通信裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種通信裝置。通信裝置包括系統(tǒng)接地面，具有第一邊緣和第二邊緣；第一天線，實質(zhì)上位于系統(tǒng)接地面的第一邊緣上；第二天線，實質(zhì)上位于系統(tǒng)接地面的第二邊緣上；金屬元件，耦接至系統(tǒng)接地面；以及電路組件，耦接至金屬元件。其中，系統(tǒng)接地面的第一邊緣在系統(tǒng)接地面的第二邊緣的對面。通過利用本發(fā)明，可增加低頻段中天線之間的隔離度，并可維持低頻段的天線效率。
【專利說明】通信裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于通信裝置，且尤其有關(guān)于包括低頻段下具有高隔離度(highisolation)的天線的通信裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于信號傳輸速率和快速傳輸速率都在不斷增長，目前相關(guān)的通信標準也可支持越來越高的數(shù)據(jù)傳輸速率。具有多天線的天線系統(tǒng)需要可以同時接收和發(fā)送信號。舉例來說，IEEE802.1ln通信標準可支持多輸入多輸出(Mult1-1nput Mult1-Output, ΜΙΜΟ)操作，以提高傳輸速率。相應地，移動裝置發(fā)展的趨勢也是應支持多天線的應用。然而移動裝置的空間有限，多根天線彼此之間距離很近會造成彼此之間的嚴重干擾。對于設(shè)計者來說，如何保持多根天線之間的高隔離度非常重要。
[0003]因此，需要設(shè)計一種新型通信裝置，使得通信裝置中的天線之間不但有高隔離度，還可維持福射效率(radiation efficiency)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種通信裝置。通信裝置包括系統(tǒng)接地面，具有第一邊緣和第二邊緣；第一天線，實質(zhì)上位于系統(tǒng)接地面的第一邊緣上；第二天線，實質(zhì)上位于系統(tǒng)接地面的第二邊緣上；金屬元件，耦接至系統(tǒng)接地面；以及電路組件，耦接至金屬元件。其中，系統(tǒng)接地面的第一邊緣在系統(tǒng)接地面的第二邊緣的對面。
[0005]通過利用本發(fā)明，可增加低頻段中天線之間的隔離度，并可維持低頻段的天線效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的通信裝置的示意圖。
[0007]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的通信裝置的示意圖。
[0008]圖3A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的通信裝置中金屬元件和電路組件的示意圖。
[0009]圖3B是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的通信裝置中金屬元件和電路組件的示意圖。
[0010]圖3C是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的通信裝置中金屬元件和電路組件的示意圖。
[0011]圖3D是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的通信裝置中金屬元件和電路組件的示意圖。
[0012]圖3E是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的通信裝置中金屬元件和電路組件的示意圖。
[0013]圖3F是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的通信裝置中金屬元件和電路組件的示意圖。
[0014]圖3G是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的通信裝置中金屬元件和電路組件的示意圖。
[0015]圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的天線的散射參數(shù)的示意圖。
[0016]圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的天線的天線效率的示意圖。
[0017]圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例的通信裝置的示意圖?！揪唧w實施方式】
[0018]以下描述了本發(fā)明實施的較佳實施例，且有些實施例通過附圖進行了說明。
[0019]在本專利說明書及權(quán)利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定的組件。所屬領(lǐng)域中具有通常知識者應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個組件。本專利說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。在通篇說明書及請求項當中所提及的“包含”和“包括”為開放式的用語，故應解釋成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的通信裝置100的示意圖。通信裝置100可為如移動電話、平板電腦或筆記本電腦的移動裝置。如圖1所示，通信裝置100至少包括系統(tǒng)接地面(system ground plane) 110、兩根天線130和140、金屬元件150以及電路組件160。系統(tǒng)接地面110可由金屬制成，如銀、銅或鋁。本發(fā)明并不限制天線130和140的類型。舉例來說，天線130和140可為單極天線(monopole antenna)、環(huán)形天線(loop antenna)、偶極天線(dipole antenna)、芯片型天線(chip antenna)、平面倒 F 型天線(Planar Inverted FAntenna, PIFA)等的任意類型天線。電路組件160可包括一個或多個電感器、電容器以及/或者電阻器。在一些實施例中，通信裝置100可進一步包括其它必要組件，如處理器、觸摸屏(touch panel)、電池和外殼(圖中未顯示)。
[0021]系統(tǒng)接地面110具有至少三個不同的邊緣(edge):111、112和113。系統(tǒng)接地面100的邊緣111在系統(tǒng)接地面110的邊緣112的對面。如圖1所示，天線130實質(zhì)上位于系統(tǒng)接地面110的邊緣111上，天線140實質(zhì)上位于系統(tǒng)接地面110的邊緣112上。金屬元件150耦接至系統(tǒng)接地面110。在本實施例中，金屬元件150實質(zhì)上具有倒L形狀。需注意，本發(fā)明并不限于此。在其它實施例中，金屬元件150可具有其他形狀，如S形狀、I形狀、F形狀等。電路組件160耦接(如串聯(lián)耦接)至金屬元件150，可減小金屬元件150的諧振長度(resonant length)。金屬元件150和電路組件160實質(zhì)上位于邊緣111、112和113上，或者位于系統(tǒng)接地面110的內(nèi)部。以下段落將詳細描述金屬元件150和電路組件160的特征。在較佳實施例中，天線130和140工作在相似頻段，如全球移動通信系統(tǒng)(GlobalSystem for Mobile Communications, GSM) 850/900 以及 / 或者碼分多址(Code DivisionMultiple Access, CDMA)頻段。金屬元件150和電路組件160用來增加目標頻段上天線130、140之間的隔離度。
[0022]天線130和140工作在相似頻段，并通常會對彼此造成負面影響。舉例來說，天線130被信號源激發(fā)時(圖中未顯示)，天線130的一部分能量被天線140獲得。從天線130到天線140在系統(tǒng)接地面110上流動的表面電流會造成一些問題。為了克服上述問題，本發(fā)明包含金屬元件150和電路組件160。若天線130和140中的至少一根天線共振于相似頻段，金屬元件150和電路組件160改變系統(tǒng)接地面110上的表面電流，以降低天線130和140之間的互稱合(mutual coupling)。需注意,根據(jù)不同的目標頻段,金屬元件150和電路組件160應接近于天線130和140中的一根天線。如圖1所示，金屬元件150接近于天線130，且天線130和金屬元件150之間的距離Dl小于目標頻段上中央操作頻率(centraloperation frequency)波長的 1/8 ( λ /8)。對應低頻段(如 GSM850/900 以及 / 或者 CDMA頻段)的金屬元件的長度一般需要足夠長，所以難以放入小的通信裝置(如移動電話)中。相應地，在本發(fā)明中，電路組件160耦接(如串聯(lián)耦接)至金屬元件150，使得金屬元件150的總長度可有效減小。本發(fā)明可輕易應用到具有工作在低頻段(如GSM850/900以及/或者CDMA頻段)的多根天線的多種移動裝置中，以增加多根天線之間的隔離度。
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的通信裝置200的示意圖。圖2與圖1類似，二者的區(qū)別在于通信裝置200進一步包括介質(zhì)基板(dielectric substrate) 120和絕緣板(nonconductive board) 220?如圖2所示,系統(tǒng)接地面110位于介質(zhì)基板120的表面,金屬元件150位于絕緣板220的表面。在某些實施例中，介質(zhì)基板120為FR4基板，絕緣板220為塑料殼。具有高介電常數(shù)(dielectric constant)的絕緣板220可支持金屬元件150,并進一步減小金屬元件150的總長度。圖2中通信裝置200的其它特性與圖1中通信裝置100的特性類似，兩個實施例具有類似的性能。
[0024]圖3A-3G是根據(jù)本發(fā)明多個實施例的金屬元件150和電路組件160的示意圖。明確來說，上述圖示并未揭露通信裝置100的所有元件，圖3A-3G中只顯示了上面提到的通信裝置100中的元件。圖3A-3G可應用于圖1和圖2所示的通信裝置100和200中。
[0025]圖3A是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的通信裝置100中金屬元件和電路組件的示意圖。在第一實施例中，電路組件為電感器310，其中電感器310可為一般電感器或片式電感器(chip inductor)。如圖3A所示,金屬元件150的一端151為開放的(open),另一端152通過電感器310耦接至系統(tǒng)接地面110。
[0026]圖3B是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的通信裝置100中金屬元件和電路組件的示意圖。在第二實施例中，電路組件為電感器310，其中電感器310可為一般電感器或片式電感器。如圖3B所示，金屬元件150包括兩個分隔的部分155和156，且電感器310耦接在金屬元件150的一部分155和另一部 分156之間。金屬兀件150的一端151為開放的，另一端152稱接至系統(tǒng)接地面110。
[0027]圖3C是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的通信裝置100中金屬元件和電路組件的示意圖。在第三實施例中，電路組件為電容器320，其中電容器320可為一般電容器或片式電容器(chip capacitor)。如圖3C所示,金屬元件150的一端151通過電容器320稱接至系統(tǒng)接地面110，另一端152耦接至系統(tǒng)接地面110。
[0028]圖3D是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的通信裝置100中金屬元件和電路組件的示意圖。在第四實施例中，電路組件包括電容器320和電感器310，其中電容器320可為一般電容器或片式電容器，電感器310可為一般電感器或片式電感器。如圖3D所示，金屬元件150的一端151通過電容器320耦接至系統(tǒng)接地面110，另一端152通過電感器310耦接至系統(tǒng)接地面110。
[0029]圖3E是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的通信裝置100中金屬元件和電路組件的示意圖。在第五實施例中，電路組件包括電感器310和電容器320，其中電感器310可為一般電感器或片式電感器，電容器320可為一般電容器或片式電容器。如圖3E所不,金屬兀件150包括兩個分隔的部分155和156,且電感器310稱接在金屬兀件150的一部分155和另一部分156之間。金屬元件150的一端151通過電容器320耦接至系統(tǒng)接地面110，另一端152耦接至系統(tǒng)接地面110。
[0030]圖3F是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的通信裝置100中金屬元件和電路組件的示意圖。在第六實施例中，電路組件為電感器310，金屬元件150包括兩個分支(branch) 157和158，以增加多個頻段中天線130和140之間的隔離度。其中，電感器310可為一般電感器或片式電感器。電感器310 (或電路組件160)可耦接(如串聯(lián)耦接)至分支157或158。舉例來說，若電感器310耦接至分支157，則分支157和電感器310可增加低頻段(如GSM850/900以及/或者CDMA頻段)上天線130和140的隔離度，而分支158可用來增加高頻段(如GSM1800/1900頻段)上天線130和140的隔離度。如圖3F所示，金屬元件150的分支157實質(zhì)上從分支158延伸分離開來。金屬元件150實質(zhì)上可具有T形狀。
[0031]圖3G是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的通信裝置100中金屬元件和電路組件的示意圖。圖3G與圖3F類似，二者的區(qū)別在于在圖3G中的第七實施例中，金屬元件150的分支157和158實質(zhì)上朝同一方向延伸。金屬元件150實質(zhì)上可具有倒F形狀。
[0032]圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的天線130和140的散射參數(shù)(scatterparameter, S-parameter)的示意圖。其中，橫坐標表示頻率(以MHz為單位),縱坐標表示散射參數(shù)(以dB為單位)。曲線CCl表示通信裝置100中天線130的反射系數(shù)(S11)，曲線CC2表示通信裝置100中天線140的反射系數(shù)(S22)，曲線CC3表示通信裝置100中天線130和140之間的隔離度(S21)。如圖4所示，天線130工作在第一頻段FB1，天線140工作在第二頻段FB2。第一頻段FBl實質(zhì)上接近于第二頻段FB2。在一較佳實施例中，第一頻段FBl大致為824MHz到897MHz，第二頻段FB2大致為880MHz到960MHz。在本實施例中，金屬元件150接近于天線130，目標頻段FB3大致為925MHz到960MHz。
[0033]請再次參考圖4。為了便于比較，曲線CC4、CC5和CC6是在金屬元件150和電路組件160從通信裝置100中移除時得到的。曲線CC4表示沒有金屬元件150和電路組件160的通信裝置100中天線130的反射系數(shù)(S11)，曲線CC5表示沒有金屬元件150和電路組件160的通信裝置100中天線140的反射系數(shù)(S22)，曲線CC6表示沒有金屬元件150和電路組件160的通信裝置100中天線130和140之間的隔離度(S21)。根據(jù)曲線CC3和CC6可看出，通信裝置100中包含金屬元件150和電路組件160之后，目標頻段FB3上天線130和140之間的隔離度(S21)可顯著提高約17dB。如此一來，本發(fā)明可有效增加低頻段上的隔離度(S21)。
[0034]圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的天線130和140的天線效率(antenna efficiency)的示意圖。其中，橫坐標表示頻率(以MHz為單位)，縱坐標表示天線效率。為了便于比較，曲線CC7表示較佳實施例中天線130的天線效率，曲線CC9表示沒有金屬元件150和電路組件160的通信裝置100中天線130的天線效率。類似地，曲線CC8表示較佳實施例中天線140的天線效率，曲線CClO表示沒有金屬元件150和電路組件160的通信裝置100中天線140的天線效率。根據(jù)曲線CC7、CC8、CC9和CClO可看出，通信裝置100中包含金屬元件150和電路組件160之后，天線130和140在第一頻段FBl和第二頻段FB2的天線效率可實質(zhì)上得以維持。如此一來，本發(fā)明并不會過多影響低頻段的天線效率。
[0035]圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例的通信裝置600的示意圖。圖6與圖1類似，二者不同之處在于圖6中通信裝置600的金屬元件150和電路組件160接近于天線140而非天線130。天線140和金屬元件150之間的距離D2小于目標頻段FB3上中央操作頻率波長的1/8 ( λ /8)。在本實施例中，第一頻段FBl大致為824MHz到897MHz，第二頻段FB2大致為880MHz到960MHz，目標頻段FB3大致為869MHz到897MHz。圖6中通信裝置600的其它特征與圖1中通信裝置100的特征類似，兩個實施例具有類似的性能。此外，圖3A-3G中所示的每個實施例均可應用到圖6所示的通信裝置600中。
[0036]本發(fā)明對圖4-6中所示頻段的頻率范圍并無限制。天線設(shè)計者可根據(jù)不同需求調(diào)整頻段的頻率范圍。
[0037]在某些實施例中，通信裝置的元件尺寸和參數(shù)如下所示。電感器310的電感大致為InH到25nH。金屬元件150的長度大致為IOmm到35mm，寬度大致為0.5mm到3mm。電容器320的電容大致為0.5pF到10pF。介質(zhì)基板120的介電常數(shù)大致為4.3。絕緣板220的介電常數(shù)大致為4。需注意，本發(fā)明并不限于此。天線設(shè)計者可根據(jù)不同的需求調(diào)整元件尺寸和參數(shù)。
[0038]本發(fā)明至少具有以下優(yōu)勢:(I)可有效增加低頻段(如GSM850/900以及/或者CDMA頻段)中天線之間的隔離度；(2)低頻段的天線效率可實質(zhì)上得以維持；以及(3)金屬元件和電路組件小到可放入小型通信裝置(如移動電話或平板電腦)中。
[0039]在本發(fā)明中，諸如“第一”、“第二”、“第三”等的序數(shù)詞本身并不表示元件之間的優(yōu)先順序、優(yōu)先級或順序，也不表示方法中步驟的時間順序，僅用來區(qū)分具有相同名字的不同元件。
[0040]雖然本發(fā)明已就較佳實施例揭露如上，然其并非用以限制本發(fā)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的變更和潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視之前的權(quán)利要求書所界定為準。
【權(quán)利要求】
1.一種通信裝置，包括: 系統(tǒng)接地面，具有第一邊緣和第二邊緣； 第一天線，實質(zhì)上位于所述系統(tǒng)接地面的所述第一邊緣上； 第二天線，實質(zhì)上位于所述系統(tǒng)接地面的所述第二邊緣上； 金屬元件，耦接至所述系統(tǒng)接地面；以及 電路組件，耦接至所述金屬元件， 其中所述系統(tǒng)接地面的所述第一邊緣在所述系統(tǒng)接地面的所述第二邊緣的對面。
2.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，所述電路組件為電感器。
3.如權(quán)利要求2所述的通信裝置，其特征在于，所述電感器為片式電感器。
4.如權(quán)利要求2所述的通信裝置，其特征在于，所述金屬元件的第一端為開放的，所述金屬元件的第二端通過所述電感器耦接至所述系統(tǒng)接地面。
5.如權(quán)利要求2所述的通信裝置，其特征在于，所述金屬元件包括第一部分和第二部分，所述電感器耦接在 所述金屬元件的所述第一部分和所述第二部分之間。
6.如權(quán)利要求5所述的通信裝置，其特征在于，所述金屬元件的第一端為開放的，所述金屬元件的第二端耦接至所述系統(tǒng)接地面。
7.如權(quán)利要求2所述的通信裝置，其特征在于，所述電感器的電感大致為InH到25nH。
8.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，所述電路組件為電容器。
9.如權(quán)利要求8所述的通信裝置，其特征在于，所述金屬元件的第一端通過所述電容器耦接至所述系統(tǒng)接地面，所述金屬元件的第二端耦接至所述系統(tǒng)接地面。
10.如權(quán)利要求9所述的通信裝置，其特征在于，進一步包括: 電感器，其中所述金屬元件的所述第二端通過所述電感器耦接至所述系統(tǒng)接地面。
11.如權(quán)利要求8所述的通信裝置，其特征在于，所述電容器的電容大致為0.5pF到IOpF0
12.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，所述金屬元件實質(zhì)上具有倒L形狀。
13.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，所述金屬元件包括第一分支和第二分支，以增加多個頻段中所述第一天線和所述第二天線的隔離度，所述電路組件耦接至所述第一分支或所述第二分支。
14.如權(quán)利要求13所述的通信裝置，其特征在于，所述金屬元件的所述第一分支實質(zhì)上從所述金屬元件的所述第二分支延伸分離開來，或者所述金屬元件的所述第一分支和所述第二分支實質(zhì)上朝同一方向延伸。
15.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，所述金屬元件的長度大致為1Omm到35mm,所述金屬兀件的寬度大致為0.5mm到3mm。
16.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，所述金屬元件和所述電路組件用來增加目標頻段上所述第一天線和所述第二天線之間的隔離度。
17.如權(quán)利要求16所述的通信裝置，其特征在于，所述第一天線工作在第一頻段，所述第二天線工作在第二頻段，且所述第一頻段實質(zhì)上接近于所述第二頻段。
18.如權(quán)利要求17所述的通信裝置，其特征在于，所述第一頻段大致為824MHz到897MHz，所述第二頻段大致為880MHz到960MHz。
19.如權(quán)利要求18所述的通信裝置，其特征在于，所述金屬元件接近于所述第一天線，所述目標頻段大致為925MHz到960MHz。
20.如權(quán)利要求19所述的通信裝置，其特征在于，所述第一天線和所述金屬元件之間的距離小于目標頻段上中央操作頻率波長的八分之一。
21.如權(quán)利要求18所述的通信裝置，其特征在于，所述金屬元件接近于所述第二天線，所述目標頻段大致為869MHz到897MHz。
22.如權(quán)利要求21所述的通信裝置，其特征在于，所述第二天線和所述金屬元件之間的距離小于目標頻段上中央操作頻率波長的八分之一。
23.如權(quán)利要求1所述的通信裝置，其特征在于，進一步包括:介質(zhì)基板，其中所述系統(tǒng)接地面位于所述介質(zhì)基板的表面；以及絕緣板，其中所述金屬元件位于所述絕緣板的表面。
【文檔編號】H01Q1/48GK103943940SQ201310314308
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月21日
【發(fā)明者】方士庭, 葉世晃 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司