TWI528639B - 天線裝置及無線通訊裝置 - Google Patents

Description

天線裝置及無線通訊裝置

本發明係指一種天線裝置及無線通訊裝置，尤指一種可適應性地切換輻射場型，調整輻射能量的發散方向，以滿足不同操作模式下的無線通訊需求的天線裝置及無線通訊裝置。

具有無線通訊功能的電子產品，如筆記型電腦、平板電腦等，係透過天線來發射或接收無線電波，以傳遞或交換無線電訊號，進而存取無線網路。因此，為了讓使用者能更方便地存取無線通訊網路，習知技術已發展出不同的天線，以在許可範圍內盡可能地增加頻寬，同時減小尺寸。然而，傳統天線的設計通常僅針對固定操作狀態進行優化，當操作狀態為不固定時，往往無法於每一操作狀態都得到良好的天線特性。

舉例來說，筆記型電腦大致是由底座及上蓋所組成，底座設置有主機，而上蓋包含有螢幕。一般而言，筆記型電腦的天線係以使用者開啟上蓋後的操作環境進行設計。當使用者閉闔上蓋執行某些網路功能(如下載檔案、資料，或是運行網路程式運算)，或是某些應用中筆記型電腦可能透過特殊轉軸切換為平板電腦操作模式時，則筆記型電腦的操作環境會變換成閉闔上蓋的模式。在此情形下，由於筆記型電腦的殼體係以金屬或碳纖維等材質製成，且無針對閉 闔上蓋的操作環境進行設計，因此，當閉闔上蓋執行網路功能時，可能因屏蔽效應而影響輻射效率。要改善此問題，需於筆記型電腦的殼體上對應於天線的位置改採塑膠或無屏蔽效果的材質。如此一來，將影響外觀的設計感，更徒增生產及製造成本。

因此，針對具多種操作模式之無線通訊應用，如何在各操作模式下維持無線效率也就成為業界所努力的目標之一。

因此，本發明主要提供一種天線裝置及無線通訊裝置，可在多種操作模式下維持無線效率。

本發明揭露一種天線裝置，用於一無線通訊裝置，該無線通訊裝置包含有一上蓋、一底座及一轉軸，該轉軸連結該上蓋及該底座，使該上蓋相對於該底座可往復開闔，該天線裝置包含有一輻射模組，設置於該上蓋或該轉軸中，與該上蓋連動，用來發送或接收一射頻訊號；以及一金屬擋牆，形成於該底座上與該輻射模組相距一特定距離之一區域。

本發明另揭露一種無線通訊裝置，包含有一上蓋；一底座；一轉軸，連結該上蓋及該底座，使該上蓋相對於該底座可往復開闔；一天線裝置，包含有一輻射模組，設置於該上蓋或該轉軸中，與該上蓋連動，用來發送或接收一射頻訊號；以及一金屬擋牆，形成於 該底座上與該輻射模組相距一特定距離之一區域。

本發明另揭露一種天線裝置，用於一無線通訊裝置，該天線裝置包含有一輻射模組，設置於該無線通訊裝置中，用來發送或接收一射頻訊號；以及一金屬擋牆，形成於該無線通訊裝置中與該輻射模組相距一特定距離之一區域。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一筆記型電腦10之示意圖。筆記型電腦10包含有一上蓋100、一底座102、一轉軸104及一天線裝置106。上蓋100包含螢幕、照相機等，而底座102則包含鍵盤、觸控板、主機、擴充介面等，兩者由轉軸104相連結，使上蓋100相對於底座102可往復開闔。天線裝置106包含有一輻射模組200、一金屬擋牆202及一金屬連結件204；其中，輻射模組200及金屬連結件204係設於轉軸104上，而金屬擋牆202則設於底座102中，但此為範例之一，不限於此。天線裝置106可根據筆記型電腦10的操作模式，適應性地切換其場型方向，以確保無線通訊的正常運作。

詳細來說，請繼續參考第2A圖及第2B圖，第2A圖及第2B圖分別為筆記型電腦10閉闔上蓋100及開啟上蓋100時相關於天線裝置106之側面剖示圖。如第2A圖及第2B圖所示，輻射模組200係設置於轉軸104中，並與上蓋100的開闔連動，用以發送或接收 射頻訊號。金屬擋牆202耦接於筆記型電腦10之一系統地端，其形成於底座102上與輻射模組200相距一距離d之區域。在此例中，金屬連結件204係形成於上蓋100上，並電性連接於輻射模組200，用來於上蓋100蓋上時，透過金屬接觸方式電性連接輻射模組200及金屬擋牆202，並於上蓋100打開時，斷開輻射模組200及金屬擋牆202之連結。簡單來說，金屬擋牆202與輻射模組200間係相距距離d，當上蓋100蓋上(即上蓋100與底座102間之夾角等於0)時，金屬連結件204會接觸金屬擋牆202，使金屬擋牆202與輻射模組200電性相接；反之，當上蓋100打開(即上蓋100與底座102間之夾角大於0)時，金屬連結件204不會接觸金屬擋牆202，以斷開金屬擋牆202與輻射模組200之電性連接。

因此，當上蓋100蓋上時，輻射模組200及金屬擋牆202為平行結構，即兩者投影於一垂直平面之投影結果重疊，此時，金屬擋牆202類似於一反射板或一平板天線的一部分，因而可增加底座102後方(由金屬擋牆202至輻射模組200的方向)的輻射能量。與反射板或平板天線不同的是，金屬擋牆202與輻射模組200會透過金屬連結件204連接，藉此，可透過金屬擋牆202的下地作用，提升輻射模組200的低頻特性。由此可知，當上蓋100蓋上時，即使上蓋100係以金屬或碳纖維等具屏蔽效果的材質所製成，或是上蓋100無設置塑膠窗，由於金屬擋牆202可將輻射能量導向底座102後方，因此筆記型電腦10仍可維持正常的無線通訊功能。

另一方面，當上蓋100打開時，輻射模組200與金屬擋牆202不再連接，輻射能量主要由輻射模組200的垂直方向發散。此時，由於上蓋100已打開，輻射模組200的輻射能量可不受影響地往垂直方向發散。

由上述可知，根據筆記型電腦10的操作環境，天線裝置106可適應性地切換輻射場型，調整輻射能量的發散方向，藉此維持上蓋100開啟時的正常操作，同時提升上蓋100關閉時的輻射效率，以滿足不同操作模式下的無線通訊需求。

需注意的是，第1圖及第2A、2B圖係為本發明實施例，本領域具通常知識者當可據以做不同修飾，而不限於此。舉例來說，筆記型電腦10係用以說明本發明之概念，但不限於此，凡是可執行無線通訊功能之無線通訊裝置皆適用於本發明，唯需根據應用範圍進行適度修改；例如，若所應用之無線通訊裝置為一平板電腦，則可根據第2A圖中筆記型電腦10之上蓋100關閉時天線裝置106的設置方式，設計平板電腦中的天線，亦即增加金屬擋牆，並以金屬連結件電性連接輻射模組與金屬擋牆，如此可將輻射能量導向特定方向，避免受螢幕或殼體的屏蔽影響，此等將第2A圖之例應用於平板電腦應屬本領域熟知之技藝。

另一方面，在天線裝置106中，輻射模組200係為輻射部，其架構可以是槽孔天線、平面倒F天線等，且不限於此，設計者應根 據系統所需，選擇適當之天線態樣，並適度調整天線面積、尺寸、材質、設置方式、位置等。舉例來說，在一實施例中，輻射模組200可為一平面天線，若轉軸104中的可設置輻射模組200的區域呈階梯狀，亦可以階梯狀方式設置輻射模組200，此應係本領域熟知之技藝。此外，請參考第3A圖至第3C圖，第3A圖至第3C圖為三種不同型式之槽孔天線，其係於一金屬片上以蝕刻、鑿穿等方式形成有一牛角狀槽孔或兩平行槽孔。當採第3A圖至第3C圖之槽孔天線設計輻射模組200時，經過適度調整天線面積、尺寸等，則可獲得如第4圖所示之電壓駐波比示意圖。更進一步地，可量測輻射場型圖而得知金屬擋牆202之效果，例如，第5A圖為延續第4圖之測試條件且移除金屬擋牆202時於2.442GHz之輻射場型圖，第5B圖為延續第4圖之測試條件且增加金屬擋牆202時於2.442GHz之輻射場型圖，第6A圖為延續第4圖之測試條件且移除金屬擋牆202時於5.47GHz之輻射場型圖，第6B圖為延續第4圖之測試條件且增加金屬擋牆202時於5.47GHz之輻射場型圖。在第5A圖至第6B圖中，虛線表示水平方向之輻射場型，點線表示垂直方向之輻射場型，而實線表示全域方向之輻射場型。由第4圖至第6A、6B圖可知，天線裝置106可於2.4GHz及5GHz附近達到有效頻寬，同時透過增加金屬擋牆202，可有效將輻射能量導向特定方向，藉此可滿足不同操作模式下的無線通訊需求。

除此之外，在天線裝置106中，金屬擋牆202可以是單一金屬片或多個金屬片之結合，亦可配合外觀或其他需求，調整其形狀、 尺寸、材質等。舉例來說，第7圖為本發明實施例一金屬擋牆70之示意圖。金屬擋牆70可實現天線裝置106中之金屬擋牆202，其包含有多個槽孔，該些槽孔係配合系統散熱所需而鑿穿，但不限於此。另一方面，金屬擋牆202係搭配輻射模組200，以調整輻射模組200的輻射方向或方式，為達此目的，除了調整金屬擋牆202的形狀、尺寸、材質、位置等外，亦可調整輻射模組200的設置方式，如設置角度、延伸方向等，換言之，輻射模組200的設置方式係相關於金屬擋牆202的位置。

再者，在天線裝置106中，金屬連結件204主要功能係於上蓋100閉闔時連結輻射模組200與金屬擋牆202，以於上蓋100閉闔時加強輻射模組200的輻射效果。然而，在某些實施例中，亦可移除金屬連結件204，亦即輻射模組200與金屬擋牆202係維持相同之之相對關係，如重疊或不重疊，視系統應用所需。

此外，金屬連結件204的實現方式未有所限。舉例來說，金屬連結件204不限於設置於上蓋100上並固定與輻射模組200電性連接；在其它實施例中，金屬連結件204亦可設置於底座102上並固定與金屬擋牆202電性連接，換言之，於上蓋100蓋上時，金屬連結件204始以金屬接觸方式電性連接輻射模組200。此外，金屬連結件204亦可由具彈性或緩衝性之材料或元件製成，如彈簧、導電泡棉等；在此情形下，金屬連結件204開始電性連接上蓋100與金屬擋牆202的夾角可能大於0度，如5度、10度等。也就是說，以 5度為例，當上蓋100與金屬擋牆202之夾角小於5度時，具彈性之金屬連結件204可開始電性連接上蓋100與金屬擋牆202，並藉由其彈性作用，可不影響上蓋100的閉闔而使上蓋100完整貼合金屬擋牆202(即兩者夾角為0度)。

另外，在筆記型電腦10中，上蓋100、底座102及轉軸104係以其結構區分彼此，實際上，在某些應用中，轉軸104可能為上蓋100或底座102的延伸結構(如卡榫、卡勾等)，也可能是獨立於上蓋100及底座102之結構，而不限於此。在此情形下，輻射模組200可能設置於上蓋100而非轉軸104，無論如何，只要輻射模組200能隨上蓋100的開闔連動即可，至於其係設於上蓋100、轉軸104內、轉軸104外或獨立於上蓋100及轉軸104之外皆未有所限。

除此之外，如第1圖所示，轉軸104係由上蓋100中央下方延伸而出，但不限於此，轉軸104亦可以包含兩子轉軸，分別設於上蓋100下方的兩側，此亦符合本發明之應用範圍。

在習知技術中，天線的設計通常僅針對固定操作狀態進行優化，當操作狀態為不固定時，往往無法於每一操作狀態都得到良好的天線特性。相較之下，本發明可根據筆記型電腦的操作環境，適應性地切換天線裝置的輻射場型，調整輻射能量的發散方向，藉此維持上蓋開啟時的正常操作，同時提升上蓋關閉時的輻射效率，以滿足不同操作模式下的無線通訊需求。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧筆記型電腦

100‧‧‧上蓋

102‧‧‧底座

104‧‧‧轉軸

106‧‧‧天線裝置

200‧‧‧輻射模組

202‧‧‧金屬擋牆

204‧‧‧金屬連結件

d‧‧‧距離

70‧‧‧金屬擋牆

第1圖為本發明實施例一筆記型電腦之示意圖。

第2A圖為第1圖之筆記型電腦閉闔一上蓋時相關於一天線裝置之側面剖示圖。

第2B圖分別為第1圖之筆記型電腦開啟一上蓋時相關於一天線裝置之側面剖示圖。

第3A圖至第3C圖為適用於第1圖中一天線裝置之三種不同型式之槽孔天線的示意圖。

第4圖為相關於第1圖中一天線裝置之電壓駐波比示意圖。

第5A圖、第5B圖、第6A圖及第6B圖為相關於第1圖中一天線裝置於不同頻率下之輻射場型圖。

第7圖為本發明實施例一金屬擋牆之示意圖。

10‧‧‧筆記型電腦

100‧‧‧上蓋

102‧‧‧底座

104‧‧‧轉軸

106‧‧‧天線裝置

200‧‧‧輻射模組

202‧‧‧金屬擋牆

204‧‧‧金屬連結件

Claims (19)

1. 一種天線裝置，用於一無線通訊裝置，該無線通訊裝置包含有一上蓋、一底座及一轉軸，該轉軸連結該上蓋及該底座，使該上蓋相對於該底座可往復開闔，該天線裝置包含有：一輻射模組，設置於該上蓋或該轉軸中，與該上蓋連動，用來發送或接收一射頻訊號；一金屬擋牆，形成於該底座上與該輻射模組相距一特定距離之一區域；以及一金屬連結件，用來根據該上蓋與該底座之一夾角，電性連接該輻射模組及該金屬擋牆。
2. 如請求項1所述之天線裝置，其中，於該上蓋與該底座之該夾角大於一預設值時，該金屬連結件斷開該輻射模組及該金屬擋牆，以及於該上蓋與該底座之該夾角小於或等於該預設值時，該金屬連結件電性連接該輻射模組及該金屬擋牆。
3. 如請求項2所述之天線裝置，其中於該上蓋與該底座之該夾角小於或等於該預設值時，該上蓋與該底座投影於一垂直平面之投影結果重疊。
4. 如請求項2所述之天線裝置，其中該金屬連結件形成於該上蓋上，並電性連接於該輻射模組，於該上蓋與該底座之該夾角小 於或等於該預設值時，該金屬連結件以金屬接觸方式電性連接該金屬擋牆。
5. 如請求項2所述之天線裝置，其中該金屬連結件形成於該底座上，並電性連接於該金屬擋牆，於該上蓋與該底座之該夾角小於或等於該預設值時，該金屬連結件以金屬接觸方式電性連接該輻射模組。
6. 如請求項1所述之天線裝置，其中該輻射模組包含一金屬片，其上形成有一槽孔或該輻射模組符合一平面倒F天線。
7. 如請求項1所述之天線裝置，其中該金屬擋牆形成有複數個槽孔。
8. 如請求項1所述之天線裝置，其中該金屬擋牆另耦接於該無線通訊裝置之一地端。
9. 如請求項1所述之天線裝置，其中該輻射模組設置於該上蓋或該轉軸中之一設置方式係相關於該金屬擋牆位於該底座之一位置。
10. 一種無線通訊裝置，包含有：一上蓋； 一底座；一轉軸，連結該上蓋及該底座，使該上蓋相對於該底座可往復開闔；以及一天線裝置，包含有：一輻射模組，設置於該上蓋或該轉軸中，與該上蓋連動，用來發送或接收一射頻訊號；一金屬擋牆，形成於該底座上與該輻射模組相距一特定距離之一區域；以及一金屬連結件，用來根據該上蓋與該底座之一夾角，電性連接該輻射模組及該金屬擋牆。
11. 如請求項10所述之無線通訊裝置，其中，於該上蓋與該底座之該夾角大於一預設值時，該金屬連結件斷開該輻射模組及該金屬擋牆，以及於該上蓋與該底座之該夾角小於或等於該預設值時，該金屬連結件電性連接該輻射模組及該金屬擋牆。
12. 如請求項11所述之無線通訊裝置，其中於該上蓋與該底座之該夾角小於或等於該預設值時，該上蓋與該底座投影於一垂直平面之投影結果重疊。
13. 如請求項11所述之無線通訊裝置，其中該金屬連結件形成於該上蓋上，並電性連接於該輻射模組，於該上蓋與該底座之該夾角小於或等於該預設值時，該金屬連結件以金屬接觸方式電性 連接該金屬擋牆。
14. 如請求項11所述之無線通訊裝置，其中該金屬連結件形成於該底座上，並電性連接於該金屬擋牆，於該上蓋與該底座之該夾角小於或等於該預設值時，該金屬連結件以金屬接觸方式電性連接該輻射模組。
15. 如請求項10所述之無線通訊裝置，其中該輻射模組包含一金屬片，其上形成有一槽孔或該輻射模組符合一平面倒F天線。
16. 如請求項10所述之無線通訊裝置，其中該金屬擋牆形成有複數個槽孔。
17. 如請求項10所述之無線通訊裝置，其中該金屬擋牆另耦接於該無線通訊裝置之一地端。
18. 如請求項10所述之無線通訊裝置，其中該輻射模組設置於該上蓋或該轉軸中之一設置方式係相關於該金屬擋牆位於該底座之一位置。
19. 如請求項10所述之無線通訊裝置，其係一筆記型電腦。