移动装置

摘要

本发明公开一种移动装置，包括一非导体机构件和一天线结构。天线结构形成于非导体机构件上。天线结构包括：一馈入连接部、一第一辐射部、一第二辐射部、一接地连接部，以及一第三辐射部。馈入连接部耦接至一馈入点。第一辐射部的一第一端耦接至馈入连接部，而第一辐射部的一第二端为一开路端。第二辐射部的一第一端耦接至馈入连接部，而第二辐射部的一第二端为一开路端。接地连接部耦接至一接地点。第三辐射部的一第一端耦接至接地连接部，而第三辐射部的一第二端为一开路端。第三辐射部由第一辐射部所耦合激发。

权利要求

1.一种移动装置，包括：

非导体机构件；以及

天线结构，形成于该非导体机构件上，其中该天线结构包括：

馈入连接部，耦接至一馈入点；

第一辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第一辐射部的该第一端耦接至该馈入连接部，而该第一辐射部的该第二端为一开路端；

第二辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第二辐射部的该第一端耦接至该馈入连接部，而该第二辐射部的该第二端为一开路端；

接地连接部，耦接至一接地点；以及

第三辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第三辐射部的该第一端耦接至该接地连接部，而该第三辐射部的该第二端为一开路端，其中该第三辐射部的该第二端大致由该第一辐射部所包围，使得该第一辐射部和该第三辐射部的该第二端之间形成一第一耦合间隙和一第二耦合间隙。

2.如权利要求1所述的移动装置，其中该非导体机构件大致呈现一长方体，该长方体具有一第一表面、一第二表面、一第三表面，以及一第四表面，其中该第二表面和该第四表面与该第一表面相邻且互相垂直，而该第三表面与该第一表面相对且互相平行。

3.如权利要求2所述的移动装置，其中该第一辐射部大致呈现一U字形，而该第一辐射部由该非导体机构件的该第一表面经由该第二表面延伸至该第三表面上。

4.如权利要求2所述的移动装置，其中该第二辐射部大致呈现一直条形，而该第二辐射部设置于该非导体机构件的该第一表面上。

5.如权利要求2所述的移动装置，其中该第三辐射部大致呈现一直条形，而该第三辐射部设置于该非导体机构件的该第二表面上。

6.如权利要求2所述的移动装置，其中该天线结构还包括：

第四辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第四辐射部的该第一端耦接至该接地连接部，而该第四辐射部的该第二端为一开路端。

7.如权利要求6所述的移动装置，其中该第四辐射部大致呈现一L字形，而该第四辐射部由该非导体机构件的该第二表面延伸至该第三表面上。

8.如权利要求6所述的移动装置，其中该天线结构涵盖介于700MHz至960MHz之间的一第一频带、介于1450MHz至2700MHz之间的一第二频带，以及介于5150MHz至5850MHz之间的一第三频带。

9.如权利要求8所述的移动装置，其中该馈入连接部、该第一辐射部、该接地连接部，以及该第三辐射部激发产生该第一频带，其中该馈入连接部、该第二辐射部、该接地连接部，以及该第四辐射部激发产生该第二频带，而其中该第三辐射部由该第一辐射部所耦合激发以产生该第三频带。

说明书

移动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种移动装置，特别是涉及一种移动装置其及天线结构。

背景技术

[0002] 随着移动通讯技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如：手提式电脑、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，移动装置通常具有无线通讯的功能。有些涵盖长距离的无线通讯范围，例如：移动电话使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系统及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、
1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通讯，而有些则涵盖短距离的无线通讯范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth系统使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。

[0003] 天线为支持无线通讯的移动装置中不可或缺的元件。然而，由于移动装置的内部空间十分局限，往往没有足够面积来配置所需的天线，此将导致天线的频宽不足及移动装置的通讯品质下降。因此，如何设计一种小尺寸、宽频带的全新天线，已成为现今设计者的一大挑战。

发明内容

[0004] 在优选实施例中，本发明提供一种移动装置，包括：一非导体机构件；以及一天线结构，形成于该非导体机构件上，其中该天线结构包括：一馈入连接部，耦接至一馈入点；一第一辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第一辐射部的该第一端耦接至该馈入连接部，而该第一辐射部的该第二端为一开路端；一第二辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第二辐射部的该第一端耦接至该馈入连接部，而该第二辐射部的该第二端为一开路端；一接地连接部，耦接至一接地点；以及一第三辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第三辐射部的该第一端耦接至该接地连接部，而该第三辐射部的该第二端为一开路端。

[0005] 在一些实施例中，该第三辐射部的该第二端大致由该第一辐射部所包围，使得该第一辐射部和该第三辐射部的该第二端之间形成一第一耦合间隙和一第二耦合间隙。

[0006] 在一些实施例中，该非导体机构件大致呈现一长方体，该长方体具有一第一表面、一第二表面、一第三表面，以及一第四表面，其中该第二表面和该第四表面与该第一表面相邻且互相垂直，而该第三表面与该第一表面相对且互相平行。

[0007] 在一些实施例中，该第一辐射部大致呈现一U字形，而该第一辐射部由该非导体机构件的该第一表面经由该第二表面延伸至该第三表面上。

[0008] 在一些实施例中，该第二辐射部大致呈现一直条形，而该第二辐射部设置于该非导体机构件的该第一表面上。

[0009] 在一些实施例中，该第三辐射部大致呈现一直条形，而该第三辐射部设置于该非导体机构件的该第二表面上。

[0010] 在一些实施例中，该天线结构还包括：一第四辐射部，具有一第一端和一第二端，其中该第四辐射部的该第一端耦接至该接地连接部，而该第四辐射部的该第二端为一开路端。

[0011] 在一些实施例中，该第四辐射部大致呈现一L字形，而该第四辐射部由该非导体机构件的该第二表面延伸至该第三表面上。

[0012] 在一些实施例中，该天线结构涵盖介于700MHz至960MHz之间的一第一频带、介于1450MHz至2700MHz之间的一第二频带，以及介于5150MHz至5850MHz之间的一第三频带。

[0013] 在一些实施例中，该馈入连接部、该第一辐射部、该接地连接部，以及该第三辐射部激发产生该第一频带，其中该馈入连接部、该第二辐射部、该接地连接部，以及该第四辐射部激发产生该第二频带，而其中该第三辐射部由该第一辐射部所耦合激发以产生该第三频带。

附图说明

[0014] 图1A为本发明一实施例所述的移动装置的立体图；

[0015] 图1B为本发明同一实施例所述的移动装置的不同视角的立体图；

[0016] 图2为本发明一实施例所述的移动装置的系统电路板的示意图；

[0017] 图3为本发明一实施例所述的移动装置的天线结构的电压驻波比图；

[0018] 图4为本发明一实施例所述的移动装置的天线结构的天线增益图。

[0019] 符号说明

[0020] 100～移动装置；

[0021] 110～非导体机构件；

[0022] 115～天线结构；

[0023] 120～馈入连接部；

[0024] 121～馈入连接部的第一端；

[0025] 122～馈入连接部的第二端；

[0026] 130～第一辐射部；

[0027] 131～第一辐射部的第一端；

[0028] 132～第一辐射部的第二端；

[0029] 140～第二辐射部；

[0030] 141～第二辐射部的第一端；

[0031] 142～第二辐射部的第二端；

[0032] 145～T字形连接部分；

[0033] 150～接地连接部；

[0034] 151～接地连接部的第一端；

[0035] 152～接地连接部的第二端；

[0036] 160～第三辐射部；

[0037] 161～第三辐射部的第一端；

[0038] 162～第三辐射部的第二端；

[0039] 170～第四辐射部；

[0040] 171～第四辐射部的第一端；

[0041] 172～第四辐射部的第二端；

[0042] 175～N字形弯折部分；

[0043] 190～同轴电缆线；

[0044] 200～系统接地面；

[0045] 210～系统接地面的接地面区域；

[0046] 220～系统接地面的净空区域；

[0047] CP1～第一连接点；

[0048] CP2～第二连接点；

[0049] CP3～第三连接点；

[0050] CP4～第四连接点；

[0051] E1～非导体机构件的第一表面；

[0052] E2～非导体机构件的第二表面；

[0053] E3～非导体机构件的第三表面；

[0054] E4～非导体机构件的第四表面；

[0055] FB1～第一频带；

[0056] FB2～第二频带；

[0057] FB3～第三频带；

[0058] FP～馈入点；

[0059] GC1～第一耦合间隙；

[0060] GC2～第二耦合间隙；

[0061] GP～接地点；

[0062] X～X轴；

[0063] Y～Y轴；

[0064] Z～Z轴。

具体实施方式

[0065] 为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下。

[0066] 在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包含」及「包括」一词为开放式的用语，故应解释成「包含但不仅限定于」。「大致」一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，「耦接」一词在本说明书中包含任何直接及间接的电连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电连接至该第二装置，或经由其它装置或连接手段而间接地电连接至该第二装置。

[0067] 图1A是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的立体图。图1B是显示根据本发明同一实施例所述的移动装置100的不同视角的立体图。请一并参考图1A、图1B，其用于描绘同一移动装置100的不同视角。移动装置100可以是一智能型手机(Smart Phone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记型电脑(Notebook Computer)。如图1A、图1B所示，移动装置100至少包括一非导体机构件(Nonconductive Mechanism Element)110和一天线结构(Antenna Structure)115。非导体机构件110可为一塑胶承载元件(Plastic Carrier Element)，其可用于承载天线结构115。天线结构115可为金属材质所制成的一立体结构。例如，天线结构115可以通过一印刷制作工艺(Printing Process)或一激光雕刻制作工艺(Laser Direct Structuring(LDS)Process)来形成于非导体机构件110上。必须理解的是，虽然未显示于图1A、图1B中，移动装置100还可包括其他元件，例如：一显示器(Display Device)、一扬声器(Speaker)、一触控模块(Touch Control Module)、一电池(Battery)，以及一外壳(Housing)。

[0068] 非导体机构件110的形状和种类于本发明中并不特别作限制。在一些实施例中，非导体机构件110大致呈现一长方体。详细而言，前述的长方体具有一第一表面E1、一第二表面E2、一第三表面E3，以及一第四表面E4，其中第二表面E2和第四表面E4与第一表面E1相邻且大致互相垂直，而第三表面E3与第一表面E1相对且大致互相平行。换言之，第一表面E1、第二表面E2、第三表面E3，以及第四表面E4可互相连接，且其组合可大致呈现一空心四角柱体。在另一些实施例中，非导体机构件110也可改为大致呈现一圆柱体或一三角柱体。

[0069] 天线结构115至少包括一馈入连接部(Feeding Connection Element)120、一第一辐射部(Radiation Element)130、一第二辐射部140、一接地连接部(Grounding Connection Element)150，以及一第三辐射部160，其结构和配置方式可如下列所述。

[0070] 馈入连接部120可大致呈现一矩形(平面矩形)，其中馈入连接部120可设置于非导体机构件110的第一表面E1上。详细而言，馈入连接部120具有一第一端121和一第二端122，其中馈入连接部120的第一端121耦接至一馈入点(Feeding Point)FP。馈入点FP还可经由一同轴电缆线(Coaxial Cable)190耦接至一信号源(Signal Source)(未显示)。例如，前述信号源可为一射频(Radio Frequency，RF)模块，其可用于激发天线结构115。

[0071] 第一辐射部130可大致呈现一U字形(立体U字形)，其中第一辐射部130可由非导体机构件110的第一表面E1经由第二表面E2延伸至第三表面E3上(亦即，图1B的一第二连接点CP2等同于图1A的一第一连接点CP1)。详细而言，第一辐射部130具有一第一端131和一第二端132，其中第一辐射部130的第一端131耦接至馈入连接部120的第二端122，而第一辐射部130的第二端132为一开路端(Open End)。

[0072] 第二辐射部140可大致呈现一直条形(平面直条形)，其中第二辐射部140可设置于非导体机构件110的第一表面E1上。详细而言，第二辐射部140具有一第一端141和一第二端142，其中第二辐射部140的第一端141耦接至馈入连接部120的第二端122，而第二辐射部
140的第二端142为一开路端。在一些实施例中，第二辐射部140、第一辐射部130，以及馈入连接部120的一组合可包括一T字形连接部分145。第二辐射部140的第二端142与第一辐射部130的第二端132可以大致朝相同方向作延伸(例如，平行于图1A、1B中的+Y轴方向)。第二辐射部140的长度较第一辐射部130的长度更短。例如，第一辐射部130的长度可为第二辐射部140的长度的2倍至3倍。

[0073] 接地连接部150可大致呈现一直条形(立体直条形)，其中接地连接部150可由非导体机构件110的第一表面E1延伸至第二表面E2上(亦即，图1B的一第四连接点CP4等同于图1A的一第三连接点CP3)。详细而言，接地连接部150具有一第一端151和一第二端152，其中接地连接部150的第一端151耦接至一接地点(Grounding Point)GP。接地点GP还可耦接至移动装置100的一接地面区域，其中此接地面区域可提供一接地电位(Ground Voltage)。

[0074] 第三辐射部160可大致呈现一直条形(平面直条形)，其中第三辐射部160设置于非导体机构件110的第二表面E2上。详细而言，第三辐射部160具有一第一端161和一第二端162，其中第三辐射部160的第一端161耦接至接地连接部150的第二端152，而第三辐射部
160的第二端162为一开路端。如前所述，若第一辐射部130大致呈现一U字形(立体U字形)且界定出一缺口，则第三辐射部160的第二端162可延伸进入第一辐射部130的缺口内部。第三辐射部160的第二端162可大致由第一辐射部130所包围，使得第一辐射部130和第三辐射部
160的第二端162之间形成一第一耦合间隙(Coupling Gap)GC1和一第二耦合间隙GC2。因此，第三辐射部160和第一辐射部130之间可产生交互耦合效应(Mutual Coupling Effect)，使得第三辐射部160能由第一辐射部130所耦合激发。

[0075] 在一些实施例中，天线结构115还包括一第四辐射部170。第四辐射部170可大致呈现一L字形(立体L字形)，其中第四辐射部170可由非导体机构件110的第二表面E2延伸至第三表面E3上。详细而言，第四辐射部170具有一第一端171和一第二端172，其中第四辐射部170的第一端171耦接至接地连接部150的第二端152，而第四辐射部170的第二端172为一开路端。在一些实施例中，第四辐射部170还包括一N字形弯折部分175，其位于第四辐射部170的第一端171和第二端172之间，以微调天线结构115的阻抗匹配(Impedance Matching)。第四辐射部170的第二端172与第一辐射部130的第二端132可以大致朝相反且互相靠近的方向作延伸(例如，分别平行于图1A、图1B中的-Y轴方向和+Y轴方向)。第四辐射部170的长度较第三辐射部160的长度更短。例如，第三辐射部160的长度可为第四辐射部170的长度的2倍至3倍。第四辐射部170为一选用元件(Optional Element)，其用于增加天线结构115的频宽，但是在其他实施例中第四辐射部170也可移除之。

[0076] 图2是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的系统电路板200的示意图。在图2的实施例中，移动装置100还包括一系统电路板(System Circuit Board)200，其中系统电路板200包括一接地面区域(Ground Plane Region)210和一净空区域(Clearance Region)220。接地面区域210可提供一接地电位。例如，前述的接地点GP即可耦接至接地面区域210。净空区域220可为一非金属区域，其中净空区域220可大致呈现一矩形，并可位于系统电路板200的四个角落的任意一者处。在一些实施例中，图1A、图1B的非导体机构件110和天线结构115都设置于净空区域220的内部，使得天线结构115不易受到系统电路板200上其他金属元件或电路元件的负面影响。

[0077] 图3是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的天线结构115的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。根据图3的测量结果，天线结构115可涵盖一第一频带FB1、一第二频带，以及一第三频带FB1，其中第一频带FB1可介于700MHz至960MHz之间，第二频带FB2可介于1450MHz至2700MHz之间，而第三频带FB3可介于5150MHz至5850MHz之间。因此，移动装置100的天线结构115至少能支持LTE(Long Term Evolution)3GHz(Band 22/Band 42/Band 43/Band 48)、
5GHz(LTE-U)的宽频操作，其可同时适用于全球各地的LTE通讯装置。

[0078] 在一些实施例中，移动装置100和天线结构115的操作原理可如下列所述。馈入连接部120、第一辐射部130、接地连接部150，以及第三辐射部160可共同激发产生前述的第一频带FB1。馈入连接部120、第二辐射部140、接地连接部150，以及第四辐射部170可共同激发产生前述的第二频带FB2。第三辐射部160更由第一辐射部130所耦合激发，以产生前述的第三频带FB3。第四辐射部170主要贡献前述的第二频带FB2的低频部分。若第四辐射部170被移除，则第二频带FB2将改为介于1700MHz至2700MHz之间(亦即，介于1450MHz至1700MHz之间的共振频段将会消失)。

[0079] 在一些实施例中，移动装置100和天线结构115的元件尺寸可如下列所述。馈入连接部120和第一辐射部130的总长度(亦即，由第一端121起，途经第二端122和第一端131，再至第二端132的总长度)可大致等于前述第一频带FB1的中心频率的0.25倍波长(λ/4)。接地连接部150和第三辐射部160的总长度(亦即，由第一端151起，途经第二端152和第一端161，再至第二端162的总长度)可大致等于前述第一频带FB1的中心频率的0.25倍波长(λ/4)。馈入连接部120和第二辐射部140的总长度(亦即，由第一端121起，途经第二端122和第一端141，再至第二端142的总长度)可大致等于前述第二频带FB2的中心频率的0.25倍波长(λ/
4)。接地连接部150和第四辐射部170的总长度(亦即，由第一端151起，途经第二端152和第一端171，再至第二端172的总长度)可大致等于前述第二频带FB2的中心频率的0.25倍波长(λ/4)。为了加强第一辐射部130和第三辐射部160之间的交互耦合效应，介于第一辐射部
130的前半段(靠近第一端131)和第三辐射部160之间的第一耦合间隙GC1的宽度可小于
1.5mm，而介于第一辐射部130的后半段(靠近第二端132)和第三辐射部160之间的第二耦合间隙GC2的宽度可小于2.5mm。以上的尺寸范围根据多次实验结果而计算得出，其可用于最佳化移动装置100的天线结构115的操作频带和阻抗匹配。

[0080] 图4是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的天线结构115的天线增益(Antenna Gain)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表天线增益(dBi)。根据图4的测量结果，天线结构115于前述的第一频带FB1、第二频带FB2，以及第三频带FB3内的天线增益几乎都可达-3dBi以上，此已可满足一般移动通讯装置的实际应用需求。

[0081] 本发明提出一种新颖的移动装置及天线结构，相较于传统设计其至少具有下列优势：(1)天线结构的尺寸不大，故可设置于移动装置内部的有限空间当中；(2)天线结构涵盖宽频操作，能支持全球各地的LTE通讯频带；以及(3)天线结构的复杂度低，有助于降低整体制造成本。因此，本发明很适合应用于各种小型化、宽频带的移动通讯装置当中。

[0082] 值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围都非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的移动装置及天线结构并不仅限于图1A～图4所图示的状态。本发明可以仅包括图1A～图4的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均需同时实施于本发明的移动装置及天线结构当中。

[0083] 在本说明书以及权利要求中的序数，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。

[0084] 虽然结合以上优选实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。