移動通信裝置及其天線結構的製作方法
2023-06-13 08:17:01
專利名稱：移動通信裝置及其天線結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種移動通信裝置及其天線結構。
背景技術：
近年來由於移動通信技術的進步，使得移動通信裝置成為許多人生活的一部分，生活環境中也充斥著不同作業系統的電磁波，因此電磁波對於使用者的影響已成為一個備受重視的課題，特別是與使用者長時間接觸的移動通信裝置，如手機、平板電腦等。但另一方面，移動通信裝置因使用者手部對於其內建天線特性所造成的影響，也成為一項重要課題。舉例來說，在現有技術中，如美國專利第7768466B2號「Multiband folded loopantenna」(多帶摺疊迴圈天線)即揭示一種具有多帶迴圈天線的移動通信裝置，該迴圈天線配置於接地面的一邊緣，並佔據整個邊緣來達成寬頻的操作，然而此種天線配置方式無法與周圍的接地面緊密結合，易造成裝置內部的空間浪費。同時，當使用者使用此通信裝置時，由於手部與天線間的距離較近，容易因為使用者手部握姿的不同而影響了天線的特性。因此，有必要提供一種移動通信裝置，其具有兩個寬頻操作頻帶，例如至少涵蓋約824 960MHz 及 1710 2710MHz 頻帶，以滿足無線廣域網(WWAN，Wireless Wide AreaNetwork)的五頻操作，並且能夠將天線配置於具有一缺口的接地面，且該缺口可位於接地面的一邊緣的中間區間，可以增加使用者手部與天線間的距離，來降低使用者手部對天線所造成的影響，改善現有技術所存在的問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種移動通信裝置以及一種天線結構，以降低使用者手部對於天線特性的影響。為達成上述的目的，本發明的一種移動通信裝置，包含一天線結構，該天線結構包含一接地元件及一天線元件，其中該接地元件的一邊緣具有一缺口且該天線元件位於該天線元件的該缺口處。該天線元件包含一迴圈金屬部及一單極天線，其中該迴圈金屬部與該接地元件具有至少一電氣連接點，形成短路至該接地元件的一封閉金屬迴路，且該單極天線具有一第一端以及一第二端，其第一端為一饋入端並連接至一信號源，且該單極天線的該第二端為一開口端且為該封閉金屬迴路所圍繞。該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶。該迴圈金屬部的共振長度約為該第一操作頻帶的中心頻率的0. 5倍波長，可以產生一共振模態，形成該第一操作頻帶。而該單極天線的共振長度約為該第二操作頻帶的中心頻率的0. 25倍波長，可以產生一共振模態，結合該迴圈金屬部的一高階共振模態，形成該第二操作頻帶。該第一操作頻帶及該第二操作頻帶均至少涵蓋一移動通信頻帶。為達成上述的目的，本發明的一天線結構包含一接地元件及一天線元件，其中該接地元件的一邊緣具有一缺口且該天線元件位於該天線元件的該缺口處。該天線元件包含一迴圈金屬部及一單極天線，其中該迴圈金屬部與該接地元件具有至少一電氣連接點，形成短路至該接地元件的一封閉金屬迴路，且該單極天線具有一第一端以及一第二端，其第一端為一饋入端並連接至一信號源，且該單極天線的該第二端為一開口端且為該封閉金屬迴路所圍繞。在本發明一實施例中，該迴圈金屬部至少包含一內U字形區段以及一外U字形區段，以形成一雙U字形的該封閉金屬迴路。而該單極天線的該第二端位於該迴圈金屬部的該內U字形區段的內側，且為該內U字形區段所圍繞。在本發明一實施例中，該缺口可位於靠近該接地元件的該邊緣的一中間區間。在本發明另一實施例中，該缺口可位於該接地元件的該邊緣的一角落處。在本發明一實施例中，該天線元件可呈一立體狀，且該天線元件與該接地元件位於立體空間中的不同平面上。在本發明另一實施例中，該天線元件可呈一平面狀，且該天線元件與該接地元件位於立體空間中的同一平面上。本發明的移動通信裝置利用其天線結構的迴圈金屬部形成一封閉金屬迴路，可降低與接地元件或是周遭環境的耦合，同時迴圈金屬部圍繞在單極天線的開口端，也降低單 極天線與接地元件或是周遭環境的耦合，使天線元件能與緊鄰的接地元件緊密結合併具有低近場輻射的特性。此外，當使用者使用本移動通信裝置時，由於天線元件被接地元件的缺口所圍繞，故使用者手部與天線元件之間所產生的耦合效應較小，對天線元件的特性影響也可較小，同時其結構簡單、容易製作，非常符合實際應用需求。
圖I為本發明的移動通信裝置第一實施例的結構圖。圖2為本發明的移動通信裝置第一實施例的回波損耗圖。圖3為本發明的移動通信裝置第二實施例的結構圖。圖4為本發明的移動通信裝置第三實施例的結構圖。圖5為本發明的移動通信裝置第四實施例的結構圖。其中，附圖標記說明如下移動通信裝置 1、3、4、5接地元件10、40接地元件的一邊緣 101、401缺口102、402天線元件11、31、41、51迴圈金屬部12、32、42、52電氣連接點121、122、321、322、421、422、521內U 字形區段124、324、424、524外U 字形區段125、325、425、525單極天線13、33、43、53單極天線的第一端131、331、431、531單極天線的第二端132、332、432、532信號源14
第一操作頻帶21第二操作頻帶2具體實施例方式為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明的具體實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。在說明書及權利要求當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及權利要求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。在通篇說明書及權利要求當中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」 一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
請參考圖1，圖I為本發明的移動通信裝置I及其天線結構的第一實施例的結構圖。如圖I所示，移動通信裝置I包含(但不局限於)一接地元件10以及一天線元件11，其中接地元件10的邊緣101具有一缺102，而天線元件11則位於接地元件10的缺102處。在本實施例中，天線元件11包含迴圈金屬部12以及單極天線(monopole antenna) 13,其中迴圈金屬部12與接地元件10具有至少一電氣連接點121、122，形成短路至接地元件10的一封閉金屬迴路，其中迴圈金屬部12的共振長度約為天線元件11的第一操作頻帶的中心頻率的0. 5倍波長。單極天線13具有一第一端131以及一第二端132，其第一端131為一饋入端並連接至一信號源14，而單極天線13的第二端132為一開口端且為迴圈金屬部12所形成的封閉金屬迴路所圍繞，其中單極天線13的共振長度約為第二操作頻帶的中心頻率的0. 25倍波長。值得注意的是，在本實施例中，該迴圈金屬部12至少包含一內U字形區段124以及一外U字形區段125，以形成一雙U字形的該封閉金屬迴路。而該單極天線13的該第二端132則位於該迴圈金屬部12的該內U字形區段124的內側，且為該內U字形區段124所圍繞。此外，單極天線13可還包含至少一彎折，以降低天線元件11的整體尺寸，但此並非本發明的限制條件。熟知此項技藝者應可了解，迴圈金屬部12以及單極天線13的彎折個數並不局限，且各彎折的彎折方向、彎折角度以及彎折形狀也非本發明的限制條件。請一併參考圖2，圖2為本發明的移動通信裝置I及其天線結構的第一實施例的回波損耗圖。在本實施例中，移動通信裝置I選擇接地元件10長度約為100mm、寬度約為60mm;缺口 102長度約為43mm、寬度約為10mm，置於接地元件10的一邊緣101的中間區間；單極天線13的長度約為36_，迴圈金屬部12的長度約為150_。由回波損耗圖的結果，在6dB回波損耗的定義下(一般移動通信裝置天線設計規範)，移動通信裝置I及其天線結構的第一操作頻帶21可涵蓋GSM850/900 (約824 960MHz)的雙頻操作，其第二操作頻帶22可涵蓋GSM1800/1900/UMTS (約1710 2170MHz)的三頻操作，因此該天線可滿足WWAN五頻的操作需求。此外，在本實施例中，迴圈金屬部12藉由單極天線13激發，在低頻頻帶共振出一個二分之一波長的共振模態(約860MHz附近)，形成寬頻的第一操作頻帶21，其可至少涵蓋約824 960MHz ;其並在高頻頻帶共振出其高階倍頻模態(約1740MHz附近)，再加上單極天線本身，在高頻頻帶所共振出的四分之一波長的共振模態(約2000MHz附近)，合成寬頻的第二操作頻帶22，至少涵蓋約1710 2170MHz。其中該迴圈金屬部12形成一封閉金屬迴路，可降低與接地元件10或是周遭環境的耦合，同時迴圈金屬部12圍繞單極天線13的開口端132，也降低單極天線與接地元件10或是周遭環境的耦合，使天線元件11能與緊鄰的接地元件緊密結合併具有低近場輻射的特性。此外，當使用者使用本移動通信裝置時，由於天線元件11被接地元件10的缺102所圍繞，故使用者手部與天線元件11之間所產生的耦合效應較小，對天線元件11的特性影響也可較小，同時其結構簡單、容易製作，非常符合實際應用需求。接著，請參考圖3，圖3為本發明的移動通信裝置3及其天線結構的第二實施例的結構圖。第二實施例的移動通信裝置3的結構基本上與第一實施例的移動通信裝置I相似，兩者不同之處在於圖3的移動通信裝置3的天線元件31 (包含迴圈金屬部32以及單極天線33，且迴圈金屬部32至少包含一內U字形區段324以及一外U字形區段325)可採用平面的方式製作，以降低製作的成本。換句話說，在第一實施例中，移動通信裝置I的天線元 件11呈一立體狀，且天線元件11與接地元件10位於立體空間中的不同平面上；而在第二實施例中，移動通信裝置3的天線元件31呈一平面狀，且天線元件31與接地元件10位於立體空間中的同一平面上。接著，請參考圖4，圖4為本發明的移動通信裝置4及其天線結構的第三實施例的結構圖。第三實施例移動通信裝置4的結構基本上與第一實施例的移動通信裝置I相似，兩者不同之處在於圖4的移動通信裝置4的接地元件40的缺402位於接地元件40的一邊緣401的一角落處，此時天線元件41 (包含迴圈金屬部42以及單極天線43，且迴圈金屬部42至少包含一內U字形區段424以及一外U字形區段425)不為緊鄰的接地元件40所圍繞，更容易達成天線寬頻或多頻的操作。換句話說，在第一實施例中，移動通信裝置I的接地元件10的缺102位於靠近接地元件10的邊緣101的一中間區間，此時天線元件11為接地元件10所圍繞；而在第三實施例中，移動通信裝置4的接地元件40的缺402則位於接地元件40的邊緣401的一角落處,此時天線元件41不為接地元件40所圍繞。接著，請參考圖5，圖5為本發明的移動通信裝置5及其天線結構的第四實施例的結構圖。第四實施例的移動通信裝置5的結構基本上與第一實施例的移動通信裝置I相似，兩者不同之處在於圖5的移動通信裝置5的天線元件51的單極天線53的第二端532 (也即開口端)具有一彎折，且其迴圈金屬部52 (包含一內U字形區段524以及一外U字形區段525)與接地元件10之間經由單一個電氣連接點521電氣連接。換句話說，迴圈金屬部與接地元件之間的電氣連接點的個數並非本發明的限制條件。此外，單極天線的彎折個數並不局限，且各彎折的彎折方向、彎折角度以及彎折形狀也非本發明的限制條件。其中，本發明的第二實施例的移動通信裝置3、第三實施例的移動通信裝置4及第四實施的移動通信裝置5例皆可產生與第一實施例的移動通信裝置I相似的功效，可包含產生二個寬頻操作頻帶，涵蓋WWAN五頻操作。毫無疑問地，熟知此項技藝者應可了解，在不違背本發明的精神下，圖I、圖3、圖4與圖5所提到的移動通信裝置及其天線結構的各種各樣的變化皆是可行的。此外，迴圈金屬部以及單極天線的彎折個數並不局限，且各彎折的彎折方向、彎折角度以及彎折形狀也非本發明的限制條件。以上所述的實施例僅用來說明本發明的技術特徵，並非用來局限本發明的範疇。綜合上述，本發明的移動通信裝置及其天線結構具有一個可以產生二個寬頻操作頻帶的天線元件，該天線元件具有結構簡單，並具有低近場輻射的特性，對於使用者使用移動通信裝置時，使用者手部對於天線元件所產生的耦合效應較小，同時天線元件的二個操作頻帶可分別涵蓋GSM850/900的雙頻操作(約824 960MHz)及GSM1800/1900/UMTS的三頻操作(約1710 2170MHz)，涵蓋WffAN五頻操作。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種移動通信裝置，包含一天線結構，該天線結構包含 一接地元件，該接地元件的一邊緣具有一缺口 ；以及 一天線元件，該天線元件位於該接地元件的該缺口處，該天線元件包含 一迴圈金屬部，該迴圈金屬部與該接地元件具有至少一電氣連接點，該迴圈金屬部形成短路至該接地元件的一封閉金屬迴路；以及 一單極天線，該單極天線具有一第一端以及一第二端，該單極天線的該第一端為一饋入端並連接至一信號源，而該單極天線的該第二端為一開口端且為該封閉金屬迴路所圍繞。
2.如權利要求I所述的移動通信裝置，其特徵在於，該迴圈金屬部至少包含一內U字形區段以及一外U字形區段，以形成一雙U字形的該封閉金屬迴路。
3.如權利要求2所述的移動通信裝置，其特徵在於，該單極天線的該第二端位於該迴圈金屬部的該內U字形區段的內側，且為該內U字形區段所圍繞。
4.如權利要求I所述的移動通信裝置，其特徵在於，該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該天線元件的該第一操作頻帶涵蓋約824 960MHz，以及該第二操作頻帶涵蓋約1710 2170MHz。
5.如權利要求4所述的移動通信裝置，其特徵在於，該單極天線的共振長度約為該第二操作頻帶的中心頻率的0. 25倍波長；以及該迴圈金屬部的共振路徑長度約為該第一操作頻帶的中心頻率的0. 5倍波長。
6.如權利要求I所述的移動通信裝置，其特徵在於，該缺口位於靠近該接地元件的該邊緣的一中間區間。
7.如權利要求I所述的移動通信裝置，其特徵在於，該缺口位於該接地元件的該邊緣的一角落處。
8.如權利要求I所述的移動通信裝置，其特徵在於，該天線元件呈一立體狀，且該天線元件與該接地元件位於立體空間中的不同平面上。
9.如權利要求I所述的移動通信裝置，其特徵在於，該天線元件呈一平面狀，且該天線元件與該接地元件位於立體空間中的同一平面上。
10.一種天線結構,包含 一接地元件，該接地元件的一邊緣具有一缺口 ；以及 一天線元件，該天線元件位於該接地元件的該缺口處，該天線元件包含 一迴圈金屬部，該迴圈金屬部與該接地元件具有至少一電氣連接點，該迴圈金屬部形成短路至該接地元件的一封閉金屬迴路；以及 一單極天線，該單極天線具有一第一端以及一第二端，該單極天線的該第一端為一饋入端並連接至一信號源，而該單極天線的該第二端為一開口端且為該封閉金屬迴路所圍繞。
11.如權利要求10所述的天線結構，其特徵在於，該迴圈金屬部至少包含一內U字形區段以及一外U字形區段，以形成一雙U字形的該封閉金屬迴路。
12.如權利要求11所述的天線結構，其特徵在於，該單極天線的該第二端位於該迴圈金屬部的該內U字形區段的內側，且為該內U字形區段所圍繞。
13.如權利要求10所述的天線結構,其特徵在於,該天線元件具有一第一操作頻帶及一第二操作頻帶，該天線元件的該第一操作頻帶涵蓋約824 960MHz，以及該第二操作頻帶涵蓋約1710 2170MHz。
14.如權利要求13所述的天線結構，其特徵在於，該單極天線的共振長度約為該第二操作頻帶的中心頻率的0. 25倍波長；以及該迴圈金屬部的共振路徑長度約為該第一操作頻帶的中心頻率的0. 5倍波長。
15.如權利要求10所述的天線結構，其特徵在於，該缺口位於靠近該接地元件的該邊緣的一中間區間。
16.如權利要求10所述的天線結構,其特徵在於,該缺口位於該接地元件的該邊緣的一角落處。
17.如權利要求10所述的天線結構，其特徵在於，該天線元件呈一立體狀，且該天線元件與該接地元件位於立體空間中的不同平面上。
18.如權利要求10所述的天線結構，其特徵在於，該天線元件呈一平面狀，且該天線元件與該接地元件位於立體空間中的同一平面上。
全文摘要
本發明公開了一種移動通信裝置，包含一天線結構，該天線結構具有一接地元件及一天線元件。該接地元件的一邊緣具有一缺口，且該天線元件位於該缺口處。天線元件包含一迴圈金屬部及一單極天線，其中該迴圈金屬部與該接地元件具有至少一電氣連接點，形成短路至該接地元件的一封閉金屬迴路。且該單極天線具有一第一端以及一第二端，其第一端為一饋入端並連接至一信號源，且其第二端為一開口端且為該封閉金屬迴路所圍繞。
文檔編號H01Q5/01GK102739823SQ20111014071
公開日2012年10月17日 申請日期2011年5月26日 優先權日2011年4月14日
發明者翁金輅, 高也鈞 申請人:宏碁股份有限公司