TWI785828B

TWI785828B - 電子裝置

Info

Publication number: TWI785828B
Application number: TW110137082A
Authority: TW
Inventors: 吳建逸; 吳朝旭; 浩元陳; 吳正雄; 王晨光; 王策玄; 許勝欽; 黃士耿; 陳佳鴻
Original assignee: 和碩聯合科技股份有限公司
Priority date: 2021-10-05
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2022-12-01
Also published as: TW202316730A; US20230107947A1; CN115939732A; US12095179B2

Abstract

一種電子裝置，包括一金屬背蓋及一天線模組。金屬背蓋包括一槽孔。天線模組位於金屬背蓋內且隔開於金屬背蓋，天線模組遠離槽孔設置。天線模組包括一天線輻射體、一第一接地輻射體及一連接輻射體。天線輻射體包括依序連接的一第一段、一第二段及一第三段，其中第一段具有一饋入端。第一段、第二段及第三段形成複數個彎折。第一接地輻射體設置於天線輻射體的一側，且第一段位於第三段及第一接地輻射體之間。連接輻射體連接第三段與第一接地輻射體，以使第一接地輻射體、第一段、第二段及局部的第三段之間形成一第一槽縫，第一槽縫的長度和寬度相關於一第二高頻頻段的頻率落點位置和阻抗匹配。

Description

電子裝置

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種具有天線模組的電子裝置。

目前，平板裝置若採用金屬背蓋，內部的天線受到金屬背蓋的影響，天線效能難有好的表現。

本發明提供一種電子裝置，其具有金屬背蓋且天線模組可具有良好的表現。

本發明的一種電子裝置，包括一金屬背蓋及一天線模組。金屬背蓋包括一槽孔。天線模組位於金屬背蓋內且隔開於金屬背蓋，天線模組遠離槽孔設置。天線模組包括一天線輻射體、一第一接地輻射體及一連接輻射體。天線輻射體包括依序連接的一第一段、一第二段及一第三段，第一段具有一饋入端。第一段、第二段及第三段形成複數個彎折。第一接地輻射體設置於天線輻射體的一側，且第一段位於第三段及第一接地輻射體之間。連接輻射體連接第三段與第一接地輻射體，以使第一接地輻射體、第一段、第二段及局部的第三段之間形成一第一槽縫，第一槽縫的長度和寬度相關於第二高頻頻段的頻率落點位置和阻抗匹配。

天線模組包括一基板、一第二接地輻射體及一浮置輻射體，基板具有相對的一第一面及一第二面，天線輻射體、連接輻射體及第一接地輻射體設置於第一面，第二接地輻射體及浮置輻射體設置於第二面，第一接地輻射體導通於第二接地輻射體。

第二接地輻射體包括一第四段，第四段對第一面的投影至少部分重疊於第一接地輻射體，一第二槽縫形成於第四段與浮置輻射體之間，第二槽縫的長度和寬度相關於第二高頻頻段以及第三高頻頻段的頻率落點位置和阻抗匹配。

第二接地輻射體包括由第四段延伸出的一第五段，第五段對第一面的投影位於第一接地輻射體與第三段之間，第五段相關於第一高頻頻段的頻率落點位置。

金屬背蓋包括一底壁及連接底壁的一側壁，槽孔形成在底壁與側壁之間。

槽孔具有相對的一第一端與一第二端，第三段具有遠離第二段的一末端，末端對底壁的投影距離第一端對底壁的投影介於5公厘至10公厘之間。

天線模組距離底壁介於7公厘至10公厘之間，天線模組距離側壁介於0.4公厘至1.5公厘之間。

天線模組激發出一頻段，槽孔的長度介於低頻段的0.5倍波長至0.75倍波長之間。

電子裝置更包括一導體，導通於第一接地輻射體與金屬背蓋。

基板具有一第一面，天線輻射體、連接輻射體及第一接地輻射體設置於第一面，第一接地輻射體的兩端位於導體對第一面的投影之外。

基於上述，本發明的電子裝置採用金屬背蓋，而具有高質感的外觀。習知採用金屬背蓋的電子裝置，若金屬背蓋上無槽縫，天線效能受到金屬背蓋影響，天線模組的能量會集中在朝向電子裝置的正面的方向。本發明的電子裝置的金屬背蓋設有槽孔，可使天線模組的能量不會僅集中在單一軸向，而可提升天線效能。另外，天線模組的第一接地輻射體設置於天線輻射體的一側，且天線輻射體的第一段位於第三段及第一接地輻射體之間。天線模組的第一接地輻射體、第一段、第二段及局部的第三段之間形成第一槽縫。藉由上述設計，天線模組可耦合出多頻段的訊號。

圖1是依照本發明的一實施例的一種電子裝置的局部剖面示意圖。請參閱圖1，在本實施例中，電子裝置100例如是平板電腦，但電子裝置100的種類不以此為限制。圖1中是平板電腦靠近邊框區域的局部剖面。

在本實施例中，電子裝置100包括一金屬背蓋110及一天線模組130。天線模組130位於金屬背蓋110內且隔開於金屬背蓋110。

此外，電子裝置100還包括一支架120、一觸控模組114、一導體150及一電路板160。支架120、觸控模組114、導體150及電路板160設置在金屬背蓋110內。天線模組130設置在支架120上，支架120為絕緣材質，例如是塑膠，但不以此為限制。

由圖1可見，天線模組130設置在電子裝置100的邊框區，天線模組130的寬度L1例如是6.5公厘。金屬背蓋110包括一底壁111及連接底壁111的一側壁113。天線模組130與側壁113之間的距離L2介於0.4公厘至1.5公厘之間，例如是0.5公厘。

天線模組130與觸控模組114(金屬)之間的距離L3介於0.5公厘至1.5公厘之間，例如是1公厘。天線模組130與底壁111之間的距離L4介於7公厘至10公厘之間，例如是8.1公厘。

導體150導通天線模組130與金屬背蓋110。具體地說，導體150連接於天線模組130，並沿著Z軸向下至電路板160，電路板160可透過其他導通件(未繪示)連接至金屬背蓋110。因此，天線模組130可透過導體150、電路板160導通至金屬背蓋110。在一實施例中，導體150也可以不透過電路板160，直接連接到金屬背蓋110。

圖2是圖1的電子裝置的局部立體示意圖。請參閱圖1與圖2，在本實施例中，金屬背蓋110包括一槽孔112，槽孔112形成在底壁111與側壁113之間。槽孔112可以是電子裝置100的散熱口，但槽孔112的功能不以此為限制。在本實施例中，槽孔112的寬度L5(圖1)介於1公厘至2.5公厘之間，例如是1.81公厘。

習知採用金屬背蓋的電子裝置，若金屬背蓋上無槽縫，天線效能受到金屬背蓋影響，天線模組的能量會集中在朝向電子裝置的正面的方向(Z方向)。本實施例的電子裝置100不但採用金屬背蓋110，而具有高質感的外觀。金屬背蓋110設有槽孔112，可使天線模組130的能量不會僅集中在單一軸向(例如Z方向)。

具體地說，圖3是圖1的電子裝置的天線模組發出能量方向的示意圖。請參閱圖3，在本實施例中，天線模組130例如為WiFi 6E的天線，可激發出多個頻段，例如是WiFi 2.4GHz(2400~2500MHz，即，低頻頻段)與WiFi 5G、6G(5150~7125MHz)，其中WiFi 5G、6G (5150~7125MHz)的訊號朝向Z方向(前蓋板116的方向) 輻射。

在本實施例中，槽孔112的長度L6(圖2)介於2.4GHz的0.5倍波長至0.75倍波長之間，例如是71.8公厘。這樣的設計可使得WiFi 2.4G的輻射能量透過槽孔112朝向Y方向(側壁113的方向)輻射，而具有好的表現，有效減少低頻(2.4GHz)受到金屬背蓋110屏蔽，而導致天線效率不佳的機率。

圖4是依照本發明的另一實施例的一種電子裝置的天線模組發出能量方向的示意圖。請參閱圖4，電子裝置100a例如可以是筆記型電腦，天線模組130與槽孔112設置在下機體。同樣地，WiFi 2.4G的輻射能量可透過槽孔112朝向Y方向(側壁113的方向)輻射，而具有好的表現。

此外，請回到圖1，在本實施例中，天線模組130與槽孔112的距離，也就是距離L4、L5的差值，介於5公厘至8公厘之間，例如是6.29公厘。這使得天線模組130與金屬背蓋110之間存在一定距離，而可降低金屬背蓋110對天線模組130在效能上的影響。另外，天線模組130與金屬背蓋110之間存在一定距離的設計也與習知上天線緊貼於槽縫以耦合的共振機制不同，天線的特性較不易受耦合間距的偏移公差所影響。

圖5是圖1的電子裝置的局部俯視示意圖。請參閱圖5，在本實施例中，電子裝置100可設有兩個天線模組130、130’，分別作為主天線與副天線，且電子裝置100包括兩槽孔112，各天線模組130會對應到其中一個槽孔112，而可具有上述的優點。

下面介紹天線模組的圖騰。圖6是圖1的電子裝置的天線模組的示意圖。請參閱圖6，在本實施例中，天線模組130包括一基板131、一天線輻射體132、一第一接地輻射體135及一連接輻射體134。基板131包括一第一面131a，天線輻射體132、第一接地輻射體135及連接輻射體134設置於第一面131a。基板131的長、寬L1及高分別約為35公厘、6.5公厘及0.4公厘。

天線輻射體132包括依序連接的一第一段132a(位置A2、A1、A3)、一第二段132b(位置A3、A4)及一第三段132c(位置A4、A5、B1、A6)。第一段132a(位置A2、A1、A3)、第二段132b(位置A3、A4)及第三段132c(位置A4、A5、B1、A6) 形成複數個彎折。第一段132a具有一饋入端(位置A1)。

第一接地輻射體135(位置G4、G2、G1、G3、G5)設置於天線輻射體132的一側。導體150搭接至第一接地輻射體135(位置G2、G1)。由圖6可見，第一接地輻射體135的兩端(位置G4、G5)位於導體150對第一面131a的投影之外，這樣的設計可調整高頻的阻抗匹配。

天線輻射體132的第一段132a位於第三段132c及第一接地輻射體135之間。連接輻射體134(位置B1、B2)連接第三段132c與第一接地輻射體135，以使第一接地輻射體135、第一段132a、第二段132b及局部的第三段132c之間形成一第一槽縫136(位置C1、C2、C3、C4)。

在本實施例中，天線模組130透過調整由位置A2、A1、A5、B1、B2、G1、G3、G5的迴路路徑所形成的第一槽縫136(位置C1、C2、C3、C4)的長度和寬度，可用來調整WiFi 6G 中的6000MHz至6700MHz(第二高頻頻段)的頻率落點位置和阻抗匹配。

另外，天線模組130透過調整第二段132b(位置A3、A4)的長度和寬度，可用來調整WiFi 6G中的6700MHz至7500MHz(第三高頻頻段)的頻率落點位置。

此外，第三段132c具有遠離第二段132b的一末端(位置A6)。圖7是圖1的電子裝置的金屬背蓋的側壁的局部示意圖。請參閱圖7，在本實施例中，槽孔112具有相對的一第一端S1與一第二端S2。第一端S1對底壁111的投影標示為位置D1。

請回到圖6，在本實施例中，天線模組130透過調整位置B1、A6的路徑的長度和寬度，可控制頻率落點位置。具體地說，請同時搭配圖1(電子裝置100的剖面圖)、圖6(天線模組130的俯視圖)、圖7(金屬背蓋110的側視圖)，第三段132c的末端(位置A6)對底壁111的投影(Z方向的投影，對應於位置D2)靠近槽孔112的第一端S1，且遠離第二端S2。

此外，如圖6，第三段132c的末端(位置A6)對底壁111的投影(位置D2)與第一端對底壁111的投影(位置D1)之間的距離L7介於5公厘至10公厘之間。距離L7介於上述範圍可耦合出WiFi 2.4G和WiFi 5G、6G中的5150MHz至6000MHz的頻段(第一高頻頻頻段)。

同軸傳輸線140設置於基板131的下方，同軸傳輸線140的正端連接到饋入端(位置A1)，同軸傳輸線140的負端連接到第一接地輻射體135的接地端(位置G1)。

在本實施例中，天線模組130藉由上述的配置，加上第一接地輻射體135透過導體150導通於金屬背蓋110，搭配金屬背蓋110上的槽孔112的設計，可產生WiFi 6E寬頻天線的特性。

圖8是依照本發明的另一實施例的一種天線模組的示意圖。圖9是圖8的背面的示意圖。請參閱圖8與圖9，本實施例的天線模組130a與圖7的天線模組130的主要差異在於，在本實施例中，第一接地輻射體135a較短，導體150連接於第一接地輻射體135a的範圍涵蓋到第一接地輻射體135a的兩端(位置G2、G3)。

此外，如圖9所示，天線模組130a還包括一第二接地輻射體137及一浮置輻射體138(位置E1、E2、E3)。基板131具有相對第一面131a的一第二面131b，第二接地輻射體137及浮置輻射體138設置於第二面131b。第一接地輻射體135(圖8)可透過導通孔導通於第二接地輻射體137。

第二接地輻射體137包括一第四段137a及由第四段137a延伸出的一第五段137b(位置G4、G5、G6)。搭配圖8與圖9可知，第四段137a對第一面131a的投影至少部分重疊於第一接地輻射體135。在本實施例中，第四段137a對第一面131a的投影幾乎完全重疊於第一接地輻射體135。

如圖9，一第二槽縫139(位置C5、C6)形成於第四段137a與浮置輻射體138(位置E1、E2、E3)之間。在本實施例中，天線模組130a可透過調整第二槽縫139(位置C5、C6的路徑)的長度和寬度，來調整WiFi 5G、6G中的6000MHz至6700MHz 、6700MHz至7500MHz的頻率落點位置和阻抗匹配。

另外，同時比較圖8與圖9可知，第二接地輻射體137的第五段137b(位置G4、G5、G6)對第一面131a的投影位於第一接地輻射體135與第三段132c之間。天線模組130a可透過調整第五段137b(位置G4、G5、G6)的長度與寬度，來調整WiFi 2.4G和WiFi 5G中的5150MHz至6000MHz的頻率落點位置。

圖10是圖1的電子裝置採用圖8的兩個天線模組的頻率-VSWR的關係圖。要說明的是，圖10中天線模組130a是主天線，天線模組130a’是副天線。兩個天線模組130a、130a’的圖騰是採用圖8的兩個天線模組130a，並依據圖5天線模組130、130’的位置來配置。請參閱圖10，兩天線模組130a、130’在WiFi 2.4G和WiFi 5G、6G中的電壓駐波比(VSWR)均可小於3.5，而有良好的表現。

圖11是圖1的電子裝置採用圖8的兩個天線模組的頻率-天線效率的關係圖。同樣地，天線模組130a是主天線，天線模組130a’是副天線。兩個天線模組130a、130a’的圖騰是採用圖8的兩個天線模組130a，並依據圖5天線模組130、130’的位置來配置。

請參閱圖11，兩天線模組130a、130’在WiFi 2.4G(頻率為2400~2500MHz)的天線效率為-3~-3.5dBi，可大於-4dBi(天線效率可提升4~5dBi)。兩天線模組130a、130’在WiFi 5G、6G(頻率為5150~7125MHz)的天線效率為-3.1~-4.5dBi，可大於-5dBi，擁有不錯的天線效率表現。

圖12是圖1的電子裝置採用圖8的兩個天線模組的頻率-隔離度的關係圖。請參閱圖5與圖12，在本實施例中，兩天線模組130a、130’搭配有獨立的兩槽孔112(圖5)，故兩天線模組130a、130’之間在WiFi 2.4G、WiFi 5G、6G均具有良好的隔離度(都可在-15dB以下)。

綜上所述，本發明的電子裝置採用金屬背蓋，而具有高質感的外觀。習知採用金屬背蓋的電子裝置，若金屬背蓋上無槽縫，天線效能受到金屬背蓋影響，天線模組的能量會集中在朝向電子裝置的正面的方向。本發明的電子裝置的金屬背蓋設有槽孔，可使天線模組的能量不會僅集中在單一軸向，而可提升天線效能。再者，由於金屬背蓋內的天線模組與槽孔的距離介於5公厘至8公厘之間，天線模組與金屬背蓋之間存在一定距離，而可降低金屬背蓋對天線模組在效能上的影響，也與習知上天線緊貼於槽縫以耦合的共振機制不同。另外，天線模組的第一接地輻射體設置於天線輻射體的一側，且天線輻射體的第一段位於第三段及第一接地輻射體之間。天線模組的第一接地輻射體、第一段、第二段及局部的第三段之間形成第一槽縫。藉由上述設計，天線模組可耦合出多頻段的訊號。

A1~A6、B1~B2、C1~C6、D、G1~G6、E1~E3:位置

L1、L5:寬度

L2、L3、L4、L7:距離

L6:長度

S1:第一端

S2:第二端

X、Y、Z:座標

100、100a:電子裝置

110:金屬背蓋

111:底壁

112:槽孔

113:側壁

114:觸控模組

116:前蓋板

120:支架

130、130’、130a:天線模組

131:基板

131a:第一面

131b:第二面

132:天線輻射體

132a:第一段

132b:第二段

132c:第三段

134:連接輻射體

135、135a:第一接地輻射體

136:第一槽縫

137:第二接地輻射體

137a:第四段

137b:第五段

138:浮置輻射體

139:第二槽縫

140:同軸傳輸線

150:導體

160:電路板

圖1是依照本發明的一實施例的一種電子裝置的局部剖面示意圖。圖2是圖1的電子裝置的局部立體示意圖。圖3是圖1的電子裝置的天線模組發出能量方向的示意圖。圖4是依照本發明的另一實施例的一種電子裝置的天線模組發出能量方向的示意圖。圖5是圖1的電子裝置的局部俯視示意圖。圖6是圖1的電子裝置的天線模組的示意圖。圖7是圖1的電子裝置的金屬背蓋的側壁的局部示意圖。圖8是依照本發明的另一實施例的一種天線模組的示意圖。圖9是圖8的背面的示意圖。圖10是圖1的電子裝置採用圖8的兩個天線模組的頻率-VSWR的關係圖。圖11是圖1的電子裝置採用圖8的兩個天線模組的頻率-天線效率的關係圖。圖12是圖1的電子裝置採用圖8的兩個天線模組的頻率-隔離度的關係圖。