CN103107412A

CN103107412A - 多重馈入天线

Info

Publication number: CN103107412A
Application number: CN2012102511657A
Authority: CN
Inventors: 郭彦良; 陈万明
Original assignee: High Tech Computer Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2032-07-19
Also published as: DE102012220366B4; TW201320469A; CN103107412B; DE102012220366A1; US8988306B2; TWI492457B; US20130120218A1

Abstract

本发明提供一种多重馈入天线。该多重馈入天线至少包含有一第一馈入端、一第二馈入端、一第一接地端、一第二接地端、一辐射体以及一控制电路。该辐射体耦接于该第一馈入端、该第一接地端、该第二馈入端、该第二接地端。该控制电路耦接于该第一馈入端与该第二馈入端，用来切换一射频信号于该第一馈入端、该第一接地端或该第二馈入端、该第二接地端之间。

Description

多重馈入天线

技术领域

本发明是指一种多重馈入天线，尤指一种可通过一控制电路以变更不同馈入端的多重馈入天线。

背景技术

天线是用来发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号。一般具无线网络(Wireless Local Area Network；WLAN)通讯功能的电子产品，如笔记本型计算机、手机、平板计算机或其它具有通讯功能的手持式装置，其通常通过内建的天线来存取无线网络。随着无线通讯技术的演进，不同无线通讯系统的操作频率可能不同，如电机电子工程师协会(Institute of Electrical andElectronics Engineers；IEEE)所订定的无线局域网络标准IEEE802.11a的载波中心频率约为5GHz，而IEEE802.11b的载波中心频率则约为2.4GHz。因此，为了让使用者能更方便地存取不同的无线通讯网络，理想的天线应能以单一天线而涵盖不同无线通讯网络所需的频带。另外，尺寸设计上应尽可能地减小，以配合可携式无线通讯装置体积缩小的趋势，将天线集成入其中。

对于无线通讯系统需要及质量不断地提升，宽带及多频天线已不再只是为了满足频宽上的需求，更进一步地改善通讯质量，尤其是在通话行为上。就频宽不足的观点而言，若所需的多个频带相近时，以多重频带的平面式倒F型天线(Planar Inverted F antenna，PIFA)的设计上有实际困难。此外，多重频带的平面式倒F型天线的共振路径间有耦合现象发生，而使得多重频带的平面式倒F型天线的设计更加复杂化。一般来说，宽带的平面式倒F型天线必须在频宽与效能上进行取舍，以减小天线面积。以不良通话质量的观点而言，手机天线的效能表现可能由于人体的影响(如：手持的方法/姿势或太靠近人体)而大大地降低，导致通讯质量的变差。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种多重馈入天线，以通过变更馈入点改变天线的场型。

本发明揭露一种多重馈入天线。该多重馈入天线至少包含有一第一馈入端、一第二馈入端、一第一接地端、一第二接地端、一辐射体以及一控制电路。该辐射体耦接于该第一馈入端、该第一接地端、该第二馈入端、该第二接地端。该控制电路耦接于该第一馈入端与该第二馈入端，用来切换一射频信号于该第一馈入端、该第一接地端或该第二馈入端、该第二接地端之间。

本发明还揭露一种多重馈入天线。该多重馈入天线至少包含有一第一馈入端、一第二馈入端、一第一接地端、一第二接地端、一第一辐射体、一第二辐射体以及一控制电路。该第一辐射体耦接于该第一馈入端与该第一接地端。该第二辐射体耦接于该第二馈入端与该第二接地端。该控制电路耦接于该第一馈入端与该第二馈入端，用来切换一射频信号于该第一馈入端、该第一接地端或该第二馈入端、该第二接地端之间。

附图说明

图1为本发明实施例一多重馈入天线的示意图。

图2为于一控制电压为一正电压时，图1的多重馈入天线的示意图。

图3为于一控制电压为一负电压时，图1的多重馈入天线的示意图。

图4为本发明实施例一非对称多重馈入天线的示意图。

图5为本发明实施例另一多重馈入天线的示意图。

图6为本发明实施例一多重馈入天线的场型图。

图7为本发明实施例一多重馈入天线的另一场型图。

[主要元件标号说明]

10、50多重馈入天线 F1、F2馈入端

G1、G2接地端 100、500、520辐射体

120、540控制电路 L1、L2、L3金属线段

L1、L2、L3、L4金属线段 D1、D2、D3、D4二极管

Vctrl控制电压 R收发端

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一多重馈入天线10的示意图。多频天线10包含有一馈入端F1、一馈入端F2、一接地端G1、一接地端G2、一辐射体100以及一控制电路120。辐射体100至少包含有一金属线段L1、一金属线段L2以及一金属线段L3。较佳地，金属线段L1及金属线段L2为一L型。金属线段L1的第一端为开路，金属线段L1的第二端耦接于馈入端F1。金属线段L2的第一端为开路，金属线段L2的第二端耦接于馈入端F2。金属线段L3的第一端耦接。

于金属线段L1的第二端(即，馈入端F1)，金属线段L3的第二端耦接于金属线段L2的第二端(即，馈入端F2)。于本实施例中，较佳地，金属线段L1与金属线段L2的形状大小相同且左右对称。因此，金属线段L1、金属线段L2以及金属线段L3形成两相对的凹口。控制电路120具有用来切换射频信号馈入端的功能，其包含有一收发端R、一二极管D1、一二极管D2以及一控制电压Vctrl。其中，收发端R，用来收发无线信号。二极管D1的正端耦接于收发端R，二极管D1的负端耦接于馈入端F1。二极管D2的正端耦接于馈入端F2，二极管D2的负端耦接于收发端R与二极管D1的正端。控制电压Vctrl耦接于收发端R、二极管D1的正端及二极管D2的负端，用以控制二极管D1与二极管D2的导通状态。此外，多频天线10还包含有一二极管D3及一二极管D4。二极管D3的正端耦接于金属线段L3，二极管D3的负端耦接于接地端G1。二极管D4的正端耦接于接地端G2，二极管D4的负端耦接于金属线段L3。二极管D1-D4的正负端的配置方式并不受限于上述的连接方式，本领域技术人员亦可根据需求而变更个别二极管的接法。

请参考图2的实施例，若将此多重馈入天线10配置于一手持式装置(未绘示)之内，其中多重馈入天线10可设计于手持式装置的任何位置，较佳地是设计于手持式装置的顶端或底端。当使用者的握持位置是非常靠近金属线段L2，则天线的辐射效能是会受到人体的影响。为改变此已知技术的缺点，可通过手持式装置内既有的相关电子电路零件(例如CPU、RF电路、检测电路…等)，再辅以控制电路120的配合，依据不同的操作环境或手持方式，可适性地切换射频信号的馈入端，将射频信号的传输路径从一共振路径切换至另一共振路径，藉以维持天线的收讯质量。其中，当控制电压Vctrl为一正电压时，多重馈入天线10的示意图。在图2中，当控制电压Vctrl提供一正电压时，二极管D1及二极管D3是导通，二极管D2及二极管D4则关闭。因此，射频信号由馈入端F1馈入，使得金属线段L1可收发一高频带信号，而金属线段L2以及金属线段L3可收发一低频带信号。请参考图3，若使用者的握持位置是非常靠近金属线段L1，其中当控制电压Vctrl为一负电压时，多重馈入天线10的示意图。在图3中，当控制电压Vctrl提供一负电压时，二极管D2及二极管D4导通，二极管D1及二极管D3则关闭。因此，射频信号由馈入端F2馈入，使得金属线段L2可收发高频带信号，而金属线段L1以及金属线段L3可收发低频带信号。

因此，控制电路120耦接于馈入端F1与馈入端F2，可通过输入正电压或负电压而控制二极管D1及D2的导通状态，换言之，其是改变多重馈入天线10的馈入端，藉此将人体对天线的影响降到最低。除此之外，多重馈入天线10的接地端亦随正电压或负电压的输入而有所不同。可理解地，不同馈入端可对应不同的天线场型，不同的天线场型亦可对应不同的辐射能力，藉此以改善天线整体的效能。

需注意的是，金属线段L1与金属线段L2无须相同或对称。也就是说，多重馈入天线可为一非对称型。请参考图4，图4为本发明实施例一非对称多重馈入天线40的示意图。多重馈入天线40的架构与多重馈入天线10相似，因此相同元件用相同符号名称表示。多重馈入天线40的架构与多重馈入天线10不同之处在于金属线段L1与金属线段L2长度并不相同，其中金属线段L1的长度可大于金属线段L2的长度，金属线段L1的长度亦可小于金属线段L2的长度。也就是说，当控制电压Vctrl提供一正电压时，射频信号由馈入端F1馈入，使得金属线段L1可收发一频带信号B1，而金属线段L2以及金属线段L3可收发一频带信号B2。当控制电压Vctrl提供一负电压时，射频信号由馈入端F2馈入，使得金属线段L2可收发一频带信号B3，而金属线段L1以及金属线段L3可收发一频带信号B4。当馈入端可适性地切换时，高频带信号的中心操作频率具有B1>B3的关系，换言之，高频带的可操作频宽为B1至B3之间；而低频带信号的中心操作频率具有B4>B2的关系，换言之，低频带的可操作频宽为B4至B2之间。相较于多重馈入天线10，多重馈入天线40除了可将人体对天线的影响降到最低之外，还可通过切换不同的信号馈入端而涵盖更广的收发频带。此外，本领域技术人员亦可通过变更馈入端F1及F2的距离而变更金属线段所对应的频带，而不限于此。

请参考图5，图5为本发明实施例另一多重馈入天线50的示意图。多重馈入天线50的架构与多重馈入天线10相似，亦可将此多重馈入天线50配置于一手持式装置之内，基本上是辐射体的配置略有不同，因此相同元件用相同符号名称表示。多频天线50包含有一馈入端F1、一馈入端F2、一接地端G1、一接地端G2、一辐射体500、一辐射体520以及一控制电路540。辐射体500包含有一金属线段L1以及一金属线段L2，且配置于手持式装置的上半部。金属线段L1为L型，金属线段L2为凹口状。金属线段L1的第一端为开路，金属线段L1的第二端耦接于馈入端F1。金属线段L2的第一端为开路，金属线段L2的第二端耦接于馈入端F1。辐射体520包含有一金属线段L3以及一金属线段L4，且配置于手持式装置的下半部。相同地，金属线段L3为L型，金属线段L4为凹口状。金属线段L3的第一端为开路，金属线段L3的第二端耦接于馈入端F2。金属线段L4的第一端为开路，金属线段L4的第二端耦接于馈入端F2。较佳地，金属线段L1及L3与金属线段L2及L4的形状上下对称。控制电路540具有用来切换射频信号馈入端的功能，其包含有一收发端R、一二极管D1、一二极管D2以及一控制电压Vctrl。其中，收发端R，用来收发射频信号。二极管D1的正端耦接于收发端R，二极管D1的负端耦接于馈入端F1。二极管D2的正端耦接于馈入端F2，二极管D2的负端耦接于收发端R。控制电压Vctrl耦接于收发端R、二极管D1的正端及二极管D2的负端，用以控制二极管D1与二极管D2的导通状态。同样地，多频天线50还包含有一二极管D3及一二极管D4。二极管D3的正端耦接于金属线段L2，二极管D3的负端耦接于接地端G1。二极管D4的正端耦接于接地端G2，二极管D4的负端耦接于金属线段L4。

同样地，若使用者的握持位置是靠近天线的辐射体，则天线的辐射效能会受到影响。因此，当控制电压Vctrl提供一正电压时，二极管D1及二极管D3导通，二极管D2及二极管D4则关闭。也就是说，多重馈入天线50的上半部导通，下半部关闭。射频信号由馈入端F1馈入，使得金属线段L1可收发一高频带信号，而金属线段L2可收发一低频带信号。当控制电压Vctrl提供一负电压时，二极管D2及二极管D4导通，二极管D1及二极管D3则关闭。也就是说，多重馈入天线50的下半部导通，上半部关闭。因此，射频信号由馈入端F2馈入，使得金属线段L3可收发高频带信号，而金属线段L4可收发低频带信号。通过切换射频信号的馈入端而将人体对天线的影响降到最低。需注意的是，本领域技术人员亦可根据需求变更金属线段L1、L2、L3及L4的长度，使得多重馈入天线50可收发更广的频宽信号，而不限于此。

请参考图6，图6为本发明实施例(图1及2)一多重馈入天线的场型图。在图6中，由于馈入点的位置(当控制电压Vctrl为一正电压时)靠近天线的底部以及左半部，因此在场型图上可见两缺口处(null point)分别在下方以及左边。请参考图7，图7为本发明实施例(图1及3)一多重馈入天线的另一场型图。在图7中，由于馈入点的位置(当控制电压Vctrl为一负电压时)靠近天线的下方以及右半部，因此在场型图上可见两缺口处(null point)分别在下方以及右边。因此，本发明通过同时变更馈入点与接地点的情况下，当金属线段L1与金属线段L2对称时，可依据手持式装置的操作方式(即使用者的握持方式)，改变天线的辐射场型。如此一来，一方面可避免电磁波对人体的影响，另一方面可通过改变场型以得到较佳的天线效能。当金属线段L1与金属线段L2不对称时，除了能达到对称时的功能外，还可拓展高低频的可操作频宽。

综上所述，本发明的多重馈入天线包含有一控制电路，通过控制电路可改变天线馈入点的位置。通过改变天线馈入点的位置，进而可得不同的辐射场型，以改善天线整体的效能。另一方面，通过改变天线馈入点的位置以及变更金属线段长度，可使得本发明的多重馈入天线收发更宽频带的无线信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种多重馈入天线，至少包含有：

一第一馈入端；

一第二馈入端；

一第一接地端；

一第二接地端；

一辐射体耦接于该第一馈入端、该第一接地端、该第二馈入端、该第二接地端；以及

一控制电路，耦接于该第一馈入端与该第二馈入端，用来切换一射频信号于该第一馈入端、该第一接地端或该第二馈入端、该第二接地端之间。

2.根据权利要求1所述的多重馈入天线，其中该辐射体包含：

一L型第一金属线段，具有一第一端开路，及一第二端耦接于该第一馈入端；以及

一L型第二金属线段，具有一第一端开路，及一第二端耦接于该第二馈入端。

3.根据权利要求2所述的多重馈入天线，其中该控制电路至少包含有：

一收发端，用来收发该射频信号；

一第一二极管，具有一正端耦接于该收发端及一负端耦接于该第一馈入端；

一第二二极管，具有一正端耦接于该第二馈入端及一负端耦接于该第一二极管的该正端及该收发端；以及

一控制电压，耦接于该收发端、该第一二极管的正端及该第二二极管的负端，用以控制该第一二极管或该第二二极管的导通状态。

4.根据权利要求2所述的多重馈入天线，其中该辐射体还包含：

一第三金属线段，具有一第一端耦接于该L型第一金属线段的该第二端及一第二端耦接于该L型第二金属线段的该第二端；

一第三二极管，具有一正端耦接于该第三金属线段及一负端耦接于该第一接地端；以及

一第四二极管，具有一正端耦接于该第二接地端及一负端耦接于该第三金属线段。

5.根据权利要求3所述的多重馈入天线，其中于该控制电压为一正电压时，该第一二极管及该第三二极管导通，使得该L型第一金属线段可收发一第一频带信号，而该L型第二金属线段以及该第三金属线段可收发一第二频带信号；于该控制电压为一负电压时，该第二二极管及该第四二极管导通，使得该L型第二金属线段可收发一第三频带信号，而该L型第一金属线段以及该第三金属线段可收发一第四频带信号。

6.根据权利要求5所述的多重馈入天线，其中于该L型第一金属线段与该L型第二金属线段对称时，该第一频带信号的中心操作频率实质上等于该第三频带信号的中心操作频率，且该第二频带信号的中心操作频率实质上等于该第四频带信号的中心操作频率。

7.根据权利要求5所述的多重馈入天线，其中于该L型第一金属线段与该L型第二金属线段不对称时，该第一频带信号的中心操作频率大于该第三频带信号的中心操作频率，且该第二频带信号的中心操作频率小于该第四频带信号的中心操作频率。

8.一种多重馈入天线，至少包含有：

一第一馈入端；

一第二馈入端；

一第一接地端；

一第二接地端；

一第一辐射体耦接于该第一馈入端与该第一接地端；

一第二辐射体耦接于该第二馈入端与该第二接地端；以及

9.根据权利要求8所述的多重馈入天线，其中

该第一辐射体包含：

一凹口状第一金属线段，具有一第一端开路，及一第二端耦接于该第一馈入端；

该第二辐射体包含：

一L型第二金属线段，具有一第一端开路，及一第二端耦接于该第二馈入端；以及

一凹口状第二金属线段，具有一第一端开路，及一第二端耦接于该第二馈入端。

10.根据权利要求9所述的多重馈入天线，其中该控制电路至少包含有：

一收发端，用来收发一射频信号；

11.根据权利要求10所述的多重馈入天线，其中

该第一辐射体还包含：

一第三二极管，具有一正端耦接于该凹口状第一金属线段及一负端耦接于该第一接地端；以及

该第二辐射体还包含：

一第四二极管，具有一正端耦接于该第二接地端及一负端耦接于该凹口状第二金属线段。

12.根据权利要求11所述的多重馈入天线，其中于该控制电压为一正电压时，该第一二极管及该第三二极管导通，使得该L型第一金属线段可收发一第一频带信号，而该凹口状第一金属线段可收发一第二频带信号；于该控制电压为一负电压时，该第二二极管及该第四二极管导通，使得该L型第二金属线段可收发一第三频带信号，而该凹口状第二金属线段可收发一第四频带信号。

13.根据权利要求12所述的多重馈入天线，其中于该L型第一金属线段及该凹口状第一金属线段与该L型第二金属线段及该凹口状第二金属线段对称时，该第一频带信号的中心操作频率实质上等于该第三频带信号的中心操作频率，且该第二频带信号的中心操作频率实质上等于该第四频带信号的中心操作频率。

14.根据权利要求12所述的多重馈入天线，其中于该L型第一金属线段及该凹口状第一金属线段与该L型第二金属线段及该凹口状第二金属线段不对称时，该第一频带信号的中心操作频率大于该第三频带信号的中心操作频率，且该第二频带信号的中心操作频率小于该第四频带信号的中心操作频率。