TWI845366B - 電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種電子裝置包括一第一機體、一第二機體以及二天線模組。第一機體包括一第一金屬外殼。第二機體透過兩金屬鉸鍊樞接於第一機體且包括一第二金屬外殼、一第三金屬外殼及一非金屬殼。非金屬殼連接於第二金屬外殼且靠近於第一機體。二天線模組設置於第二金屬外殼、第三金屬外殼及非金屬殼之間且分別靠近兩金屬鉸鍊。各天線模組包括一輻射部及一耦合接地部，輻射部位於耦合接地部與對應的金屬鉸鍊之間，耦合接地部靠近第一金屬外殼。耦合接地部、第一金屬外殼、金屬鉸鍊、第二金屬外殼及第三金屬外殼共同形成一迴路路徑。

Description

電子裝置

本揭示是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種設置在金屬環境卻仍然具有良好天線效能的電子裝置。

當筆記型電腦的螢幕、背蓋、鍵盤、底蓋皆為金屬件且天線設置於轉軸處時，這些金屬件於筆記型電腦的天線周圍形成金屬環境，使天線訊號被金屬件屏蔽，造成其低頻效能不佳。此外，當轉軸轉動時，天線也會因周遭金屬環境的變動，造成其效能降低。

本揭示提供一種電子裝置，其具有低指向性的低頻訊號以及良好效能的天線特性。

本揭示的電子裝置包括一第一機體、一第二機體以及二天線模組。第一機體包括一第一金屬外殼。第二機體透過兩金屬鉸鍊樞接於第一機體且包括一第二金屬外殼、一第三金屬外殼及一非金屬殼。非金屬殼連接於第二金屬外殼且靠近於第一機體。 二天線模組設置於第二金屬外殼、第三金屬外殼及非金屬殼之間且分別靠近兩金屬鉸鍊。各天線模組包括一輻射部及一耦合接地部，輻射部位於耦合接地部與對應的金屬鉸鍊之間，耦合接地部靠近第一金屬外殼。耦合接地部、第一金屬外殼、金屬鉸鍊、第二金屬外殼及第三金屬外殼共同形成一迴路路徑。

基於上述，本揭示的電子裝置藉由兩天線模組的耦合接地部、第一金屬外殼、金屬鉸鍊、第二金屬外殼及第三金屬外殼共同形成兩迴路路徑，使天線模組的低頻訊號具有低指向性以及良好的天線效能。此外，兩天線模組的輻射部之間各自設有耦合接地部，可提升兩天線模組間的隔離度，並使天線模組於低頻有低指向性的表現。這樣的設計使天線模組具有良好的天線性能及低頻具有低指向性的特性。

A1~A8、G3~G8:位置

C1:腔體

F1:饋入端

G1:接地端

G2:接地導體

M1:第一區段

M2:第二區段

O1~O4:螺絲孔

P1、P2:迴路路徑

S1、S1a:第一槽縫

S2:第二槽縫

S3、S3a:第三槽縫

X、Y、Z:座標

10:軟排線

20:WiFi模組

30:同軸傳輸線

100:電子裝置

110:第一機體

111:第一金屬外殼

120:第二機體

121:第二金屬外殼

122:非金屬殼

123:第三金屬外殼

124:金屬擋牆

125:金屬件

126:導體

130:金屬鉸鍊

140、140a、150、150a:天線模組

141、141a、151、151a:輻射部

142、152:耦合接地部

160、170:天線支架

162、172:金屬接地件

1111:最上端

1211:長邊

1231:散熱口

1411、1411a、1511、1511a:第一輻射體

1412、1412a、1512、1512a:第二輻射體

1413、1413a、1513、1513a:第三輻射體

1414、1514:第四輻射體

圖1是依照本揭示的一實施例的一種電子裝置的側視剖面示意圖。

圖2是圖1的電子裝置的俯視示意圖。

圖3A是圖2的左側的天線模組與天線支架的示意圖。

圖3B是圖3A的另一視角的示意圖。

圖4A是圖2的右側的天線模組與天線支架的示意圖。

圖4B是圖4A的另一視角的示意圖。

圖5是圖1的電子裝置的頻率-VSWR的關係圖。

圖6是圖1的電子裝置的頻率-隔離度的關係圖。

圖7是圖1的電子裝置的頻率-天線效率的關係圖。

圖8是圖1的電子裝置的頻率-指向性的關係圖。

圖9A是左側的天線模組的另一實施例與天線支架的示意圖。

圖9B是圖9A的另一視角的示意圖。

圖10A是右側的天線模組的另一實施例與天線支架的示意圖。

圖10B是圖10A的另一視角的示意圖。

圖1是依照本揭示的一實施例的一種電子裝置的側視剖面示意圖。圖2是圖1的電子裝置的俯視示意圖。要說明的是，為了清楚表示天線模組140、150於第二機體120中的位置，圖2未繪示天線模組140、150上方的非金屬殼122，此外，為了清楚地繪示迴路路徑P1、P2，第二金屬外殼121的長邊1211以虛線繪示。

請參閱圖1及圖2，電子裝置100包括一第一機體110、一第二機體120及二天線模組140、150(圖2)。第一機體110包括一第一金屬外殼111，其中第一金屬外殼111包括第一區段M1(圖1)與第二區段M2(圖1)。第二機體120透過兩金屬鉸鍊130(圖2) 樞接於第一機體110，且包括一第二金屬外殼121(圖1)、一第三金屬外殼123(圖1)及一非金屬殼122(圖1)。在本實施例中，電子裝置100例如為筆記型電腦，第一金屬外殼111例如為筆記型電腦的金屬背蓋(A件)，第二金屬外殼121例如為筆記型電腦的金屬鍵盤(C件)，第三金屬外殼123例如為筆記型電腦的金屬底蓋(D件)。

第三金屬外殼123組裝於第二金屬外殼121，非金屬殼122連接於第二金屬外殼121的長邊1211且靠近於第一機體110。於一實施例中，兩天線模組140、150以LDS(Laser Direct Structuring)製程分別印刷至尺寸為80公厘x 5公厘x 5.8公厘且材質為塑膠的天線支架160、170上。兩天線模組140、150設置於第二金屬外殼121、第三金屬外殼123及非金屬殼122之間，且分別靠近兩金屬鉸鍊130。要說明的是，如圖1所示，非金屬殼122置於天線支架160、170上方，因此，非金屬殼122也靠近兩金屬鉸鍊130。在本實施例中，以圖2的視角為例，天線模組140以及天線支架160位於第二機體120的左側，天線模組150以及天線支架170位於第二機體120的右側。兩天線模組140、150經饋入端F1(圖3B、圖4B)分別與兩同軸傳輸線30連接，且兩同軸傳輸線30的另一端連接至WiFi模組20。

請繼續參閱圖2，天線模組140包括一輻射部141及一耦合接地部142，天線模組150包括一輻射部151及一耦合接地部152。輻射部141位於耦合接地部142與左側的金屬鉸鍊130之 間，輻射部151位於耦合接地部152與右側的金屬鉸鍊130之間。在本實施例中，耦合接地部142、152靠近第一金屬外殼111，但在其它實施例中，耦合接地部142、152也可連接於第一金屬外殼111。耦合接地部142、152與第一金屬外殼111的第一區段M1的最上端1111(圖1)、金屬鉸鍊130、第二金屬外殼121以及第三金屬外殼123分別各自形成兩迴路路徑P1、P2(從位置G5依序至位置G4、G3、G6、G7、G8、第二機體120的導體126的路徑區域)。

值得一提的是，電子裝置100藉由各別將耦合接地部142、152設置於輻射部141、151之間，可提升天線模組140、150的低頻阻抗匹配頻寬、天線效能以及兩天線模組140、150之間的隔離度。另一方面，耦合接地部142、152還可降低軟排線10例如為螢幕控制的FPC軟排線對兩天線模組140、150產生雜訊的干擾。這樣的設計可以有效的提升兩天線模組140、150的效能以及降低低頻的指向性。

此外，要說明的是，第一金屬外殼111與兩天線模組140、150的距離會影響兩天線模組140、150的天線效能。如圖1所示，在本實施例中，第一金屬外殼111的第一區段M1的最上端1111與非金屬殼122的距離為1.5公厘至2.5公厘。此外，在本實施例中，第一金屬外殼111的第一區段M1與第二區段M2的交界處與天線模組140、150的位置G3(圖2)最靠近，且第一區段M1與第二區段M2的交界處與位置G3的最短距離為0.2~0.5公厘，這樣的配置可降低兩天線模組140、150受第一金屬外殼111影響的機 率，而仍具有良好的表現。

請繼續參閱圖1，第二機體120更包括一金屬擋牆124自第三金屬外殼123朝向第二金屬外殼121延伸。耦合接地部142、152(圖3A、圖4A)透過金屬件125(圖3A、圖4A)例如為螺絲，搭接至金屬擋牆124，且金屬擋牆124透過一導體126例如為導電泡棉搭接至第二金屬外殼121在靠近於非金屬殼122的長邊1211。局部的第二金屬外殼121、局部的第三金屬外殼123、金屬擋牆124及第一金屬外殼111的第一區段M1與第二區段M2共同環繞出一腔體C1，輻射部141、151(圖2)位於腔體C1。

也就是說，電子裝置100藉由整合天線模組140、150與形成天線共振的金屬腔體C1，使其具有良好的天線效能。

要說明的是，在本實施例中，如圖1所示的第三金屬外殼123更包含散熱口1231，散熱口1231由寬度為1公厘的金屬連接柱(未繪示)隔成尺寸為6公厘x 1公厘的通風口(未繪示)，且散熱口1231設置於天線支架160、170的下方。這樣的設計可以使天線模組140、150具有良好的散熱效果。

圖3A是圖2的左側的天線模組與天線支架的示意圖。圖3B是圖3A的另一視角的示意圖。圖4A是圖2的右側的天線模組與天線支架的示意圖。圖4B是圖4A的另一視角的示意圖。要說明的是，左側天線模組140與右側天線模組150的設計概念相同，以下將同時說明天線模組140、150。

請參閱圖3A、圖3B、圖4A以及圖4B，輻射部141、151 包括第一輻射體1411、1511(從位置A1依序至位置A2、A4、A6、接地端G1、接地導體G2的路徑區域)及連接於第一輻射體1411、1511的第二輻射體1412、1512(從位置A4至位置A5的路徑區域)，第一輻射體1411、1511包括位於相對兩端的饋入端F1(圖3B、圖4B)及接地端G1(圖3B、圖4B)，第二輻射體1412、1512自第一輻射體1411、1511沿著非金屬殼122的邊緣往對應的金屬鉸鍊130延伸，第一輻射體1411、1511與第二輻射體1412、1512共同產生第一低頻頻帶及第一高頻頻帶。在本實施例中，第一低頻頻帶為2400MHz至2500MHz，第一高頻頻帶為6000MHz至6500MHz。在本實施例中，輻射部141、151為平面倒F型天線(planar inverted-F antenna，PIFA)，但不以此為限。

此外，輻射部141、151各自還包括第三輻射體1413、1513(從位置A2至位置A3的路徑區域)，分別連接於第一輻射體1411、1511且往遠離於第二輻射體1412、1512的方向延伸。第一輻射體1411、1511與第三輻射體1413、1513共同產生第二高頻頻帶。在本實施例中，第二高頻頻帶為5000MHz至6000MHz。

輻射部141、151各自還包括第四輻射體1414、1514(從位置A7至位置A8的路徑區域)，分別連接於第一輻射體1411、1511，並與第三輻射體1413、1513平行設置，第一輻射體1411、1511與第四輻射體1414、1514共同產生第三高頻頻帶，在本實施例中，第三高頻頻帶為6500MHz至7500MHz。

此外，如圖2所示的迴路路徑P1、P2分別產生第二低頻 頻帶。在本實施例中，第二低頻頻帶為2100MHz至2200MHz。

要說明的是，在本實施例中，天線模組140、150所產生的第一低頻頻帶(2400~2500MHz)可用於WiFi 2.4G(2400~2500MHz)的頻帶，第二高頻頻帶(5000~6000MHz)可用於WiFi 5G(5150~5850MHz)的頻帶，以及第一高頻頻帶(6000~6500MHz)與第三高頻頻帶(6500~7500MHz)可用於WiFi 6E(5925~7125MHz)的頻帶。

請參閱圖3A及圖4A，耦合接地部142、152位於第三輻射體1413、1513之一側，而與第三輻射體1413、1513之間形成第一槽縫S1。此外，第二槽縫S2形成於第四輻射體1414、1514與第三輻射體1413、1513之間。

請參閱圖3B及圖4B，天線模組140、150包括接地導體G2，位於饋入端F1與第四輻射體1414、1514之一側，第三槽縫S3形成於接地導體G2與第四輻射體1414、1514及第一輻射體1411、1511之間。

值得一提的是，天線模組140、150可藉由調整第二輻射體1412、1512的長度和寬度，以調整第一低頻頻帶以及第一高頻頻帶的頻率落點位置，並藉由調整第二槽縫S2的尺寸，以增加第一低頻頻帶以及第一高頻頻帶的阻抗匹配頻寬。此外，天線模組140、150還可藉由調整第三輻射體1413、1513的長度和寬度，以調整第二高頻頻帶的頻率落點位置，並藉由調整第一槽縫S1或第二槽縫S2的尺寸，以增加第二高頻頻帶的阻抗匹配頻寬。另外， 天線模組140、150更可藉由調整第四輻射體1414、1514的長度和寬度，以調整第三高頻頻帶的頻率落點位置，並藉由調整第三槽縫S3的尺寸，以增加第三高頻頻帶的阻抗匹配頻寬。

請繼續參閱圖3B及圖4B，天線模組140、150各自的接地端G1以及接地導體G2分別連接至金屬接地件162、172，在本實施例中，金屬接地件162、172以焊接方式與接地端G1以及接地導體G2相接。天線模組140、150藉由金屬件125分別鎖附於金屬接地件162、172的螺絲孔O1~O3以及耦合接地部142、152的螺絲孔O4，使接地端G1、接地導體G2以及耦合接地部142、152與金屬擋牆124(圖1)電性相接。此外，如圖1所示，金屬檔牆124通過導體126與第二金屬外殼121電性相接。這樣的設計使天線模組140、150與第二金屬外殼121具有良好的接地搭接。

圖5是圖1的電子裝置的頻率-VSWR的關係圖。請參閱圖5，在本實施例中，電子裝置100在第一低頻頻帶(2400~2500MHz)、第二低頻頻帶(2100~2200MHz)、第一高頻頻帶(6000~6500MHz)、第二高頻頻帶(5000~6000MHz)及第三高頻頻帶(6500~7500MHz)的頻帶，VSWR都可在3以下，而具有良好的表現。

圖6是圖1的電子裝置的頻率-隔離度的關係圖。請參閱圖6，在本實施例中，兩天線模組140、150在2100~7500MHz下的隔離度小於-20dB，而具有良好的表現。

圖7是圖1的電子裝置的頻率-天線效率的關係圖。請參 閱圖7，在本實施例中，天線模組140、150在WiFi 2.4G也就是第一低頻頻帶(2400~2500MHz)的天線效率為-4.4~-7.1dBi、在WiFi 5G也就是第二高頻頻帶(5000~6000MH)的天線效率為-3.7~-5.2dBi，以及在WiFi 6E也就是第一高頻頻帶(6000~6500MHz)與第三高頻頻帶(6500~7500MHz)的天線效率為-4.6~-7.0dBi，而具有良好的表現。

此外，相較於習知天線模組的天線效率，天線模組140、150在WiFi 2.4G的天線效率可提升2.3~2.6dBi，WiFi 5G的天線效率可提升0~2.3dBi，以及WiFi 6E的天線效率可提升0.8~1.9dBi，因此，相較於習知天線模組，天線模組140、150具有較佳的天線效率。

圖8是圖1的電子裝置的頻率-指向性的關係圖。請參閱圖8，在本實施例中，天線模組140、150在WiFi 2.4G也就是第一低頻頻帶(2400~2500MHz)的指向性為6.1~7.4dBi、在WiFi 5G也就是第二高頻頻帶(5000~6000MH)的指向性為9.2~11.2dBi，以及在WiFi 6E也就是第一高頻頻帶(6000~6500MHz)與第三高頻頻帶(6500~7500MHz)的指向性為10.1~12.6dBi，而具有良好的表現。

此外，相較於習知天線模組的指向性，天線模組140、150在WiFi 2.4G的指向性可降低1.4~1.8dBi，相較於習知天線模組，天線模組140、150在低頻具有低指向性的良好表現。

圖9A是左側的天線模組的另一實施例與天線支架的示意圖。圖9B是圖9A的另一視角的示意圖。圖10A是右側的天線 模組的另一實施例與天線支架的示意圖。圖10B是圖10A的另一視角的示意圖。要說明的是，圖9A及圖10A的天線模組140a、150a與圖3A及圖4A的天線模組140、150的差異之處在於天線模組140a、150a的輻射部141a、151a的形狀。以下將就差異之處進行說明。

請參閱圖9A、圖9B、圖10A及圖10B，天線模組140a的第一輻射體1411a(從位置A1依序至位置A2、A4、A6、接地端G1、接地導體G2的路徑區域)中位置A4至位置A6的路徑區域的形狀，以及天線模組140a、150a的第三輻射體1413a、1513a(從位置A2至位置A3的路徑區域)的形狀與天線模組140、150(圖3B、圖4B)不同，此外，天線模組140a、150a不包括如圖3B及圖4B所示的第四輻射體1414、1514以及第二槽縫S2。

由於輻射部141a、151a不包括第四輻射體1414、1514，因此，在天線模組140、150的實施例中，由第一輻射體1411、1511與第四輻射體1414、1514共同產生第三高頻頻帶，在本實施例中，第三高頻頻帶(6500~7500MHz)改由第一輻射體1411a、1511a與第三輻射體1413a、1513a共同產生。也就是說，在本實施例中，第一輻射體1411a、1511a與連接於第一輻射體1411a、1511a且往耦合接地部142、152的方向延伸的第三輻射體1413a、1513a共同產生第二高頻頻帶與第三高頻頻帶。

請參閱圖9A及圖10A，天線模組140a、150a的耦合接地部142、152位於第三輻射體1413a、1513a之一側，而與第三輻 射體1413a、1513a之間形成第一槽縫S1a。此外，請參閱圖9B及圖10B，天線模組140a、150a的接地導體G2位於饋入端F1與第三輻射體1413a、1513a旁，兩個第三槽縫S3a分別形成於接地導體G2與第三輻射體1413a、1513a及第一輻射體1411a、1511a之間。

此外，如圖9B所示，天線模組140a的第三槽縫S3a更形成於第一輻射體1411a與接地端G1之間，這樣的設計使天線模組140a更具有良好的表現。

另一方面，天線模組140a、150a可藉由調整第一槽縫S1a以及第三槽縫S3a的尺寸，來調整其阻抗匹配頻寬。

綜上所述，本揭示的電子裝置藉由天線模組的耦合接地部、第一金屬外殼、金屬鉸鍊、第二金屬外殼以及第三金屬外殼形成迴路路徑，使天線模組的低頻具有低指向性以及良好的天線效能。此外，電子裝置藉由將天線模組設置於由第一金屬外殼的第一區段與第二區段、局部的第二金屬外殼、局部的第三金屬外殼與金屬擋牆所環繞出的腔體，使天線模組具有良好的效能。另外。將天線模組的耦合接地部設置於輻射部之間，可提升兩天線模組的隔離度以及天線效能。此外，天線模組的輻射部可藉由第一輻射體、第二輻射體、第三輻射體以及第四輻射體產生出第一低頻頻帶、第一高頻頻帶、第二高頻頻帶以及第三高頻頻帶，以應用於WiFi 6E的頻帶。另一方面，天線模組更可藉由調整第一槽縫、第二槽縫以及第三槽縫或第一槽縫以及第三槽縫的尺寸，以增加阻抗匹配頻 寬。這樣的設計使電子裝置具有WiFi 6E寬頻特性，低指向性的低頻以及良好的天線效能。

G3~G8:位置

P1、P2:迴路路徑

X、Y、Z:座標

10:軟排線

20:WiFi模組

30:同軸傳輸線

100:電子裝置

110:第一機體

111:第一金屬外殼

120:第二機體

126:導體

130:金屬鉸鍊

140、150:天線模組

141、151:輻射部

142、152:耦合接地部

160、170:天線支架

1211:長邊

Claims (10)

1. 一種電子裝置，包括： 一第一機體，包括一第一金屬外殼； 一第二機體，透過兩金屬鉸鍊樞接於該第一機體且包括一第二金屬外殼、一第三金屬外殼及一非金屬殼，該非金屬殼連接於該第二金屬外殼且靠近於該第一機體；以及 二天線模組，設置於該第二金屬外殼、該第三金屬外殼及該非金屬殼之間且分別靠近該兩金屬鉸鍊，各該天線模組包括一輻射部及一耦合接地部，該輻射部位於該耦合接地部與對應的該金屬鉸鍊之間，該耦合接地部靠近該第一金屬外殼，該耦合接地部、該第一金屬外殼、該金屬鉸鍊、該第二金屬外殼及該第三金屬外殼共同形成一迴路路徑。
2. 如請求項1所述的電子裝置，其中該輻射部包括一第一輻射體及連接於該第一輻射體的一第二輻射體，該第一輻射體包括位於相對兩端的一饋入端及一接地端，該第二輻射體自該第一輻射體沿著該非金屬殼的邊緣往對應的該金屬鉸鍊延伸，該第一輻射體與該第二輻射體共同產生一第一低頻頻帶及一第一高頻頻帶。
3. 如請求項2所述的電子裝置，其中該輻射部還包括一第三輻射體，連接於該第一輻射體且往遠離於該第二輻射體的方向延伸，該第一輻射體與該第三輻射體共同產生一第二高頻頻帶。
4. 如請求項3所述的電子裝置，其中該耦合接地部位於該第三輻射體之一側，而與該第三輻射體之間形成一第一槽縫。
5. 如請求項3所述的電子裝置，其中該輻射部還包括一第四輻射體，連接於該第一輻射體並與該第三輻射體平行設置，一第二槽縫形成於該第四輻射體與該第三輻射體之間，該第一輻射體與該第四輻射體共同產生一第三高頻頻帶。
6. 如請求項5所述的電子裝置，其中該天線模組包括一接地導體，位於該饋入端與該第四輻射體之一側，一第三槽縫形成於該接地導體與該第四輻射體及該第一輻射體之間。
7. 如請求項2所述的電子裝置，其中該輻射部還包括一第三輻射體，連接於該第一輻射體，且往該耦合接地部的方向延伸，該第一輻射體與該第三輻射體共同產生一第二高頻頻帶與一第三高頻頻帶。
8. 如請求項7所述的電子裝置，其中該天線模組包括一接地導體，位於該饋入端與該第三輻射體旁，一第三槽縫形成於該接地導體與該第三輻射體及該第一輻射體之間。
9. 如請求項1所述的電子裝置，其中該第二機體包括一金屬擋牆，自該第三金屬外殼朝向該第二金屬外殼延伸，該耦合接地部透過一金屬件搭接至該金屬擋牆，且該金屬擋牆透過一導體搭接至該第二金屬外殼，局部的該第二金屬外殼、局部的該第三金屬外殼、該金屬擋牆及局部的該第一金屬外殼共同環繞出一腔體，該輻射部位於該腔體。
10. 如請求項1所述的電子裝置，其中該耦合接地部、該第一金屬外殼、該金屬鉸鍊、該第二金屬外殼及該第三金屬外殼所形成的該迴路路徑共同產生一第二低頻頻帶。

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