通信装置制造方法
【专利摘要】一种通信装置，包括一接地元件及一天线元件。天线元件包括一金属部，金属部位于或邻近于接地元件的一边缘，且大致与接地元件垂直，金属部于接地元件上的投影完全位于接地元件内。天线元件具有一第一馈入点及一第二馈入点。第一馈入点及一第二馈入点互相远离，并大致分别位于金属部的二端，且均邻近于接地元件的边缘。第一馈入点经由一第一切换开关和一第一匹配电路耦接至一通信模块。第二馈入点经由一第二切换开关和一第二匹配电路耦接至通信模块。本发明提供的通信装置中的可重组式双馈入天线元件，具有小尺寸和低姿式的优点。
【专利说明】通信装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种通信装置，特别涉及一种包括可重组式双馈入天线元件 (Reconfigurable Dual-feed Antenna Element)的通信装置。
【背景技术】
[0002] 本发明的目的在于提供一种包括全金属背盖的通信装置及其可重组式双馈入天 线元件，其中此种天线元件具有小尺寸和低姿式（Low-profile)的优点。在较佳实施例中， 此种天线元件至少涵盖长期演进/无线广域网（LTE/ffffAN，Long Term Evolution/Wireless Wide Area Network)频带的多频操作。
【发明内容】
[0003] 为克服现有技术的缺陷，在较佳实施例中，本发明提供一种通信装置，包括：一接 地元件；以及一天线元件，包括一金属部，其中该金属部位于或邻近于该接地元件的一边 缘，该金属部大致与该接地元件垂直，该金属部于该接地元件上的一投影完全位于该接地 元件内，该天线元件具有一第一馈入点及一第二馈入点，该第一馈入点和该第二馈入点互 相远离并大致分别位于该金属部的一第一端和一第二端，而该第一馈入点和该第二馈入点 均邻近于该接地元件的该边缘；其中，该第一馈入点经由一第一切换开关和一第一匹配电 路耦接至一通信模块，而该第二馈入点经由一第二切换开关和一第二匹配电路耦接至该通 信模块。
[0004] 在一些实施例中，该金属部为一平面结构，并大致为一倒U字形。在一些实施例 中，该金属部为一平滑弯折平面结构，并大致为一倒C字形。在一些实施例中，当该第一切 换开关导通且该第二切换开关断路时，该天线元件是由该第一馈入点接收馈入能量。该第 一匹配电路可以提供一第一阻抗值，使得该天线元件操作于一第一频带。该金属部的长度 可以小于该第一频带的最低频率的0. 15倍波长。由于该金属部远小于一般传统天线元件 所需的0. 25倍波长，本发明的该天线元件将可具有小尺寸的优点。在一些实施例中，当该 第二切换开关导通且该第一切换开关断路时，该天线元件由该第二馈入点接收馈入能量。 该第二匹配电路可以提供一第二阻抗值，使得该天线元件操作于一第二频带。在一些实 施例中，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。
[0005] 在一些实施例中，该天线元件更具有一第三馈入点，该第三馈入点大致位于该金 属部的一第三端并大致介于该第一馈入点与该第二馈入点之间，而该第三馈入点经由一第 三切换开关和一第三匹配电路耦接至该通信模块。在一些实施例中，当该第一切换开关及 该第二切换开关皆断路且该第三切换开关导通时，该天线元件由该第三馈入点接收馈入能 量。该第三匹配电路可以提供一第三阻抗值，使得该天线元件操作于一第三频带。在一些 实施例中，该第三频带邻近于该第一频带，或大致介于该第一频带与该第二频带之间。在一 些实施例中，该第三频带约介于704MHz至787MHz之间。
[0006] 在一些实施例中，该接地元件大致介于该通信装置的一全金属背盖与该天线元件 的该金属部之间，使得该天线元件不会受到该全金属背盖的影响。因此，即使有该全金属背 盖存在，本发明的该通信装置仍可维持良好的通信品质。
[0007] 在一些实施例中，该天线元件为一平面结构，而该天线元件的尺寸仅约为 8 X 14mm2 (该天线元件于该接地元件上的高度亦仅约为8mm)。在此设计下，该天线元件即可 于GSM850/900的低频频带及GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500的高频频带之间进行切换 操作。亦即，本发明的该天线元件至少可以涵盖WWAN/LTE频带，其约介于824MHz至960MHz 之间，以及约介于1710MHz至2690MHz之间。
[0008] 本发明提供的通信装置中的可重组式双馈入天线元件，具有小尺寸和低姿式的优 点。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置的示意图；
[0010] 图2是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置的侧视图；
[0011] 图3是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件由第一馈入点馈入能量时的 返回损失图；
[0012] 图4是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件由第二馈入点馈入能量时的 返回损失图；
[0013] 图5是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件由第一馈入点馈入能量时的 天线效率图；
[0014] 图6是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件由第二馈入点馈入能量时的 天线效率图；
[0015] 图7是显示根据本发明第二实施例所述的通信装置的示意图；
[0016] 图8是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置的示意图；
[0017] 图9是显示根据本发明第三实施例所述的天线元件由第三馈入点馈入能量时的 返回损失图；以及
[0018] 图10是显示根据本发明第三实施例所述的天线元件由第三馈入点馈入能量时的 天线效率图。
[0019] 其中，附图标记说明如下：
[0020] 100、700、800 ?通信装置；
[0021] 10?接地元件；
[0022] 101?接地元件的边缘；
[0023] 11、71、81?天线元件；
[0024] 12、72、82 ?金属部；
[0025] 121、721、821?天线元件的第一馈入点；
[0026] 122、722、822?天线元件的第二馈入点；
[0027] 131、831?第一切换开关；
[0028] 132、832?第二切换开关；
[0029] 141、841?第一匹配电路；
[0030] 142、842?第二匹配电路；
[0031] 15、85?通信模块；
[0032] 16?介质基板；
[0033] 19?全金属背盖；
[0034] 20?切换开关、匹配电路及通信模块；
[0035] 31?第一频带；
[0036] 41?第二频带；
[0037] 91?第三频带；
[0038] 51、61、92?天线效率曲线；
[0039] 823?天线元件的第三馈入点；
[0040] 833?第三切换开关；
[0041] 843?第三匹配电路。
【具体实施方式】
[0042] 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。
[0043] 图1是显示根据本发明第一实施例所述的通信装置100的示意图。通信装置100 可以是一智能手机（Smart Phone)、一平板电脑（Tablet Computer),或是一笔记型电脑 (Notebook Computer)。如图1所示，通信装置100至少包括一接地元件10及一天线元件 11。天线元件11包括一金属部12。金属部12位于或邻近于接地元件10的一边缘101,并 大致与接地元件10垂直。更详细地说，若接地元件10位于一第一平面上且金属部12位于 一第二平面上，则该第一平面将大致垂直于该第二平面。金属部12于接地元件10上的一 投影完全位于接地元件10内。在一些实施例中，金属部12为一平面结构，并大致为一倒U 字形。天线元件11具有一第一馈入点121及一第二馈入点122。第一馈入点121和第二 馈入点122互相远离并大致分别位于金属部12的一第一端和一第二端。另外，第一馈入点 121和第二馈入点122均邻近于接地元件10的边缘101。
[0044] 在一些实施例中，通信装置100更包括一第一切换开关131、一第二切换开关132、 一第一匹配电路141、一第二匹配电路142、一通信模块15,以及一介质基板16。第一切换 开关131和第二切换开关132的种类在本发明中并不作限制。例如：第一切换开关131和 第二切换开关132可各自用一 PIN型二极管（PIN diode)实施。第一匹配电路141提供一 第一阻抗值，而第二匹配电路142提供一第二阻抗值，其中该第一阻抗值可异于该第二阻 抗值。在一些实施例中，第一匹配电路141和第二匹配电路142各自包括一个或多个电感 器和电容器，例如：晶片电感器和晶片电容器。通信模块15可视为天线元件11的一讯号 源。天线元件11的第一馈入点121经由第一切换开关131和第一匹配电路141耦接至通 信模块15。天线元件11的第二馈入点122经由第二切换开关132和第二匹配电路142耦 接至通信模块15。通过控制第一切换开关131和第二切换开关132,天线元件11选择性地 使用第一馈入点121或是第二馈入点122接收来自通信模块15的馈入能量，以操作于不同 频带。在一些实施例中，通信装置100更包括一控制单元（未显示），该控制单元可根据一 使用者输入信号或是一检测信号，选择性地导通或不导通第一切换开关131和第二切换开 关132的任一者。在一些实施例中，通信装置100更包括一传感器（未显示），该传感器可 以检测附近的一电磁信号的频率，并据以产生该检测信号。必须注意的是，通信装置100更 可包括其他兀件，例如：一触控面板、一处理器、一扬声器、一电池，以及一外壳（未显不）。
[0045] 图2显示根据本发明第一实施例所述的通信装置100的侧视图。如第1、2图所示， 金属部12大致垂直于接地元件10。金属部12和一切换开关、匹配电路及通信模块20 (包 括前述的第一切换开关131、第二切换开关132、第一匹配电路141、第二匹配电路142,以及 通信模块15)设置于介质基板16的一第一表面上，而接地元件10是设置于介质基板16的 一第二表面上，其中该第一表面相对于该第二表面。在一些实施例中，通信装置100更包括 一全金属背盖19,其为通信装置100的一外壳（未显示）的一部份。由于接地元件10大致 介于全金属背盖19与天线元件11的金属部12之间，天线元件11的金属部12将不会受到 全金属背盖19的负面影响。因此，本发明的天线元件11将可适用于包括一全金属背盖的 一通信装置，并同时维持良好的辐射效能。
[0046] 图3显示根据本发明第一实施例所述的天线元件11由第一馈入点121馈入能量 时的返回损失（Return Loss)图。在一些实施例中，接地元件10的尺寸约为100X 150mm2， 其为典型平板电脑的接地元件尺寸，而天线元件11的尺寸仅约为8X14mm2。当第一切换开 关131导通且第二切换开关132断路时，天线元件11由第一馈入点121接收馈入能量，并 操作于一第一频带31。在一些实施例中，第一频带31约介于824MHz至960MHz之间。在一 些实施例中，金属部12的长度小于第一频带31的最低频率的0. 15倍波长。
[0047] 图4是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件11由第二馈入点122馈入能 量时的返回损失图。当第二切换开关132导通且第一切换开关131断路时，天线元件11由 第二馈入点122接收馈入能量，并操作于一第二频带41。在一些实施例中，第二频带41的 频率高于第一频带31的频率。在一些实施例中，第二频带41约介于1710MHz至2690MHz 之间。
[0048] 图5是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件11由第一馈入点121馈入能 量时的天线效率（Antenna Efficiency)图。当第一切换开关131导通且第二切换开关132 断路时，天线效率曲线51代表天线元件11于GSM850/900频带中的天线效率。如图5所示， 天线元件11于GSM850/900频带中的天线效率约为至少42%(已将返回损失纳入考量的辐 射效率），可符合实际应用需求。
[0049] 图6是显示根据本发明第一实施例所述的天线元件11由第二馈入点122馈入能 量时的天线效率图。当第二切换开关132导通且第一切换开关131断路时，天线效率曲线 61代表天线元件11于GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带中的天线效率。如图6所 示，天线元件11于GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带中的天线效率约介于55%至70% 之间（已将返回损失纳入考量的辐射效率），可符合实际应用需求。
[0050] 图7是显示根据本发明第二实施例所述的通信装置700的示意图。在第二实施例 中，一天线元件71的一金属部72为一平滑弯折平面结构，并大致为一倒C字形。第二实施 例的通信装置700的其余特征皆与第一实施例的通信装置100相似，故此二实施例均可达 成相似的操作效果。
[0051] 图8是显示根据本发明第三实施例所述的通信装置800的示意图。在第三实施例 中，一天线元件81具有一第一馈入点821、一第二馈入点822,以及一第三馈入点823。第一 馈入点821和第二馈入点822互相远离并大致分别位于天线元件81的一金属部82的一第 一端和一第二端。第三馈入点823大致位于金属部82的一第三端，并大致介于第一馈入点 821与第二馈入点822之间。在一些实施例中，金属部82大致为一倒E字形。天线元件81 的第三馈入点823经由一第三切换开关833和一第三匹配电路843耦接至一通信模块85。 在一些实施例中，第三切换开关833可用一 PIN型二极管实施的。第三匹配电路843提供 一第三阻抗值，而该第三阻抗值可以异于一第一匹配电路841的一第一阻抗值和一第二匹 配电路842的一第二阻抗值。在一些实施例中，第三匹配电路843包括一个或多个电感器 和电容器，例如：晶片电感器和晶片电容器。当一第一切换开关831及一第二切换开关832 皆断路且第三切换开关833导通时，天线元件81是由第三馈入点823接收馈入能量，并操 作于一第三频带。第三实施例的通信装置800的其余特征皆与第一实施例的通信装置100 相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
[0052] 图9是显示根据本发明第三实施例所述的天线元件81由第三馈入点823馈入能 量时的返回损失图。当第一切换开关831及第二切换开关832皆断路且第三切换开关833 导通时，天线元件81由第三馈入点823接收馈入能量，并操作于一第三频带91。在一些实 施例中，第三频带91邻近于第一频带31，或是大致介于第一频带31与第二频带41之间。 在一些实施例中，第三频带91约介于704MHz至787MHz之间。因此，与前述实施例相比，通 信装置800可以涵盖更多频带，例如：LTE700频带。
[0053] 图10是显示根据本发明第三实施例所述的天线元件81由第三馈入点823馈入能 量时的天线效率图。当第一切换开关831及第二切换开关832皆断路且第三切换开关833 导通时，天线效率曲线92代表天线元件81于LTE700频带中的天线效率。如图10所示， 天线元件81于LTE700频带中的天线效率约为至少44%(已将返回损失纳入考量的辐射效 率），可符合实际应用需求。
[0054] 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。
[0055] 本发明虽以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域 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 范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
【权利要求】
1. 一种通信装置，包括： 一接地元件；以及 一天线元件，包括一金属部，其中该金属部位于或邻近于该接地元件的一边缘，该金属 部大致与该接地元件垂直，该金属部于该接地元件上的一投影完全位于该接地元件内，该 天线元件具有一第一馈入点及一第二馈入点，该第一馈入点和该第二馈入点互相远离并大 致分别位于该金属部的一第一端和一第二端，而该第一馈入点和该第二馈入点均邻近于该 接地元件的该边缘； 其中，该第一馈入点经由一第一切换开关和一第一匹配电路耦接至一通信模块，而该 第二馈入点经由一第二切换开关和一第二匹配电路耦接至该通信模块。
2. 如权利要求1所述的通信装置，其中该金属部为一平面结构，并大致为一倒U字形。
3. 如权利要求1所述的通信装置，其中该金属部为一平滑弯折平面结构，并大致为一 倒C字形。
4. 如权利要求1所述的通信装置，其中当该第一切换开关导通且该第二切换开关断路 时，该天线元件由该第一馈入点接收馈入能量，而其中该第一匹配电路提供一第一阻抗值， 使得该天线元件操作于一第一频带。
5. 如权利要求4所述的通信装置，其中该金属部的长度小于该第一频带的最低频率的 〇. 15倍波长。
6. 如权利要求4所述的通信装置，其中当该第二切换开关导通且该第一切换开关断路 时，该天线元件由该第二馈入点接收馈入能量，其中该第二匹配电路提供一第二阻抗值，使 得该天线元件操作于一第二频带，而其中该第二频带的频率高于该第一频带的频率。
7. 如权利要求6所述的通信装置，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。
8. 如权利要求6所述的通信装置，其中该天线元件更具有一第三馈入点，该第三馈入 点大致位于该金属部的一第三端并大致介于该第一馈入点与该第二馈入点之间，而该第三 馈入点经由一第三切换开关和一第三匹配电路耦接至该通信模块。
9. 如权利要求8所述的通信装置，其中当该第一切换开关及该第二切换开关皆断路且 该第三切换开关导通时，该天线元件由该第三馈入点接收馈入能量，其中该第三匹配电路 提供一第三阻抗值，使得该天线元件操作于一第三频带，而其中该第三频带邻近于该第一 频带或大致介于该第一频带与该第二频带之间。
10. 如权利要求9所述的通信装置，其中该第三频带约介于704MHz至787MHz之间。
11. 如权利要求1所述的通信装置，其中该接地元件是大致介于该通信装置的一全金 属背盖与该天线元件的该金属部之间，使得该天线元件不会受到该全金属背盖的影响。
【文档编号】H01Q1/22GK104124513SQ201310155557
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月28日 优先权日:2013年4月28日
【发明者】翁金辂, 陈孟廷 申请人:宏碁股份有限公司