TWI697152B

TWI697152B - 行動裝置和天線結構

Info

Publication number: TWI697152B
Application number: TW108106433A
Authority: TW
Inventors: 魏仕強
Original assignee: 啓碁科技股份有限公司
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-06-21
Also published as: TW202032850A; US20200274230A1; US11139559B2

Abstract

一種行動裝置，包括：一金屬機構件、一接地面、一第一寄生輻射部、一第二寄生輻射部、一饋入輻射部，以及一介質基板。金屬機構件具有一槽孔。槽孔具有一第一閉口端和一第二閉口端。第一寄生輻射部和第二寄生輻射部皆耦接至金屬機構件，且皆延伸跨越槽孔。饋入輻射部具有一饋入點，其中饋入輻射部係設置於第一寄生輻射部和第二寄生輻射部之間。介質基板係鄰近於金屬機構件。饋入輻射部、第一寄生輻射部、第二寄生輻射部，以及金屬機構件之槽孔係共同形成一天線結構。天線結構涵蓋至少一第一頻帶，而槽孔之長度係小於第一頻帶之0.48倍波長。

Description

行動裝置和天線結構

本發明係關於一種行動裝置(Mobile Device)，特別係關於一種行動裝置及其天線結構(Antenna Structure)。

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。

為了追求造型美觀，現今設計者常會在行動裝置中加入金屬元件之要素。然而，新增之金屬元件卻容易對於行動裝置中支援無線通訊之天線產生負面影響，進而降低行動裝置之整體通訊品質。因此，有必要提出一種全新之行動裝置和天線結構，以克服傳統技術所面臨之問題。

在較佳實施例中，本發明提出一種行動裝置，包括：一金屬機構件，具有一槽孔，其中該槽孔具有一第一閉口端和一第二閉口端；一接地面；一第一寄生輻射部，耦接至該金屬機構件，並延伸跨越該槽孔；一第二寄生輻射部，耦接至該金屬機構件，並延伸跨越該槽孔；一饋入輻射部，具有一饋入點，其中該饋入輻射部係設置於該第一寄生輻射部和該第二寄生輻射部之間；以及一介質基板，鄰近於該金屬機構件，其中該饋入輻射部、該第一寄生輻射部，以及該第二寄生輻射部皆設置於該介質基板上；其中該饋入輻射部、該第一寄生輻射部、該第二寄生輻射部，以及該金屬機構件之該槽孔係共同形成一天線結構；其中該天線結構涵蓋至少一第一頻帶，而該槽孔之長度係小於該第一頻帶之0.48倍波長。

在一些實施例中，該接地面為一導電材料並由該金屬機構件上延伸至該介質基板上，而該接地面與該第一寄生輻射部或該第二寄生輻射部係至少部份朝相反方向作延伸。

在一些實施例中，該天線結構具有一不對稱圖形。

在一些實施例中，該饋入輻射部具有一不等寬結構。

在一些實施例中，該槽孔係介於一第一側區域和一第二側區域之間，該第一寄生輻射部之一第一端及該第二寄生輻射部之一第一端係於該第一側區域處耦接至該金屬機構件，該饋入點係位於該第二側區域處，而該第一寄生輻射部之一第二端及該第二寄生輻射部之一第二端皆跨越該槽孔並延伸至該第二側區域處。

在一些實施例中，該第一寄生輻射部和該第二寄生輻射部之每一者係至少部份呈現一U字形，而該饋入輻射部係至少部份設置於該第一寄生輻射部之一開口側及該第二寄生輻射部之一開口側之間。

在一些實施例中，該第一寄生輻射部更包括一突出部份，而該突出部份係大致呈現一直條形。

在一些實施例中，該天線結構更涵蓋一第二頻帶，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，該第一寄生輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.5倍波長。

在一些實施例中，該第二寄生輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.5倍波長。

在一些實施例中，該行動裝置更包括：一第一附加輻射部，耦接至該第一寄生輻射部，其中該第一附加輻射部係大致呈現一直條形。

在一些實施例中，該行動裝置更包括：一第二附加輻射部，耦接至該第二寄生輻射部，其中該第二附加輻射部係大致呈現一直條形。

在一些實施例中，該行動裝置更包括：一調整輻射部，延伸跨越該槽孔，其中該調整輻射部包括一第一部份和一第二部份，而該第一部份和該第二部份係分別耦接至該金屬機構件；以及一電路元件，耦接於該調整輻射部之該第一部份和該第二部份之間。

在一些實施例中，該電路元件之一垂直投影係與完全位於該槽孔之內部。

在一些實施例中，該電路元件為一電阻器、一電感器、一電容器、一切換元件，或是其組合。

在一些實施例中，該天線結構更涵蓋一第二頻帶、一第三頻帶，以及一第四頻帶，該第一頻帶係介於699MHz至960MHz之間，該第二頻帶係介於1710MHz至2690MHz之間，該第三頻帶係介於3400MHz至4300MHz之間，而該第四頻帶係介於5150MHz至5925MHz之間。

在一些實施例中，該第二寄生輻射部之長度係大致等於該第三頻帶之0.5倍波長。

在一些實施例中，該行動裝置更包括：一增厚層，設置於該介質基板和該金屬機構件之間。

在另一較佳實施例中，本發明提出一種天線結構，包括：一金屬機構件，具有一槽孔，其中該槽孔具有一第一閉口端和一第二閉口端；一接地面；一第一寄生輻射部，耦接至該金屬機構件，並延伸跨越該槽孔；一第二寄生輻射部，耦接至該金屬機構件，並延伸跨越該槽孔；一饋入輻射部，具有一饋入點，其中該饋入輻射部係設置於該第一寄生輻射部和該第二寄生輻射部之間；以及一介質基板，鄰近於該金屬機構件，其中該饋入輻射部、該第一寄生輻射部，以及該第二寄生輻射部皆設置於該介質基板上；其中該天線結構涵蓋至少一第一頻帶，而該槽孔之長度係小於該第一頻帶之0.48倍波長。

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行動裝置(Mobile Device)100之俯視圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之側視圖。例如，行動裝置100可為一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。請一併參考第1A、1B圖。如第1A、1B圖所示，行動裝置100包括：一金屬機構件(Metal Mechanism Element)110、一介質基板(Dielectric Substrate)130、一接地面(Ground Plane)140、一第一寄生輻射部(Parasitic Radiation Element)150、一第二寄生輻射部160，以及一饋入輻射部(Feeding Radiation Element)170，其中接地面140、第一寄生輻射部150、第二寄生輻射部160，以及饋入輻射部170皆可用金屬材質製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。必須理解的是，雖然未顯示於第1A、1B圖中，但行動裝置100更可包括一觸控面板(Touch Control Panel)、一顯示器(Display Device)、一揚聲器(Speaker)、一電池模組(Battery Module)，或(且)一外殼(Housing)。在另一些實施例中，第1A、1B圖亦可視為一天線結構(Antenna Structure)，其包括行動裝置100之所有元件。

金屬機構件110可以是行動裝置100之一金屬外殼。在一些實施例中，金屬機構件110為一筆記型電腦之一金屬上蓋，或為一平板電腦之一金屬背蓋，但亦不僅限於此。舉例而言，若行動裝置100為一筆記型電腦，則金屬機構件110可為筆記型電腦領域中俗稱之「A件」。金屬機構件110具有一槽孔120，其中金屬機構件110之槽孔120可大致呈現一直條形。詳細而言，槽孔120可具有互相遠離之一第一閉口端(Closed End)121和一第二閉口端122。行動裝置100亦可包括一非導體材質，其係填充於金屬機構件110之槽孔120中，以達成防水或防塵之功能。

介質基板130可以是一FR4(Flame Retardant 4)基板、一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，或是一軟性電路板(Flexible Circuit Board，FCB)。介質基板130具有相對之一第一表面E1和一第二表面E2，其中第一寄生輻射部150、第二寄生輻射部160，以及饋入輻射部170皆設置於介質基板130之第一表面E1上，而介質基板130之第二表面E2係鄰近於金屬機構件110之槽孔120。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)，亦可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，介質基板130之第二表面E2係與金屬機構件110互相貼合，其中介質基板130係延伸跨越金屬機構件110之槽孔120。接地面140可由一導電材料所實施，例如：一銅箔、一鋁箔、一導電布、一導電海綿，或是一彈片，且其可呈現一階梯狀。例如，接地面140可耦接至金屬機構件110，再由金屬機構件110上延伸至介質基板130之第一表面E1上。接地面140係與第一寄生輻射部150或第二寄生輻射部160至少部份朝相反方向作延伸。舉例而言，接地面140可朝槽孔120之下方側作延伸，而第一寄生輻射部150和第二寄生輻射部160可朝槽孔120之上方側作延伸。在一些實施例中，第一寄生輻射部150、第二寄生輻射部160、饋入輻射部170，以及金屬機構件110之槽孔120係共同形成一天線結構。在一些實施例中，行動裝置100之天線結構可具有一不對稱圖形(Asymmetrical Pattern)。在另一些實施例中，行動裝置100之天線結構亦可改為具有一對稱圖形(Symmetrical Pattern)。

第一寄生輻射部150可以至少部份呈現一U字形，其中前述U字形之一開口側可面向饋入輻射部170。第一寄生輻射部150具有一第一端151和一第二端152，其中第一寄生輻射部150之第一端151係耦接至金屬機構件110，而第一寄生輻射部150之第二端152係延伸跨越槽孔120之整個寬度W1再朝靠近接地面140之方向作延伸。亦即，第一寄生輻射部150於金屬機構件110上具有一第一垂直投影(Vertical Projection)，其中第一垂直投影係與金屬機構件110之槽孔120至少部份重疊。

第二寄生輻射部160亦可至少部份呈現一U字形，其中前述U字形之一開口側可面向饋入輻射部170。換言之，饋入輻射部170係至少部份設置於第一寄生輻射部150之開口側及第二寄生輻射部160之開口側之間。第二寄生輻射部160具有一第一端161和一第二端162，其中第二寄生輻射部160之第一端161係耦接至金屬機構件110，而第二寄生輻射部160之第二端162係延伸跨越槽孔120之整個寬度W1再朝靠近接地面140之方向作延伸。亦即，第二寄生輻射部160於金屬機構件110上具有一第二垂直投影，其中第二垂直投影係與金屬機構件110之槽孔120至少部份重疊。

詳細而言，槽孔120係介於一第一側區域123和一第二側區域124之間。例如，第一側區域123可位於槽孔120之上方側，而第二側區域124可位於槽孔120之下方側，但亦不僅限於此。第一寄生輻射部150之第一端151及第二寄生輻射部160之第一端161係於第一側區域123處耦接至金屬機構件110。第一寄生輻射部150之第二端152及第二寄生輻射部160之第二端162皆跨越槽孔120並延伸至第二側區域124處。第一寄生輻射部150之第二端152及第二寄生輻射部160之第二端162更朝靠近饋入輻射部170之方向作延伸。

必須注意的是，第一寄生輻射部150和第二寄生輻射部160皆直接耦接至位於槽孔120上方之金屬機構件110之一部份，而非直接耦接至位於槽孔120下方之接地面140。根據實際量測結果，此種設計可以改良行動裝置100之天線結構之頻寬和匹配特性。另外，第一寄生輻射部150和第二寄生輻射部160之加入亦可用以解決槽孔120之長度L1未達對應共振頻率之0.5倍波長之問題。

饋入輻射部170可以大致呈現一T字形。饋入輻射部170係設置於第一寄生輻射部150和第二寄生輻射部160之間。詳細而言，饋入輻射部170具有一不等寬結構，其包括一較窄部份171和一較寬部份172。一饋入點(Feeding Point)FP1係位於饋入輻射部170之較窄部份171處，其中饋入輻射部170之較寬部份172經由饋入輻射部170之較窄部份171耦接至饋入點FP1。饋入點FP1更可耦接至一信號源(Signal Source)(未顯示)。例如，信號源可以是一射頻(Radio Frequency，RF)模組，其可用於激發行動裝置100之天線結構。饋入點FP1亦可位於槽孔120之第二側區域124處。在另一些實施例中，饋入輻射部170亦可改為一直條形、一梯形，或是一三角形，但亦不僅限於此。

饋入輻射部170和第一寄生輻射部150之第一端151之間可形成一第一耦合間隙(Coupling Gap)GC1。饋入輻射部170和第二寄生輻射部160之第一端161之間可形成一第二耦合間隙GC2。接地面140和第一寄生輻射部150之第二端152之間可形成一第三耦合間隙GC3。接地面140和第二寄生輻射部160之第二端162之間可形成一第四耦合間隙GC4。前述每一耦合間隙皆用於於強化對應元件間之交互耦合效應(Coupling Effect)。

在一些實施例中，第一寄生輻射部150更包括一突出支路(Protruding Branch)180，其可由金屬材質所製成。突出支路180可以大致呈現一直條形或一矩形。突出支路180具有一第一端181和一第二端182，其中突出支路180之第一端181係耦接至第一寄生輻射部150之一轉折處，而突出支路180之第二端182為一開路端(Open End)並朝遠離第一寄生輻射部150之其餘部份之方向作延伸。突出支路180係用於微調行動裝置100之天線結構之匹配特性。必須理解的是，突出支路180僅為一選用元件(Optional Element)，在其他實施例中亦可移除之。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線結構之返回損失(Return Loss)圖。根據第2圖之量測結果，行動裝置100之天線結構可以涵蓋一第一頻帶FB1和一第二頻帶FB2，其中第一頻帶FB1可約介於2400MHz至2500MHz之間，而第二頻帶FB2可約介於5150MHz至5850MHz之間。因此，行動裝置100之天線結構至少可支援WLAN(Wireless Local Area Networks) 2.4GHz/5GHz之雙頻操作。在天線原理方面，第一頻帶FB1和第二頻帶FB2皆可由饋入輻射部170和金屬機構件110之槽孔120所共同激發產生，其中第一寄生輻射部150和第二寄生輻射部160可用於同時微調第一頻帶FB1和第二頻帶FB2之頻率偏移量(Frequency Shift Amount)和阻抗匹配(Impedance Matching)。根據實際量測結果，金屬機構件110之槽孔120之長度L1(亦即，由第一閉口端121至第二閉口端122之長度L1)可以小於第一頻帶FB1之0.48倍波長(0.48λ)。因此，第一寄生輻射部150和第二寄生輻射部160之加入有助於進一步微縮行動裝置100之天線結構之整體尺寸。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置100之天線結構之輻射效率(Radiation Efficiency)圖。根據第3圖之量測結果，行動裝置100之天線結構於第一頻帶FB1內之輻射效率可達約-4dB，而於第二頻帶FB2內之輻射效率可達約-2.5dB，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。槽孔120之長度L1可以大致等於第一頻帶FB1之0.4倍波長(0.4λ)。槽孔120之寬度W1可以介於1mm至5mm之間。饋入點FP1和槽孔120之第二閉口端122之間距D1可介於槽孔120之長度L1之0.15倍至0.5倍之間。亦即，相較於槽孔120之第一閉口端121，饋入點FP1更靠近槽孔120之第二閉口端122。第一寄生輻射部150之長度(亦即，由第一端151至第二端152之長度)可以大致等於第二頻帶FB2之0.5倍波長(λ/2)。第二寄生輻射部160之長度(亦即，由第一端161至第二端162之長度)可以大致等於第二頻帶FB2之0.5倍波長(λ/2)。第一耦合間隙GC1、第二耦合間隙GC2、第三耦合間隙GC3，以及第四耦合間隙GC4之每一者之寬度皆可介於0.2mm至2mm之間，或可介於2mm至20mm之間。以上元件尺寸之範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化行動裝置100之天線結構之操作頻寬(Operation Bandwidth)和阻抗匹配(Impedance Matching)。

第4A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置400之俯視圖。第4B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置400之側視圖。請一併參考第4A、4B圖，其可視為第1A、1B圖之變化組態(Configuration)。如第4A、4B圖所示，行動裝置400包括：一金屬機構件410、一介質基板430、一接地面440、一第一寄生輻射部450、一第二寄生輻射部460、一饋入輻射部470、一第一附加輻射部(Additional Radiation Element)510、一第二附加輻射部520、一調整輻射部(Tuning Radiation Element)580，以及一電路元件(Circuit Element)590，其中接地面440、第一寄生輻射部450、第二寄生輻射部460、饋入輻射部470、第一附加輻射部510、第二附加輻射部520，以及調整輻射部580皆可用金屬材質製成。在另一些實施例中，第4A、4B圖亦可視為一天線結構，其包括行動裝置400之所有元件。

金屬機構件410可以是行動裝置400之一金屬外殼。金屬機構件410具有一槽孔420，其中金屬機構件410之槽孔420可大致呈現一直條形。詳細而言，槽孔420可具有互相遠離之一第一閉口端421和一第二閉口端422。行動裝置400亦可包括一非導體材質，其係填充於金屬機構件410之槽孔420中。

介質基板430具有相對之一第一表面E3和一第二表面E4，其中第一寄生輻射部450、第二寄生輻射部460、饋入輻射部470、第一附加輻射部510、第二附加輻射部520、調整輻射部580，以及電路元件590皆設置於介質基板430之第一表面E3上，而介質基板430之第二表面E4係鄰近於金屬機構件410之槽孔420。在一些實施例中，介質基板430之第二表面E4係與金屬機構件410互相貼合，其中介質基板430係延伸跨越金屬機構件410之槽孔420。接地面440可由一導電材料所實施，例如：一銅箔、一鋁箔、一導電布、一導電海綿，或是一彈片，且其可呈現一階梯狀或一斜面狀。例如，接地面440可耦接至金屬機構件410，再由金屬機構件410上延伸至介質基板430之第一表面E3上。在一些實施例中，第一寄生輻射部450、第二寄生輻射部460、饋入輻射部470、第一附加輻射部510、第二附加輻射部520、調整輻射部580、電路元件590，以及金屬機構件410之槽孔420係共同形成一天線結構。

第一寄生輻射部450可以至少部份呈現一U字形並至少部份地圍繞饋入輻射部470，其中前述U字形之一開口側可面向饋入輻射部470。第一寄生輻射部450具有一第一端451和一第二端452，其中第一寄生輻射部450之第一端451係耦接至金屬機構件410，而第一寄生輻射部450之第二端452係延伸跨越槽孔420之整個寬度W2再朝靠近接地面440之方向作延伸。亦即，第一寄生輻射部450於金屬機構件410上具有一第一垂直投影，其中第一垂直投影係與金屬機構件410之槽孔420至少部份重疊。

第一附加輻射部510可以大致呈現一直條形。第一附加輻射部510具有一第一端511和一第二端512，其中第一附加輻射部510之第一端511係耦接至第一寄生輻射部450之一轉折處，而第一附加輻射部510之第二端512為一開路端並朝遠離第一寄生輻射部450之方向作延伸。第一附加輻射部510係用於微調行動裝置400之天線結構之操作頻率。

第二寄生輻射部460亦可至少部份呈現一U字形並至少部份地圍繞饋入輻射部470，其中前述U字形之一開口側可面向饋入輻射部470。換言之，饋入輻射部470係至少部份設置於第一寄生輻射部450之開口側及第二寄生輻射部460之開口側之間。第二寄生輻射部460具有一第一端461和一第二端462，其中第二寄生輻射部460之第一端461係耦接至金屬機構件410，而第二寄生輻射部460之第二端462係延伸跨越槽孔420之整個寬度W2再朝靠近接地面440之方向作延伸。亦即，第二寄生輻射部460於金屬機構件410上具有一第二垂直投影，其中第二垂直投影係與金屬機構件410之槽孔420至少部份重疊。

第二附加輻射部520亦可大致呈現一直條形。第二附加輻射部520具有一第一端521和一第二端522，其中第二附加輻射部520之第一端521係耦接至第二寄生輻射部460之一轉折處，而第二附加輻射部520之第二端522為一開路端並朝遠離第二寄生輻射部460之方向作延伸。另外，第二附加輻射部520之第二端522和第一附加輻射部510之第二端512兩者可大致朝互相遠離之方向作延伸。第二附加輻射部520亦可於微調行動裝置400之天線結構之操作頻率。

詳細而言，槽孔420係介於一第一側區域423和一第二側區域424之間。例如，第一側區域423可位於槽孔120之上方側，而第二側區域424可位於槽孔120之下方側，但亦不僅限於此。第一寄生輻射部450之第一端451及第二寄生輻射部460之第一端461係於第一側區域423處耦接至金屬機構件410。第一寄生輻射部450之第二端452及第二寄生輻射部460之第二端462皆跨越槽孔120並延伸至第二側區域424處。第一寄生輻射部450之第二端452及第二寄生輻射部460之第二端462更朝靠近饋入輻射部470之方向作延伸。

必須注意的是，第一寄生輻射部450和第二寄生輻射部460皆直接耦接至位於槽孔420上方之金屬機構件410之一部份，而非直接耦接至位於槽孔420下方之接地面440。根據實際量測結果，此種設計可以提升行動裝置400之天線結構之頻寬和匹配特性。

饋入輻射部470可以大致呈現一T字形。饋入輻射部470係設置於第一寄生輻射部450和第二寄生輻射部460之間。詳細而言，饋入輻射部470具有一不等寬結構，其包括一較窄部份471和一較寬部份472。一饋入點FP2係位於饋入輻射部470之較窄部份471處，其中饋入輻射部470之較寬部份472經由饋入輻射部470之較窄部份471耦接至饋入點FP2。饋入點FP2更可耦接至一信號源，其可用於激發行動裝置400之天線結構。饋入點FP2亦可位於槽孔420之第二側區域424處。在另一些實施例中，饋入輻射部470亦可改為一直條形、一梯形，或是一三角形，但亦不僅限於此。

饋入輻射部470和第一寄生輻射部450之第一端451之間可形成一第一耦合間隙GC5。饋入輻射部470和第二寄生輻射部460之第一端461之間可形成一第二耦合間隙GC6。接地面440和第一寄生輻射部450之第二端452之間可形成一第三耦合間隙GC7。接地面440和第二寄生輻射部460之第二端462之間可形成一第四耦合間隙GC8。

調整輻射部580可以大致呈現一直條形。調整輻射部580係延伸跨越槽孔420之整個寬度W2。詳細而言，調整輻射部580包括一第一部份581和一第二部份582，其中一分隔間隙(Partition Gap)585係形成於第一部份581和第二部份582之間。調整輻射部580之第一部份581和第二部份582係分別耦接至金屬機構件410。亦即，調整輻射部580之第一部份581和第二部份582可分別由介質基板430之第一表面E3上延伸至金屬機構件410上。電路元件590係位於分隔間隙585處，其中電路元件590係串聯耦接於調整輻射部580之第一部份581和第二部份582之間。電路元件590在金屬機構件110上具有一第三垂直投影，其中第三垂直投影可以完全位於槽孔420之內部。在一些實施例中，電路元件590為一電阻器(Resistor)、一電感器(Inductor)、一電容器(Capacitor)、一切換元件(Switch Element)，或是其組合。例如，前述之電阻器可為一固定電阻器(Fixed Resistor)或是一可變電阻器(Variable Resistor)，前述之電感器可為一固定電感器(Fixed Inductor)或是一可變電感器(Variable Inductor)，而前述之電容器可為一固定電容器(Fixed Capacitor)或是一可變電容器(Variable Capacitor)。另外。前述之切換元件可操作於一導通狀態(Closed State)或一斷路狀態(Open State)。必須注意的是，無論調整輻射部580和電路元件590係位於饋入輻射部470之左側或右側，其均能用以控制天線結構之操作頻帶(或頻率偏移)，亦或能增加行動裝置400之天線結構之操作頻寬。

第5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置400之天線結構之返回損失圖。根據第5圖之量測結果，行動裝置400之天線結構可以涵蓋一第一頻帶FB3、一第二頻帶FB4、一第三頻帶FB5，以及一第四頻帶FB6，其中第一頻帶FB3可介於699MHz至960MHz之間，第二頻帶FB4可介於1710MHz至2690MHz之間，第三頻帶FB5可介於3400MHz至4300MHz之間，而第四頻帶FB6可介於5150MHz至5925MHz之間。因此，行動裝置400之天線結構至少可支援LTE(Long Term Evolution)之多頻頻操作。在天線原理方面，第一頻帶FB3、第二頻帶FB4、第三頻帶FB5，以及第四頻帶FB6皆可由饋入輻射部470和金屬機構件410之槽孔420所共同激發產生，其中第一寄生輻射部450可用於微調第一頻帶FB3和第三頻帶FB5之頻率偏移量和阻抗匹配，而第二寄生輻射部460可用於同時微調第一頻帶FB3、第二頻帶FB4、第三頻帶FB5，以及第四頻帶FB6之頻率偏移量和阻抗匹配。電路元件590係用於改變關於槽孔420之等效阻抗值(Effective Impedance Value)與短路邊界(Short-Circuited Boundary)，並主要藉以調整第一頻帶FB3之頻率範圍。例如，若電路元件590之電阻值(Resistance)很小或是電容值(Capacitance)很大會形成一短路路徑(Short-Circuited Path)時，則其將等效於將槽孔420之第二閉口端422向左移，使得天線結構之操作頻率因而上升；相反地，若電路元件590之電阻值很大或是電容值很小會形成一斷路路徑(Open-Circuited Path)時，則其將等效於維持住槽孔420之第二閉口端422之原始位置，使得天線結構之操作頻率因而下降。易言之，若電路元件590之電容值上升，則第一頻帶FB3將往低頻方向作移動，而若電路元件590之電感值(Inductance)上升，則第一頻帶FB3將往高頻方向作移動。因應電路元件590之阻抗值變化，第二頻帶FB4、第三頻帶FB5，以及第四頻帶FB6之頻率範圍亦可能對應地進行調整。在一些實施例中，電路元件590可根據來自一處理器(未顯示)之一控制信號來調整其阻抗值，從而可更增加行動裝置400之天線結構之操作頻寬。根據實際量測結果，金屬機構件410之槽孔420之長度L2(亦即，由第一閉口端421至第二閉口端422之長度L2)可以小於第一頻帶FB3之0.45倍波長(0.45λ)。因此，第一寄生輻射部450、第二寄生輻射部460、第一附加輻射部510、第二附加輻射部520、調整輻射部580，以及電路元件590之加入有助於進一步微縮行動裝置400之天線結構之整體尺寸。

第6圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置400之天線結構之輻射效率圖。根據第6圖之量測結果，行動裝置400之天線結構於第一頻帶FB3內之輻射效率可達約-4.5dB，於第二頻帶FB4內之輻射效率可達約-2dB，於第三頻帶FB5內之輻射效率可達約-3dB，而於第四頻帶FB6內之輻射效率可達約-5.5dB，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400之元件尺寸可如下列所述。槽孔420之長度L2可以大致等於第一頻帶FB3之0.4倍波長(0.4λ)。槽孔420之寬度W2可以介於1mm至5mm之間，較佳可為3mm。饋入點FP2和槽孔420之第一閉口端421之間距D2可介於槽孔420之長度L2之0.15倍至0.5倍之間。亦即，相較於槽孔420之第二閉口端422，饋入點FP2更靠近槽孔420之第一閉口端421。第一寄生輻射部450之長度(亦即，由第一端451至第二端452之長度)可以大致等於第二頻帶FB4之0.5倍波長(λ/2)。第二寄生輻射部460之長度(亦即，由第一端461至第二端462之長度)可以大致等於第三頻帶FB5之0.5倍波長(λ/2)。亦即，第一寄生輻射部450之長度可以略大於第二寄生輻射部460之長度。第一耦合間隙GC5、第二耦合間隙GC6、第三耦合間隙GC7，以及第四耦合間隙GC8之每一者之寬度皆可介於0.2mm至2mm之間，或可介於2mm至20mm之間。以上元件尺寸之範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化行動裝置400之天線結構之操作頻寬和阻抗匹配。

第7圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置700之側視圖。第7圖和第4B圖相似。在第7圖之實施例中，行動裝置700更包括一增厚層770，其中介質基板430和增厚增770皆可用非導體材質製成。增厚層770係設置於介質基板430和金屬機構件410之間。例如，增厚層770可以直接接觸金屬機構件410，並用於支撐介質基板430之第二表面E4。增厚層770之介電常數(Dielectric Constant)可與介質基板430之介電常數相同或相異。增厚層770之高度H2可以大於或等於介質基板430之高度H1。例如，增厚層770之高度H2可為介質基板430之高度H1之1倍至10倍。根據實際量測結果，增厚層770之加入可以提高行動裝置400之天線結構之部份操作頻寬和輻射效率，其亦可套用至第1B圖之行動裝置100當中(設置於介質基板130和金屬機構件110之間)。第7圖之行動裝置700之其餘特徵皆與第1A、1B、4A、4B圖之行動裝置100、400類似，故這些實施例均可達成相似之操作效果。

本發明提出一種新穎之行動裝置和天線結構，其可與一金屬機構件互相整合。由於金屬機構件可以視為天線結構之一延伸部份，其將不會對天線結構之輻射性能造成負面影響。另外，因為有第一寄生輻射部和第二寄生輻射部之加入，本發明之天線結構之槽孔長度可以無須達到對應操作頻率之0.5倍波長，從而能進一步微縮整體天線尺寸。相較於傳統設計，本發明可兼得小尺寸、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天線結構並不僅限於第1-7圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-7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、400、700:行動裝置 110、410:金屬機構件 120、420:槽孔 121、421:槽孔之第一閉口端 122、422:槽孔之第二閉口端 123、423:第一側區域 124、424:第二側區域 130、430:介質基板 140、440:接地面 150、450:第一寄生輻射部 151、451:第一寄生輻射部之第一端 152、452:第一寄生輻射部之第二端 160、460:第二寄生輻射部 161、461:第二寄生輻射部之第一端 162、462:第二寄生輻射部之第二端 170、470:饋入輻射部 171、471:饋入輻射部之較窄部份 172、472:饋入輻射部之較寬部份 180:突出支路 181:突出支路之第一端 182:突出支路之第二端 510:第一附加輻射部 511:第一附加輻射部之第一端 512:第一附加輻射部之第二端 520:第二附加輻射部 521:第二附加輻射部之第一端 522:第二附加輻射部之第二端 580:調整輻射部 581:調整輻射部之第一部份 582:調整輻射部之第二部份 585:分隔間隙 590:電路元件 770:增厚層 D1、D2:間距 E1、E3:介質基板之第一表面 E2、E4:介質基板之第二表面 FB1、FB3:第一頻帶 FB2、FB4:第二頻帶 FB5:第三頻帶 FB6:第四頻帶 FP1、FP2:饋入點 GC1、GC5:第一耦合間隙 GC2、GC6:第二耦合間隙 GC3、GC7:第三耦合間隙 GC4、GC8:第四耦合間隙 H1、H2:高度 L1、L2:長度 W1、W2:寬度

第1A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1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之側視圖。第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之天線結構之返回損失圖。第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之天線結構之輻射效率圖。第4A圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之俯視圖。第4B圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之側視圖。第5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之天線結構之返回損失圖。第6圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之天線結構之輻射效率圖。第7圖係顯示根據本發明另一實施例所述之行動裝置之側視圖。

100:行動裝置

110:金屬機構件

120:槽孔

121:槽孔之第一閉口端

122:槽孔之第二閉口端

123:第一側區域

124:第二側區域

130:介質基板

140:接地面

150:第一寄生輻射部

151:第一寄生輻射部之第一端

152:第一寄生輻射部之第二端

160:第二寄生輻射部

161:第二寄生輻射部之第一端

162:第二寄生輻射部之第二端

170:饋入輻射部

171:饋入輻射部之較窄部份

172:饋入輻射部之較寬部份

180:突出支路

181:突出支路之第一端

182:突出支路之第二端

D1:間距

E1:介質基板之第一表面

FP1:饋入點

GC1:第一耦合間隙

GC2:第二耦合間隙

GC3:第三耦合間隙

GC4:第四耦合間隙

L1:長度

W1:寬度

Claims

一種行動裝置，包括：一金屬機構件，具有一槽孔，其中該槽孔具有一第一閉口端和一第二閉口端；一接地面；一第一寄生輻射部，耦接至該金屬機構件，並延伸跨越該槽孔；一第二寄生輻射部，耦接至該金屬機構件，並延伸跨越該槽孔；一饋入輻射部，具有一饋入點，其中該饋入輻射部係設置於該第一寄生輻射部和該第二寄生輻射部之間；以及一介質基板，鄰近於該金屬機構件，其中該饋入輻射部、該第一寄生輻射部，以及該第二寄生輻射部皆設置於該介質基板上；其中該饋入輻射部、該第一寄生輻射部、該第二寄生輻射部，以及該金屬機構件之該槽孔係共同形成一天線結構；其中該天線結構涵蓋至少一第一頻帶，而該槽孔之長度係介於該第一頻帶之0.4倍至0.48倍波長之間。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該接地面為一導電材料並由該金屬機構件上延伸至該介質基板上，而該接地面與該第一寄生輻射部或該第二寄生輻射部係至少部份朝相反方向作延伸。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構具有一不對稱圖形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該饋入輻射部具有一不等寬結構。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該槽孔係介於一第一側區域和一第二側區域之間，該第一寄生輻射部之一第一端及該第二寄生輻射部之一第一端係於該第一側區域處耦接至該金屬機構件，該饋入點係位於該第二側區域處，而該第一寄生輻射部之一第二端及該第二寄生輻射部之一第二端皆跨越該槽孔並延伸至該第二側區域處。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一寄生輻射部和該第二寄生輻射部之每一者係至少部份呈現一U字形，而該饋入輻射部係至少部份設置於該第一寄生輻射部之一開口側及該第二寄生輻射部之一開口側之間。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一寄生輻射部更包括一突出部份，而該突出部份係大致呈現一直條形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構更涵蓋一第二頻帶，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。
如申請專利範圍第8項所述之行動裝置，其中該第一寄生輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.5倍波長。
如申請專利範圍第8項所述之行動裝置，其中該第二寄生輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.5倍波長。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一第一附加輻射部，耦接至該第一寄生輻射部，其中該第一附加輻射部係大致呈現一直條形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一第二附加輻射部，耦接至該第二寄生輻射部，其中該第二附加輻射部係大致呈現一直條形。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一調整輻射部，延伸跨越該槽孔，其中該調整輻射部包括一第一部份和一第二部份，而該第一部份和該第二部份係分別耦接至該金屬機構件；以及一電路元件，耦接於該調整輻射部之該第一部份和該第二部份之間。
如申請專利範圍第13項所述之行動裝置，其中該電路元件之一垂直投影係與完全位於該槽孔之內部。
如申請專利範圍第13項所述之行動裝置，其中該電路元件為一電阻器、一電感器、一電容器、一切換元件，或是其組合。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該天線結構更涵蓋一第二頻帶、一第三頻帶，以及一第四頻帶，該第一頻帶係介於699MHz至960MHz之間，該第二頻帶係介於1710MHz至2690MHz之間，該第三頻帶係介於3400MHz至4300MHz之間，而該第四頻帶係介於5150MHz至5925MHz之間。
如申請專利範圍第16項所述之行動裝置，其中該第一寄生輻射部之長度係大致等於該第二頻帶之0.5倍波長。
如申請專利範圍第16項所述之行動裝置，其中該第二寄生輻射部之長度係大致等於該第三頻帶之0.5倍波長。
如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一增厚層，設置於該介質基板和該金屬機構件之間。
一種天線結構，包括：一金屬機構件，具有一槽孔，其中該槽孔具有一第一閉口端和一第二閉口端；一接地面；一第一寄生輻射部，耦接至該金屬機構件，並延伸跨越該槽孔；一第二寄生輻射部，耦接至該金屬機構件，並延伸跨越該槽孔；一饋入輻射部，具有一饋入點，其中該饋入輻射部係設置於該第一寄生輻射部和該第二寄生輻射部之間；以及一介質基板，鄰近於該金屬機構件，其中該饋入輻射部、該第一寄生輻射部，以及該第二寄生輻射部皆設置於該介質基板上；其中該天線結構涵蓋至少一第一頻帶，而該槽孔之長度係介於該第一頻帶之0.4倍至0.48倍波長之間。