TWI511367B - 穿戴式裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種穿戴式裝置，特別係關於具有無線通訊功能之穿戴式裝置。
隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850 MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth以及WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)系統使用2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
依據各品牌大廠之研究方向，次世代新興之行動裝置很可能會是「穿戴式裝置(Wearable Device)」。例如，手錶、眼鏡，甚至是身上衣物，都有機會在未來具有無線通訊功能。然而，以穿戴式裝置中的手錶為例，其內部空間非常狹小，不足以容納用於無線通訊之天線。此將成為天線設計者之一大挑戰。
本發明提供一種穿戴式裝置，具有無線通訊功能，包括：一裝置本體，大致為一中空結構；一連接帶；一接地元件，設置於該裝置本體內；一饋入部，設置於該裝置本體內，並耦接至一信號源；以及一第一輻射部，設置於該連接帶之一表面上或該連接帶內，並接近該饋入部，其中該饋入部和該第一輻射部形成一耦合式饋入天線結構。
100、200、300、400‧‧‧穿戴式裝置
110‧‧‧裝置本體
120‧‧‧連接帶
130、230‧‧‧接地元件
135‧‧‧無接地區域
140、240‧‧‧饋入部
150‧‧‧信號源
160、460‧‧‧第一輻射部
170‧‧‧第二輻射部
FB1‧‧‧操作頻帶
G1‧‧‧第一耦合間隙
G2‧‧‧第二耦合間隙
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置之立體圖；第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置之俯視圖；第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置之立體圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置之立體圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置之立體圖；第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置之耦合式饋入天線結構之返回損失圖；以及第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置之耦合式饋入天線結構之天線效率圖。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，
下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
第1A圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置100之立體圖。第1B圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置100之俯視圖。穿戴式裝置100可以是具有無線通訊功能之一智慧型穿戴式裝置(Smart Wearable Device)，而該智慧型穿戴式裝置可以與一行動裝置建立一無線連結，例如：Wi-Fi連線或是Bluetooth連線。請一併參考第1A、1B圖。如第1A、1B圖所示，穿戴式裝置100包括：一裝置本體110、一連接帶120、一接地元件130、一饋入部140、一信號源150，以及一第一輻射部160。在一些實施例中，裝置本體110和連接帶120皆以非導體材質製成，例如：塑膠，或是壓克力，而接地元件130、饋入部140，以及一第一輻射部160皆以金屬製成，例如：銅、銀、鋁，或是鐵。裝置本體110大致為一中空結構。連接帶120係黏合至裝置本體110。裝置本體110和連接帶120之樣式、形狀、尺寸、顏色均非為本發明之限制條件。在本發明較佳實施例中，穿戴式裝置100為一手錶，裝置本體110為一手錶本體，而連接帶120為一錶帶。必須注意的是，穿戴式裝置100更可包括其他必要元件，例如：一透明表面玻璃、一電子顯示器、一時針、一分針、一秒針、一日曆，一溫度計、一溼度計，或(且)一氣壓計(未顯示)。
接地元件130可以是穿戴式裝置100之一系統接地面。接地元件130和饋入部140皆設置於裝置本體110內。更詳細地說，接地元件130係設置於裝置本體110之一內底面上，其
中該內底面更具有一無接地區域135，而饋入部140係設置於無接地區域135內。饋入部140係耦接至信號源150。第一輻射部160係設置於連接帶120之一表面上或連接帶120內，並接近饋入部140。饋入部140和第一輻射部160可以共同形成一耦合式饋入天線結構(Coupled-fed Antenna Structure)。在一些實施例中，饋入部140和第一輻射部160之間之一第一耦合間隙G1係小於2mm。在一些實施例中，饋入部140大致為一直條形，而第一輻射部160大致為一L字形。值得注意的是，本發明並不限於此。在其他實施例中，饋入部140和第一輻射部160之任一者亦可為其他形狀，例如：一直條形、一L字形、一J字形、一U字形、一S字形，或是一W字形。
在本發明中，該耦合式饋入天線結構之饋入部140係設置於裝置本體110內，而該耦合式饋入天線結構之第一輻射部160係設置於連接帶120上或連接帶120內。由於饋入部140和第一輻射部160係分離並以互相耦合(Mutual Coupling)之方式來傳遞能量，本發明將可減少穿戴式裝置100組裝時常面臨之天線連接不穩定之風險。另外，第一輻射部160並未設置於裝置本體110內，因此該耦合式饋入天線結構之設計將不會受限於裝置本體110之狹小內部空間。本發明可以兼得改善產品良率和維持良好通訊品質之優點。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置200之立體圖。第2圖和第1A、1B圖相似。與第1A、1B圖之差異在於，穿戴式裝置200之一饋入部240係設置於裝置本體110之一內側面上。另外，穿戴式裝置200之一接地元件230係
設置於裝置本體110之一內底面上，其中該內側面係鄰近並垂直於該內底面。在第2圖之實施例中，由於饋入部240並未設置於裝置本體110之該內底面上，該內底面將可全部用於容納接地元件230及其他穿戴式裝置零件(未顯示)，增加了設計上之自由度。第2圖之穿戴式裝置200之其餘特徵皆與第1A、1B圖之穿戴式裝置100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置300之立體圖。第3圖和第1A、1B圖相似。與第1A、1B圖之差異在於，穿戴式裝置300更包括一第二輻射部170。在一些實施例中，第二輻射部170係以金屬製成，例如：銅、銀、鋁，或是鐵。第二輻射部170係與饋入部140和第一輻射部160分離，並接近饋入部140。饋入部140、第一輻射部160，以及第二輻射部170可以共同形成穿戴式裝置300之一耦合式饋入天線結構。在一些實施例中，饋入部140和第一輻射部160之間之一第一耦合間隙G1係小於2mm，而饋入部140和第二輻射部170之間之一第二耦合間隙G2亦小於2mm。在一些實施例中，第二輻射部170係設置於裝置本體110之一外側面上，並大致為一直條形。值得注意的是，本發明並不限於此。在其他實施例中，第二輻射部170亦可為其他形狀，例如：一L字形、一J字形、一U字形、一S字形，或是一W字形。在第3圖之實施例中，由於該耦合式饋入天線結構包括第一輻射部160和第二輻射部170，該耦合式饋入天線結構將可涵蓋多重頻帶，例如：一GPS(Global Positioning System)頻帶以及一WLAN(Wireless Local Area Network)頻帶。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置400之立體圖。第4圖和第1A、1B圖相似。與第1A、1B圖之差異在於，穿戴式裝置400之一第一輻射部460大致為一封閉迴圈。在一些實施例中，該封閉迴圈可以大致為一中空矩形(如第4圖所示)、一中空圓形，或是一中空橢圓形。第4圖之穿戴式裝置400之其餘特徵皆與第1A、1B圖之穿戴式裝置100相似，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置100之該耦合式饋入天線結構之返回損失(Return Loss)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表返回損失(dB)。如第5圖所示，該耦合式饋入天線結構可涵蓋一操作頻帶FB1。在較佳實施例中，操作頻帶FB1約介於2400MHz至2484MHz之間。因此，本發明之穿戴式裝置100至少可操作於一WLAN 2.4GHz頻帶，並可支援Wi-Fi無線連線。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之穿戴式裝置100之該耦合式饋入天線結構之天線效率(Antenna Efficiency)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，而縱軸代表天線效率(%)。如第6圖所示，該耦合式饋入天線結構之天線效率於操作頻帶FB1中約為50%以上，可符合實際應用需求。
在一些實施例中，本發明之元件尺寸和元件參數可如下列所述。請再次參考第1A、1B圖。裝置本體110之長度約為40mm，寬度約為40mm，高度約為4mm。裝置本體110之每一側壁之厚度約為0.8mm。接地元件130之長度約為38.4mm，寬度約為36.4mm。無接地區域135之長度約為38.4mm，寬度約
為2mm。饋入部140之長度約為16mm，寬度約為1mm。第一輻射部160之長度約為45mm，寬度約為1mm。第一耦合間隙G1約為0.8mm。
以上所述之元件尺寸、元件參數、元件形狀，以及頻率範圍僅為舉例，並非為本發明之限制條件。設計者可根據不同需要調整這些設定值。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧穿戴式裝置
110‧‧‧裝置本體
120‧‧‧連接帶
130‧‧‧接地元件
135‧‧‧無接地區域
140‧‧‧饋入部
150‧‧‧信號源
160‧‧‧第一輻射部
G1‧‧‧第一耦合間隙
Claims (11)
- 一種穿戴式裝置，具有無線通訊功能，包括：一裝置本體，為一中空結構；一連接帶；一接地元件，設置於該裝置本體內；一饋入部，設置於該裝置本體內，並耦接至一信號源；以及一第一輻射部，設置於該連接帶之一表面上或該連接帶內，並接近該饋入部，其中該饋入部和該第一輻射部形成一耦合式饋入天線結構；其中該第一輻射部係獨立於該接地元件之外，且與該接地元件不相連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式裝置，其中該裝置本體和該連接帶皆以非導體材質製成。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式裝置，其中該接地元件係設置於該裝置本體之一內底面上，該內底面更具有一無接地區域，而該饋入部係設置於該無接地區域內。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式裝置，其中該饋入部為一直條形。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式裝置，其中該第一輻射部為一L字形，或是為一封閉迴圈。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式裝置，其中該饋入部和該第一輻射部之間之一第一耦合間隙係小於2mm。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式裝置，其中該耦合式 饋入天線結構係涵蓋一操作頻帶，而該操作頻帶約介於2400MHz至2484MHz之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式裝置，其中該接地元件係設置於該裝置本體之一內底面上，該饋入部係設置於該裝置本體之一內側面上，而該內側面係鄰近並垂直於該內底面。
- 如申請專利範圍第1項所述之穿戴式裝置，更包括：一第二輻射部，與該第一輻射部分離，並接近該饋入部，其中該耦合式饋入天線結構更包括該第二輻射部，而該第二輻射部係設置於該裝置本體之一外側面上。
- 如申請專利範圍第9項所述之穿戴式裝置，其中該饋入部和該第二輻射部之間之一第二耦合間隙係小於2mm。
- 如申請專利範圍第9項所述之穿戴式裝置，其中該第二輻射部為一直條形。
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