CN101277123B - 宽频天线频段切换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种宽频天线频段切换装置及方法，是使用于具天线装置的电子器材中而可改变该天线装置的操作频段，包含：一收发装置、一切换单元及一驱动装置；该收发装置用于接收及传送微波讯号，该切换单元用以调整该收发装置的操作频段，而以该驱动装置可接收由一系统电路模组通过手动或自动而产生的一外部讯号并调变之，并驱动该切换单元至对应的操作频段。利用切换单元及驱动装置调整宽频天线使用于对应的操作频段，从而增加天线系统频宽的使用范围，提供最佳传输效果。

Description

宽频天线频段切换装置及方法

技术领域

本发明为一种宽频天线频段切换装置及方法，特别是一种应用于改变天线的操作频段，从而增加天线系统频宽的使用范围。

现有技术

以往天线于无线通讯系统内操作的技术，请参阅图1a，是现有天线于无线通讯系统内的功能方块示意图，该系统包含一天线装置1，其包含一收发装置11；一射频(Radio Frequency；RF)模组12及一系统电路模组13；其中该收发装置11即为一般无线通讯装置的天线(Antenna)，利用收发装置11接收及传送讯号，射频模组12则可接收该收发装置11的讯号后作降频处理再传送至系统电路模组13，或将讯号由系统电路模组13传送至射频模组12，作升频处理后再将讯号传送至收发装置11，最后经由收发装置11将讯号传出。

传统的缩小化天线设计大多采用倒F型天线设计，如台湾专利申请号093203785的发明专利，其揭示一种应用于手持式无线通讯产品的倒F型天线设计，其结构如第1b图，其天线基板14长度为30mm，宽度为10mm，基板14表面经由T形狭槽19区分为第一导体15及第二导体16，第一导体15长度为41mm，宽度为0.5mm，第一导体电流路径为25a，第二导体15长度为7.5mm，宽度为0.5mm，第二导体电流路径为26a，并于基板14边缘设置馈入部17及短路部18。利用该T形狭槽形成蜿蜒的电流路径，达到天线缩小化的目的。

续请参阅第1c图，系上述倒F型天线的返回损失(Return Loss)图，其天线共振模态W11中心频率为操作在890MHz附近，其天线频宽在5dB返回损失定义下，约为34MHz。所以该天线操作频宽较窄，并无法涵盖手持式电话GSM系统所需求的系统频宽(880～960MHz)约80MHz的频宽需求。

由于在天线体积缩小化的情况下，一般天线设计的频宽并无法涵盖通讯系统频带内的所有频宽范围，而且在实际通讯系统应用时，其系统频带将会切分为多个通讯通道(channel)给多位使用者于同一时间使用，每一通讯通道仅为0.2MHz。因此单一通讯设备于使用时，其所应用到的操作频宽仅为单一通讯通道所涵盖的操作频宽范围。如果通讯通道于尖峰使用而无闲置时，将造成后许使用者无法通讯的重大问题。

发明内容

故，本发明的主要目的是提供一种宽频天线频段切换装置及方法，通过切换单元及驱动装置调整收发装置使用于对应的操作频段，可符合通讯系统在不同通讯通道时使用不同频段的需求，从而提高天线操作频宽范围。

本发明的另一目的是提供一种宽频天线频段切换装置，利用切换单元、驱动装置及系统电路模组调整收发装置使用于对应的操作频段，由于可以手动或自动调变该系统电路模组而对驱动装置进行控制，故可提高天线装置频段切换效率。

为达成上述目的，本发明为一种宽频天线频段切换装置及方法，是使用于具天线装置的电子器材中而可改变该天线装置的操作频段，包含：一收发装置、一切换单元及一驱动装置；其中该收发装置用于接收及传送微波讯号，该切换单元用以调整收发装置的操作频段，并以该驱动装置驱动该切换单元至对应的操作频段；该驱动装置可接收由一系统电路模组通过手动或自动而产生的一外部讯号并调变之，从而可提高天线装置频段切换效率。

该宽频天线频段切换装置所包含的收发装置、切换单元、驱动装置及系统电路模组，皆可利用集成电路制造工艺方式整合至该天线主体内部，并不会增加天线的体积，而成为一单一天线系统。

本发明宽频天线频段切换方法如下：驱动装置接收一外部讯号，该外部讯号由一系统电路模组以手动或自动方式产生，并可为变更操作频段的需求或告知目前操作频段；该驱动装置于收到该外部讯号后则驱动该切换单元，将收发装置的操作频率调整至对应的通讯通道的操作频段，从而完成该宽频天线频段切换的动作。

根据前述通讯原理，本发明可随时调整天线使用于对应的通讯通道的操作频率，因此当不同使用者在使用不同通讯设备及不同通讯通道时，该天线将可切换对应的频段从而涵盖该通讯通道所需求的操作频宽，将可有效提升该天线的频宽应用范围。

以下将结合附图和实施例进一步说明本发明的具体结构和特征。

附图说明

图1a为现有天线系统功能方块示意图。

图1b为现有缩小化倒F型天线结构图。

图1c为现有天线返回损失图。

图2a为本发明第一实施例的宽频天线频段切换装置的功能方块示意图。

图2b为本发明第一实施例的天线返回损失图。

图2c为本发明第一实施例的开关电路方块示意图。

图2d为本发明第一实施例的压控电容电路方块示意图。

图3为本发明第一实施例的宽频天线频段切换方法的工作流程图。

图4为本发明第二实施例的宽频天线频段切换装置的功能方块示意图。

具体实施方式

请参阅图2a，是本发明第一实施例的宽频天线频段切换装置的功能方块示意图，其主要包含一收发装置21、一切换单元221及一驱动装置222。

该收发装置21即为一般无线通讯装置的天线，用于接收及传送微波讯号。切换单元221及驱动装置222可构成频段切换电路22，其中切换单元221用于调整收发装置21的操作频段，而驱动装置222则驱动该切换单元221至对应的操作频段，其余微波讯号的调变处理及讯号解码程序则仍然经由射频模组23及系统电路模组24执行。前述的收发装置21、切换单元221、驱动装置222皆可整合于一天线装置2内部，成为一宽频天线频段切换装置，并不增加天线整体的体积。该宽频天线频段切换装置应用于电子器材，包括无线通讯产品，例如为移动电话(Mobile phone)或笔记本电脑(Notebook)，或是数字电视的频道切换内部的天线装置2。

本实施例的收发装置21与传统天线设计图1b相似，亦可采用相同结构设计，故不再赘述。

请参阅图2b，是本发明第一实施例的天线返回损失图，原天线装置2的操作模态W21中心频率为890MHz，其频宽在5dB返回损失定义下，约为34MHz(873～907MHz)，经由驱动装置222驱动切换单元221切换天线装置2操作模态中心频率至920MHz及950MHz，其返回损失曲线分别为W22及W23，其频宽在5dB返回损失定义下，分别为36MHz(903～939MHz)及34MHz(934～968MHz)，因此本实施例的天线装置2有效频段使用范围将增加至95MHz(873～968MHz)，显示此切换系统可大幅增加天线装置2使用频宽。

请参阅图2c，是本发明第一实施例的切换单元221采用开关(Switch)电路26方块示意图，其开关电路26系统内部具有多个匹配电路，而最少应设置2个匹配电路，但不以此为限。举例来说，设置匹配电路261、匹配电路262及匹配电路263，经由开关电路26对于匹配电路切换程序，切换对应的匹配电路而调整收发装置21的匹配阻抗至相对应的操作频段，因而增加天线装置2的使用频段从而扩大该天线装置2的使用范围。

请参阅图2d，是本发明第一实施例的切换单元221采用压控电容(VoltageControlled Capacitor)电路27方块示意图，其压控电容电路27内设置电容元件，利用不同电压值可控制电容元件的电容值大小，藉此调整收发装置21的匹配阻抗，因此天线装置2的操作频率便可切换至相对应的操作频段。

请参阅图3，是本发明第一实施例的宽频天线频段切换方法的工作流程图，其宽频天线频段切换方法流程如下：驱动装置222接收一外部讯号(S041)；该驱动装置222于收到该外部讯号后则驱动该切换单元221(S042)；该切换单元221将收发装置21的操作频率调整至对应的通讯通道的操作频段，藉此完成该宽频天线频段切换的动作(S043)。其中，该外部讯号是由一系统电路模组24以手动或自动方式产生，并可为变更操作频段的需求或告知目前操作频段。该驱动装置222为一电路驱动芯片(chip)，可改变自该系统电路模组24所传送的外部讯号的强度。该切换单元221可为开关电路26或压控电容式电路27，通过选择不同的匹配电路而调整收发装置21的匹配阻抗，从而达到操作频段切换的目的。

请参阅图4，为本发明第二实施例宽频天线频段切换装置的功能方块示意图，本实施例与上述第一实施例大致相同，其差异处在于另包含一系统电路模组24，经由系统电路模组24以手动或自动方式产生一外部讯号，该驱动装置222于收到该外部讯号后则驱动该切换单元221至对应的操作频段。而其收发装置21、切换单元221、驱动装置222及系统电路模组24皆可整合于一天线装置2内部。

前述的系统电路模组24以手动或自动方式产生一外部讯号，可搭配一操作介面或输入装置以手动产生该外部讯号；或是由搭配的电子器材按照使用状况主动产生该外部讯号，从而降低整体电路系统的工作负载，提高宽频天线频段切换的效率。

Claims (9)

1.一种宽带天线频段切换装置，是使用于具天线装置的电子器材中而可改变该天线装置之操作频段，其特征在于，包含：

一收发装置，用以接收及传送微波讯号；

一切换单元，用于调整该收发装置所适用之操作频段；及

一驱动装置，接收一外部讯号并驱动该切换单元，包括一电路驱动芯片，可调变该外部讯号之强度。

2.根据权利要求1所述的宽带天线频段切换装置，其特征在于，该切换单元为一开关电路，至少为二个匹配电路组成。

3.根据权利要求1所述的宽带天线频段切换装置，其特征在于，该切换单元为一压控电容电路。

4.一种宽带天线频段切换方法，其特征在于，其步骤包含：

驱动装置接收一外部讯号，并可调变该外部讯号的强度；

该驱动装置驱动切换单元运作；及

该切换单元将收发装置之操作频率调整至对应之通讯信道的操作频段并完成运作。

5.根据权利要求4所述的宽带天线频段切换方法，其特征在于，该外部讯号是由一系统电路模块以手动方式传送至驱动装置，藉此改变自该系统电路模块所传送的外部讯号的强度。

6.根据权利要求4所述的宽带天线频段切换方法，其特征在于，该外部讯号是由一系统电路模块以自动方式传送至驱动装置，藉此改变自该系统电路模块所传送的外部讯号的强度。

7.一种宽带天线频段切换装置，是使用于具天线装置之电子器材中而可改变该天线装置之操作频段，其特征在于，包含：

一收发装置，用以接收及传送微波讯号；

一切换单元，用于调整该收发装置之操作频段；

一驱动装置，用以驱动该切换单元，包括一电路驱动芯片，可调变自系统电路模块所传送讯号的强度；及

一系统电路模块，系传送一讯号至驱动装置。

8.根据权利要求7所述的宽带天线频段切换装置，其特征在于，该切换单元为一开关电路，至少为二个匹配电路组成。

9.根据权利要求7所述的宽带天线频段切换装置，其特征在于，该切换单元为一压控电容电路。

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