CN106549208B - 电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电子装置，包括金属材质的机壳，设置于电子装置的一背面以及多个侧边。天线结构，设置于具有机壳的侧边之一上，包括主槽孔、至少一子槽孔以及馈入部。主槽孔贯穿机壳的侧边，其中主槽孔为开槽孔，具有开口端以及闭口端。至少一子槽孔贯穿机壳的侧边并且邻近于主槽孔，其中至少一子槽孔为闭槽孔以及至少一子槽孔的延伸方向平行于主槽孔的部分。馈入部具有馈入点，其中馈入部平行于机壳的侧边并且不与机壳的侧边连接，其中馈入部于机壳的侧边的正投影与主槽孔的部分以及至少一子槽孔的部分重叠。

Description

电子装置

技术领域

本发明涉及一种电子装置，且特别是涉及一种具有机壳的电子装置及其天线结构。

背景技术

随着科技的快速发展，智能型手机、平板电脑等移动电子装置不断地推陈出新，并且广泛的运用于一般人的生活中。在这样蓬勃的发展下，电子装置在功能与外观上的要求也越来越多元化。其中，针对消费者对于产品的独特性及质感的要求，现今许多电子装置采用了全金属的机身或是大部分为金属材质的机壳来凸显其产品的特色。但使用了金属材质的机身更会使得设计门槛受到更严苛的挑战。首当其冲的部分即为天线这样的关键元件。

天线辐射特性直接对应于无线射频信号的收讯品质的好坏。而良好的天线辐射特性则需要良好的天线辐射环境，但现有以轻薄化为导向的手持电子装置产品而言，其中压缩了许多天线该有的辐射空间。甚者更加上当手持电子装置使用金属材质作为外壳时，更会屏蔽了天线许多辐射的效应。为了解决这样的问题，则必须在金属材质的外壳上开个天线窗(Antenna Window)以让天线可以成功收发信号，使得辐射效应不被屏蔽。但为了顾及手持电子装置的外观整体性，天线窗的位置选择及形状则又增加了许多设计的考虑。因此，如何在维持手持电子装置的设计外观整体性并且兼顾天线的辐射特性，成为本领域一急需被解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子装置，可在电子装置具有金属外壳设计的情况下，兼顾天线的辐射特性。

为达上述目的，本发明的电子装置，包括金属材质的机壳，设置于电子装置的一背面以及多个侧边。天线结构，设置于具有机壳的侧边之一上，包括主槽孔、至少一子槽孔以及馈入部。主槽孔贯穿机壳的侧边，其中主槽孔为开槽孔，具有开口端以及闭口端。至少一子槽孔贯穿机壳的侧边并且邻近于主槽孔，其中至少一子槽孔为闭槽孔以及至少一子槽孔的延伸方向平行于主槽孔的部分。馈入部具有馈入点，其中馈入部平行于机壳的侧边并且不与机壳的侧边连接，其中馈入部于机壳的侧边的正投影与主槽孔的部分以及至少一子槽孔的部分重叠。

本发明的电子装置包括机壳以及基板。机壳为金属材质，设置于电子装置的背面。基板通过至少一连接点与机壳电连接。电子装置包括净空区域，其中净空区域包括天线结构。其中天线结构包括辐射部、曲折部以及馈入部。辐射部从净空区域延伸至电子装置的第一侧边，包括朝向基板的凹槽，其中辐射部具有与相邻于第一侧边的电子装置的第二侧边平行的第一边和第二边，以及凹槽至辐射部的第一边的长度小于凹槽至第二边的长度。曲折部连接于凹槽与第一侧边平行的边和基板之间，其中曲折部具有至少一弯折。馈入部平行于辐射部但不与辐射部电连接，其中馈入部于辐射部的投影与凹槽和第一边之间的辐射部重叠。

基于上述，本发明提供一种电子装置，可直接通过电子装置的金属外壳的部分设置天线，或是利用电子装置未被金属外壳包覆的位置设置天线，使得电子装置可以在保持一定的外观设计下兼顾无线射频信号的收发能力。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例绘示电子装置的外观示意图；

图2为本发明一实施例所绘示电子装置中基板、机壳以及天线结构的关系示意图；

图3为本发明一实施例中电子装置中天线结构的结构示意图；

图4A～图4C也分别为本发明一实施例所绘示天线结构的结构示意图；

图5为本发明另一实施例所绘示电子装置中天线结构的结构示意图；

图6为图5所示实施例所绘示天线结构的结构示意图；

图7A以及图7B为图6所示实施例所绘示天线结构于收发第一射频信号以及第二射频信号时的激发路径的示意图；

图8为图6所示实施例电子装置中天线结构的侧视图。

符号说明

10：电子装置

100、200：天线结构

110、210：主槽孔

310：辐射部

120、220、320：馈入部

330：曲折部

131～134、231～233：子槽孔

BC：机壳

BS：电子装置的背面

CA：净空区域

FS：电子装置的正面

FP：馈入点

FPC：软性电路板

FE1、FE2：馈入延伸部

GND：接地点

L1、L2、L31～L33、L34～L35、L34’～L35’：长度

NT：凹槽

OE：主槽孔的开口端

OE31、OE32：开路端

S1～S3：电子装置的侧边

SS1、SS2：辐射部的边

ST：基板

SW：开关

PL：触控面板

PC：塑胶外壳

VA：贯孔

WL：走线

W1～W3：宽度

具体实施方式

图1所示为根据本发明一实施例绘示电子装置的外观示意图。请参照图1，在本实施例中，电子装置10例示为一智能型手机的外型，其中具有正面FS、背面BS以及多个侧边(例如侧边S1)。其中，除了电子装置10的正面FS需设置与使用者互动的输入输出元件(例如触控面板或是实体按键)外，电子装置10的背面BS以及所述的各侧边基本上都以金属材质的机壳BC包覆。在这样的条件下，若是直接在电子装置10的内部设置天线将受到金属材质的机壳BC的屏蔽效应而造成天线的辐射特性十分低落。在本发明一实施例中，直接利用了电子装置10的侧边(例如，图1所示侧边S1)设置天线结构。在本发明另外一实施例中，则是利用所述的侧边结合电子装置10的正面FS部分未被其他元件占用的区域来设置天线结构。以下则将分别就上述两种实施方式详细说明。

在说明本发明中电子装置中的天线结构前，首先必须先针对天线的接地方式以及系统接地面的关系进行说明。图2为根据本发明一实施例所绘示电子装置中基板、机壳以及天线结构的关系示意图。请参照图2，电子装置10中包括了可以承载电子装置10中各元件(例如，中央处理器、射频信号收发模块、电池等)的基板ST。在本发明中，基板ST与机壳BC通过至少1个连接点(例如在本实施例中例示为4个连接点C1～C4)电连接，例如，通过连接点C1～C4连接至基板中的接地母线(grounding strips)。由于基板ST上也设置了电池等接地母线相连接的元件，使得基板本身具有系统接地面的性质。当机壳BC与基板ST相连接时，即可使得机壳BC具有接地的性质。这么一来，机壳BC与基板ST都可被视为电子装置10中的系统接地面，利用机壳作为接地面的天线(例如利用机壳BC于侧边S1而设置的天线结构100)即可获得较佳的频宽。另外，机壳BC确实地与基板ST相连接时，也可降低电子装置10的静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)效应。

图3所示为根据本发明一实施例中电子装置中天线结构的结构示意图。其中，图3所示的天线结构100即是图2所示，利用机壳BC于侧边S1而设置的天线结构100。请参考图3，天线结构100设置于具有机壳的侧边之一(例如如图2所示侧边S1)上，包括主槽孔110、子槽孔131～134以及馈入部120。主槽孔贯穿金属材质的机壳BC的侧边S1，其中主槽孔110为开槽孔，具有开口端OE以及闭口端CE。相似于主槽孔110，子槽孔131～134贯穿机壳BC的侧边S1并且邻近于主槽孔110。但不同于主槽孔110的是子槽孔131～134为闭槽孔。子槽孔131～134的延伸方向平行于主槽孔110的部分。详细而言，如图3所示，主槽孔110具有两个弯折，在此称作第一弯折B1以及第二弯折B2。而主槽孔110于第一弯折B1和第二弯折B2之间的部分的延伸方向则与子槽孔131～134的延伸方向平行。也就是说，在本实施例中，主槽孔110以及子槽孔131～134原则上可视为互相并排而设置。

馈入部120具有馈入点FP，其中馈入部120平行于机壳BC的侧边S1并且不与机壳BC的侧边S1连接，其中馈入部120于机壳BC的侧边S1的正投影与主槽孔110的部分以及子槽孔131～134的部分重叠。由图3可知，馈入部120的正投影横跨于部分的主槽孔110上。换句话说，馈入部120的延伸方向原则上与子槽孔131～134的延伸方向以及主槽孔110的部分(即，主槽孔110的两个弯折B1、B2之间的部分)的延伸方向垂直。

如同图2的叙述可知，机壳BC可被视为系统接地面，而机壳BC的侧边S1即与系统接地面相接。在这样的设置下，天线结构100即可利用主槽孔110作为槽孔天线收发对应频带的射频信号。详细而言，电子装置10(连接至馈入部120的馈入点FP的电子装置中的射频信号收发模块)通过馈入部120耦合主槽孔110而产生第一模态以收发中心频率位于第一频带的第一射频信号。其中，主槽孔的槽孔长度L2(或是天线结构的总长L1)可被设置为近似于第一射频信号的四分之一波长。

在本实施例中，天线结构100还包括了开关SW，如图3所示地，跨接于主槽孔110的两侧。当开关SW关闭而导通主槽孔110的两侧时，电子装置10(例如电子装置中的射频信号收发模块)通过馈入部120耦合主槽孔110而产生第二模态以收发中心频率位于第二频带的第二射频信号。这样的设置是使得作为天线的主槽孔110，可以直接较短的槽孔长度产生模态，以收发相对高频的射频信号。其中主槽孔从开关至该开口端的槽孔长度近似于第二射频信号的四分之一波长。在本实施例中，主槽孔110所产生的第一模态所对应的第一频带为800MHz至900MHz。主槽孔110受到开关SW短路后所产生的第二模态所对应的第二频带则介于1700MHz～1900MHz，但本发明并不限定于上述。

另一方面，在以主槽孔110作为槽孔天线的天线结构100中，子槽孔131～134即可以调整天线结构100的阻抗匹配值，包括子槽孔131～134的数量、子槽孔131～134的长度以及宽度等。例如在本实施例中，主槽孔110所产生的第一模态所对应的第一频带为800MHz至900MHz。因此，上述的长度L1即可被设置以近似于68mm。而子槽孔131～133的长度等长，同近似于40mm，而子槽孔134的长度则被设置为大于50mm。各槽孔的宽度而言，子槽孔131～134的宽度W3被设置小于主槽孔110的宽度。例如，子槽孔131～134的宽度为1mm，而主槽孔110接近闭口端CE的宽度W1为4mm，其他部分的宽度则为3mm。上述的各个长度宽度的设置仅为例示式参考之用，可因实际实施方式而有所调整以及改变，本发明并不限定于上述。

另外，在本实施例中，天线结构100也包括了第一馈入延伸部FE1，从馈入部120以垂直于馈入部120的延伸方向延伸，即，与子槽孔131～134的延伸方向平行，所以，第一馈入延伸部FE1平行于所述的子槽孔131～134。本实施例中，第一馈入延伸部FE1于机壳BC的侧边S1的正投影位于主槽孔110和子槽孔131之间，不与子槽孔131～134以及主槽孔110重叠。所述的第一馈入延伸部FE1的功用与子槽孔131～134相同，同作为天线结构110的阻抗匹配的调整之用。因此，第一馈入延伸部FE1的长度以及宽度则可根据实际需求而调整。

图4A～图4C也分别为根据本发明一实施例所绘示天线结构的结构示意图。其中在图4A～图4C所示的天线结构可被视为图3所示天线结构的变形实施例。请参照图4A～图4C，与图3所示天线结构100不同的是，图4A～图4C所示天线结构200中的主槽孔210呈现L型，仅具有一弯折。并且，天线结构200中还包括了第二馈入延伸部FE2，平行于第一馈入延伸部FE1以及子槽孔(例如子槽孔231)。第二馈入延伸部FE2于机壳BC的侧边S1的正投影与以及主槽孔210的部分重叠。第二馈入延伸部FE2的作用与第一馈入延伸部FE1相似作为调整阻抗的用途，其长度则依实际需求配合第一馈入延伸部FE1以及子槽孔等一并调整。

图4A～图4C所示实施例的差别在于子槽孔的数量不同，其中图4A所示实施例包括了一个子槽孔231、图4B所示实施例包括了两个子槽孔231、232以及图4C所示实施例包括了三个子槽孔231～233。与图3所示实施例相似，天线结构100、200的设置者除了通过子槽孔的长度以及宽度来调整阻抗匹配值外，也可通过子槽孔的数量来调整天线结构100、200的阻抗匹配值。总归而言，天线结构的设置者至少可根据实际实施状况，通过主槽孔110、210的长度、形状以及宽度、子槽孔131～134、231～233的数量、长度以及宽度以及馈入延伸部FE1～FE2的数量和长度来调整天线结构100、200的阻抗匹配值。

图5为根据本发明另一实施例所绘示电子装置中天线结构的结构示意图。虽与图3、图4A～图4C中的天线结构同为针对具有金属机壳电子装置而设置的天线结构，相较于图3、图4A～图4C所示的天线结构，图5所示实施例中的天线结构则是利用电子装置的一侧边结合电子装置10的正面FS部分未被其他元件占用的区域来设置天线结构。请参照图5，在电子装置30的正面FS上，包括了触控面板PL以及净空区域CA。所述的净空区域CA即为电子装置10的正面FS部分包括其他主动元件或是会影响天线辐射特性的元件所占用的区域。例如电子装置30为智能型手机时，所述的净空区域CA即可能被设置于邻近听筒或是话筒之处。

在本实施例中，天线结构300即是利用上述的净空区域CA以及邻近于净空区域CA的侧边S1来进行设置。其中，所述天线结构300至少包括了从净空区域CA延伸至侧边S1的辐射部310、馈入部320以及曲折部330。以下则在针对天线结构300详细说明。

图6为根据图5所示实施例所绘示天线结构300的结构示意图。其中值得注意的是，图6所示的结构示意图为从电子装置30的正面FS的俯视图，因此例如辐射部310延伸至侧边S1的部分在图6中则无法绘示。请参照图6，天线结构300包括辐射部310、馈入部320以及曲折部330。辐射部310如图5如上述地，从净空区域CA延伸至电子装置30的第一侧边S1。其中辐射部310中包括了朝向基板ST的凹槽NT。辐射部310具有第一边SS1和第二边SS2，其中第一边SS1和第二边SS2与相邻于第一侧边的电子装置的第二侧边S2和第三侧边S3平行，但不与第二侧边S2和第三侧边S3连接。所述凹槽NT至辐射部310的第一边SS1的长度L32小于凹槽NT至第二边SS2的长度。

曲折部(meandered part)330连接于凹槽NT与第一侧边S1平行的边和基板ST上的接地点GND之间，其中曲折部330具有至少一弯折(例如在本实施例中曲折部330具有两个弯折)。其中，曲折部的长度具有调整阻抗匹配的作用，也可延长激发路径馈入部320为T字型并具有一馈入点FP，平行于辐射部310但不与辐射部310电连接，其中馈入部320于辐射部310的正投影与凹槽NT和第一边SS1之间的辐射部310重叠。而在本实施例中。天线结构300还包括了贯穿基板ST的贯孔VA以及连接在连接馈入部320的馈入点FP以及贯孔VA之间的走线WL。这样的设置可作为调整天线结构300的阻抗匹配之用。

电子装置30的射频信号模块(未绘示)可通过一同轴缆线连接馈入部320的馈入点FP以及系统接地面以通过天线结构300馈入/接收射频信号。当天线结构300通过馈入部320的馈入点FP馈入/接收射频信号时，天线结构300即可运用类似平面倒F天线(PlanarInverted F Antenna,PIFA)的原理产生模态以收发所述的射频信号。天线结构300可为一双频天线，分别利用辐射部310的不同部分而收发两个不同频带的射频信号。详细而言，电子装置30可通过馈入部320耦合辐射部310而产生第一模态以收发中心频率位于第一频带的第一射频信号。同理，电子装置30也可通过馈入部320耦合辐射部310而产生第二模态以收发中心频率位于第二频带的第二射频信号。

图7A以及图7B为根据图6所示实施例所绘示天线结构于收发第一射频信号以及第二射频信号时的激发路径的示意图。请参照图7A，其中图7A所示的馈入点FP即对应于馈入部320以及馈入点FP，而接地点则对应于曲折部330和曲折部所连接的接地点GND。请参照图7A，其中图7A所示的开路端OE31对应于辐射部310的第一边SS1，由于图6所示实施例中，凹槽NT至辐射部310的第一边SS1的长度L32小于凹槽NT至第二边SS2的长度，图7A所对应的为第二频带(较高频的频带，例如1700MHz～1900MHz)的激发路径。激发路径的长度L34(或是长度L34’)则可被设定为略小于于中心频率位于第二频带中第二射频信号的四分之一波长。

相似地，请参照图7B，其中图7B所示的开路端OE32对应于辐射部310的第二边SS2，其中图7B所示的激发路径对应第一频带(较低频的频带，例如800MHz～900MHz)的激发路径。激发路径的长度L35(或是长度L35’)则可被设定为略小于中心频率位于第一频带中第一射频信号的四分之一波长。在本实施例中，天线的设置者也可以将辐射部的宽度L31设定以接近于略小于中心频率位于第一频带中第一射频信号的四分之一波长的长度，上述于图7A以及图7B所述的激发路径的长度再对应调整，但本发明并不限定于上述的实施方式。

图8为根据图6所示实施例电子装置中天线结构的侧视图。其中，图8所示的侧视图可视为由电子装置30的侧边S2或侧边S3的方向可观察得到的侧视图。请参照图8，在天线结构300中，馈入部320被设置与触控面板PL位于同个平面，其中的贯孔VA以及馈入点FP位于与触控面板相连接的基板ST之上。在本实施例中，天线结构300具有一塑胶外壳PC包覆净空区域CA以及电子装置30的侧边S1，上述的馈入部320即可直接被设置于塑胶外壳PC的内侧上。另外，在本实施例中，辐射部310被设置于一软性电路板FPC上，而所述的软性电路板FPC则也被设置于塑胶外壳PC的内侧。这么一来，辐射部310以及馈入部320即位于软性电路板FPC不同的两个表面，具有一定间距(即等于软性电路板FPC的厚度)。这么一来，当收发射频信号(例如中心频率位于第一频带的第一射频信号)时，馈入部320即可以不接触辐射部310的方式而将射频信号耦合入辐射部310，反之也然。

综上所述，本发明提供了一种具有金属外壳的电子装置及其之中的天线结构，可使得电子装置具有金属外壳设计的情况下，仍能兼顾良好的天线辐射特性。例如，在本发明一实施例中，直接利用了电子装置金属材质的侧边设置包括槽孔天线的天线结构。在本发明另外一实施例中，则是利用电子装置的侧边结合电子装置的正面未被其他元件占用的区域来设置类似PIFA的天线结构。上述的两种实施方式都可使得天线的辐射特性不被金属外壳和其他主动元件所影响。其中，两个实施方式中的天线结构也具有良好的阻抗匹配调整能力，使得天线结构可依据实际实施时的状况而灵活的对应调整阻抗匹配，使天线结构达到最高的效益。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (12)

1.一种具有机壳的电子装置，包括：

机壳，为金属材质，设置于该电子装置的一背面以及多个侧边；

天线结构，设置于具有该机壳的该些侧边之一上，包括：

主槽孔，贯穿该机壳的该侧边，其中该主槽孔为一开槽孔，具有开口端以及闭口端；

至少一子槽孔，贯穿该机壳的该侧边并且邻近于该主槽孔，其中该至少一子槽孔为闭槽孔，以及该至少一子槽孔的延伸方向平行于该主槽孔的部分，所述主槽孔以及所述至少一子槽孔互相并排而设置，该主槽孔的槽孔宽度大于该至少一子槽孔的槽孔宽度，且该主槽孔的槽孔长度大于该至少一子槽孔的槽孔长度；

馈入部，具有馈入点，其中该馈入部平行于该机壳的该侧边并且不与该机壳的该侧边连接，其中该馈入部于该机壳的该侧边的正投影与该主槽孔的部分以及该至少一子槽孔的部分重叠。

2.如权利要求1所述的电子装置，其中：

该电子装置通过该馈入部耦合该主槽孔而产生一第一模态以收发中心频率位于一第一频带的第一射频信号，其中该主槽孔的槽孔长度近似于该第一射频信号的四分之一波长。

3.如权利要求1所述的电子装置，其中该电子装置中该天线结构还包括：

开关，跨接于该主槽孔的两侧，

其中当该开关关闭而导通主槽孔的两侧时，该电子装置通过该馈入部耦合该主槽孔而产生一第二模态以收发中心频率位于一第二频带的一第二射频信号，其中该主槽孔从该开关至该开口端的槽孔长度近似于该第二射频信号的四分之一波长。

4.如权利要求1所述的电子装置，其中该电子装置还包括：

基板，通过至少一连接点与该机壳电连接。

5.如权利要求1所述的电子装置，其中该电子装置中的该天线结构还包括：

第一馈入延伸部，从该馈入部以垂直于该馈入部的延伸方向延伸，

其中该第一馈入延伸部平行于该至少一子槽孔；以及

该第一馈入延伸部于该机壳的该侧边的正投影不与该至少一子槽孔以及该主槽孔重叠。

6.如权利要求5所述的电子装置，其中该电子装置中的该天线结构还包括：

第二馈入延伸部，从该馈入部的一端朝垂直于该馈入部的延伸方向延伸，

其中该第二馈入延伸部平行于该至少一子槽孔以及该第一馈入延伸部；以及

该第二馈入延伸部于该机壳的该侧边的正投影与以及该主槽孔的部分重叠。

7.如权利要求1所述的电子装置，其中：

该主槽孔具有第一弯折以及第二弯折；以及

该主槽孔于该第一弯折和该第二弯折之间的部分的延伸方向与该至少一子槽孔的延伸方向平行。

8.一种具有机壳的电子装置，包括：

机壳，为金属材质，设置于该电子装置的一背面；以及

基板，通过至少一连接点与该机壳电连接，

其中该电子装置的一正面包括净空区域，其中该净空区域包括天线结构，其中该天线结构包括：

辐射部，从该净空区域延伸至该电子装置的一第一侧边，包括朝向该基板的一凹槽，其中该辐射部具有与相邻于该第一侧边的该电子装置的第二侧边平行的第一边和第二边，以及该凹槽至该辐射部的该第一边的长度小于该凹槽至该第二边的长度；

曲折部，连接于该凹槽与该第一侧边平行的边和基板之间，其中该曲折部具有至少一弯折，该曲折部设置于该电子装置的该正面的该净空区域；以及

馈入部，平行于该辐射部但不与该辐射部电连接，其中该馈入部于该辐射部的投影与该凹槽和该第一边之间的该辐射部重叠。

9.如权利要求8所述的电子装置，其中：

该电子装置通过该馈入部耦合该辐射部而产生一第一模态以收发中心频率位于一第一频带的第一射频信号；

该电子装置通过该馈入部耦合该辐射部而产生一第二模态以收发中心频率位于一第二频带的第二射频信号，

其中该辐射部的宽度略小于该第一射频信号的四分之一波长；以及

该第一射频信号的中心频率低于该第二射频信号的中心频率。

10.如权利要求8所述的电子装置，其中该天线结构还包括：

贯孔，贯穿该基板；以及

走线，连接该馈入点以及该贯孔。

11.如权利要求8所述的电子装置，其中：

该馈入部为T字型。

12.如权利要求8所述的电子装置，其中：

该电子装置的该第一侧边具有非导电材质的外壳；以及

该辐射部以一软性电路板制作工艺设置于该非导电材质的该外壳上。