CN103036074A - 调整模块、具有调整模块的电子装置及天线效能调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种调整模块、具有调整模块的电子装置及其天线效能调整的方法。调整模块用以调整天线模块。天线模块设置于电子装置内以辐射无线讯号。调整模块包括监测模块、判断模块及电容调整单元。监测模块电性连接于天线模块，用以于天线模块辐射无线讯号时，检测出交流讯号波形。判断模块电性连接监测模块，用以接收交流讯号波形，并于交流讯号波形为非固定振幅的波形时产生调整电压值。电容调整单元与判断模块及天线模块电性连接，用以根据调整电压值改变电容值以调整天线模块的谐振点位置。

Description

调整模块、具有调整模块的电子装置及天线效能调整方法

技术领域

本发明涉及一种调整模块、具有调整模块的电子装置及天线效能调整的方法，特别是涉及一种利用调整电容值以调整天线效能的调整模块、具有调整模块的电子装置及天线效能调整的方法。 

背景技术

随着科技的进步，市面上的电子产品利用无线通讯系统进行传输的方式已经越来越普及。也因此在现有技术中已经产生出许多不同设计的天线模块，例如环状天线模块、单极天线模块、微带天线模块、平板倒F形天线模块、平板天线模块及印刷式天线模块。不同的天线模块会因为使用频率及适用方式的不同，而有不同的形状外观设计。 

但在现有技术中，当人体或是具有金属材质的物体接近天线模块时，容易造成天线模块的谐振点(Resonance Point)的偏移。由天线模块的基本原理可知，天线模块的效率可在谐振点的频率时达到最佳效率，但在天线模块的辐射频率偏离谐振频率时，天线模块的效率也随之下降。 

在此请同时参考图1A及图1B关于本发明的天线模块的协振点示意图，其中图1A是现有技术的天线模块的最佳状态下的谐振点示意图，图1B是现有技术的天线模块的谐振点偏移的示意图。 

根据天线的基本原理，谐振点为天线模块可达到最佳辐射效率的频率点。就如同图1A所示，设计天线模块时，是将谐振点P1的频率调整为配合天线模块所要辐射的无线讯号的频率。因此在人体或是具有金属材质的物体并未接近天线模块时，天线模块所能传输的无线讯号频率约在1.95GHz，其反射损失约-13dB。此时谐振点P1并无偏移的现象。 

但是如图1B所示，当人体或是具有金属材质的物体接近天线模块时，在频率约1.95GHz时，天线模块的反射损失约-13dB，谐振点P2也明显偏移。因此天线模块的辐射效率会下降，同时天线模块的阻抗或是电压驻波比等特 性也无法达到最佳状态，无法完全辐射出所设定的无线讯号的功率，而可能造成通讯不良的现象。 

因此，有必要提供一种用以调整天线模块的调整模块、具有其调整模块的电子装置及天线效能调整的方法，以解决现有技术的缺失。 

发明内容

本发明的主要目的是提供一种调整模块其具有利用调整电容值以调整天线效能的效果。 

本发明的另一主要目的是提供一种具有上述调整模块的电子装置。 

本发明的又一主要目的是提供一种天线效能调整的方法。 

为实现上述的目的，本发明的调整模块用以调整天线模块。天线模块设置于电子装置内以辐射无线讯号。调整模块包括监测模块、判断模块及电容调整单元。监测模块电性连接于天线模块，用以于天线模块辐射无线讯号时，检测出交流讯号波形。判断模块是电性连接监测模块，用以接收交流讯号波形，并于交流讯号波形为非固定振幅的波形时产生调整电压值。电容调整单元是与判断模块及天线模块电性连接，用以根据调整电压值改变电容值以调整天线模块的谐振点位置。 

本发明的具有调整模块的电子装置包括天线模块、无线讯号处理模块及调整模块。天线模块用以辐射无线讯号。无线讯号处理模块是电性连接天线模块，用以设定无线讯号的设定功率。调整模块用以调整天线模块，调整模块包括监测模块、判断模块及电容调整单元。监测模块是电性连接于天线模块，用以于天线模块辐射无线讯号时，检测出交流讯号波形。判断模块是电性连接监测模块，用以接收交流讯号波形，并于交流讯号波形为非固定振幅的波形时产生调整电压。电容调整单元与判断模块及天线模块电性连接，用以根据调整电压改变电容值，以调整天线模块的谐振点位置。 

本发明的天线效能调整的方法包括以下步骤：于天线模块辐射无线讯号时，检测出交流讯号波形；判断交流讯号波形是否为固定振幅的波形；若交流讯号波形为非固定振幅的波形时，则产生调整电压值；以及根据调整电压值改变电容调整单元的电容值，以调整天线模块的谐振点位置。 

附图说明

图1A是现有技术的天线模块的最佳状态下的谐振点示意图。 

图1B是现有技术的天线模块的谐振点偏移的示意图。 

图2是本发明的电子装置及调整模块的架构图。 

图3A是本发明的固定振幅的交流讯号波形图。 

图3B是本发明的非固定振幅的交流讯号波形图。 

图4是本发明的调整模块所具有的判断模块的架构图。 

图5是本发明的天线效能调整的方法的步骤流程图。 

图6是本发明的产生调整电压的步骤流程图。 

附图符号说明 

现有技术： 

谐振点P1、P2 

本发明： 

电子装置1 

天线模块2 

无线讯号处理模块3 

调整模块10 

监测模块20 

判断模块30 

半波整流模块31 

滤波模块32 

电压比较模块33 

输出功率比较模块331 

直流稳压模块34 

电容调整单元40 

保护模块50 

电容元件C 

接地端G 

电感元件L 

电阻元件R 

固定振幅的波形W1 

非固定振幅的波形W2 

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并结合附图详细说明如下。 

请先参考图2，图2是本发明的电子装置及调整模块的架构图。 

在本发明的一实施例中，电子装置1可为笔记型计算机、平板计算机或是智能型手机等可传输无线讯号的装置，但本发明并不以上述所列举的装置为限。电子装置1内包括天线模块2、无线讯号处理模块3及调整模块10。天线模块2用以辐射一无线讯号，本发明并不限定天线模块2的样式或规格。 

无线讯号处理模块3是与天线模块2电性连接，无线讯号处理模块3是由软件、固件或硬件等方式架构而成，但本发明并不限于此。无线讯号处理模块3用以自天线模块2接收无线讯号或传送无线讯号至天线模块2，同时要传送至天线模块2的无线讯号的功率亦藉由无线讯号处理模块3来设定。无线讯号处理模块3与天线模块2之间还可包括功率放大器或是匹配电路(图未示)等元件或是电容元件C及电阻元件R等被动元件，以作为讯号处理之用。由于上述电路元件已经广泛地应用于天线设计上，且并非本发明所要改进的重点所在，故在此不再赘述。 

调整模块10是与天线模块2及无线讯号处理模块3电性连接，用以根据天线模块2的状况以对调整天线模块2进行调整。调整模块10包括监测模块20、判断模块30、电容调整单元40及保护模块50。监测模块20可为一耦合器，电性连接于天线模块2及无线讯号处理模块3电性连接之间以传输无线讯号，并藉由一耦合端口(Coupled Port)将一部分的无线讯号输出以得到交流讯号波形。 

由天线的原理可知，当天线模块2与无线讯号处理模块3的功率放大器完全匹配时，则无讯号的反射现象。因此此时监测模块20得到的交流讯号波形就如同图3A所示，图3A是本发明的固定振幅的交流讯号波形图。由此固定振幅的波形W1也可得知天线模块2的谐振点并未偏移，亦即此时天线模块2的谐振点位置会如图1A所示。 

但是当人体或是具有金属材质的物体接近天线模块2时，会使得天线模块2与无线讯号处理模块3的功率放大器无法完全匹配，天线模块2的谐振 点位置会因此偏移(如图1B所示)。此时监测模块20得到的交流讯号波形就如同图3B所示，图3B是本发明的非固定振幅的交流讯号波形图。监测模块20会得到非固定振幅的波形W2。 

判断模块30是与监测模块20电性连接。判断模块30可由软件、固件或硬件等方式架构而成，例如利用数字讯号处理器所架构而成，但本发明并不限于此。判断模块30用以接收交流讯号波形，并根据此交流讯号波形得到电压讯号。亦即当交流讯号波形为非固定振幅的波形W2时，判断模块30根据须调整的大小产生一调整电压值。此调整电压可调整电容调整单元40的电容值。另一方面，若是交流讯号波形为固定振幅的波形W1时，判断模块30产生固定电压值，以维持电容调整单元40的电容值。 

电容调整单元40可为一变容二极管，但本发明并不限于此。电容调整单元40是与天线模块2电性连接，因此电容调整单元40的电容值可视为天线模块2所具有的电容值。并且电容调整单元40与判断模块30电性连接，以根据调整电压值改变其电容值。由于电容调整单元40的电容值与其接收的电压值呈反比，因此在本发明的一实施例中，当天线模块2的谐振点偏移时，判断模块30藉由增加调整电压值的大小，以降低电容调整单元40的电容值。如此一来，即可调整天线模块2的谐振点。若天线模块2的谐振点并未偏移时，判断模块30产生固定电压值，以维持电容调整单元40的电容值。 

判断模块30与天线模块2之间还可电性连接保护模块50，以防止天线模块2所辐射的无线讯号干扰到调整电压值。保护模块50可包括电感元件L及电容元件C。藉由电感元件L的特性，可阻挡大部份高频的无线讯号，剩下的无线讯号经由电容元件C传输到接地端G。如此一来，调整电压值就不会被高频的无线讯号所干扰。 

接着请参考图4，图4是本发明的调整模块所具有的判断模块的架构图。 

在本发明的一实施例中，判断模块30包括半波整流模块31、滤波模块32、电压比较模块33、输出功率比较模块331及直流稳压模块34。半波整流模块31与监测模块20电性连接，以接收交流讯号波形，并将其转换成半波讯号波形。滤波模块32电性连接半波整流模块31，用以将该半波讯号波形过滤为一滤波讯号，此滤波讯号即可代表监测电压值。如此一来，即可得知此时天线模块2所辐射的无线讯号的电压值。由于过滤讯号的方式已经被本领域技术人员所广泛应用，故在此不再赘述其原理。 

电压比较模块33是与滤波模块32电性连接，用以根据滤波模块32处理的监测电压值与标准电压值做比对。而其中标准电压值是由输出功率比较模块331根据无线讯号的设定功率所得到。输出功率比较模块331同时与电压比较模块33及无线讯号处理模块3电性连接。由于当无线讯号处理模块3传送无线讯号至天线模块2时，此无线讯号的功率亦藉由无线讯号处理模块3来设定。因此输出功率比较模块331是自无线讯号处理模块3得知无线讯号的功率，而每一功率都有其对应的电压值。举例而言，当功率为2瓦特时，无线讯号的标准电压值应为0.5伏特，当功率为3瓦特时，无线讯号的标准电压值应为0.6伏特，当功率为4瓦特时，无线讯号的标准电压值应为0.7伏特。因此输出功率比较模块331可利用查表等方式，根据无线讯号处理模块3设定的功率比对出对应的标准电压值。 

接着电压比较模块33再比较监测电压值与标准电压值的大小，以控制直流稳压模块34。直流稳压模块34是与电压比较模块33及电容调整单元40电性连接。当监测电压值与标准电压值大小相同时，代表天线模块2的谐振点位置并未偏移(如图1A所示)。因此电压比较模块33控制直流稳压模块34输出固定电压值至电容调整单元40，以改变电容值来调整天线模块2的谐振点。当滤波模块32处理得到的监测电压值与标准电压值不相同时，代表天线模块2的谐振点位置产生偏移(如图1B所示)。直流稳压模块34根据监测电压值与标准电压值间的差异产生调整电压值，以传输至电容调整单元40。 

接着请参考图5，图5是本发明的天线效能调整的方法的步骤流程图。此处需注意的是，以下虽以具有调整模块10的电子装置1为例说明本发明的天线效能调整的方法，但本发明的天线效能调整的方法并不以使用在调整模块10为限。 

首先进行步骤501：于天线模块辐射无线讯号时，检测出交流讯号波形。 

首先由无线讯号处理模块3传送要经由天线模块2辐射的无线讯号，监测模块20于天线模块2辐射无线讯号时，检测出无线讯号的交流讯号波形。 

其次进行步骤502：判断交流讯号波形是否为固定振幅的波形。 

其次判断模块30判断交流讯号波形的类型，以判断出是否为固定振幅的波形W1(如图3A所示)或是非固定振幅的波形W2(如图3B所示)。其判断方式可利用由交流讯号波形得到的监测电压值进行判断，但本发明并 不以此为限。利用监测电压值进行判断的流程在之后会有详细的说明，故在此先不赘述。 

若交流讯号波形为固定振幅的波形W1时，则进行步骤503：产生固定电压值，以维持电容调整单元的电容值。 

当交流讯号波形为如图3A的固定振幅的波形W1时，代表天线模块2与无线讯号处理模块3间的电路元件可完全匹配，因此天线模块2的谐振点位置并未偏移(如图1A所示)。判断模块30就产生固定电压值至电容调整单元40，以维持电容调整单元40的电容值。 

若交流讯号波形为非固定振幅的波形W2时，则进行步骤504：产生调整电压值。 

当交流讯号波形为如图3B的非固定振幅的波形W2时，代表有人体或是具有金属材质的物体接近天线模块2，因此天线模块2的谐振点位置会产生偏移(如图1B所示)。判断模块30于交流讯号波形为非固定振幅的波形W2时，产生调整电压值，以传输至电容调整单元40。 

接着进行步骤505：根据调整电压值改变电容调整单元的电容值，以调整天线模块的谐振点位置。 

电容调整单元40根据调整电压值改变其电容值，以调整天线模块2整体的电容值，即可进一步的调整天线模块2的谐振点位置，以回到原本的位置。 

最后判断模块30再重复回到步骤502，以重新判断交流讯号波形是否仍然为非固定振幅的波形W2。因此藉由上述重复调整的流程，即可将天线模块2的谐振点调整回未偏移的位置(如图1A所示)。 

而关于步骤502中判断交流讯号波形是否为固定振幅的波形W1或是非固定振幅的波形W2的其中一种实施方式请参考图6的本发明的产生调整电压的步骤流程图。 

首先于步骤501，监测模块20检测出无线讯号的交流讯号波形之后，判断模块30进行步骤601：将交流讯号波形整流为半波讯号波形。 

判断模块30的半波整流模块31接收交流讯号波形，并将其整流为半波讯号波形。 

其次进行步骤602：将半波讯号波形过滤为监测电压值。 

滤波模块32将半波整流模块31处理的半波讯号波形进行过滤，即可过 滤出单一电压的滤波讯号波形，此电压即为监测电压值。 

接着进行步骤603：根据无线讯号的设定功率以得到标准电压值。 

当滤波模块32处理得到监测电压值后，输出功率比较模块331同时自无线讯号处理模块3得知所设定的无线讯号的设定功率，再藉由查表等方式找出与此设定功率对应的标准电压值。 

再进行步骤604：比较监测电压值与标准电压值是否相同。 

电压比较模块33比较由滤波模块32处理得到的监测电压值与由输出功率比较模块331比较得到的标准电压值是否相同，藉此即可判断出交流讯号波形的类型为固定振幅的波形W1(如图3A所示)或是非固定振幅的波形W2(如图3B所示)。 

当滤波模块32处理得到的监测电压值与标准电压值相同时，代表天线模块2的谐振点位置并未偏移(如图1A所示)，亦代表此时交流讯号波形的类型为固定振幅的波形W1。因此此时会执行步骤503，直流稳压模块34输出固定电压值至电容调整单元40，以维持电容调整单元40的电容值。 

当滤波模块32处理得到的监测电压值与标准电压值不相同时，代表天线模块2的谐振点位置产生偏移(如图1B所示)，亦代表此时交流讯号波形的类型为非固定振幅的波形W2。因此即执行步骤504，直流稳压模块34根据监测电压值与标准电压值间的差异产生调整电压值，以传输至电容调整单元40。最后当直流稳压模块34输出调整电压值后，会再回到步骤505以改变电容调整单元40的电容值。 

并且判断模块30与天线模块2之间还可电性连接保护模块50，以防止天线模块2所辐射的无线讯号干扰到直流稳压模块34及其输出的调整电压值。 

此处需注意的是，本发明的天线效能调整的方法并不以上述的步骤次序为限，只要能实现本发明的目的，上述的步骤次序亦可加以改变。 

利用上述的调整模块10及天线效能调整的方法，即可随时监测天线模块2的效能，并于人体或是具有金属材质的物体接近天线模块2时，或是其他原因造成天线模块2的谐振点位置偏移而导致传输效果不佳时，随时自动地对天线模块2进行调整。 

综上所述，本发明无论就目的、手段及功效，均显示其迥异于现有技术的特征。应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发 明所主张的保护范围自应以本发明的权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。 

Claims (17)

1.一种调整模块，用以调整一天线模块，该天线模块设置于一电子装置内以辐射一无线讯号，该调整模块包括：

一监测模块，电性连接于该天线模块，用以于该天线模块辐射该无线讯号时，检测出一交流讯号波形；

一判断模块，电性连接该监测模块，用以接收该交流讯号波形，并于该交流讯号波形为一非固定振幅的波形时产生一调整电压值；以及

一电容调整单元，与该判断模块及该天线模块电性连接，用以根据该调整电压值改变一电容值以调整该天线模块的一谐振点位置。

2.如权利要求1所述的调整模块，其中该判断模块包括：

一半波整流模块，电性连接该耦合器，用以将该交流讯号波形整流为一半波讯号波形；

一滤波模块，电性连接该半波整流模块，用以将该半波讯号波形过滤为一监测电压值；

一输出功率比较模块，根据该无线讯号的一设定功率以得到一标准电压值；

一电压比较模块，与该滤波模块及该输出功率比较模块电性连接，用以比较该监测电压值与该标准电压值；以及

一直流稳压模块，与该电压比较模块及该电容调整单元电性连接，当该监测电压值与该标准电压值不同时，该直流稳压模块输出该调整电压至该电容调整单元。

3.如权利要求2所述的调整模块，还包括一保护模块，与该直流稳压模块及该天线模块电性连接，以避免该调整电压值被该无线讯号干扰。

4.如权利要求3所述的调整模块，其中该保护模块包括一电感元件及一电容元件。

5.如权利要求1或2所述的调整模块，其中该判断模块为一数字讯号处理器。

6.如权利要求1所述的调整模块，其中该判断模块于该交流讯号波形为一固定振幅的波形时产生一固定电压值，以维持该电容调整单元的该电容值。

7.如权利要求1所述的调整模块，其中该监测模块为一耦合器，电性连接于该天线模块，以得到该交流讯号波形。

8.一种具有调整模块的电子装置，包括：

一天线模块，用以辐射一无线讯号；

一无线讯号处理模块，电性连接该天线模块，用以设定该无线讯号的一设定功率；以及

一调整模块，用以调整该天线模块，该调整模块包括：

一监测模块，电性连接于该天线模块，用以于该天线模块辐射该无线讯号时，检测出一交流讯号波形；

一判断模块，电性连接该监测模块，用以接收该交流讯号波形，并于该交流讯号波形为一非固定振幅的波形时产生一调整电压；以及

一电容调整单元，与该判断模块及该天线模块电性连接，用以根据该调整电压改变一电容值，以调整该天线模块的一谐振点位置。

9.如权利要求8所述的具有调整模块的电子装置，其中该判断模块包括：

一半波整流模块，电性连接该耦合器，用以将该交流讯号波形整流为一半波讯号波形；

一滤波模块，电性连接该半波整流模块，用以将该半波讯号波形过滤为一监测电压值；

一输出功率比较模块，电性连接无线讯号处理模块，用以根据该无线讯号的该设定功率以得到一标准电压值；

一电压比较模块，与该滤波模块及该输出功率比较模块电性连接，用以比较该监测电压值与该标准电压值；以及

一直流稳压模块，与该电压比较模块及该电容调整单元电性连接，当该监测电压值与该标准电压值不同时，该直流稳压模块输出该调整电压值至该电容调整单元。

10.如权利要求9所述的具有调整模块的电子装置，还包括一保护模块，与该直流稳压模块及该天线模块电性连接，以避免该调整电压值被该无线讯号干扰。

11.如权利要求10所述的具有调整模块的电子装置，其中该保护模块包括一电感元件及一电容元件。

12.如权利要求8项或第9所述的具有调整模块的电子装置，其中该判断模块为一数字讯号处理器。

13.如权利要求8所述的具有调整模块的电子装置，其中该判断模块于该交流讯号波形为一固定振幅的波形时产生一固定电压值，以维持该电容调整单元的该电容值。

14.如权利要求8所述的具有调整模块的电子装置，其中该监测模块为一耦合器，电性连接于该天线模块，以得到该交流讯号波形。

15.一种天线效能调整的方法，用于一电子装置内的一调整模块以调整一天线模块，该方法包括以下步骤：

于该天线模块辐射一无线讯号时，检测出一交流讯号波形；

判断该交流讯号波形是否为一固定振幅的波形；

若该交流讯号波形为一非固定振幅的波形时，则产生一调整电压值；以及

根据该调整电压值改变一电容调整单元的一电容值，以调整该天线模块的一谐振点位置。

16.如权利要求15所述的天线效能调整的方法，其中判断该交流讯号波形是否为该固定振幅的波形的步骤还包括：

将该交流讯号波形整流为一半波讯号波形；

将该半波讯号波形过滤为一监测电压值；

根据该无线讯号的一设定功率以得到一标准电压值；

比较该监测电压值与该标准电压值是否相同；以及

若该监测电压值与该标准电压值不同时，判断该交流讯号波形为该非固定振幅的波形，并输出该调整电压值。

17.如权利要求15所述的天线效能调整的方法，包括以下步骤：

若该交流讯号波形为该固定振幅的波形时，则产生一固定电压值，以维持该电容调整单元的该电容值。

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