移动装置及其制造方法与流程

本发明涉及一种移动装置，特别是涉及一种移动装置及其天线结构。

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2600MHz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系统使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。

然而，移动装置的内部空间有限，欲达成不同操作频带所需的天线支数却愈来愈多，其它电子零件并不会减少，如此迫使天线与零件之间的距离缩小，在这种环境下，对于天线的效率与频宽均会有不良的影响。

技术实现要素：

为解决上述问题，在优选实施例中，本发明提供一种移动装置，包括：一接地面；一接地支路，耦接至该接地面，其中一槽孔形成于该接地支路和该接地面之间；一支撑元件，设置于该接地支路的上方，其中该支撑元件的一垂直投影至少部分地与该接地支路重叠；以及一电路元件，耦接于该接地支路和该接地面之间；其中该接地支路形成一第一天线结构，而该第一天线结构由一第一信号源所激发；其中一第二天线结构设置于该支撑元件上，而该第二天线结构由一第二信号源所激发。

在一些实施例中，该接地支路大致为一L字形。

在一些实施例中，该槽孔大致为一直条形。

在一些实施例中，该槽孔具有一开口端和一闭口端。

在一些实施例中，该支撑元件以非导体材质所制成。

在一些实施例中，该支撑元件的该垂直投影完全位于该接地支路的内部。

在一些实施例中，该移动装置还包括：一第一匹配电路，其中该第一信号源经由该第一匹配电路耦接至该第一天线结构；以及一第二匹配电路，其中该第二信号源经由该第二匹配电路耦接至该第二天线结构。

在一些实施例中，该电路元件设置于该槽孔内。

在一些实施例中，该电路元件为一可变电容器。

在一些实施例中，该可变电容器的一电容值约介于0.5pF至3.3pF之间。

在一些实施例中，该第一天线结构作为该第二天线结构的一参考接地面。

在一些实施例中，该第二天线结构包括：一第一辐射部，耦接至该第二信号源；以及一第二辐射部，耦接至该接地支路，其中该第一辐射部与该第二辐射部分离。

在一些实施例中，该第二天线结构还包括：一第一连接部，其中该第一辐射部经由该第一连接部耦接至该第二信号源；以及一第二连接部，其中该第二辐射部经由该第二连接部耦接至该接地支路。

在一些实施例中，该第一连接部和该第二连接部都大致垂直于该接地支路和该支撑元件。

在一些实施例中，该第一天线结构操作于一低频频带，而该第二天线结构操作于一中频频带和一高频频带。

在一些实施例中，该低频频带约介于698MHz至960MHz之间。

在一些实施例中，该中频频带约介于1710MHz至2170MHz之间，而该高频频带约介于2300MHz至2700MHz之间。

在一些实施例中，该移动装置还包括：一或多个电子零件，设置于该接地支路上。

在一些实施例中，该一或多个电子零件包括一扬声器、一相机，或(且)一耳机插孔。

在另一优选实施例中，本发明提供一种移动装置的制造方法，包括下列步骤：提供一接地面和一接地支路，其中该接地支路耦接至该接地面，而一槽孔形成于该接地支路和该接地面之间；将一支撑元件设置于该接地支路的 上方，其中该支撑元件的一垂直投影至少部分地与该接地支路重叠；将一电路元件耦接于该接地支路和该接地面之间；利用该接地支路形成一第一天线结构，其中该第一天线结构由一第一信号源所激发；以及将一第二天线结构设置于该支撑元件上，其中该第二天线结构由一第二信号源所激发。

在另一优选实施例中，本发明提供一种移动装置，包括：一接地面；一接地支路，耦接至该接地面，其中一槽孔形成于该接地支路和该接地面之间；一电路元件，耦接于该接地支路和该接地面之间；以及一切换元件，耦接于该接地支路和该接地面之间；其中该接地支路形成一第一天线结构，而该第一天线结构由一第一信号源通过该电路元件所激发；其中一第二天线结构耦接至该接地支路，而该第二天线结构由一第二信号源所激发。

在一些实施例中，该第二天线结构邻近于该接地支路的一开路端。

在一些实施例中，该第一天线结构和该第二天线结构设置于同一平面上。

在一些实施例中，该第一天线结构和该第二天线结构分别设置于互相垂直的二平面上。

在一些实施例中，该电路元件位于该槽孔的一中间部分。

在一些实施例中，该切换元件邻近于该槽孔的一闭口端处。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的移动装置的俯视图；

图2A为本发明一实施例所述的移动装置的俯视图；

图2B为本发明一实施例所述的移动装置的剖视图；

图3为本发明一实施例所述的移动装置的俯视图；

图4A为本发明一实施例所述的移动装置的第一天线结构的电压驻波比图；

图4B为本发明一实施例所述的移动装置的第二天线结构的电压驻波比图；

图5为本发明一实施例所述的移动装置的第一天线结构和第二天线结构之间的隔离度图；

图6为本发明一实施例所述的移动装置的制造方法的流程图；

图7为本发明一实施例所述的移动装置的俯视图。

符号说明

100、200、300、700～移动装置； 110～接地面；

120、720～接地支路； 121、721～接地支路的第一端；

122、722～接地支路的第二端； 130、730～槽孔；

140～支撑元件； 150、750～电路元件；

160、260、760～第一天线结构； 170、270、770～第二天线结构；

191～第一信号源； 192～第二信号源；

271～第一辐射部； 272～第二辐射部；

273～第一连接部； 274～第二连接部；

281～第一匹配电路； 282～第二匹配电路；

290～射频模块； 310～扬声器；

320～相机； 330～耳机插孔；

344～走线区域； 780～切换元件；

CC1～第一曲线； CC2～第二曲线；

CC3～第三曲线； CC4～第四曲线；

CC5～第五曲线； CC6～第六曲线；

CC7～第七曲线； CC8～第八曲线；

CC9～第九曲线； CC10～第十曲线；

FP1～第一馈入点； FP2～第二馈入点；

LL1、LL2、LL3～共振路径； PR1～射频模块的第一端口；

PR2～射频模块的第二端口。

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的俯视图。移动装置100可以是一智能型手机(Smart Phone)、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包括：一接地面110、一接地支路120、一支撑元件140、一电路元件150、一第一信号源191，以及一第二信号源192。接地面110和接地支路120可以用金属制成，例如：铜、银、铝、铁，或是其合金。在一些实施例中，接地面110和 接地支路120可整合为移动装置100的一金属外壳的一部分。支撑元件140以用非导体材质制成，例如：塑胶，或是其他介电材质。电路元件150可以是一主动式元件(Active Element)。必须理解的是，移动装置100还可包括其他元件，例如：一外壳、一触控输入模块、一显示模块、一射频模块、一处理器模块、一控制模块，以及一供电模块等(未显示)。

接地支路120具有一第一端121和一第二端122，其中接地支路120的第一端121耦接至接地面110，而接地支路120的第二端122为一开路端。一槽孔130形成于接地支路120和接地面110之间，其中槽孔130具有一开口端和一闭口端。接地支路120可以大致为一L字形。槽孔130可以大致为一直条形。支撑元件140设置于接地支路120的上方，其中支撑元件140的一垂直投影至少部分地与接地支路120重叠。在图1的实施例中，支撑元件140的垂直投影完全位于接地支路120的内部。支撑元件140可以直接贴合于接地支路120的表面上，或者支撑元件140也可与接地支路120分离且两者大致互相平行。在支撑元件140与接地支路120两者分离的架构下，其中接地面110和接地支路120可整合为移动装置100的一金属外壳的一部分(例如是背盖的部分)，而支撑元件140则可与移动装置100正面的声音输出元件(未显示)做整合(例如是喇叭出音孔或听筒)，而形成外壳的一部分。

接地支路120形成一第一天线结构160。第一信号源191耦接至第一天线结构160上的一第一馈入点FP1，使得第一天线结构160由第一信号源191所激发。另外，一第二天线结构170设置于支撑元件140上，其中第二信号源192耦接至第二天线结构170上的一第二馈入点FP2，使得第二天线结构170由第二信号源192所激发。第一信号源191和第二信号源192可以是移动装置100的二个射频(Radio Frequency)模块。大致来说，第一天线结构160属于一平面倒F字形天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)，但第二天线结构170的种类则没有限制。例如，第二天线结构170可以是一单极天线(Monopole Antenna)、一偶极天线(Dipole Antenna)、一回圈天线(Loop Antenna)、一耦合馈入式天线(Coupling-feed Antenna)，或是一补钉天线(Patch Antenna)，其可直接印刷于支撑元件140上。电路元件150耦接于接地支路120和接地面110之间，并用于调整第一天线结构160和第二天线结构170的阻抗匹配。电路元件150可以设置于槽孔130内。在一些实施例中，电路元件150为一可变电容器，例如：一变容二极管(Varactor Diode)。此可变电 容器的一电容值可约介于0.5pF至3.3pF之间。可变电容器的电容值还可根据一控制信号来进行调整。举例而言，前述控制信号可由一处理器产生，或是由一侦测器根据其侦测附近电磁波信号频率的结果来产生(未显示)。

在一些实施例中，第一天线结构160操作于一低频频带，而第二天线结构170操作于一中频频带和一高频频带。举例而言，前述低频频带可约介于698MHz至960MHz之间，前述中频频带可约介于1710MHz至2170MHz之间，而前述高频频带约介于2300MHz至2700MHz之间。在此设计下，本发明的移动装置100至少可涵盖LTE B12/B17/B13/B20/GSM850/900/DCS1800/PCS1900/UMTS频带，以及LTE B38/40/41/7频带的宽频操作。根据实际量测结果，第一天线结构160和第二天线结构170于前述低频频带、中频频带，以及高频频带中的天线效率均大于50％，已可符合一般移动通讯的需求，并可同时支援载波聚合(Carrier Aggregation，CA)技术。

在天线原理方面，第一天线结构160(亦即，接地支路120)可被视为第二天线结构170的一参考接地面(Reference Ground Plane)。第一天线结构160自身的一参考接地面则为接地面110。由于第二天线结构170位于第一天线结构160的共振腔内并与之作良好整合，此二者可以共用移动装置100的天线净空区，是以本发明的移动装置100的天线总体积能够显著地缩小。另外，通过适当调整电路元件150的阻抗值，第一天线结构160和第二天线结构170可具有不同的等效接地点和不同的操作频率，使得第一天线结构160和第二天线结构170之间的隔离度(Isolation)也能够有效提升。因此，本发明的移动装置及天线结构至少具备有小尺寸、宽频操作，以及高隔离度等优点，其非常适合应用于各种小型化的移动通讯装置当中。

图2A显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的俯视图。图2B显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的剖视图。请一并参考图2A、图2B。图2A、图2B和图1相似。在图2A、图2B的实施例中，移动装置200包括：一接地面110、一接地支路120、一支撑元件240、一电路元件150、一第一匹配电路281、一第二匹配电路282，以及一射频模块290。接地面110、接地支路120、支撑元件240，以及电路元件150的结构和功能如图1的实施例所述。相似地，移动装置200也具有一第一天线结构260和一第二天线结构270。射频模块290具有一第一端口PR1和一第二端口PR2，其中 射频模块290的第一端口PR1经由第一匹配电路281耦接至第一天线结构260上的一第一馈入点FP1，而射频模块290的第二端口PR2经由第二匹配电路282耦接至第二天线结构270上的一第二馈入点FP2。射频模块290的第一端口PR1和第二端口PR2可视为前述的第一信号源191和第二信号源192，其分别用于激发第一天线结构260和第二天线结构270，使之操作于低频频带、中频频带，以及高频频带。第一匹配电路281和第二匹配电路282可以各自包括一或多个电容器或(且)电感器(例如：芯片电容器和芯片电感器)，以调整第一天线结构260和第二天线结构270的阻抗匹配和操作频率。举例而言，第一匹配电路281和第二匹配电路282可各自由互相串联的一电容器和一电感器，或是由彼此并联的一电容器和一电感器所形成，但不仅限于此。

在图2A、图2B的实施例中，第一天线结构260属于一平面倒F字形天线，而第二天线结构270属于一耦合馈入式天线。详细而言，第二天线结构270包括一第一辐射部271、一第二辐射部272、一第一连接部273，以及一第二连接部274。第一辐射部271与第二辐射部272分离。第一辐射部271经由第一连接部273耦接至射频模块290的第二端口PR2。第二辐射部272经由第二连接部274部耦接至接地支路120。如图2B所示，第一连接部273和第二连接部274都大致垂直于接地支路120和支撑元件240。第一连接部273和第二连接部274可以各自为一顶针(Pogo Pin)或是一金属弹片(Metal Spring)。第二辐射部272邻近于第一辐射部271，并由第一辐射部271利用相互耦合的机制所激发。第一辐射部271可以大致为一问号形。第二辐射部272可大致为一J字形，其中第一辐射部271与第二辐射部272分离。在另一些实施例中，第一辐射部271和第二辐射部272的任一者也可改成其他形状，例如：一直条形、一L字形、一F字形，或是一S字形，且其中第一辐射部271与第二辐射部272也可耦接。图2A、图2B的移动装置200的其余特征都与图1的移动装置100近似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图3显示根据本发明一实施例所述的移动装置300的俯视图。图3和图2A、图2B相似。在图3的实施例中，移动装置300还包括一或多个电子零件，例如：一扬声器310、一相机320，或(且)一耳机插孔330。该一或多个电子零件设置且电连接于移动装置300的一第一天线结构260上(亦即，接地支路120)，故可以视为第一天线结构260的一部分。因此，该一或多个电 子零件不会对第一天线结构260的辐射特性造成太大影响。在本实施例中，第一天线结构260可承载该一或多个电子零件并做适切地整合，故可有效地节省移动装置300内部的设计空间。必须注意的是，该一或多个电子零件都经由一走线区域344耦接至移动装置300的一处理器模块与一控制模块(未显示)。图3的移动装置300的其余特征都与图2A、图2B的移动装置200近似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图4A显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的第一天线结构260的电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)图。图4B显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的第二天线结构270的电压驻波比图。请一并参考图4A、图4B，其中横轴代表操作频率(MHz)，纵轴代表电压驻波比。一第一曲线CC1代表电路元件150的一电容值为0.75pF时前述天线结构的特性。一第二曲线CC2代表电路元件150的电容值为1pF时前述天线结构的特性。一第三曲线CC3代表电路元件150的电容值为1.5pF时前述天线结构的特性。一第四曲线CC4代表电路元件150的电容值为2.2pF时前述天线结构的特性。一第五曲线C5代表电路元件150的电容值为3.3pF时前述天线结构的特性。根据图4A、图4B的量测结果可知，当电路元件150的电容值增加时，第一天线结构260的操作频带将往低频处移动，而当电路元件150的电容值减少时，第一天线结构260的操作频带将往高频处移动。另一方面，电路元件150的电容值改变对于第二天线结构270的影响则不甚明显。因此，通过适当地控制电路元件150的阻抗值，本发明的移动装置200将能在不改变天线结构总体尺寸的情况下，达成多频操作和宽频操作的目的。

图5显示根据本发明一实施例所述的移动装置200的第一天线结构260和第二天线结构270之间的隔离度图，其中横轴代表操作频率(MHz)，纵轴代表隔离度(S21)(dB)。一第六曲线CC6代表电路元件150的电容值为0.75pF时前述隔离度的特性。一第七曲线CC7代表电路元件150的电容值为1pF时前述隔离度的特性。一第八曲线CC8代表电路元件150的电容值为1.5pF时前述隔离度的特性。一第九曲线CC9代表电路元件150的电容值为2.2pF时前述隔离度的特性。一第十曲线CC10代表电路元件150的电容值为3.3pF时前述隔离度的特性。根据图5的量测结果可知，当电路元件150的电容值增加时，第一天线结构260和第二天线结构270之间的隔离度将获得改善， 而当电路元件150的电容值减少时，第一天线结构260和第二天线结构270之间的隔离度将降低。因此，通过适当地控制电路元件150的阻抗值，本发明的移动装置200将能一并增强第一天线结构260和第二天线结构270之间的隔离度，以避免信号传输会互相干扰。在另一些实施例中，当电路元件150再往靠近槽孔130的左侧开口端处移动时，也可进一步增强第一天线结构260和第二天线结构270之间的隔离度，特别是针对中频频带及高频频带较为明显。

图6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。此种制造方法可包括下列步骤。在步骤S610，提供一接地面和一接地支路，其中该接地支路耦接至该接地面，而一槽孔形成于该接地支路和该接地面之间。在步骤S620，将一支撑元件设置于该接地支路的上方，其中该支撑元件的一垂直投影至少部分地与该接地支路重叠。在步骤S630，将一电路元件耦接于该接地支路和该接地面之间。在步骤S640，利用该接地支路形成一第一天线结构，其中该第一天线结构系由一第一信号源所激发。在步骤S650，将一第二天线结构设置于该支撑元件上，其中该第二天线结构由一第二信号源所激发。必须注意的是，以上步骤无需依次序执行，且图1-图5的任何一或多个实施例的任何一或多项特征均可套用至图6所示的移动装置的制造方法当中。

图7显示根据本发明一实施例所述的移动装置700的俯视图。图7和图2A、图2B相似。在图7的实施例中，移动装置700包括：一接地面110、一接地支路720、一电路元件750、一切换元件780，以及一射频模块290。接地支路720具有一第一端721和一第二端722，其中接地支路720的第一端721耦接至接地面110，而接地支路720的第二端722为一开路端。一槽孔730形成于接地支路720和接地面110之间，其中槽孔730具有一开口端和一闭口端。电路元件750耦接于接地支路720和接地面110之间。电路元件750可以是一可变电容器。电路元件750可位于槽孔730的一中间部分。切换元件780耦接于接地支路720和接地面110之间。切换元件780可邻近于槽孔730的一闭口端处。接地支路720形成一第一天线结构760，其中第一天线结构760由一射频模块290的一第一端口PR1通过电路元件750所激发。一第二天线结构770耦接至接地支路720，其中第二天线结构770由射频模块290的一第二端口PR2所激发。第二天线结构770邻近于接地支路 720的一第二端722。详细而言，接地支路720的第二端722可具有一角落缺口，而第二天线结构770可为一T字形或直条形辐射部，设置于前述角落缺口内。在图7的实施例中，第一天线结构760作为第二天线结构770的一参考接地面。在一些实施例中，第一天线结构760操作于一低频频带和一中频频带，而第二天线结构770操作于一高频频带。举例而言，前述低频频带可约介于698MHz至960MHz之间，前述中频频带可约介于1710MHz至2170MHz之间，而前述高频频带约介于2300MHz至2700MHz之间。通过改变切换元件780的导通或不导通状态，以及电路元件750的可变电容容值，第一天结构760和第二天线结构770可以产生三种不同共振路径LL1、LL2、LL3，以分别涵盖前述低频频带、中频频带，以及高频频带。在图7的实施例中，第一天线结构760和第二天线结构770设置于同一平面上，但本发明并不仅限于此。在其他实施例中，也可改为将第一天线结构760和第二天线结构770分别设置于互相垂直的二平面上。举例而言，第一天线结构760和第二天线结构770可以分别位于一移动装置的背盖和顶盖(未显示)，其中背盖和顶盖互相垂直。图7的移动装置700的其余特征都与图2A、图2B的移动装置100近似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

值得注意的是，以上所述的元件形状、元件参数，以及频率范围都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。本发明的移动装置和天线结构并不仅限于图1-图7所图示的状态。本发明可以仅包括图1-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需同时实施于本发明的移动装置和天线结构当中。

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。

本发明虽以优选实施例揭露如上，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。