CN104283005A - 通讯装置 - Google Patents

Abstract

一种通讯装置，包括一接地元件以及一天线元件。天线元件邻近于接地元件的一边缘。天线元件包括一第一金属部及一第二金属部，第一金属部具有一第一端点及一第二端点，第一端点经由一电容元件耦接至一通讯模组，第二端点经由一短路部耦接至接地元件。第二金属部具有一第三端点及一第四端点。第三端点耦接至通讯模组，第四端点为一开口端。其中，第一金属部与第二金属部彼此相邻，但不互相连接，且第一金属部及第二金属部于接地元件的边缘上的投影不互相重叠。本发明的天线元件至少具有结构简单、制造容易，以及低剖面特性等等多项优点。

Description

通讯装置

技术领域

本发明关于一种通讯装置，特别关于一种平板通讯装置(TabletCommunication Device)及其低剖面天线元件(Low-profile Antenna Element，低姿势天线元件)。

背景技术

近年来随着移动通信科技的蓬勃发展，移动通信装置的功能越来越多元且丰富。为了符合市场趋势与消费者需求，移动通信装置的设计必须满足轻薄的特性，并拥有更佳的资讯处理及视听娱乐效能。由于移动通信装置的屏幕尺寸越来越大但其边框空间越来越小，可用于设计天线元件的空间将更加受到局限。因此，如何在移动通信装置的有限空间内设计出低剖面并可涵盖多重频带的天线元件，实为天线设计者的一大挑战。

发明内容

为了解决先前技术的问题，本发明提供一种通讯装置，其包括一天线元件。该天线元件包括分离的双金属部并可用于涵盖多重频带。该天线元件至少具有结构简单、制造容易，以及低剖面特性等等多项优点，其可适用于一平板电脑，特别指具有狭窄边框区间的一薄型平板电脑。在一些实施例中，该天线元件的一天线高度约为7mm，并可涵盖WWAN/LTE(Wireless WideArea Network/Long Term Evolution)的多重频带(WWAN/LTE频带约介于824MHz至960MHz之间，以及约介于1710MHz至2690MHz之间)。

在较佳实施例中，本发明提供一种通讯装置，包括：一接地元件；以及一天线元件，邻近于该接地元件的一边缘，其中该天线元件包括：一第一金属部，具有一第一端点及一第二端点，其中该第一端点经由一电容元件耦接至一通讯模组，而该第二端点经由一短路部耦接至该接地元件；以及一第二金属部，具有一第三端点及一第四端点，其中该第三端点耦接至该通讯模组，而该第四端点为一开口端；其中该第一金属部与该第二金属部彼此相邻但不互相连接；以及其中该第一金属部于该接地元件的该边缘上具有一第一垂直投影，该第二金属部于该接地元件的该边缘上具有一第二垂直投影，而该第一垂直投影和该第二垂直投影不互相重叠。

在一些实施例中，该第一端点与该第三端点互相远离，而该第二端点与该第四端点介于该第一端点与该第三端点之间。在一些实施例中，一第一匹配电路更耦接于该电容元件与该通讯模组之间。在一些实施例中，一第二匹配电路更耦接于该第三端点与该通讯模组之间。在一些实施例中，该第一金属部为经激发产生一第一频带的元件，该第二金属部为经激发产生一第二频带的元件，而该第二频带的频率高于该第一频带的频率。在一些实施例中，该第一频带约介于824MHz至960MHz之间，而该第二频带约介于1710MHz至2690MHz之间。在一些实施例中，该第一金属部大致平行于该接地元件的该边缘而延伸。在一些实施例中，该第一金属部大致为一直条形。在一些实施例中，该第二金属部大致为一倒U字形。在一些实施例中，该短路部的长度大于该第一金属部与该接地元件的该边缘之间的一距离。

在一些实施例中，该天线元件包括具有不同馈入点的双金属部，而这些金属部分别控制一低频频带以及一高频频带。此设计方式可简化该天线元件的结构，并容易达成一低剖面特性。另外，用于控制该低频频带的该第一金属部的该第二端点耦接至该接地元件，使得该第一金属部与该接地元件的该边缘形成一类似环圈结构。该类似环圈结构可以有效地降低该第一金属部与该接地元件之间的互相耦合，从而降低该天线元件的高度。相似地，用于控制该高频频带的该第二金属部亦相对地容易降低高度。因此，本发明的该天线元件的整体天线高度可以有效地减少，从而达成一低剖面天线元件设计。

值得注意的是，在一些实施例中，藉由在该第一金属部中加入该电容元件，本发明可以有效地缩短该第一金属部的一共振长度，从而缩小整体天线尺寸。相较于传统设计加入具有一高电感值的一电感元件来缩小天线尺寸，本发明的该天线元件可以避免因使用该高电感值的该电感元件所可能导致的高欧姆损失，故可解决传统设计常面临的天线效率降低的问题。另外，在该天线元件中更可加入该第一匹配电路来改良该低频频带的阻抗匹配，从而达成该天线元件的宽频操作。

在一些实施例中，该天线元件的长度约为60mm，而该天线元件的高度仅约为7mm。在此情况下，该天线元件仍可涵盖GSM850/900的低频频带以及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/LTE2500的高频频带。换言之，本发明的低剖面天线元件至少可以涵盖WWAN/LTE频带。

附图说明

图1显示根据本发明第一实施例所述的通讯装置的示意图；

图2显示根据本发明第一实施例所述的通讯装置的天线元件的回波损耗图；

图3显示根据本发明第一实施例所述的通讯装置的天线元件的天线效率图；

图4显示根据本发明第二实施例所述的通讯装置的示意图；以及

图5显示根据本发明第三实施例所述的通讯装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、400、500～通讯装置；

11～接地元件；

112～接地元件的边缘；

12～天线元件；

13～第一金属部；

131～第一端点；

132～第二端点；

14～第二金属部；

141～第三端点；

142～第四端点；

15～短路部；

16、46～电容元件；

17～第一匹配电路；

18～通讯模组；

21～第一频带；

22～第二频带；

23、24～回波损耗曲线；

31、32～天线效率曲线；

57～第二匹配电路；

D1～垂直距离。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、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，并配合所附图式，作详细说明如下。

图1显示根据本发明第一实施例所述的通讯装置100的示意图。通讯装置100可以是一智能手机(Smart phone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记本电脑(Notebook Computer)。通讯装置100至少包括一接地元件11及一天线元件12。接地元件11可以是一金属平面，并设置于一介质基板上(未显示)，例如：一FR4(Flame Retardant4)基板。天线元件12邻近于接地元件11的一边缘112。天线元件12包括一第一金属部13和一第二金属部14。第一金属部13大致平行于接地元件11的边缘112而延伸。在一些实施例中，第一金属部13大致为一直条形，而第二金属部14大致为一倒U字形。在其他实施例中，第一金属部13和第二金属部14的任一者亦可为其他形状，例如：一L字形、一C字形、一直条形、一U字形、一S字形，或是一不规则形。第一金属部13与第二金属部14彼此相邻但不互相连接。更详细地说，第一金属部13于接地元件11的边缘112上具有一第一垂直投影，而第二金属部14于接地元件11的边缘112上具有一第二垂直投影，其中该第一垂直投影和该第二垂直投影不互相重叠。第一金属部13具有一第一端点131及一第二端点132，而第二金属部14具有一第三端点141及一第四端点142，其中第一端点131与第三端点141互相远离，而第二端点132与第四端点142介于第一端点131与第三端点141之间。在一些实施例中，通讯装置100更可包括一短路部15、一电容元件16、一第一匹配电路17，以及一通讯模组18。第一金属部13的第一端点131经由电容元件16和第一匹配电路17耦接至通讯模组18。必须了解的是，第一匹配电路17为一选用元件，在其他实施例中亦可省略。第一金属部13的第二端点132经由短路部15耦接至接地元件11。第二金属部14的第三端点141耦接至通讯模组18。第二金属部14的第四端点142为一开口端(Open End)。短路部15可以包括一蜿蜒金属结构，例如：该蜿蜒金属结构可以大致为一N字形或是一S字形。在一些实施例中，短路部15的长度大于第一金属部13与接地元件11的边缘112之间的一垂直距离D1。电容元件16可以是一芯片电容器(Chip Capacitor)或是一分布式电容器(Distributed Capacitor)。第一匹配电路17可以提供一第一阻抗值。在一些实施例中，第一匹配电路17包括一或多个电感器和电容器，例如：芯片电感器(Chip Inductor)和芯片电容器。电容元件16和第一匹配电路17均可用于缩短第一金属部13的共振长度，从而缩小天线元件12的整体尺寸。通讯模组18可视为天线元件12的一信号源，而该信号源用于激发天线元件12的第一金属部13和第二金属部14，以分别产生一低频频带和一高频频带。必须注意的是，通讯装置100更可包括其他元件，例如：一触控面板、一处理器、一扬声器、一电池，以及一外壳(未显示)。

图2显示根据本发明第一实施例所述的通讯装置100的天线元件12的回波损耗(Return Loss，返回损失)图。在一些实施例中，通讯装置100的元件尺寸和元件参数可如下列所述。接地元件11的长度约为200mm，宽度约为150mm。天线元件12的长度约为60mm，宽度约为7mm。天线元件12具有一低剖面结构，并形成于厚度为0.8mm的一FR4(Flame Retardant4)基板上。天线元件12的第一金属部13激发产生一第一频带21(请参考图2的回波损耗曲线23)，而天线元件12的第二金属部14激发产生一第二频带22(请参考图2的回波损耗曲线24)。在较佳实施例中，第一频带21涵盖GSM850/900频带(约介于824MHz至960MHz之间)，而第二频带22涵盖GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带(约介于1710MHz至2690MHz之间)。

图3显示根据本发明第一实施例所述的通讯装置100的天线元件12的天线效率(Antenna Efficiency)图。天线效率曲线31代表天线元件12于GSM850/900频带(约介于824MHz至960MHz之间)中的天线效率(已包含回波损耗)，而天线效率曲线32代表天线元件12于GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带(约介于1710MHz至2690MHz之间)中的天线效率(已包含回波损耗)。如图3所示，天线元件12于GSM850/900频带中的天线效率约介于42%至55%之间，而天线元件12于GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带中的天线效率约介于70%至85%之间，可符合实际应用需要。

图4显示根据本发明第二实施例所述的通讯装置400的示意图。在第二实施例中，通讯装置400的一电容元件46设置于第一金属部13的一净空区域内。亦即，电容元件46与接地元件11不互相重叠。电容元件46可以是一分布式电容器。第二实施例的通讯装置400的其余特征皆与第一实施例的通讯装置100相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图5显示根据本发明第三实施例所述的通讯装置500的示意图。在第三实施例中，通讯装置500更包括一第二匹配电路57，而第二金属部14的第三端点141更经由第二匹配电路57耦接至通讯模组18。第二匹配电路57可以提供一第二阻抗值，其可异于第一匹配电路17的该第一阻抗值。在一些实施例中，第二匹配电路57包括一或多个电感器和电容器，例如：芯片电感器和芯片电容器。第二匹配电路57亦可用于缩短第二金属部14的共振长度，从而缩小天线元件12的整体尺寸。第三实施例的通讯装置500的其余特征皆与第一实施例的通讯装置100相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围皆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。

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。

本发明虽以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种通讯装置，包括：

一接地元件；以及

一天线元件，邻近于该接地元件的一边缘，其中该天线元件包括：

一第一金属部，具有一第一端点及一第二端点，其中该第一端点经由一电容元件耦接至一通讯模组，而该第二端点经由一短路部耦接至该接地元件；以及

一第二金属部，具有一第三端点及一第四端点，其中该第三端点耦接至该通讯模组，而该第四端点为一开口端；

其中该第一金属部与该第二金属部彼此相邻但不互相连接；以及

其中该第一金属部于该接地元件的该边缘上具有一第一垂直投影，该第二金属部于该接地元件的该边缘上具有一第二垂直投影，而该第一垂直投影和该第二垂直投影不互相重叠。

2.如权利要求1所述的通讯装置，其中该第一端点与该第三端点互相远离，而该第二端点与该第四端点介于该第一端点与该第三端点之间。

3.如权利要求1所述的通讯装置，其中一第一匹配电路更耦接于该电容元件与该通讯模组之间。

4.如权利要求1所述的通讯装置，其中一第二匹配电路更耦接于该第三端点与该通讯模组之间。

5.如权利要求1所述的通讯装置，其中该第一金属部为经激发产生一第一频带的元件，该第二金属部为经激发产生一第二频带的元件，而该第二频带的频率高于该第一频带的频率。

6.如权利要求5所述的通讯装置，其中该第一频带约介于824MHz至960MHz之间，而该第二频带约介于1710MHz至2690MHz之间。

7.如权利要求1所述的通讯装置，其中该第一金属部大致平行于该接地元件的该边缘而延伸。

8.如权利要求1所述的通讯装置，其中该第一金属部大致为一直条形。

9.如权利要求1所述的通讯装置，其中该第二金属部大致为一倒U字形。

10.如权利要求1所述的通讯装置，其中该短路部的长度大于该第一金属部与该接地元件的该边缘之间的一垂直距离。