CN102170293B

CN102170293B - 无线通信装置及其方法

Info

Publication number: CN102170293B
Application number: CN2010101261585A
Authority: CN
Inventors: 吴维扬; 林孝全
Original assignee: High Tech Computer Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: CN102170293A

Abstract

无线通信装置及其方法。该无线通信装置包括一系统接地面及一伸缩式天线。系统接地面包括一馈入点。当伸缩式天线被改变为一第一长度，无线通信装置通过伸缩式天线收发一第一频带范围的一第一信号藉以供一第一射频系统使用。当伸缩式天线被改变为一第二长度，无线通信装置通过伸缩式天线无线收发第一频带范围的第一信号与一第二频带范围的一第二信号以分别供第一射频系统与第二射频系统使用。第一频带范围的中心频率实质上为一参考频率的一第一奇数倍，第二频带范围的中心频率实质上为参考频率的一第二奇数倍，第一奇数不同于第二奇数。

Description

无线通信装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信装置，特别涉及包括伸缩式天线的一种无线通信装置。

背景技术

现在已经进入无线通信的时代，无线通信装置在各种场合上的使用率也愈来愈高且其应用趋于多样化，例如手机、智慧型手机、多媒体播放器、个人数字助理器以及卫星导航器等等，各种小型的无线通信装置已经逐渐地被研发出来，并且成为人们在日常生活中所必需拥有的电子产品。

一般来说，无线通信装置接收及处理信号的方式，通常都是先通过天线接收信号之后，再将天线所接收到的信号传送至电路之中，然后开始对天线所接收到的信号进行一连串的处理。因此，天线的设计在无线通信装置中是很重要的。

在先前技术中，已知的无线通信装置需要两根天线才能同时支持全球定位系统(GPS)信号及数字电视(DVB-T/H)系统，其中一根天线用来支持全球定位系统信号，而另一根用来支持数字电视系统，使无线通信装置的成本增加，亦造成使用者使用上的不便。

发明内容

本发明提供一种无线通信装置及无线通信方法，利用单一天线，收发分别对应第一射频系统及第二射频系统的第一信号及第二信号。

本发明提供一种无线通信装置。无线通信装置包括系统接地面及伸缩式天线。系统接地面包括馈入点。伸缩式天线耦接馈入点。当伸缩式天线被改变为第一长度时，无线通信装置通过伸缩式天线无线收发第一频带范围的第一信号藉以供第一射频系统使用。当伸缩式天线被改变为第二长度时，无线通信装置通过伸缩式天线无线收发第一频带范围的第一信号与一第二频带范围的第二信号以分别供第一射频系统与第二射频系统使用。第一频带范围的中心频率实质上为参考频率的第一奇数倍，第二频带范围的中心频率实质上为参考频率的第二奇数倍，第一奇数不同于第二奇数。

在本发明的一实施例中，第二长度大于第一长度。

在本发明的一实施例中，系统接地面还包括接地点。当伸缩式天线为第一长度，接地点耦接伸缩式天线。当伸缩式天线为第二长度时，接地点不耦接伸缩式天线。

在本发明的一实施例中，无线通信装置还包括导电材料。当伸缩式天线为第一长度，导电材料耦接于接地点与伸缩式天线之间。当伸缩式天线为第二长度时，导电材料耦接接地点。

在本发明的一实施例中，第一射频系统为全球定位系统，第二射频系统为数字电视系统。

在本发明的一实施例中，无线通信装置还包括全球定位系统芯片组及数字电视系统芯片组。全球定位系统芯片组耦接馈入点。数字电视系统芯片组耦接馈入点。

在本发明的一实施例中，伸缩式天线还包括枢接结构。枢接结构用以改变伸缩式天线的方向。

在本发明的一实施例中，无线通信装置还包括匹配电路。匹配电路用以调整第一频带范围。

在本发明的一实施例中，伸缩式天线的共振频率为参考频率的奇数倍。

本发明提供一种无线通信方法。无线通信方法适用于无线通信装置，无线通信装置包括系统接地面及伸缩式天线。无线通信方法包括：将伸缩式天线改变为一第一长度使无线通信装置无线收发一第一频带范围的一第一信号以供一第一射频系统使用；将伸缩式天线改变为一第二长度使无线通信装置无线收发第一信号与一第二频带范围的一第二信号以分别供第一射频系统与一第二射频系统使用，第一频带范围的中心频率实质上为一参考频率的一第一奇数倍，第二频带范围的中心频率实质上为参考频率的一第二奇数倍，第一奇数不同于第二奇数。

在本发明的一实施例中，无线通信方法还包括利用一匹配电路来调整第一频带范围。

由此可知，在本发明的实施例中，无线通信装置的伸缩式天线的伸缩结构可用来改变伸缩式天线的长度，无线通信装置利用单一伸缩式天线即可支持第一射频系统及第二射频系统。

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1A～图1C绘示为本发明的实施例的无线通信装置的示意图。

图2A～图2C绘示为本发明的实施例的无线通信装置的示意图。

图3A～图3C绘示为本发明的实施例的无线通信装置所收发的信号的反射耗损对频率的关系图。

图4A～图4B绘示为本发明的实施例的无线通信方法的流程图。

图5A～图5C绘示为本发明的实施例的无线通信装置所收发的信号的辐射场型的示意图。

【主要元件符号说明】

1000：无线通信装置

1100：系统接地面

1110：馈入点

1200A～1200C：伸缩式天线

1120：接地点

1220：枢接结构

1300：导电材料

2000A～2000B：无线通信方法

VSWR_A～VSWR_C2：特定频率下的反射损耗

S2100～S2300：步骤

具体实施方式

已知的无线通信装置需要两根天线才能支持全球定位系统信号及数字电视系统，使无线通信装置的成本增加，亦造成使用者使用上的不便。

有鉴于此，本发明的实施例的伸缩式天线包括伸缩结构，其主要用以改变伸缩式天线辐射体的长度，以下用天线长度简称天线辐射体的长度。当伸缩式天线被收于无线通信装置时，改变伸缩式天线长度为第一长度，无线通信装置通过伸缩式天线而收发第一频带范围内的第一信号，并藉以供第一射频系统使用。当伸缩式天线被拉出无线通信装置外时，改变为第二长度，无线通信装置通过伸缩式天线而收发第一信号与第二频带范围内的第二信号，并同时分别供第一射频系统与第二射频系统使用。

具体而言，当伸缩式天线被改变为第一长度时，无线通信装置可在第一频带范围内，对第一信号提供良好的收讯品质；当伸缩式天线被改变为第二长度时，无线通信装置可在第一频带范围内的第一信号及第二频带范围内的第二信号提供良好的收讯品质。因此，本发明的实施例的无线通信装置仅利用单一伸缩式天线即可同时支持全球定位系统信号及数字电视系统，有效地避免无线通信装置的成本增加及使用者使用上的不便。

下面将参考附图详细阐述本发明的实施例，附图举例说明了本发明的示范实施例，其中相同标号指示同样或相似的步骤。

第一实施例

图1A～图1C绘示为本发明的实施例的无线通信装置的示意图，其中可包括智慧型手机、PDA、GPS装置、Smartbook、Netbook、Notebook、UMPC...等等，只要是可同时支持全球定位系统信号及数字电视系统的装置皆可为其中的一实施例。

请参照图1A～图1C。无线通信装置1000以智慧型手机为例进行说明，主要系利用单一伸缩式天线即可同时支持全球定位系统信号及数字电视系统，有效地避免无线通信装置的成本增加及使用者使用上的不便。图1A～图1B是表示无线通信装置于直立状态(portrait mode)下的示意图，而图1C则表示无线通信装置于横放状态(landscape mode)下的示意图。

无线通信装置1000包括系统接地面1100及伸缩式天线1200A～1200C。系统接地面1100例如是印刷电路板的平面。伸缩式天线例如是配置于一基板上。系统接地面1100包括馈入点1110。伸缩式天线1200A～1200C耦接馈入点1110。伸缩式天线1200A～1200C包括伸缩结构(未绘示)。伸缩结构用以改变伸缩式天线辐射体的长度，为简化描述起见，之后用天线长度来简称天线辐射体的长度。请注意，伸缩式天线1200A～1200C为同一根伸缩式天线，但为了方便说明，以不同的标号标记。另外，伸缩式天线亦包括枢接结构1220。

图4A绘示为本发明的实施例的无线通信方法的流程图。请参照图1A及图4A。无线通信方法2000A包括步骤S2100～S2200。使用者以直立方式(portrait mode)来使用无线通信装置1000，且使用者将伸缩式天线1200A收在无线通信装置1000里。此时，步骤S2100中，伸缩式天线1200A为第一长度，例如是介于3.5～5.5公分之间，较佳长度为4.5公分，其为无线通信装置操作在GPS频率(1575MHz)时0.25倍的共振波长(λ)的相对应长度，无线通信装置1000通过伸缩式天线1200A而收发第一频率的第一信号以供第一射频系统使用。第一信号例如是全球定位系统(GPS)信号。第一频带范围例如是1572MHz～1578MHz。第一射频系统例如是全球定位系统。

请参照图1B及图4A。使用者以直立方式来使用无线通信装置1000。此时，步骤S2200中，伸缩式天线1200B为第二长度，例如是介于14～16公分之间，较佳长度为15.7公分，其为无线通信装置操作在数字电视系统频率(500MHz)时0.25倍的共振波长(λ)的相对应长度。此外使用者亦能以横放方式来使用无线通信装置1000，当伸缩式天线1200C为第二长度时，伸缩式天线1200B、1200C的长度相同，两者的差别仅在于形状，伸缩式天线1200C呈L状，而伸缩式天线1200B则为直线状。第一长度例如是介于7～9公分之间，较佳地为8.7公分，而第二长度例如是介于14～16公分之间，较佳地为15.7公分。

无线通信装置1000通过伸缩式天线而收发第一信号与一第二频带范围内的第二信号，并同时分别供第一射频系统与第二射频系统使用。第二射频系统例如是数字电视系统。第二频带范围例如是450MHz～800MHz。第一频带范围的中心频率实质上约为参考频率的第一奇数倍。第二频带范围的中心频率实质上约为参考频率的第二奇数倍。其中，第一奇数不同于第二奇数。第一奇数约为3，而第二奇数约为1。参考频率例如是500MHz。值得一提的是，在本实施例中，第一奇数约为3，而第二奇数约为1，但本发明不以此为限。在其他实施例中，参考频率可为1000MHz，而第二奇数可约为5，则第二频率可为5000MHz。在本实施例中，无线通信装置1000从两个不同频带范围接收的信号，但本发明不以此为限。在其他实施例中，如果其他不同射频系统的频带范围的中心频率实质上约落于参考频率的奇数倍频，则无线通信装置1000可接收其他不同射频系统的信号。此外，伸缩式天线1200A～1200C的共振频率(resonant frequency)为参考频率的奇数倍，而不是参考频率的偶数倍。当伸缩式天线1200B、1200C为第二长度时，无线通信装置1000不但可用于500MHz左右的数字电视系统，也可用于1500MHz左右的全球定位系统。更详细地，伸缩式天线1200B、1200C，例如是一单偶极伸缩式天线，依据本实施例，基本上其共振频率便设计在500MHz左右，具有支持数字电视的功能；再者，在此天线长度下，基于上述的频率共振现象，其三倍频共振约在1500MHz，非常接近GPS的使用频段(1575MHz)，故可使用适当的匹配电路而将共振频率移至GPS的频段。因此，当伸缩式天线1200B、1200C于15.7公分的长度时，无线通信装置1000可以同时支持数字电视系统与GPS系统。

由此可知，在本发明的实施例中，无线通信装置1000的伸缩式天线1200A～1200C的伸缩结构可用来改变伸缩式天线1200A～1200C的长度，并配合伸缩式天线1200A～1200C的共振频率为参考频率的奇数倍而不是参考频率的偶数倍的特性，无线通信装置1000利用单一伸缩式天线即可支持全球定位系统信号及数字电视系统，有效地避免无线通信装置的成本增加及使用者使用上的不便。

此外，在本实施例中，伸缩式天线1200B、1200C的第二长度大于伸缩式天线1200A的第一长度。无线通信装置1000还包括全球定位系统芯片组及数字电视系统芯片组(未绘示)。全球定位系统芯片组及数字电视系统芯片组皆耦接馈入点1110以对伸缩式天线1200B、1200C所收发的全球定位系统信号及数字电视系统信号进行处理。

虽然上述实施例中已经对无线通信装置描绘出了一个可能的类型，但本领域技术人员应当知道，各厂商对于无线通信装置的设计都不一样，因此本发明的应用当不限制在此种可能的类型。换句话说，只要在无线通信装置中利用单一伸缩式天线支持两种或两种以上的射频系统，就已经是符合了本发明的精神所在。以下再举几个实施例以便本领域技术人员能够更进一步的了解本发明的精神，并实施本发明。

第二实施例

图2A～图2C绘示为本发明的实施例的无线通信装置的示意图。图2A～图2C中的无线通信装置1000与图1A～图1B中的无线通信装置1000类似，在此不再赘述其相同的构件。请参照图2A～图2C。

图2A～图2C中的无线通信装置1000的系统接地面1100还包括接地点1120。当伸缩式天线1200A为第一长度，接地点1120耦接伸缩式天线1200A。当伸缩式天线1200B～1200C为第二长度时，接地点1120不耦接伸缩式天线，其中伸缩式天线1200C与1200B的总长度相同，两者的差别仅在于形状，伸缩式天线1200C呈L状，而1200B则为直线状。第一长度例如是介于7～9公分之间，较佳地为8.7公分，而第二长度例如是介于14～16公分之间，较佳地为15.7公分。馈入点1100至接地点1120的距离可被调整，以当接地点1120耦接伸缩式天线1200A时，提升无线通信装置1000收发的第一信号的品质。举例来说，以图中R虚线来代表基准点，馈入点1100至R的距离介于1.5～3公分之间，较佳地为2.1公分；接地点1120至R的距离介于7～9公分之间，较佳地为8.7公分，其为无线通信装置操作在GPS频率(1575MHz)时0.5倍的共振波长的相对应长度。换句话说，假设馈入点1100至接地点1120的距离为d，最佳的收讯品质为当d值接近于6.6公分时；当d＞6.6公分时，无线通信装置的可操作频率会往低于GPS频率(1575MHz)偏移；当d＜6.6公分时，无线通信装置的可操作频率会往高于GPS频率(1575MHz)偏移。故可通过调整馈入点1100至接地点1120间的距离d，来提升无线通信装置1000收发的第一信号的品质。

值得一提的是，在本实施例中，移动接地点的位置可调整参考频率。且在改变伸缩式天线长度的同时，会一并改变伸缩式天线的配置，来调整操作的频带范围。

图2A～图2C中的无线通信装置1000还包括导电材料1300。使用者以直立方式来使用无线通信装置1000，且使用者将伸缩式天线1200A收在无线通信装置1000里。当伸缩式天线1200A为第一长度，导电材料1300耦接于接地点1120与伸缩式天线1200A之间。导电材料例如是金属弹片(Spring)、顶针(Pogo Pin)或其它可导电的线材，其目的皆是令伸缩式天线1200A与接地点1120彼此间电性连接。当伸缩式天线1200B为第二长度时，导电材料1300耦接接地点1120，接地点1120与伸缩式天线1200B～1200C之间则未耦接在一起。另外，伸缩式天线亦包括枢接结构1220。

此外，在本实施例中，无线通信装置1000还包括匹配电路(未绘示)。匹配电路用以调整伸缩式天线为第二长度的第一共振频率。例如，使用者将伸缩式天线1200B、1200C拉出无线通信装置1000时，伸缩式天线1200B、1200C不但可用于第一频带范围，例如是1500MHz左右，也可用于第二频带范围，例如是500MHz左右。匹配电路可对第一频带范围进行微调，将第一频带范围移至全球定位系统的使用频段。因此，通过匹配电路，提升无线通信装置1000收发的第一信号的品质。

由此可知，在本发明的实施例中，无线通信装置1000中的馈入点1100至接地点1120的距离可被调整，以当接地点1120耦接伸缩式天线1200A时，调整无线通信装置1000收发的第一信号的共振频率。此外，当接地点1120未耦接伸缩式天线1200A时，也可通过匹配电路来提升无线通信装置1000收发的第一信号的品质。

图3A～图3C绘示为本发明的实施例的无线通信装置所收发的信号的反射耗损(Return loss)图。而反射耗损通常用电压驻波比(VSWR)来表示。

请参照图2A及图3A。图3A为当伸缩式天线1200A为第一长度所量测到的反射耗损对频率的关系图，且无线通信装置1000为直立状态(portraitmode)。第一长度例如是8.7公分。第一信号的频率为1575MHz，如图3A中的VSWR_A点所示，电压驻波比为1.516。

请参照图2B及图3B。图3B为当伸缩式天线1200B为第二长度所量测到的反射耗损对频率的关系图，且无线通信装置1000为直立状态。第二长度例如是15.7公分。第一信号的频率为1575MHz，如图3B中的VSWR_B1点所示，电压驻波比为2.105。第二信号的频率为500MHz，如图3B中的VSWR_B2点所示，电压驻波比为1.9。

请参照图2C、图3C及图4B。图3C为当伸缩式天线1200C亦为第二长度所量测到的反射耗损对频率的关系图。图4B绘示为本发明的实施例的无线通信方法的另一流程图。无线通信方法2000B包括步骤S2100～S2300。使用者以横放方式(landscape mode)来使用无线通信装置1000，且使用者将伸缩式天线1200C拉出无线通信装置1000。步骤S2300中，利用枢接结构1220改变伸缩式天线1200C的方向。例如图2A～图2B的伸缩式天线方向与图2C的伸缩式天线方向大致上垂直。第二长度例如是15.7公分。第一信号的频率为1575MHz，如图3C中的VSWR_C1点所示，电压驻波比为1.778。第二信号的频率为500MHz，如图3C中的VSWR_C2点所示，电压驻波比为1.6。因此，利用枢接结构1220改变伸缩式天线1200C的方向，使无线通信装置1000于横放时仍然能保持其收发的第一信号及第二信号的品质。换句话说，不论使用者将无线通信装置于直立状态或横放状态使用时，本发明实施例中的伸缩式天线设计都可确保无线通信装置可同时支持全球定位系统信号及数字电视系统。

图5A～图5C绘示为本发明的实施例的无线通信装置所收发的信号的辐射场型的示意图。图5A说明图2A的无线通信装置1000的辐射场型，其中Z方向的辐射场型较强。图5B说明图2B的无线通信装置1000的辐射场型，其中Z方向的辐射场型较强。图5C说明图2C的无线通信装置1000的辐射场型，配合枢接结构1220来改变伸缩式天线1200C的方向，而使Y方向的辐射场型较强。

第一实施例与第二实施例的主要差别在于当各别伸缩式天线收入于装置内的不同长度，其长度系取决于接地点的有无。如第一实施例中所述，当伸缩式天线收入于装置中时，其为无线通信装置操作在GPS频率(1575MHz)时0.25倍的共振波长(λ)的相对应长度X₁；而在第二实施例中，因为具有接地点之故，其可藉此调整共振波长所需的长度，以使无线通信装置可操作在GPS的频率，其中伸缩式天线收入于装置中的长度X₂是大于X₁，而接地点亦为不同之处。

综上所述，在本发明的实施例中，无线通信装置的伸缩式天线的伸缩结构可用来改变伸缩式天线的长度，并配合伸缩式天线的共振频率为参考频率的奇数倍而不是参考频率的偶数倍的特性，无线通信装置利用单一伸缩式天线即可同时支持全球定位系统信号及数字电视系统，有效地避免无线通信装置的成本增加及使用者使用上的不便。在本发明的实施例中，无线通信装置中的馈入点至接地点的距离可被调整，以当操作在第一伸缩式天线长度，接地点耦接伸缩式天线，调整无线通信装置的伸缩式天线长度来改变伸缩式天线的共振频率以收发第一信号。此外，当操作在第二天线长度，也可通过匹配电路来提升无线通信装置收发的第一信号的品质。在本发明的实施例中，利用枢接结构改变伸缩式天线的方向，使无线通信装置于横放时仍然能保持其收发的第一信号及第二信号的品质，让使用者在操作无线通信装置时更为方便。

虽然本发明已以实施例公开如上，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

1.一种无线通信装置，包括：

一系统接地面，包括一馈入点；以及

一伸缩式天线，电性连接该馈入点；

其中，当该伸缩式天线被改变为一第一长度时，该无线通信装置通过该伸缩式天线收发一第一频带范围的一第一信号藉以供一第一射频系统使用，当该伸缩式天线被改变为一第二长度时，该无线通信装置通过该伸缩式天线收发该第一频带范围的该第一信号与一第二频带范围的一第二信号以分别供该第一射频系统与一第二射频系统使用，

其中，该第一信号与该第二信号通过该馈入点馈入至该无线通信装置内，而该第一频带范围的一中心频率实质上为一参考频率的一第一奇数倍，该第二频带范围的一中心频率实质上为该参考频率的一第二奇数倍，该第一奇数不同于该第二奇数。

2.如权利要求1所述的无线通信装置，其中该第二长度大于该第一长度。

3.如权利要求2所述的无线通信装置，该系统接地面，还包括：

一接地点，其中当该伸缩式天线为该第一长度，该接地点耦接该伸缩式天线，当该伸缩式天线为该第二长度时，该接地点不耦接该伸缩式天线。

4.如权利要求3所述的无线通信装置，还包括：

一导电材料，其中当该伸缩式天线为该第一长度，该导电材料耦接于该接地点与该伸缩式天线之间，当该伸缩式天线为该第二长度时，该导电材料耦接该接地点。

5.如权利要求1所述的无线通信装置，其中该第一射频系统为全球定位系统，该第二射频系统为数字电视系统。

6.如权利要求1所述的无线通信装置，还包括：

一全球定位系统芯片组，耦接该馈入点；以及

一数字电视系统芯片组，耦接该馈入点。

7.如权利要求1所述的无线通信装置，其中该伸缩式天线还包括：

一枢接结构，用以改变该伸缩式天线的方向。

8.如权利要求1所述的无线通信装置，还包括：

一匹配电路，用以调整该第一频带范围。

9.如权利要求1所述的无线通信装置，其中该伸缩式天线的一共振频率为该参考频率的一奇数倍。

10.一种无线通信方法，适用于一无线通信装置，该无线通信装置包括一系统接地面及一伸缩式天线，该无线通信方法包括：

将该伸缩式天线改变为一第一长度使该无线通信装置收发一第一频带范围的一第一信号以供一第一射频系统使用；

将该伸缩式天线改变为一第二长度使该无线通信装置收发该第一频带范围的该第一信号与一第二频带范围的一第二信号以分别供该第一射频系统与一第二射频系统使用，

其中，该第一信号与该第二信号通过与该伸缩式天线电性连接的一馈入点馈入至该无线通信装置内，该第一频带范围的一中心频率实质上为一参考频率的一第一奇数倍，该第二频带范围的一中心频率实质上为该参考频率的一第二奇数倍，该第一奇数不同于该第二奇数。

11.如权利要求10所述的无线通信方法，其中该第二长度大于该第一长度。

12.如权利要求10所述的无线通信方法，其中该第一射频系统为全球定位系统，该第二射频系统为数字电视系统。

13.如权利要求10所述的无线通信方法，还包括利用一匹配电路来调整该第一频带范围。

14.如权利要求10所述的无线通信方法，其中该伸缩式天线的一共振频率为该参考频率的一奇数倍。