CN102055071B - 可重构式多频天线系统及其电子装置 - Google Patents

Abstract

一种可重构式多频天线系统及其电子装置。该可重构式多频天线系统包括信号传输金属、接地金属、至少二个共振腔与至少二个开关。信号传输金属与接地金属分别为可重构式天线系统的信号馈入端与接地端。至少二个共振腔设置于信号传输金属的至少一侧，每一开关单独连接于至少二个共振腔或其中的一共振腔，每一开关具有控制端，每一开关分别单独接收至少二个控制信号其中的一控制信号。其中至少二个控制信号分别单独控制开关的短路与断路，至少二个共振腔形成半封闭或封闭的一共振腔配置，并根据共振腔配置以激发出具有某一频率的信号。

Description

可重构式多频天线系统及其电子装置

技术领域

本发明涉及一种天线系统，且特别涉及一种可重构式多频天线系统及具有此可重构式多频天线系统的电子装置。 

背景技术

无线通讯技术中的各种通讯规格相继订定，例如第一代手机通讯系统采用先进移动电话系统(AMPS)的规格，第二代手机通讯系统采用泛欧数字式移动电话系统(GSM)的规格，第三代手机通讯系统采用宽频多重分码存取(WCDMA)的规格，第3.5代手机通系统采用高速下行分组接入(HSDPA)的规格，第四代手机通讯系统采用全球互通微波存取(WiMAX)与长期演进技术(LTE)的规格。另外，还有其它的数据和图像传输规格，如无线区域网络(WLAN)、地面数字图像广播(DVB-T)以及手持数字图像广播(DVB-H)等，也相继地被订定与改良。然而，上述这些通讯规格的操作频率不同，所占据的频带也不同，因此手机通讯装置必须具有能够同时接收多个不同频带信号的天线，才能支持多个不同的通讯规格。 

近年来手机不再只是单纯的语音收发工具，而是数据、影音甚至是娱乐的界面，更强调卫星导航(GPS)、HSDPA、频率调制(FM)、WLAN、和DVB-T...等整合的功能，但不同的通讯系统，其操作频率不同，因此所需的天线结构也不同，在不增加电路面积的情况下，则必须用单一天线实现多操作频段，以满足不同系统的需求。 

发明内容

本发明的示范例子提供一种可重构式多频天线系统，其包括信号传输金属、接地金属、至少二个共振腔与至少二个开关。信号传输金属与接地金属分别为可重构式天线系统的信号馈入端与接地端。至少二个共振腔设置于信号传输金属的至少一侧，每一开关单独连接于至少二个共振腔或其中的一共振腔，每一开关具有控制端，每一开关分别单独接收至少二个控 制信号其中的一控制信号。其中至少二个控制信号分别单独控制开关的短路与断路，至少二个共振腔形成半封闭或封闭的一共振腔配置(configuration)，并根据共振腔配置以激发出具有某一频率的信号。 

本发明的示范例子提供一种电子装置，包括收发芯片与可重构式多频天线系统，其中收发芯片与可重构式多频天线系统电性连结。可重构式多频天线系统包括信号传输金属、接地金属、至少二个共振腔与至少二个开关。信号传输金属与接地金属分别为可重构式天线系统的信号馈入端与接地端。至少二个共振腔设置于信号传输金属的至少一侧，每一开关单独连接于至少二个共振腔或其中的一共振腔，每一开关具有控制端，每一开关分别单独接收至少二个控制信号其中的一控制信号。其中至少二个控制信号分别单独控制开关的短路与断路，至少二个共振腔形成半封闭或封闭的一共振腔配置，并根据共振腔配置以激发出具有某一频率的信号。 

基于上述，可重构式多频天线系统可通过改变控制信号来控制开关的短路或断路(亦即被关闭而未导通)，以使得最后所产生的共振腔的配置不全相同，而能够让可重构式多频天线系统操作于不同的操作频段。 

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。 

附图说明

图1是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统100的平面结构图。 

图2是示范例子所提供用于可重构式多频天线系统100的板材结构的示意图。 

图3A～图3I分别是可重构式多频天线系统100在不同共振腔配置所形成的共振腔的示意图。 

图4A～图4I是对应于图3A～3I的共振腔配置的折返损失曲线图。 

图5是可重构式多频天线系统100根据控制信号C1～C4所产生的多个操作频段BW_1～BW_9与各通讯规格采用的频段的对照示意图。 

图6是图4A～图4I的各种共振腔配置所对应的最大/中心/最小频率及其增益的表格。 

图7A是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统200的平面结构 图。 

图7B是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统220的平面结构图。 

图8A是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统300的平面结构图。 

图8B是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统320的平面结构图。 

图9是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统400的平面结构图。 

图10A是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统500的平面结构图。 

图10B是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统530的平面结构图。 

图10C是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统560的平面结构图。 

图11A是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统600的平面结构图。 

图11B是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统620的平面结构图。 

图11C是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统630的平面结构图。 

图11D是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统640的平面结构图。 

图11E是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统650的平面结构图。 

图11F是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统660的平面结构图。 

图11G是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统670的平面结构图。 

图12A是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统800的平面结构图。 

图12B是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统820的平面结构图。 

图12C是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统840的平面结构图。 

图13是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统900的平面结构图。 

图14是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统990的平面结构图。 

【主要元件符号说明】 

100：可重构式多频天线系统 

101～104：半封闭共振腔 

106：信号传输金属 

108：接地金属 

110：控制单元 

111～114：开关 

111-1、112-1、113-1、114-1、111-2、112-2、113-2、114-2：开关的一端 

101-1、102-1、103-1、104-1、101-2、102-2、103-2、104-2：半封闭共振腔的一端 

200：可重构式多频天线系统 

201～203：半封闭共振腔 

204：信号传输金属 

206：接地金属 

210：控制单元 

211～213：开关 

211-1、212-1、213-1、211-2、212-2、213-2：开关的一端 

201-1、202-1、203-1、201-2、202-2、203-2：半封闭共振腔的一端 

220：可重构式多频天线系统 

221、222：半封闭共振腔 

223：封闭共振腔 

224：信号传输金属 

226：接地金属 

230：控制单元 

231、232：开关 

221-1、222-1、221-2、222-2：开关的一端 

221-1、222-1、221-2、222-2：半封闭共振腔的一端 

300：可重构式多频天线系统 

301～304：半封闭共振腔 

320：可重构式多频天线系统 

321～324：半封闭共振腔 

400：可重构式多频天线系统 

401～404：半封闭共振腔 

411～414：开关 

411-1、412-1、413-1、414-1、411-2、412-2、413-2、414-2：开关的一端 

401-1、402-1、403-1、404-1、401-2、402-2、403-2、404-2：半封闭共振腔的一端 

500：可重构式多频天线系统 

501～504：半封闭共振腔 

521～524：内嵌共振腔 

506：信号传输金属 

510：控制单元 

512、513、516、517：内嵌共振腔控制开关 

511、514、515、518：开关 

511-1、514-1、515-1、518-1、511-2、514-2、515-2、518-2：开关的一端 

501-1、502-1、503-1、504-1、501-2、502-2、503-2、504-2：半封闭共振腔的一端 

530：可重构式多频天线系统 

531～534：内嵌共振腔 

541～544：内嵌共振腔控制开关 

541-1、542-1、543-1、544-1、541-2、542-2、543-2、544-2：内嵌共振 腔控制开关的一端 

531-1、532-1、533-1、534-1、531-2、532-2、533-2、534-2：内嵌共振腔的一端 

560：可重构式多频天线系统 

561～564：内嵌共振腔 

571～574：内嵌共振腔控制开关 

571-1、572-1、573-1、574-1、571-2、572-2、573-2、574-2：内嵌共振腔控制开关的一端 

561-1、562-1、563-1、564-1、561-2、562-2、563-2、564-2：内嵌共振腔的一端 

600：可重构式多频天线系统 

601～604：半封闭共振腔 

610：控制单元 

611～618：开关 

611-1、612-1、613-1、614-1、615-1、616-1、617-1、618-1、611-2、612-2、613-2、614-2、615-2、616-2、617-2、618-2：开关的一端 

601-1、602-1、603-1、604-1、601-2、602-2、603-2、604-2、601-3、602-3、603-3、604-3、601-4、602-4、603-4、604-4：半封闭共振腔的一端 

620：可重构式多频天线系统 

901～916：非封闭共振腔 

921～940：开关 

921-1、922-1、923-1、924-1、921-2、922-2、923-2、924-2：开关的一端 

901-1、902-1、903-1、904-1、901-2、902-2、903-2、904-2：半封闭共振腔的一端 

630：可重构式多频天线系统 

640：可重构式多频天线系统 

650：可重构式多频天线系统 

660：可重构式多频天线系统 

670：可重构式多频天线系统 

800：可重构式多频天线系统 

820：可重构式多频天线系统 

840：可重构式多频天线系统 

900：可重构式多频天线系统 

990：可重构式多频天线系统 

具体实施方式

首先，请参照图1，图1是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统100的平面结构图。可重构式多频天线系统100是一种能够操作于多种不同频率的单一天线系统，且可重构式多频天线系统100包括了四个半封闭共振腔101～104、信号传输金属106、接地金属108、四个开关111～114与控制单元110。信号传输金属106用以做为重构式天线系统100的信号馈入端，接地金属108用以作为重构式天线系统100的接地端，且半封闭共振腔101～104均匀且对称地分布于信号传输金属106的两侧。 

开关111的其中一端111-1连结半封闭共振腔101的其中一端101-1，开关112的其中一端112-1连结半封闭共振腔102的其中一端102-1，开关111的另一端111-2连结半封闭共振腔102的另一端102-2，开关112的另一端112-2连结半封闭共振腔101的另一端101-2。113的其中一端113-1连结半封闭共振腔103的其中一端103-1，开关114的其中一端114-1连结半封闭共振腔104的其中一端104-1，开关113的另一端113-2连结半封闭共振腔104的另一端104-2，开关114的另一端114-2连结半封闭共振腔103的另一端103-2。控制单元110用以产生控制信号C1～C4以分别控制开关111～114的控制端，控制信号C1～C4可以控制开关111～114的短路或断路。当开关111～114全短路时，半封闭共振腔101～104会形成两个封闭共振腔，换句话说，此时的共振腔配置为两个封闭共振腔。 

要说明的是，上述的信号传输金属106与半封闭共振腔101～104可以用微带线作成，但并非限定以微带线来实施可重构式多频天线系统100。上述的开关111～114为射频(RF)开关，且可以用P参杂-本质硅-N参杂二极管(PIN二极管)、射频微机电系统(Radio Frequency MicroElectroMechanicalSystem，RF MEMS)开关或金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)开关来实施，但开关111～114未必限定要使用前述类型的开关来实施。另外，请参照图2，图2是示范例子所提供于可重构式多频天线系统 100的板材结构的示意图。可重构式多频天线系统100所使用的板材可以是耐燃材料等级4(FR4)双层板，其厚度为1.4厘米，且其上面的铜层厚度为0.036厘米。换句话说，可重构式多频天线系统100具有FR4双层板的基板(substrate)。另外，图2所提供于可重构式多频天线系统100的板材结构仅是一种实施方式，并非用以限定本发明。 

可重构式多频天线系统100的信号采微带线方式馈入单极天线(monopole antenna)，之后再激发四个半封闭共振腔101～104，以激发出对应频率的信号。更详细地说，可重构式多频天线系统100通过控制信号C1～C4来切换开关111～114，以控制四个半封闭共振腔101～104的连结关系，而使可重构式多频天线系统100产生多种不同的共振腔配置，并激发出各种不同的频率信号。控制单元110是根据使用者所要接收或发射的信号频率来产生控制信号C1～C4，并通过控制信号C1～C4控制可重构式多频天线系统100的共振腔配置。除此之外，控制单元110也可以根据天线增益的大小来产生控制信号，以选择适合于当下通讯环境的共振腔配置，以维持良好的通讯品质。 

值得一提的是，半封闭共振腔101～104与开关111～114所形成的共振腔所激发出的信号的频率会是其所形成的共振腔长度与位置(信号传输金属106与形成的共振腔的相对位置)的二维函数。请参照图3A～图3I，图3A～图3I分别是可重构式多频天线系统100在不同共振腔配置所形成的共振腔的示意图。在此使用F表示开关处于断路状态，N表示开关处于短路状态，并用开关111～114的状态来表示各种共振腔配置。 

在图3A中，开关111～114皆断路时，四个半封闭共振腔101～104彼此不连结，而形成如同图3A所示“FFFF”共振腔配置。同理，可类推得知图3B～图3I的共振腔配置分别是“FNFF”、“NFNF”、“NFFF”、“FNNF”、“NFNN”、“NNNF”、“NNNN”与“NFFN”共振腔配置。要说明的是，图3C的“NFNF”共振腔配置与图3E的“FNNF”共振腔配置所形成的两个共振的长度皆相同，但因为半封闭共振腔101～104与开关111～114所形成的共振腔所激发出的信号的频率会是其所形成的共振腔长度与位置的二维函数，因此其共振模态并不相同。可重构式多频天线系统100能够使用单一天线结构来产生不同的共振模态，又不需大量地增加电路面积，因此可重构式天线系统100满足目前手机多功能化与小型化的趋势。 

接着，请参照图4A～图4I，图4A～图4I是对应于图3A～图3I的共振腔配置的折返损失(return loss)曲线图。由图4A～图4I可以得知，当可重构式多频天线系统100操作于不同共振腔配置时，其将会有不同的共振模态。 

请参照图5，图5是可重构式多频天线系统100根据控制信号C1～C4所产生的多个操作频段BW_1～BW_9与各通讯规格采用的频段的对照示意图。图5的频段的对照示意图是可重构式多频天线系统100以电压驻波比(VSWR)为3∶1的基准，所获得的结果。根据图4A～图4I，可重构式多频天线系统100的9种共振腔配置共可以产生图5所示的频段BW_1～BW_9。由图5可以知道，可重构式多频天线系统100的操作频段涵盖了目前各种通讯规格所采用的操作频段，上述的各种通讯规格例如数字蜂窝式系统(DCS)、个人手持式电话系统(PHS)、个人通讯服务系统(PCS)、UMTS、第三代移动通讯(3G)、蓝牙(Bluetooth)、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g与WiMAX等规格。 

另外，请参照图6，图6是图4A～图4I的各种共振腔配置所对应的最大/中心/最小频率及其最大增益的表格。如同图6所示的表格，可重构式多频天线系统100可以使用不同共振腔配置来获得所要的操作频段。亦即，对应不同共振腔配置的操作频段会同时涵盖到某一特定频段。因此，控制单元110也可以根据天线增益的大小来产生控制信号，以选择适合于当下通讯环境的共振腔配置，以维持良好的通讯品质。 

接着，请参照图7A，图7A是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统200的平面结构图。可重构式多频天线系统200包括了半封闭共振腔201～203、信号传输金属204、接地金属206、控制单元210与开关211～213。信号传输金属204、接地金属206与图1的信号传输金属106、接地金属108相同，在此便不再赘述。与图1相异的是，图7A仅具有三个半封闭共振腔201～203与三个开关211～213，且控制单元仅产生三个控制信号C1～C3来控制开关211～213的短路与断路。开关211的其中一端211-1连结半封闭共振腔201的其中一端201-1，开关212的其中一端212-1连结半封闭共振腔202的其中一端202-1，开关211的另一端211-2连结半封闭共振腔202的另一端202-2，开关212的另一端212-2连结半封闭共振腔201的另一端201-2。213的其中一端213-1连结半封闭共振腔203的其中一端 203-1，开关213的另一端213-2连结半封闭共振腔203的另一端203-2。当开关211-213短路时，半封闭共振腔201～203与开关211～213会形成两个封闭共振腔。 

控制单元210一样可以通过控制信号来控制可重构式多频天线系统200的共振腔配置，例如，在开关211～213全断路，而产生“FFF”共振腔配置时，此共振腔配置所形成的共振腔如同图3B所示。又例如，在开关211与212短路，开关213断路，而产生“NNF”共振腔配置时，此共振腔配置所形成的共振腔如同图3G所示。综上所述，上述的可重构式多频天线系统200亦能使用单一天线结构来产生各种不同的共振模态。 

接着，请参照图7B，图7B是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统220的平面结构图。可重构式多频天线系统220包括了半封闭共振腔221～222、封闭共振腔223、信号传输金属224、接地金属226、控制单元230与开关231、232。信号传输金属224、接地金属226与图1的信号传输金属106、接地金属108相同，在此便不再赘述。与图1相异的是，图7B仅具有两个半封闭共振腔221、222与两个开关231、232，并多使用一个封闭共振腔223来取代半封闭共振腔103、104，且控制单元仅产生两个控制信号C1～C2来控制开关231、232的短路与断路。开关231的其中一端231-1连结半封闭共振腔221的其中一端221-1，开关232的其中一端232-1连结半封闭共振腔222的其中一端222-1，开关231的另一端231-2连结半封闭共振腔222的另一端222-2，开关232的另一端232-2连结半封闭共振腔221的另一端221-2。当开关231与232短路时，半封闭共振腔221、222、封闭共振腔223与开关231、232共形成两个封闭共振腔。 

控制单元230一样可以通过控制信号来控制可重构式多频天线系统220的共振腔配置，例如，在开关231、232全短路，而产生“NN”共振腔配置时，此共振腔配置所形成的共振腔如同图3H所示。又例如，在开关231短路，开关232断路，而产生“NF”共振腔配置时，此共振腔配置所形成的共振腔如同图3F所示。综上所述，上述的可重构式多频天线系统220亦能使用单一天线结构来产生各种不同的共振模态。 

接着，请参照图8A，是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统300的平面结构图。图8A与图1不同的是，图1的半封闭共振腔101～104为均匀线宽(线阻抗相同)的共振腔，然而图8A的半封闭共振腔301～304 为非均匀线宽(线阻抗不相同)的共振腔。除此之外，图1A的半封闭共振腔101～104是对称地分布在信号传输金属106的两侧，然而，图8A的半封闭共振腔301～304却是不对称地分布在信号传输金属306的两侧，也就是说，半封闭共振腔303与304线宽较大的一边未靠近信号传输金属306，而半封闭共振腔301与302线宽较大的一边靠近信号传输金属306。 

另外，请参照图8B，图8B是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统320的平面结构图。图8A与图8B不同的是，图8B的半封闭共振腔321～324是对称地分布在信号传输金属326的两侧，也就是说半封闭共振腔321～324线宽较大的一边皆靠近信号传输金属326。 

请参照图9，图9是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统400的平面结构图。此可重构式多频天线系统400与图1的可重构式多频天线系统100不同的是，可重构式多频天线系统400的开关411～414与半封闭共振腔401～404的连结方式是采用交叉方式。开关411的其中一端411-1连结半封闭共振腔401的其中一端401-1，开关412的其中一端412-1连结半封闭共振腔402的其中一端402-1，开关411的另一端411-2连结半封闭共振腔402的另一端402-2，开关412的另一端412-2连结半封闭共振腔401的另一端401-2。开关413的其中一端413-1连结半封闭共振腔403的其中一端403-1，开关414的其中一端414-1连结半封闭共振腔404的其中一端404-1，开关413的另一端413-2连结半封闭共振腔404的另一端404-2，开关414的另一端414-2连结半封闭共振腔403的另一端403-2。当开关411～414全短路时，半封闭共振腔401～404与开关411～414会形成两个像“8”字型的封闭共振腔。 

接着，请参照图10A，图10A是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统500的平面结构图。在图10A的例子中，可重构式多频天线系统500比图1的可重构式多频天线系统100多出数个内嵌共振腔521～524与数个内嵌控制开关512、513、516、517，其中这些内嵌共振腔521～524亦为半封闭共振腔且被半封闭共振腔501～504所包围。 

开关511的其中一端511-1连结半封闭共振腔501的其中一端501-1，开关514的其中一端514-1连结半封闭共振腔502的其中一端502-1，开关511的另一端511-2连结半封闭共振腔502的另一端502-2，开关514的另一端514-2连结半封闭共振腔501的另一端501-2。开关515的其中一端 515-1连结半封闭共振腔503的其中一端503-1，开关518的其中一端518-1连结半封闭共振腔504的其中一端504-1，开关515的另一端515-2连结半封闭共振腔504的另一端504-2，开关518的另一端518-2连结半封闭共振腔503的另一端503-2。 

内嵌开关512的其中一端512-1连结内嵌共振腔521的其中一端521-1，内嵌开关513的其中一端513-1连结内嵌共振腔522的其中一端522-1，内嵌开关512的另一端512-2连结内嵌共振腔522的另一端522-2，内嵌开关513的另一端513-2连结内嵌共振腔521的另一端521-2。内嵌开关516的其中一端516-1连结内嵌共振腔523的其中一端523-1，内嵌开关517的其中一端517-1连结内嵌共振腔524的其中一端524-1，内嵌开关516的另一端516-2连结内嵌共振腔524的另一端524-2，内嵌开关517的另一端517-2连结内嵌共振腔523的另一端523-2。当控制单元510将所有的开关511～518短路时，信号传输金属506的两侧会分别有两个封闭共振腔，且其中一个封闭共振腔会包围另一个封闭共振腔。 

接着，请参照图10B与图10C，图10B是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统530的平面结构图，而图10C是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统560的平面结构图。图10B与图10A不同的是，可重构式多频天线系统530的内嵌共振腔531～534的摆放方式与图10A不同。内嵌开关541的其中一端541-1连结内嵌共振腔531的其中一端531-1，内嵌开关542的其中一端542-1连结内嵌共振腔532的其中一端532-1，内嵌开关541的另一端541-2连结内嵌共振腔532的另一端532-2，内嵌开关542的另一端542-2连结内嵌共振腔531的另一端531-2。内嵌开关543的其中一端543-1连结内嵌共振腔533的其中一端533-1，内嵌开关544的其中一端544-1连结内嵌共振腔534的其中一端534-1，内嵌开关543的另一端543-2连结内嵌共振腔534的另一端534-2，内嵌开关544的另一端544-2连结内嵌共振腔533的另一端533-2。当内嵌控制开关541～544短路时，内嵌共振腔531～534并不会形成两个封闭共振腔，而形成两个类似“H”字型的半封闭共振腔。 

图10C与图10A不同的是，内嵌共振腔561～564不是半封闭共振腔，而是封闭共振腔。内嵌开关571的其中一端571-1连结内嵌共振腔561的其中一端561-1，内嵌开关572的其中一端572-1连结内嵌共振腔562的其 中一端562-1，内嵌开关571的另一端571-2连结内嵌共振腔562的另一端562-2，内嵌开关572的另一端572-2连结内嵌共振腔561的另一端561-2。内嵌开关573的其中一端573-1连结内嵌共振腔563的其中一端563-1，内嵌开关574的其中一端574-1连结内嵌共振腔564的其中一端564-1，内嵌开关573的另一端573-2连结内嵌共振腔564的另一端564-2，内嵌开关574的另一端574-2连结内嵌共振腔563的另一端563-2。当内嵌控制开关571～574皆短路时，内嵌共振腔561～564会形成两个类似“8”字型的封闭共振腔。 

接着，请参照图11A，图11A是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统600的平面结构图。图11A与图1不同的是，图11A多出了数个在水平方向上的开关611～614，开关611～614分别连结半封闭共振腔601～604的两端，换句话说，可重构式多频天线系统600采用一种环状组合型结构来连结各个半封闭共振腔601～604。 

开关611的一端611-1连结半封闭共振腔601的一端601-1，开关611的一端611-2连结半封闭共振腔601的一端601-2，开关616的一端616-1连结半封闭共振腔601的一端601-3，开关615的一端615-1连结半封闭共振腔601的一端601-4。开关615的一端615-2连结半封闭共振腔602的一端602-1，开关612的一端612-1连结半封闭共振腔602的一端602-2，开关612的一端612-2连结半封闭共振腔602的一端602-3，开关616的一端616-2连结半封闭共振腔602的一端602-4。 

开关617的一端617-1连结半封闭共振腔603的一端603-1，开关613的一端613-1连结半封闭共振腔603的一端603-2，开关613的一端613-2连结半封闭共振腔603的一端603-3，开关618的一端618-1连结半封闭共振腔603的一端603-4。开关618的一端618-2连结半封闭共振腔604的一端604-1，开关614的一端614-1连结半封闭共振腔604的一端604-2，开关614的一端614-2连结半封闭共振腔604的一端604-3，开关617的一端617-2连结半封闭共振腔604的一端604-4。 

当控制单元610控制开关611～614短路，而开关615～618断路时，半封闭共振腔601～604会形成四个封闭共振腔。 

接着，请参照图11B，图11B是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统620的平面结构图。可重构式多频天线系统620是采用一种环状组合型结构来连结各个共振腔。可重构式多频天线系统620的非封闭共振 腔901～916中的每四个非封闭共振腔901～904、905～908、909～912、913～916可以通过多个开关921～924、927～930、931～934、937～940而连结成封闭形状，其中非封闭共振腔902与905之间又通过开关925连结，非封闭共振腔904与907之间又通过开关926连结，非封闭共振腔912与914之间又通过开关935连结，非封闭共振腔911与913之间又通过开关936连结。 

开关921的一端921-1连结非封闭共振腔901的一端901-1，开关921的一端921-2连结非封闭共振腔903的一端903-2。开关922的一端922-1连结非封闭共振腔903的一端903-1，开关922的一端922-2连结非封闭共振腔904的一端904-2。开关923的一端923-1连结非封闭共振腔904的一端904-1，开关923的一端923-2连结非封闭共振腔902的一端902-2。开关924的一端924-1连结非封闭共振腔902的一端902-1，开关924的一端924-2连结非封闭共振腔的一端901-2。另外，每四个非封闭共振腔905～908、909～912、913～916可以通过多个开关927～930、931～934、937～940连结成封闭形状的连结方式则可以依此类推。 

图11B的共振腔并非是半封闭共振腔，且其共振腔数目也与图11A的共振腔数目不同，图11B的共振腔虽为非封闭共振腔，但与图11A同样的是，当所有的开关皆短路时，这些共振腔都会形成数个封闭共振腔。图11B的每一个非封闭共振腔的两端分别通过开关与邻近的另外两个非封闭共振腔相连，除此之外，更有数个非封闭共振腔的两端以外的另一端通过开关与邻近的两个非封闭共振腔外的另一个邻近的非封闭共振腔相连。 

接着，请参照图11C、图11D，图11C是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统630的平面结构图，图11D是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统640的平面结构图。可重构式多频天线系统630与640同样是采用一种环状组合型结构来连结各个共振腔，只是可重构式多频天线系统630的共振腔的摆放位置并不对称，其呈现了一种上下不对称的结构，同样地，可重构式多频天线系统640的共振腔的摆放位置亦不对称，但其呈现了一种左右不对称的结构。 

请参照图11E，图11E是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统650的平面结构图。可重构式多频天线系统650亦是采用一种环状组合型结构来连结各个共振腔，但可重构式多频天线系统650的共振腔左右两 侧的共振腔数目不对称。请参照图11F与图11G，图11F是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统660的平面结构图，图11G是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统670的平面结构图。可重构式多频天线系统660与670同样是采用一种环状组合型结构来连结各个共振腔，其中可重构式多频天线系统660的左右两侧的共振腔的数目并无限制，且可以自左右两侧随意延长。另外，可重构式多频天线系统670的上下两侧的共振腔的数目并无限制，且可以自上方或下方随意延长。 

接着，请参照图12A～图12C，图12A是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统800的平面结构图，图12B是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统820的平面结构图，而图12C是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统840的平面结构图。可重构式多频天线系统800的共振腔为长方形或矩形的共振腔，可重构式多频天线系统820的共振腔为任意四边形共振腔(例如梯形共振腔)，另外，可重构式多频天线系统840的半圆型或半椭圆形的共振腔，除了图12A～图12C所绘示的共振腔的形状之外，共振腔的形况也可以是任意的多边形，例如等腰三角形、正五边形与十二边形等。 

接着，请参照图13，图13是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统900的平面结构图。可重构式多频天线系统900的左右两侧采用了不同型式的共振腔结构，其左侧使用四边形与半椭圆形的共振腔，右侧则是采用数个用以构成环形的共振腔。其中需说明的是，在另一实施例中，共振腔结构也可为左侧使用数个用以构成环形的共振腔，右侧则是采用四边形与半椭圆形的共振腔(未绘于图式)。 

最后，请参照图14，图14是示范例子所提供的一种可重构式多频天线系统990的平面结构图。前述的可重构式多频天线系统皆为2维平面结构，但为了再增加共振模态以及缩小面积，图14的可重构式多频天线系统990则采用了简单的3维结构，如图14所示，除了原本的上下两平面共振腔外，在板材背面再增加相同的共振腔，此上下共振腔作适当的连接，以达到立体结构的可重构性。 

根据上面多种不同示范例子所提供的可重构式天线系统，可以知道上述的共振腔的形状、连结方式、数目与摆放位置等，都没有一定的限制。另外，上述的可重构式天线系统皆可以应用于电子装置，其中上述的可重 构式多频天线系统会与电子装置的收发芯片电性连结。 

综上所述，可重构式多频天线系统可通过改变控制信号来控制开关的短路或断路，以使得最后所产生的共振腔的共振腔配置不全相同，而能够让可重构式多频天线系统操作于不同的操作频段。另外，上述的可重构式多频天线系统的电路面积小，且能达到单一天线结构接收多种不同频率的信号的功能。 

虽然本发明已以数个示范例子公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。 

Claims (18)

1.一种可重构式多频天线系统，包括：

一信号传输金属，为该可重构式天线系统的一信号馈入端；

一接地金属，为该可重构式天线系统的一接地端；

至少二个共振腔，设置于该信号传输金属的至少一侧；以及

至少二个开关，每一开关单独连接于该至少二个共振腔或其中的一共振腔，该每一开关具有一控制端，该每一开关分别单独接收至少二个控制信号其中的一控制信号；

其中该至少二个控制信号分别单独控制该开关的短路与断路，该至少二个共振腔形成半封闭或封闭的一共振腔配置，根据该共振腔配置以激发出具有一频率的一信号。

2.如权利要求1所述的可重构式多频天线系统，其中该可重构式多频天线系统包括四个共振腔与四个开关，且该每一开关的该控制端分别单独接收四个控制信号其中的一控制信号，该四个共振腔包含一第一半封闭共振腔、一第二半封闭共振腔、一第三半封闭共振腔、一第四半封闭共振腔，该第一半封闭共振腔具有一第一端以及一第二端，该第二半封闭共振腔具有一第三端以及一第四端，该第三半封闭共振腔具有一第五端以及一第六端，该第四半封闭共振腔具有一第七端以及一第八端，该四个开关包含一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关，该四个控制信号包含一第一控制信号、一第二控制信号、一第三控制信号以及一第四控制信号，其中该第一半封闭共振腔以及该第二半封闭共振腔设置于该信号传输金属的一侧，该第三半封闭共振腔以及该第四半封闭共振腔设置于相对于该信号传输金属该侧的另一侧，该第一开关连接于该第一端以及该第三端之间，该第二开关连接于该第二端以及该第四端之间，该第三开关连接于该第五端以及该第七端之间，该第四开关连接于该第六端以及该第八端之间，当该第一控制信号、该第二控制信号、该第三控制信号以及该第四控制信号分别控制该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关短路时，该共振腔配置为该第一半封闭共振腔与该第二半封闭共振腔，以及该第三半封闭共振腔与该第四半封闭共振腔所形成的二个封闭共振腔的组合。

3.如权利要求1所述的可重构式多频天线系统，其中该可重构式多频天线系统包括三个共振腔与三个开关，且该每一开关的该控制端分别单独接收三个控制信号其中一控制信号，该三个共振腔包含一第一半封闭共振腔、一第二半封闭共振腔与一第三半封闭共振腔，该第一半封闭共振腔具有一第一端以及一第二端，该第二半封闭共振腔具有一第三端以及一第四端，该第三半封闭共振腔具有一第五端以及一第六端，该三个开关包含一第一开关、一第二开关与一第三开关，该三个控制信号包含一第一控制信号、一第二控制信号与一第三控制信号，其中该第一半封闭共振腔以及该第二半封闭共振腔设置于该信号传输金属的一侧，该第三半封闭共振腔设置于相对于该信号传输金属该侧的另一侧，该第一开关连接于该第一端以及该第三端之间，该第二开关连接于该第二端以及该第四端之间，该第三开关连接于该第五端以及该第六端之间，当该第一控制信号、该第二控制信号与该第三控制信号分别控制该第一开关、该第二开关与该第三开关短路时，该共振腔配置为该第一半封闭共振腔与该第二半封闭共振腔，以及该第三半封闭共振腔所形成的二个封闭共振腔的组合。

4.如权利要求1所述的可重构式多频天线系统，其中该可重构式多频天线系统包括三个共振腔与二个开关，且该每一开关分别单独接收二个控制信号其中的一控制信号，该三个共振腔包含一第一半封闭共振腔、一第二半封闭共振腔与一第一封闭共振腔，该第一半封闭共振腔具有一第一端以及一第二端，该第二半封闭共振腔具有一第三端以及一第四端，该二个开关包含一第一开关与一第二开关，该二个控制信号包含一第一控制信号与一第二控制信号，其中该第一半封闭共振腔以及该第二半封闭共振腔设置于该信号传输金属的一侧，该第一封闭共振腔设置于相对于该信号传输金属该侧的另一侧，该第一开关连接于该第一端以及该第三端之间，该第二开关连接于该第二端以及该第四端之间，当该第一控制信号与该第二控制信号分别控制该第一开关与该第二开关短路时，该共振腔配置为该第一半封闭共振腔与该第二半封闭共振腔，以及该第一封闭共振腔所形成的二个封闭共振腔的组合。

5.如权利要求2所述的可重构式多频天线系统，其中该四个共振腔为非均匀线宽的共振腔，且该四个共振腔不对称地分布于该信号传输金属的两侧。

6.如权利要求2所述的可重构式多频天线系统，其中该四个共振腔为非均匀线宽的共振腔，且该四个共振腔对称地分布于该信号传输金属的两侧。

7.如权利要求2所述的可重构式多频天线系统，还包括四个内嵌共振腔与四个内嵌开关，且该每一内嵌开关具有一控制端，该每一内嵌开关的该控制端接收四个内嵌控制信号其中的一内嵌控制信号，该四个内嵌共振腔包含一第一内嵌半封闭共振腔、一第二内嵌半封闭共振腔、一第三内嵌半封闭共振腔、一第四内嵌半封闭共振腔，该第一内嵌半封闭共振腔具有一第九端以及一第十端，该第二内嵌半封闭共振腔具有一第十一端以及一第十二端，该第三内嵌半封闭共振腔具有一第十三端以及一第十四端，该第四内嵌半封闭共振腔具有一第十五端以及一第十六端，该四个开关包含一第一内嵌开关、一第二内嵌开关、一第三内嵌开关、一第四内嵌开关，该四个内嵌控制信号包含一第一内嵌控制信号、一第二内嵌控制信号、一第三内嵌控制信号以及一第四内嵌控制信号，其中该第一内嵌半封闭共振腔以及该第二内嵌半封闭共振腔设置于该信号传输金属的一侧，且该第一内嵌半封闭共振腔以及该第二内嵌半封闭共振腔分别位于该第一半封闭共振腔与该第二半封闭共振腔的内侧，该第三半封闭共振腔以及该第四半封闭共振腔设置于相对于该信号传输金属该侧的另一侧，且该第三内嵌半封闭共振腔以及该第四内嵌半封闭共振腔分别位于该第三半封闭共振腔与该第四半封闭共振腔的内侧，该第一内嵌开关连接于该第九端以及该第十一端之间，该第二内嵌开关连接于该第十端以及该第十二端之间，该第三内嵌开关连接于该第十三端以及该第十五端之间，该第四内嵌开关连接于该第十四端以及该第十六端之间，当该第一内嵌控制信号、该第二内嵌控制信号、该第三内嵌控制信号以及该第四内嵌控制信号分别控制该第一内嵌开关、该第二内嵌开关、该第三内嵌开关以及该第四内嵌开关短路，且该第一控制信号、该第二控制信号、该第三控制信号以及该第四控制信号分别控制该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关短路时，该共振腔配置为该第一半封闭共振腔与该第二半封闭共振腔，该第三半封闭共振腔与该第四半封闭共振腔所形成的二个封闭共振腔，以及该第一内嵌半封闭共振腔与该第二内嵌半封闭共振腔，该第三内嵌半封闭共振腔与该第四内嵌半封闭共振腔所形成的二个内嵌封闭共振腔的组合。

8.如权利要求2所述的可重构式多频天线系统，还包括四个内嵌共振腔与四个内嵌开关，且该每一内嵌开关具有一控制端，该每一内嵌开关的该控制端接收四个内嵌控制信号其中的一内嵌控制信号，该四个内嵌共振腔包含一第一内嵌半封闭共振腔、一第二内嵌半封闭共振腔、一第三内嵌半封闭共振腔、一第四内嵌半封闭共振腔，该第一内嵌半封闭共振腔具有一第九端以及一第十端，该第二内嵌半封闭共振腔具有一第十一端以及一第十二端，该第三内嵌半封闭共振腔具有一第十三端以及一第十四端，该第四内嵌半封闭共振腔具有一第十五端以及一第十六端，该四个开关包含一第一内嵌开关、一第二内嵌开关、一第三内嵌开关、一第四内嵌开关，该四个内嵌控制信号包含一第一内嵌控制信号、一第二内嵌控制信号、一第三内嵌控制信号以及一第四内嵌控制信号，其中该第一内嵌半封闭共振腔以及该第二内嵌半封闭共振腔设置于该信号传输金属的一侧，且该第一内嵌半封闭共振腔以及该第二内嵌半封闭共振腔分别位于该第一半封闭共振腔与该第二半封闭共振腔的内侧，该第三半封闭共振腔以及该第四半封闭共振腔设置于相对于该信号传输金属该侧的另一侧，且该第三内嵌半封闭共振腔以及该第四内嵌半封闭共振腔分别位于该第三半封闭共振腔与该第四半封闭共振腔的内侧，该第一内嵌开关连接于该第九端以及该第十一端之间，该第二内嵌开关连接于该第十端以及该第十二端之间，该第三内嵌开关连接于该第十三端以及该第十五端之间，该第四内嵌开关连接于该第十四端以及该第十六端之间，当该第一内嵌控制信号、该第二内嵌控制信号、该第三内嵌控制信号以及该第四内嵌控制信号分别控制该第一内嵌开关、该第二内嵌开关、该第三内嵌开关以及该第四内嵌开关短路，且该第一控制信号、该第二控制信号、该第三控制信号以及该第四控制信号分别控制该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关短路时，该共振腔配置为该第一半封闭共振腔与该第二半封闭共振腔，该第三半封闭共振腔与该第四半封闭共振腔所形成的二个封闭共振腔，以及该第一内嵌半封闭共振腔与该第二内嵌半封闭共振腔，该第三内嵌半封闭共振腔与该第四内嵌半封闭共振腔所形成的二个内嵌半封闭共振腔的组合。

9.如权利要求2所述的可重构式多频天线系统，还包括四个内嵌共振腔与四个内嵌开关，且该每一内嵌开关具有一控制端，该每一内嵌开关的该控制端接收四个内嵌控制信号其中的一内嵌控制信号，该四个内嵌共振腔包含一第一内嵌封闭共振腔、一第二内嵌封闭共振腔、一第三内嵌封闭共振腔、一第四内嵌封闭共振腔，该第一内嵌封闭共振腔具有一第九端以及一第十端，该第二内嵌封闭共振腔具有一第十一端以及一第十二端，该第三内嵌封闭共振腔具有一第十三端以及一第十四端，该第四内嵌封闭共振腔具有一第十五端以及一第十六端，该四个开关包含一第一内嵌开关、一第二内嵌开关、一第三内嵌开关、一第四内嵌开关，该四个内嵌控制信号包含一第一内嵌控制信号、一第二内嵌控制信号、一第三内嵌控制信号以及一第四内嵌控制信号，其中该第一内嵌封闭共振腔以及该第二内嵌封闭共振腔设置于该信号传输金属的一侧，且该第一内嵌封闭共振腔以及该第二内嵌封闭共振腔分别位于该第一半封闭共振腔与该第二半封闭共振腔的内侧，该第三半封闭共振腔以及该第四半封闭共振腔设置于相对于该信号传输金属该侧的另一侧，且该第三内嵌封闭共振腔以及该第四内嵌封闭共振腔分别位于该第三半封闭共振腔与该第四半封闭共振腔的内侧，该第一内嵌开关连接于该第九端以及该第十一端之间，该第二内嵌开关连接于该第十端以及该第十二端之间，该第三内嵌开关连接于该第十三端以及该第十五端之间，该第四内嵌开关连接于该第十四端以及该第十六端之间，当该第一内嵌控制信号、该第二内嵌控制信号、该第三内嵌控制信号以及该第四内嵌控制信号分别控制该第一内嵌开关、该第二内嵌开关、该第三内嵌开关以及该第四内嵌开关短路，且该第一控制信号、该第二控制信号、该第三控制信号以及该第四控制信号分别控制该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关短路时，该共振腔配置为该第一半封闭共振腔与该第二半封闭共振腔，该第三半封闭共振腔与该第四半封闭共振腔所形成的二个封闭共振腔，以及该第一内嵌封闭共振腔与该第二内嵌封闭共振腔，该第三内嵌封闭共振腔与该第四内嵌封闭共振腔所形成的二个内嵌封闭共振腔的组合。

10.如权利要求2所述的可重构式多频天线系统，其中该可重构式多频天线系统还包括一第五开关、一第六开关、一第七开关与一第八开关，该第一半封闭共振腔还具有一第九端与一第十端，该第二半封闭共振腔还具有一第十一端与一第十二端，该第三半封闭共振腔还具有一第十三端与一第十四端，该第四半封闭共振腔还具有一第十五端与一第十六端，该第五开关、该第六开关、该第七开关与该第八开关分别具有一控制端，以分别接收一第五控制信号、一第六控制信号、一第七控制信号与一第八控制信号，该第五开关的两端分别耦接于该第九端与该第十端，该第六开关的两端分别耦接于该第十一端与该第十二端，该第七开关的两端分别耦接于该第十三端与该第十四端，该第八开关的两端分别耦接于该第十五端与该第十六端。

11.如权利要求1所述的可重构式多频天线系统，该可重构式多频天线系统包括至少四个共振腔与至少四个开关，且该每一开关的该控制端分别单独接收该至少四个控制信号其中的一控制信号，该至少四个共振腔为非封闭共振腔且设置于该信号传输金属的一侧，该四个非封闭共振腔包含一第一非封闭共振腔、一第二非封闭共振腔、一第三非封闭共振腔、一第四非封闭共振腔，该第一非封闭共振腔具有一第一端以及一第二端，该第二非封闭共振腔具有一第三端以及一第四端，该第三非封闭共振腔具有一第五端以及一第六端，该第四非封闭共振腔具有一第七端以及一第八端，该四个开关包含一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关，该四个控制信号包含一第一控制信号、一第二控制信号、一第三控制信号以及一第四控制信号，该第一开关连接该第一端与该第八端之间，该第二开关连接该第二端与该第三端之间，该第三开关连接该第四端与该第五端之间，该第四开关连接该第六端与该第七端之间，当该至少四个控制信号控制该至少四个开关短路时，该共振腔配置为该四个非封闭共振腔所形成的至少一个封闭共振腔。

12.如权利要求2所述的可重构式多频天线系统，其中该四个共振腔的每一个为一方形共振腔、一任意四边形共振腔、一圆形共振腔、一多边形共振腔或一椭圆形共振腔。

13.如权利要求11所述的可重构式多频天线系统，其中该可重构式多频天线系统还包括至少一第一半封闭共振腔、至少一第二半封闭共振腔、至少一第五开关与至少一第六开关，该第一半封闭共振腔与第二半封闭共振腔设置于该信号传输金属的另一侧，该第五开关与该第六开关分别具有一控制端，以分别接收一第五与第六控制信号，该第一半封闭共振腔具有一第九端与一第十端，第二半封闭共振腔具有一第十一端与一第十二端，该第五开关连接于该第九端与该第十一端之间，该第六开关连接于该第十端与该第十二端之间，当该第一至该第六控制信号控制至少该第一至该第六个开关短路时，该共振腔配置为该四个非封闭共振腔，以及该第五与该第六半封闭共振腔所形成二个封闭共振腔的组合。

14.如权利要求1所述的可重构式多频天线系统，其中该至少二个开关的每一个为一PIN二极管、一射频微机电系统RF MEMS开关或一金属氧化物半导体MOS开关。

15.如权利要求1所述的可重构式多频天线系统，还包括一控制单元，用以产生该至少二个控制信号。

16.如权利要求15所述的可重构式多频天线系统，其中这些控制信号根据使用者所要接收或发射的信号频率或为维持良好的通讯品质的天线增益的大小而产生。

17.如权利要求1所述的可重构式多频天线系统，其中该可重构式多频天线系统包括一基板。

18.一种电子装置，包括：

一收发芯片；以及

一可重构式多频天线系统，电性连结于该收发芯片，包括：

一信号传输金属，为该可重构式天线系统的一信号馈入端；

一接地金属，为该可重构式天线系统的一接地端；

至少二个共振腔，设置于该信号传输金属的至少一侧；以及

至少二个开关，每一开关单独连接于该至少二个共振腔或其中的一共振腔，该每一开关具有一控制端，该每一开关的该控制端分别单独接收至少二个控制信号其中的一控制信号；

其中该至少二个控制信号分别单独控制该开关的短路与断路，该至少二个共振腔形成半封闭或封闭的一共振腔配置，根据该共振腔配置以激发出具有一频率的一信号。

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