部120，使得接地輻射部130和饋入輻射部120之間可形成一耦合間隙GC1。必須注意的是，本說明書中所謂「鄰近」或「相鄰」一詞可指對應之二元件間距小於一既定距離(例如：5mm或更短)，但通常不包括對應之二元件彼此直接接觸之情況(亦即，前述間距縮短至0)。在一些實施例中，接地輻射部130包括一第一部份134和一第二部份135，其中第一部份134係鄰近於第一端131，而第二部份135係鄰近於第二端132。在接地輻射部130中，第二部份135係與第一部份134大致互相垂直，其中第二部份135之長度係大於第一部份134之長度。
鐵製元件150可以大致呈現一直條形。鐵製元件150係耦接至接地輻射部130之第二部份135，其中鐵製元件150之長度可以大致等於接地輻射部130之第二部份135之長度。在一些實施例中，鐵製元件150係位於一平面E2上，而此平面E2係與介質基板140之表面E1大致互相垂直。然而，本發明並不僅限於此。在另一些實施例中，鐵製元件150亦可位於與介質基板140之表面E1大致互相平行之另一平面上。
在第1、2圖之實施例中，可拆卸天線結構160包括一第一輻射部170、一第二輻射部180、一第三輻射部190，以及一磁鐵元件155，其中第一輻射部170、第二輻射部180，以及第三輻射部190皆可用金屬材質製成。
第一輻射部170可以大致呈現一直條形。詳細而言，第一輻射部170具有一第一端171和一第二端172，其中第一輻射部170之第二端172為一開路端。
第二輻射部180可以大致呈現一直條形，其可與第一輻射部170大致互相平行。詳細而言，第二輻射部180具有一第一端181和一第二端182，其中第二輻射部180之第二端182為一開路端。第二輻射部180之第二端182可與第一輻射部170之第二端172大致朝相同方向作延伸。第二輻射部180之長度係小於第一輻射部170之長度。
第三輻射部190可以大致呈現一直條形，其可與第一輻射部170和第二輻射部180皆大致互相垂直。詳細而言，第三輻射部190具有一第一端191和一第二端192，其中第三輻射部190之第一端191係耦接至第一輻射部170之第一端171，而第三輻射部190之第二端192係耦接至第二輻射部180之第一端181。亦即，第三輻射部190係耦接於第一輻射部170和第二輻射部180之間。第三輻射部190之長度係小於或等於第二輻射部180之長度。在一些實施例中，第一輻射部170、第二輻射部180，以及第三輻射部190之一組合係大致呈現一J字形。
磁鐵元件155可以大致呈現一直條形。磁鐵元件155係耦接至第三輻射部190。當磁鐵元件155吸附至鐵製元件150時，主要天線結構110和可拆卸天線結構160之間會發生耦合效應，使得可拆卸天線結構160能增強主要天線結構110之輻射增益。在第1、2圖之實施例中，可拆卸天線結構160係屬於行動裝置100之一附加元件，但本發明並不僅限於此。在另一些實施例中，可拆卸天線結構160亦可單獨使用，而不必然應用於行動裝置100當中。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之主要天線結構110之返回損失圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表返回損失(dB)。根據第3圖之量測結果，與可拆卸天線結構160相結合之主要天線結構110可涵蓋一第一頻帶FB1和一第二頻帶FB2。例如，第一頻帶FB1可介於2400MHz至2500MHz之間，而第二頻帶FB2可介於5150MHz至5850MHz之間。因此，主要天線結構110將至少可支援WLAN(Wireless Local Area Networks) 2.4GHz/5GHz之雙頻帶操作。
在一些實施例中，行動裝置100之操作原理可如下列所述。當主要天線結構110與可拆卸天線結構160尚未互相吸附時(亦即，可拆卸天線結構160尚未使用時)，饋入輻射部120可激發產生前述之第二頻帶FB2，而饋入輻射部120和接地輻射部130可共同激發產生前述之第一頻帶FB1。當主要天線結構110已與可拆卸天線結構160互相吸附時(亦即，可拆卸天線結構160已進行使用時)，磁鐵元件155和第一輻射部170係由饋入輻射部120和接地輻射部130所耦合激發，以增加第一頻帶FB1之輻射增益，而磁鐵元件155和第二輻射部180更由饋入輻射部120和接地輻射部130所耦合激發，以增加第二頻帶FB2之輻射增益。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之主要天線結構110之輻射增益圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表輻射增益(dB)。如第4圖所示，一第一曲線CC1係代表尚未使用可拆卸天線結構160時主要天線結構110之操作特性，而一第二曲線CC2係代表已使用可拆卸天線結構160時主要天線結構110之操作特性。根據第4圖之量測結果可知，可拆卸天線結構160之加入可提升第一頻帶FB1之輻射增益達約1.5dB，並可提升第二頻帶FB2之輻射增益達約1dB，此已可滿足一般行動通訊裝置之實際應用需求。
在一些實施例中，行動裝置100之元件尺寸可如下列所述。饋入輻射部120之長度L1可以大致等於主要天線結構110之第二頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。接地輻射部130之長度L2可以大致等於主要天線結構110之第一頻帶FB1之0.25倍波長(λ/4)。饋入輻射部120和接地輻射部130之間之耦合間隙GC1可介於0.5mm至1.5mm之間。磁鐵元件155和第一輻射部170之總長度L3可以大致等於第一頻帶FB1之0.25倍波長(λ/4)。磁鐵元件155和第二輻射部180之總長度L4可以大致等於第二頻帶FB2之0.25倍波長(λ/4)。第一輻射部170和第二輻射部180之間距D1可介於2mm至3mm之間。當主要天線結構110與可拆卸天線結構160已互相吸附時，磁鐵元件155和鐵製元件150之間距D2通常必須小於或等於3mm。以上元件尺寸之範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化主要天線結構110之輻射增益、操作頻寬，以及阻抗匹配。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之筆記型電腦500之示意圖。在第5圖之實施例中，前述之主要天線結構110和可拆卸天線結構160皆可應用於筆記型電腦500當中，其中筆記型電腦500包括一上蓋外殼511、一顯示器邊框512、一鍵盤邊框513，以及一底座外殼514。必須理解的是，上蓋外殼511、顯示器邊框512、鍵盤邊框513，以及底座外殼514即等同於筆記型電腦領域中俗稱之「A件」、「B件」、「C件」，以及「D件」。鍵盤邊框513和底座外殼514之間之一側壁515可具有一內凹區域520。當可拆卸天線結構160未作使用時，其可收納於此內凹區域520當中，以維持整體裝置美觀。然而，本發明並不僅限於此。在另一些實施例中，內凹區域520亦可位於側壁515之其他位置，例如：一前方位置531或一側邊位置532處，其皆不影響本發明之效果。
本發明提出一種新穎之行動裝置，其包括主要天線結構和可拆卸天線結構。當可拆卸天線結構與主要天線結構互相結合時，行動裝置之天線輻射增益將可明顯提升。總體而言，本發明至少具有高增益、小尺寸、寬頻帶，以及美化行動裝置外觀等優勢，故其很適合應用於各種各式之行動通訊裝置當中。
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。本發明之行動裝置及可拆卸天線結構並不僅限於第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行動裝置及可拆卸天線結構當中。
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。
100:行動裝置
110:主要天線結構
120:饋入輻射部
121:饋入輻射部之第一端
122:饋入輻射部之第二端
130:接地輻射部
131:接地輻射部之第一端
132:接地輻射部之第二端
134:接地輻射部之第一部份
135:接地輻射部之第二部份
140:介質基板
150:鐵製元件
155:磁鐵元件
160:可拆卸天線結構
170:第一輻射部
171:第一輻射部之第一端
172:第一輻射部之第二端
180:第二輻射部
181:第二輻射部之第一端
182:第二輻射部之第二端
190:第三輻射部
191:第三輻射部之第一端
192:第三輻射部之第二端
199:信號源
500:筆記型電腦
511:上蓋外殼
512:顯示器邊框
513:鍵盤邊框
514:底座外殼
515:側壁
520:內凹區域
531:前方位置
532:側邊位置
CC1:第一曲線
CC2:第二曲線
D1、D2:間距
E1:介質基板之表面
E2:平面
FB1:第一頻帶
FB2:第二頻帶
GC1:耦合間隙
L1、L2、L3、L4:長度
VSS:接地電位
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之俯視圖。 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之主要天線結構之側視圖。 第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之主要天線結構之返回損失圖。 第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之主要天線結構之輻射增益圖。 第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之筆記型電腦之示意圖。
100:行動裝置
110:主要天線結構
120:饋入輻射部
121:饋入輻射部之第一端
122:饋入輻射部之第二端
130:接地輻射部
131:接地輻射部之第一端
132:接地輻射部之第二端
134:接地輻射部之第一部份
135:接地輻射部之第二部份
140:介質基板
150:鐵製元件
155:磁鐵元件
160:可拆卸天線結構
170:第一輻射部
171:第一輻射部之第一端
172:第一輻射部之第二端
180:第二輻射部
181:第二輻射部之第一端
182:第二輻射部之第二端
190:第三輻射部
191:第三輻射部之第一端
192:第三輻射部之第二端
199:信號源
D1、D2:間距
E1:介質基板之表面
GC1:耦合間隙
L1、L2、L3、L4:長度
VSS:接地電位

Claims (7)

  1. 一種行動裝置，包括：一主要天線結構，包括：一饋入輻射部，耦接至一信號源；一接地輻射部，耦接至一接地電位，其中該接地輻射部係鄰近於該饋入輻射部；一介質基板，其中該饋入輻射部和該接地輻射部皆設置於該介質基板之一表面上；以及一鐵製元件，耦接至該接地輻射部；以及一可拆卸天線結構，包括：一第一輻射部；一第二輻射部，其中該第二輻射部係與該第一輻射部大致互相平行；一第三輻射部，耦接於該第一輻射部和該第二輻射部之間；以及一磁鐵元件，耦接至該第三輻射部；其中當該磁鐵元件吸附至該鐵製元件時，該可拆卸天線結構將能增強該主要天線結構之輻射增益；其中該主要天線結構涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，而該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間； 其中該磁鐵元件和該第一輻射部之總長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長；其中該磁鐵元件和該第二輻射部之總長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該鐵製元件係位於一平面上，而該平面係與該介質基板之該表面大致互相垂直。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該饋入輻射部係呈現一N字形。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該接地輻射部係呈現一L字形。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該饋入輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該接地輻射部之長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長。
  7. 一種可拆卸天線結構，包括：一第一輻射部；一第二輻射部，其中該第二輻射部係與該第一輻射部大致互相平行；一第三輻射部，耦接於該第一輻射部和該第二輻射部之間；以及一磁鐵元件，耦接至該第三輻射部； 其中當該磁鐵元件吸附至一主要天線結構之一鐵製元件時，該可拆卸天線結構將能增強該主要天線結構之輻射增益；其中該主要天線結構涵蓋一第一頻帶和一第二頻帶，該第一頻帶係介於2400MHz至2500MHz之間，而該第二頻帶係介於5150MHz至5850MHz之間；其中該磁鐵元件和該第一輻射部之總長度係大致等於該第一頻帶之0.25倍波長；其中該磁鐵元件和該第二輻射部之總長度係大致等於該第二頻帶之0.25倍波長。
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