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CN107482304B - 移动装置 - Google Patents

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CN107482304B
CN107482304B CN201710722644.5A CN201710722644A CN107482304B CN 107482304 B CN107482304 B CN 107482304B CN 201710722644 A CN201710722644 A CN 201710722644A CN 107482304 B CN107482304 B CN 107482304B
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mobile device
branch
electrically coupled
radiating
antenna structure
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邱建评
吴晓薇
王盈智
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HTC Corp
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HTC Corp
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Abstract

本发明公开一种移动装置，包括一外壳和一外观金属部。外观金属部是设置于该外壳的一外表面上，其中一第一辐射支路和一第二辐射支路都属于该外观金属部的一部分。该第一辐射支路和该第二辐射支路是共同形成一多频天线结构。

Description

移动装置
本发明是中国发明专利申请(申请号：201410052368.2，申请日：2014年2月14日，发明名称：移动装置及其制造方法)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种移动装置，特别是涉及一种具有多频天线结构(Multi-bandAntenna Structure)的移动装置。
背景技术
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以及WiMAX(Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess)系统使用2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。
天线为具有无线通讯功能的移动装置中不可或缺的元件。由于近年来移动装置的设计趋势都朝向轻薄化发展，如何将可支持多频操作的天线妥善地设计于移动装置的有限内部空间中，已成为现今天线设计者的一大挑战。
发明内容
在一示范实施例中，本发明提供一种移动装置，包括：一外壳；以及一外观金属部，设置于该外壳的一外表面上，其中一第一辐射支路和一第二辐射支路都属于该外观金属部的一部分；其中该第一辐射支路和该第二辐射支路是共同形成一多频天线结构。
附图说明
图1为本发明一实施例所述的移动装置的示意图；
图2A为本发明一实施例所述的移动装置的多频天线结构经由第一馈入点所馈入时的电压驻波比(Voltage Standing Wave Radio，VSWR)图；
图2B为本发明一实施例所述的移动装置的多频天线结构经由第二馈入点所馈入时的电压驻波比图；
图3为本发明一实施例所述的移动装置的天线原理的示意图；
图4为本发明一实施例所述的移动装置的示意图；
图5A为本发明一实施例所述的移动装置的顶部视图；
图5B为本发明一实施例所述的移动装置的正面视图；
图5C为本发明一实施例所述的移动装置的背面视图；
图6为本发明一实施例所述的移动装置的示意图；
图7为本发明一实施例所述的移动装置的制造方法的流程图。
符号说明
100、400、500、600～移动装置； 110～接地面；
120～接地支路； 130～连接部；
140～第一辐射支路； 141～第一辐射支路的弯折末端；
150～第二辐射支路； 160～第一开口槽孔；
170～第二开口槽孔； 181～第一同轴电缆线；
182～第二同轴电缆线； 191～第一信号源；
192～第二信号源； 451～短路部；
452～封闭开孔； 510～外壳；
511～外壳的狭长间隙； 520～外观金属部；
530～显示模块； 540～触控模块；
550～电源键； 560～耳机插孔；
570～麦克风收音孔； 630～电子零件；
650～布线区域；
A、B、C、D、E、G、H、I～共振路径上的点；
F1～第一馈入点；
F2～第二馈入点；
FB1～移动通讯频带；
FB2～全球卫星定位系统频带；
GC1、GC2～第二辐射支路和第一辐射支路的间距；
W1～第一开口槽孔的宽度；
W2～第二开口槽孔的宽度； W3～第一辐射支路的宽度；
W4～第二辐射支路的宽度； W5～连接部的宽度。
具体实施方式
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。
图1显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的示意图，特别是移动装置100的天线结构的平面展开示意图。举例来说，移动装置100可以是一智能型手机(SmartPhone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记型电脑(Notebook Computer)。如图1所示，移动装置100至少包括：一接地面110、一接地支路120、一连接部130、一第一辐射支路140，以及一第二辐射支路150。移动装置100的前述元件可用导体材料制成，例如：银、铜、铝、铁，或是其合金。移动装置100的前述元件或部分元件还可设置于一介质基板(Dielectric Substrate)上，例如：一FR4(Flame Retardant 4)基板、一系统电路板，或是一软硬复合板。接地支路120耦接至接地面110，其中接地支路120和接地面110大致包围一第一开口槽孔(Open Slot)160。第一辐射支路140经由连接部130电性耦接至接地支路120，其中第一辐射支路140和接地支路120大致包围一第二开口槽孔170。第二辐射支路150设置于第二开口槽孔170内，并耦接至接地支路120。在优选实施例中，接地支路120、连接部130、第一辐射支路140以及第二辐射支路150共同形成一多频天线结构(Multi-band AntennaStructure)。移动装置100还可包括其他必要元件，例如：一触控输入模块、一显示模块、一处理器模块、一控制模块，以及一供电模块等等(未显示)。必须理解的是，虽然图1显示平面化的一多频天线结构，但在其他实施例中，该多频天线结构也可改为一立体结构，而其内的各元件还可分别设置或形成于不同的载体上，例如：分别设置于一印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)、一软性电路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)上，以及一壳体上(未显示)。
前述的多频天线结构具有一第一馈入点F1和一第二馈入点F2。在一些实施例中，第一馈入点F1位于接地支路120上(例如：可大致位于接地支路120的中央处)，而第二馈入点F2位于第二辐射支路150上(例如：可大致位于第二辐射支路150的中央处)。第一馈入点F1可经由一第一同轴电缆线(Coaxial Cable)181耦接至一第一信号源191，而第二馈入点F2可经由一第二同轴电缆线182耦接至一第二信号源192。第一信号源191和第二信号源192可以是相异的二射频(Radio Frequency)模块，其可分别用于产生不同频率的馈入信号，以激发前述的多频天线结构。
在一些实施例中，第一开口槽孔160和第二开口槽孔170分别大致为一直条形。第一开口槽孔160可以大致平行于第二开口槽孔170，而第一开口槽孔160和第二开口槽孔170的二开口端可以大致朝向相反方向。第二开口槽孔170的宽度W2可以远大于第一开口槽孔160的宽度W1。在一些实施例中，接地支路120、连接部130，以及第一辐射支路140所形成的一组合大致为一倒U字形。在一些实施例中，第一辐射支路140还具有一弯折末端141，其中弯折末端141朝向第二开口槽孔170的一开口端作延伸，使得第二开口槽孔170具有一不等宽结构。在其他实施例中，第一辐射支路140也可改为不具有任何弯折末端且大致为一直条形，使得第二开口槽孔170具有一等宽结构(未显示)。在一些实施例中，第二辐射支路150大致为一倒L字形。第二辐射支路150的宽度W4可以远小于第一辐射支路140的宽度W3。
图2A显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的该多频天线结构经由第一馈入点F1所馈入时的电压驻波比(Voltage Standing Wave Radio，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2A的测量结果，当该多频天线结构由第一信号源191所激发时，该多频天线结构将涵盖一移动通讯频带FB1。在一些实施例中，移动通讯频带FB1的低频部分约介于791MHz至960MHz之间，而移动通讯频带FB1的高频部分约介于1710MHz至2170MHz之间。
图2B显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的该多频天线结构经由第二馈入点F2所馈入时的电压驻波比图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表电压驻波比。根据图2B的测量结果，当该多频天线结构由第二信号源192所激发时，该多频天线结构将涵盖一定位系统频带FB2。举例来说，前述的定位系统可以是一全球卫星定位系统(GlobalPositioning System，GPS)、一全球导航卫星系统(Global Navigation SatelliteSystem，GNSS)、一北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)，或是一伽利略定位系统(Galileo Positioning System)。以下的实施例是以全球卫星定位系统来做说明。在一些实施例中，前述的定位系统频带FB2约介于1560MHz至1615MHz之间。因此，本发明的该多频天线结构至少可支持LTE Band 20/GSM850/GSM900/GPS/DCS1800/PCS1900/UMTS的多频带操作。
图3显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的天线原理的平面展开示意图。请一并参考图2A、图2B、图3。当该多频天线结构经由第一馈入点F1所馈入时，从点A经过点B、C、D至点E的一第一共振路径可以激发产生移动通讯频带FB1的低频部分，而从第一馈入点F1至点B的一第二共振路径可以激发产生移动通讯频带FB1的高频部分(其中点A为接地点)。天线设计者可用下列方式微调移动通讯频带FB1：通过改变该第一共振路径和该第二共振路径的长度可以调整移动通讯频带FB1的共振频率；通过改变第一开口槽孔160的宽度W1可以调整移动通讯频带FB1的频宽和效率；通过增加第一辐射支路140的宽度W3可使得移动通讯频带FB1的共振频率往低频偏移；以及通过改变连接部130的宽度W5可以调整移动通讯频带FB1的低频部分。另一方面，当该多频天线结构经由第二馈入点F2所馈入时，从点G经过点H至点I的一第三共振路径可以激发产生全球卫星定位系统频带FB2。天线设计者可用下列方式微调全球卫星定位系统频带FB2：通过改变该第三共振路径的长度可以调整全球卫星定位系统频带FB2的共振频率；以及通过改变第二辐射支路150的连接点的位置(亦即，点G，其为接地点)可以调整全球卫星定位系统频带FB2的共振频率。另外，第二辐射支路150和第一辐射支路140的二间距GC1、GC2都应设计为大于0.5mm，如此可降低第二辐射支路150和第一辐射支路140之间的互相耦合效应，从而可维持该多频天线结构的良好天线效率。
在一些实施例中，该多频天线结构的总长度约为67mm，总宽度约为11mm，总高度约为9mm。根据一些测量结果，该多频天线结构于移动通讯频带FB1中的天线效率都大于49.6％，而该多频天线结构于全球卫星定位系统频带FB2中的天线效率都大于37.1％，其已可符合实际应用需要。本发明将双馈入部和双辐射体同时整合入单一天线结构中以涵盖双宽频操作，如此天线结构将具有小尺寸和多功能的特色。和传统设计方式相比，本发明至少具有下列优点：(1)节省移动装置的内部设计空间；(2)可省去滤波元件；(3)减少元件损耗；以及(4)降低制造成本及系统复杂度，故本发明非常适合应用于各种小型化的移动通讯装置。
图4显示根据本发明一实施例所述的移动装置400的示意图。图4基本上与图1相似，同样是天线结构的平面展开示意图，然而两者的差异在于，图4的移动装置400还包括一短路部451。短路部451可用导体材料制成，例如：银、铜、铝、铁，或是其合金。在图4的移动装置400中，第二辐射支路150还经由短路部451电性耦接至连接部130，使得第二辐射支路150、短路部451、连接部130，以及接地支路120之间形成一封闭开孔452。封闭开孔452可以大致为一矩形或一圆形。封闭开孔452可用于容纳一些外观元件的设计或电子零件的配置。在其他实施例中，封闭开孔452也可改由导体材料所填满。图4的移动装置400的其余特征都与图1的移动装置100相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图5A显示根据本发明一实施例所述的移动装置500的顶部视图。图5B显示根据本发明一实施例所述的移动装置500的正面视图。图5C显示根据本发明一实施例所述的移动装置500的背面视图。请一并参考图5A、图5B、图5C。图5A、图5B、图5C基本上与图1相似，两者的差异在于，图5A、图5B、图5C用于说明图1的立体天线结构，其中移动装置500还包括一外壳510、一外观金属部520、一显示模块530，以及一触控模块540。外壳510可以包括移动装置500的背盖及边框部分，并可用导体材料或是非导体材料制成。移动装置500的接地面110、接地支路120，以及连接部130都设置于外壳510的内部(未显示)。外壳510还可具有一狭长间隙511，其中狭长间隙511可以大致对齐于接地支路120和接地面110之间的第一开口槽孔160。外壳510的狭长间隙511还可由非导体材料所填满，例如：塑胶。外观金属部520设置于外壳510的一外表面上(例如：顶部表面)，其中移动装置500的第一辐射支路140和第二辐射支路150都属于外观金属部520的一部分。连接部130可以是一金属弹片(Metal Spring)或一顶针(Pogo Pin)，其可用于电性耦接一介质基板上的接地支路120(未显示)至外壳510上的第一辐射支路140和第二辐射支路150。在一些实施例中，第一辐射支路140是由移动装置500的顶部延伸至移动装置500的背部，并配置于外壳510上。在另一些实施例中，当外壳510由导体材料所制成时，第一辐射支路140与外壳510作结合，或是形成外壳510的一部分。另外，第二辐射支路150也可与导体材料所制成的外壳510作结合，或是形成外壳510的另一部分。换言之，外壳510也可与外观金属部520整合为单一元件。第二辐射支路150较佳是位于移动装置500的顶部并朝向天空方向，因此移动装置500的一多频天线结构将可更容易接收及传送全球卫星定位系统频带FB2的信号。另外，由于外观金属部520整合于该多频天线结构之中，故外观金属部520将不会对于该多频天线结构的辐射性能造成负面影响。图5A、图5B、图5C的移动装置500的其余特征都与图1的移动装置100相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。必须注意的是，如图5A所示，外观金属部520所形成的区域内仍有一些非金属区域，而这些非金属区域内可配置其它电子零件，例如：一电源键550、一耳机插孔560、一麦克风收音孔570、一插槽，或是一连接构件等等(未显示)，其可依不同的设计做调整。在另一些实施例中，该多频天线结构也可配置于移动装置500的底部，其详细的元件配置与设计则不再赘述。
图6显示根据本发明一实施例所述的移动装置600的平面展开示意图。图6基本上与图1相似，同样是天线结构的平面展开示意图，然而两者的差异在于，图6的移动装置600还包括一或多个电子零件630，其中该等电子零件630设置于移动装置600的接地支路120或(且)接地面110上。例如，该等电子零件630可以包括一扬声器(Speaker)、一相机(Camera)，或(且)一耳机插孔(Audio Jack)。该等电子零件630可视为移动装置600的一多频天线结构的一部分，因此它们将不会对于该多频天线结构的辐射性能造成负面影响。由于该多频天线结构可承载该等电子零件630并做适切地整合，此设计方式将可有效地节省移动装置600的内部设计空间。该等电子零件630还可经由接地面110上的一布线区域650耦接至一处理器模块与一控制模块(未显示)。图6的移动装置600的其余特征都与图1的移动装置100相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图7显示根据本发明一实施例所述的移动装置的制造方法的流程图。该制造方法包括下列步骤。在步骤S710，提供一接地面。在步骤S720，将一接地支路耦接至该接地面，其中该接地支路和该接地面大致包围一第一开口槽孔。在步骤S730，将一第一辐射支路经由一连接部电性耦接至该接地支路，其中该第一辐射支路和该接地支路大致包围一第二开口槽孔。在步骤S740，在该第二开口槽孔内设置一第二辐射支路，并将该第二辐射支路耦接至该接地支路。在步骤S750，利用该接地支路、该连接部、该第一辐射支路，以及该第二辐射支路来形成一多频天线结构。必须理解的是，以上步骤无须依次序执行，而图1至图6的实施例的每一装置特征均可套用至图7所述的移动装置的制造方法。
值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状、以及频率范围均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。另外，本发明的通讯装置及天线结构并不仅限于图1至图7所图示的状态。本发明可以仅包括图1至图7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须同时实施于本发明的通讯装置及天线结构当中。
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。
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。

Claims (26)

1.一种移动装置，包括：
外壳，该外壳包括背盖及边框；
一第一辐射支路和一第二辐射支路；
其中该外壳由导体材料所制成，该第一辐射支路和该第二辐射支路分别形成该外壳的一部分；
其中该第一辐射支路可操作在第一频带，该第二辐射支路可操作在第二频带，
第二辐射支路位于移动装置的顶部并朝向天空方向。
2.如权利要求1所述的移动装置，还包括：
接地面；
接地支路，电性耦接至该接地面；以及
连接部。
3.如权利要求2所述的移动装置，其中该第一辐射支路经由该连接部电性耦接至该接地支路。
4.如权利要求1所述的移动装置，该第一辐射支路可由该移动装置的顶部延伸至该移动装置的背部。
5.如权利要求2所述的移动装置，其中该第一辐射支路和该第二辐射支路共同形成一多频带天线结构。
6.如权利要求2所述的移动装置，其中该接地支路和该接地面大致包围一第一开口。
7.如权利要求6所述的移动装置，其中该接地面、该接地支路，以及该连接部都设置于该外壳的内部。
8.如权利要求2所述的移动装置，其中该连接部为金属弹片或顶针。
9.如权利要求6所述的移动装置，其中该外壳具有一狭长间隙，而该狭长间隙对齐于该第一开口。
10.如权利要求6所述的移动装置，其中该第一开口为一直条形。
11.如权利要求2所述的移动装置，其中该第一辐射支路经由该连接部电性耦接至该接地面。
12.如权利要求2所述的移动装置，其中该第二辐射支路是经由该连接部电性耦接至该接地面。
13.如权利要求12所述的移动装置，其中该第二辐射支路和该第一辐射支路的最小间距大于0.5mm。
14.如权利要求2所述的移动装置，还包括：
一个或多个电子零件，设置于该接地支路上。
15.如权利要求14所述的移动装置，其中该电子零件包括扬声器、相机或/且耳机插孔。
16.如权利要求5所述的移动装置，其中该多频带天线结构具有第一馈入点和第二馈入点，该第一馈入点电性耦接至一第一信号源，而该第二馈入点电性耦接至一第二信号源。
17.如权利要求16所述的移动装置，其中该第一馈入点电性耦接至该接地支路上，而该第二馈入点电性耦接至该第二辐射支路上。
18.如权利要求16所述的移动装置，其中，该第一辐射支路和第二辐射支路共同形成一多频带天线结构，当该多频带天线结构是由该第一信号源所激发时，该多频带天线结构将涵盖一移动通讯频带，而当该多频带天线结构是由该第二信号源所激发时，该多频带天线结构将涵盖一定位系统频带。
19.如权利要求18所述的移动装置，其中该移动通讯频带约介于791MHz至960MHz之间并约介于1710MHz至2170MHz之间，而该定位系统频带约介于1560MHz至1615MHz之间。
20.如权利要求1所述的移动装置，其中该移动装置的顶部可形成一非金属区域，而该非金属区域内配置有至少一电子零件。
21.一种移动装置，包括：
导体外壳，该外壳包括背盖及边框；
一第一辐射支路和一第二辐射支路分别形成该外壳的一部分；
接地面；以及
连接部；
其中该第一辐射支路经由该连接部电性耦接至该接地面。
22.如权利要求21所述的移动装置，其中该第一辐射支路可操作在第一频带，该第二辐射支路可操作在第二频带，该第一辐射支路和该第二辐射支路共同形成一多频带天线结构。
23.如权利要求22所述的移动装置，其中该第二辐射支路位于该移动装置的顶部并朝向天空方向。
24.如权利要求21所述的移动装置，其中该导体外壳具有一狭长间隙。
25.如权利要求22所述的移动装置，其中该多频带天线结构具有第一馈入点和第二馈入点，该第一馈入点电性耦接至一第一信号源，而该第二馈入点电性耦接至一第二信号源。
26.如权利要求25所述的移动装置，其中该第一馈入点电性耦接至该第一辐射支路，而该第二馈入点电性耦接至该第二辐射支路。
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