CN103811871A - 移动装置 - Google Patents

Abstract

一种移动装置，包括：一天线、一静电保护元件、多个支路以及一切换器。该天线用于收发一射频信号。该等支路提供不同电感值或电容值，并分别耦接至一接地电位。该切换器经由该静电保护元件耦接至该天线，并根据一控制信号于该等支路之间进行切换，使得该天线操作于多个频率区间。该静电保护元件用于保护该切换器不受损坏。

Description

移动装置

技术领域

本发明是关于一种移动装置，特别是关于包括一可调天线的移动装置。

背景技术

随着移动通讯技术的发达，移动装置在近年日益普遍，常见的例如：笔记本型计算机、平板计算机、手机、多媒体播放器以及其它混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，移动装置通常具有无线通讯的功能。有些涵盖长距离的无线通讯范围，例如：移动电话使用2G、3G、LTE(Long TermEvolution)4G系统及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通讯，而有些则涵盖短距离的无线通讯范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth以及WiMAX(WorldwideInteroperability for Microwave Access)系统使用2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。

然而，移动装置的内部空间通常极为有限。如何在不增加天线尺寸的情况下，使得移动装置的天线能操作于多重频带，是天线设计者的一大挑战。

发明内容

在一实施例中，本发明提供一种移动装置，包括：一天线，收发一射频信号；一静电保护元件；多个支路，提供不同电感或电容值，并分别耦接至一接地电位；以及一切换器，经由该静电保护元件耦接至该天线，并根据一控制信号于该等支路之间进行切换，使得该天线操作于多个频率区间，其中，该静电保护元件用于保护该切换器不受损坏。

附图说明

图1是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；

图2是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置的示意图；

图3是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的示意图；

图4是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置的示意图；

图5是显示根据本发明一实施例所述的移动装置的天线效率图；

图6是显示根据本发明一实施例所述的选择程序的流程图；

图7是显示根据本发明另一实施例所述的选择程序的流程图。

[主要元件标号说明]

100、200、300、400～移动装置；        110、210～天线；

120、220～静电保护元件；              130-1、130-2、…、130-N～支路；

150～切换器；                         160、360～馈入部；

170～系统电路板；                     180～处理器；

190、490-1、490-2、…、490-M～信号源；

272、274、372～连接件；               276、362～导体布线；

364～导体延伸部；480～控制器；

CE～静电保护电容器；                  CC1、CC2、CC3～曲线；

G1～耦合间隙；LE～静电保护电感器；

L1、L2、…、LN～电感器；              S1～射频信号；

SC～控制信号；                        VSS～接地电位。

具体实施方式

为让本发明的目的、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，并配合所附图式，作详细说明如下。

图1是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的示意图。移动装置100可以是一智能型手机、一平板计算机，或是一笔记本型计算机。如图1所示，移动装置100包括：一天线110、一静电保护(Electrostatic Discharge，ESD)元件120、多条支路130-1、130-2、…、130-N(N为大于或等于2的一正整数)，以及一切换器150。天线110的种类在本发明中并不作限制。例如，天线110可以是一单极天线(Monopole Antenna)、一循环天线(Loop Antenna)、一槽孔天线(Slot Antenna)、或是一平面倒F型天线(Planar Inverted FAntenna，PIFA)。天线110可用于收发一射频信号S1。该等支路130-1、130-2、…、130-N可提供不同的电感值，并分别耦接至一接地电位VSS。在一些实施例中，该等支路130-1、130-2、…、130-N包括多个不同电感器L1、L2、…、LN。该等电感器L1、L2、…、LN可以是具有不同电感值的多个芯片电感器。在另一实施例中，电感器L1亦可用一短路(Shorted-circuit)或一开路(Open-circuit)取代之。在其它实施例中，该等支路130-1、130-2、…、130-N亦可包括多个不同的电容器，而该等电容器可以是具有不同电容值的多个芯片电容器。静电保护元件120用于保护切换器150不受损坏。切换器150是经由静电保护元件120耦接至天线110，并根据一控制信号SC将信号传递路径于该等支路130-1、130-2、…、130-N之间进行切换，使得天线110可以操作于多个频率区间。静电保护元件120亦可用于保护天线110所耦接的其它有源电路(未显示)，例如：一低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)，或是一功率放大器(PowerAmplifier，PA)。在较佳实施例中，天线110可用于收发一射频信号S1，而该等频率区间是位于一数字电视频带中并对应于多个频道。该数字电视频带约介于170MHz至810MHz之间。值得注意的是，移动装置100还可包括其它元件，例如：一处理器、一电池、一显示模块、一触控模块、一背盖、一软性电路板以及一外壳(未显示)。

图2是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置200的示意图。在本实施例中，移动装置200包括：一天线210、一静电保护元件220、多条支路130-1、130-2、…、130-N、一切换器150、一馈入部160、一系统电路板170、以及一处理器180。天线210为一循环天线。系统电路板170为一印刷电路板。静电保护元件220包括一静电保护电容器CE和一静电保护电感器LE。静电保护电容器CE是耦接于天线210和切换器150之间，以阻挡一直流信号。静电保护电感器LE是耦接于天线210和接地电位VSS之间，以导引一静电放电电流至接地电位VSS。静电保护电容器CE可以是一芯片电容器，而静电保护电感器LE可以是一芯片电感器。在加入静电保护元件220后，切换器150将不会被来自天线210的过大电流所损坏。值得注意的是，静电保护元件220亦可仅包括静电保护电容器CE或是静电保护电感器LE两者择一。在一些实施例中，静电保护电容器CE的一电容值约介于1pF至100pF之间，而静电保护电感器LE的一电感值约介于1nH至100nH之间。为了避免切换器150受到静电保护电感器LE影响，静电保护电感器LE应远离切换器150和该等支路130-1、130-2、…、130-N而设置，且耦接至不同接地点。

馈入部160是耦接至一信号源190，并用于激发天线210。如图2所示，馈入部160直接耦接至天线210。天线210可以与移动装置200的其它元件位于不同平面上。例如，天线210可以设置于移动装置200的一柔性电路板(未显示)上，或是以雷雕(Laser Direct Structuring，LDS)技术设置于移动装置200的一背盖或壳体的任意位置(未显示)上。馈入部160可以是设置于系统电路板170上的一导体布线，并经由一连接件272耦接至天线210。天线210亦可经由另一连接件274和系统电路板170上的另一导体布线276耦接至静电保护元件220和切换器150。在一些实施例中，连接件272、274为金属弹片(MetalSpring)或是顶针(Pogo Pin)。值得注意的是，本发明并不限于此。在其它实施例中，天线210亦可为印刷于系统电路板170上的一平面式天线，此时，连接件272、274可由移动装置200中移除。

处理器180耦接至切换器150和天线210，并执行一选择程序，以产生控制信号SC。该选择程序将于之后的段落中详细说明。图2的移动装置200的其余特征皆与图1的移动装置100相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图3是显示根据本发明一实施例所述的移动装置300的示意图。图3和图2相似，两者的差异在于，移动装置300的一馈入部360并未直接耦接至天线210。如图3所示，馈入部360是靠近天线210，而馈入部360和天线210之间形成一耦合间隙G1。在一些实施例中，馈入部360包括：一导体布线362、一连接件372，以及一导体延伸部364。导体布线362是设置于系统电路板170上，导体延伸部364是与天线210设置于同一载体上，而连接件372耦接于导体布线362和导体延伸部364之间。连接件372可以是一金属弹片或是一顶针。值得注意的是，本发明并不限于此，任何非直接馈入方式皆可套用至本发明，例如：一宽边耦合(Broadside-coupled)方式，或是一边缘耦合(Edge-coupled)方式。图3的移动装置300的其余特征皆与图2的移动装置200相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图4是显示根据本发明另一实施例所述的移动装置400的示意图。图4和图2相似，两者的差异在于，移动装置400还包括一控制器480，而多个信号源490-1、490-2、…、490-M(M为大于或等于2的一正整数)是分别对应于不同频带。控制器480可以是一可调滤波器或一切换器。控制器480是选择性地耦接至该等信号源490-1、490-2、…、490-M的一者以激发天线210，使得天线120操作于多重频带，例如：一数字电视频带、一GPS(GlobalPositioning System)频带、一Div(Diversity)频带、一Bluetooth频带、一Wi-Fi频带，或(且)一WLAN(Wireless Local Area Network)频带。因此，不同通讯单元可以共同使用单一天线210来接收或传送信号。图4的移动装置400的其余特征皆与图2的移动装置200相似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。

图5是显示根据本发明一实施例所述的移动装置100的天线效率图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表天线效率(dB)。在本实施例中，移动装置100的天线110是操作于一数字电视频带。通过在具有不同电感值的多条支路130-1、130-2、…、130-N之间进行切换，天线110可操作于该数字电视频带内的多个频率区间，使得移动装置100可接收不同频道的射频信号S1。例如，该等支路130-1、130-2、…、130-N可提供至少三个不同的电感值。当切换器150切换至一第一电感值(例如：5nH)时，天线110的天线效率如曲线CC1所示；当切换器150切换至一第二电感值(例如：10nH)时，天线110的天线效率如曲线CC2所示；而当切换器150切换至一第三电感值(例如：40nH)时，天线110的天线效率如曲线CC3所示。在本实施例中，所切换的电感值越大，则天线110所操作的频率区间越往低频移动。

图6是显示根据本发明一实施例所述的选择程序的流程图。该选择程序的所有步骤是由处理器180周期性地执行。首先开始，在步骤S610，通过天线210取得射频信号S1的一信号指标。该信号指标可以是一信号噪声比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)，或是一接收信号强度指标(Received SignalStrength Indicator，RSSI)。在步骤S620，判断该信号指标是否大于或等于一第一临界值。若是，可于一既定时间之后再重新执行该选择程序。若否，在步骤S630，则执行一扫描程序，使得天线210逐一操作于所有该等频率区间。该扫描程序可以由最高频率区间至最低频率区间。在步骤S640，在该扫描程序期间，监测该信号指标，以寻找该信号指标的最大值。在步骤S650，控制天线210操作于一目标频率区间，其中该目标频率区间是对应于该信号指标的该最大值。控制天线210操作于该目标频率区间的步骤可通过控制切换器150于该等支路130-1、130-2、…、130-N之间进行切换来达成。在步骤S660，更新该射频信号的该信号指标。亦即，以一目前信号指标取代原有的该信号指标。然后，再回到步骤S620，周而复始地执行该选择程序。

在一些实施例中，图6所示的选择程序还包括下列步骤：取得该射频信号的一封包遗失次数(Package Lost Number)；以及判断该封包遗失次数是否大于一第二临界值，其中，若该信号指标小于该第一临界值且该封包遗失次数大于该第二临界值，始执行该扫描程序及其之后步骤S630-S650。

图7是显示根据本发明另一实施例所述的选择程序的流程图。该选择程序的所有步骤是由处理器180周期性地执行。首先开始，在步骤S710，通过天线210取得射频信号S1的一信号指标。该信号指标可以是一信号噪声比，或是一接收信号强度指标。在步骤S720，判断该信号指标是否大于或等于一第一临界值。若是，可于一既定时间之后再重新执行该选择程序。若否，在步骤S730，则执行一扫描程序，使得天线210逐一操作于该等频率区间的至少一部分。在步骤S740，在该扫描程序期间，监测该信号指标，以寻找该信号指标的一可容许值，其中该可容许值是大于该第一临界值。在一实施例中，该扫描程序是由最高频率区间至最低频率区间。在另一实施例中，该扫描程序是由一中间频率区间至最高频率区间，再由该中间频率区间至最低频率区间。在步骤S750，判断是否已寻找到该信号指标的该可容许值。若否，则处理器180继续执行该扫描程序。若是，在步骤S760，控制天线210操作于一目标频率区间，其中该目标频率区间是对应于该信号指标的该可容许值。控制天线210操作于该目标频率区间的步骤可通过控制切换器150于该等支路130-1、130-2、…、130-N之间进行切换来达成。在步骤S770，更新该射频信号的该信号指标。亦即，以一目前信号指标取代原有的该信号指标。然后，再回到步骤S720，周而复始地执行该选择程序。

在一些实施例中，图7所示的选择程序还包括下列步骤：取得该射频信号的一封包遗失次数；以及判断该封包遗失次数是否大于一第二临界值，其中，若该信号指标小于该第一临界值且该封包遗失次数大于该第二临界值，始执行该扫描程序及其之后步骤S730-S760。

当一导体靠近移动装置200的天线210时，会使得天线210的操作频带偏离原本预设的操作频带。通过执行图6、7所示的选择程序，移动装置200可以自动地选择适当操作频带，以降低该导体对于通讯质量的影响。

本发明提供一种新颖移动装置及其小尺寸可调式天线，其能涵盖多重频率区间，并具有可接受的辐射特性。本发明可使用成熟的印刷电路板技术来实施，易适用于各种小型化通讯装置。

在本说明书以及申请专利范围中的序数，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (22)

1.一种移动装置，包括：

一天线，收发一射频信号；

一静电保护元件；

多个支路，提供不同的电感或电容值，并分别耦接至一接地电位；以及

一切换器，经由该静电保护元件耦接至该天线，并根据一控制信号于该多个支路之间进行切换，使得该天线操作于多个频率区间；

其中，该静电保护元件用于保护该切换器不受损坏。

2.根据权利要求1所述的移动装置，其中该静电保护元件包括一静电保护电容器，该静电保护电容器耦接于该天线和该切换器之间，以阻挡一直流信号。

3.根据权利要求2所述的移动装置，其中该静电保护电容器的一电容值约介于1pF至100pF之间。

4.根据权利要求1所述的移动装置，其中该静电保护元件包括一静电保护电感器，该静电保护电感器耦接于该天线和该接地电位之间，以导引一静电放电电流至该接地电位。

5.根据权利要求4所述的移动装置，其中该静电保护电感器是远离该切换器和该多个支路。

6.根据权利要求4所述的移动装置，其中该静电保护电感器的一电感值约介于1nH至100nH之间。

7.根据权利要求1所述的移动装置，其中该多个支路包括多个电感器或多个电容器。

8.根据权利要求1所述的移动装置，其中该天线为一单极天线、一循环天线、一槽孔天线或是一平面倒F型天线。

9.根据权利要求1所述的移动装置，还包括：

一馈入部，耦接至一信号源，并用于激发该天线。

10.根据权利要求9所述的移动装置，其中该馈入部直接耦接至该天线。

11.根据权利要求9所述的移动装置，其中该馈入部和该天线之间形成一耦合间隙。

12.根据权利要求9所述的移动装置，还包括：

一印刷电路板，其中该馈入部为设置于该印刷电路板上的一导体布线。

13.根据权利要求1所述的移动装置，其中当该天线接收的该射频信号位于一数字电视频带中时，该多个频率区间约介于170MHz至810MHz之间。

14.根据权利要求1所述的移动装置，还包括：

一控制器，其中该控制器选择性地耦接至多个信号源的一者以激发该天线，使得该天线可操作于一数字电视频带、一GPS频带、一Div频带、一Bluetooth频带、一Wi-Fi频带、或/且一WLAN频带。

15.根据权利要求1所述的移动装置，还包括：

一处理器，耦接至该切换器和该天线，并执行一选择程序，以产生该控制信号。

16.根据权利要求15所述的移动装置，其中该选择程序包括下列步骤：

通过该天线以取得该射频信号的一信号指标；

通过该处理器以判断该信号指标是否大于或等于一第一临界值；

若否，则执行一扫描程序，使得该天线逐一操作于所有该多个频率区间；

在该扫描程序期间，该处理器监测该信号指标，以寻找该信号指标的最大值；以及

控制该天线操作于一目标频率区间，其中该目标频率区间是对应于该信号指标的该最大值。

17.根据权利要求16所述的移动装置，其中该扫描程序是由最高频率区间至最低频率区间。

18.根据权利要求16所述的移动装置，其中该选择程序还包括：

通过该处理器以取得该射频信号的一封包遗失次数；以及

通过该处理器以判断该封包遗失次数是否大于一第二临界值；

其中，若该信号指标小于该第一临界值且该封包遗失次数大于该第二临界值，始执行该扫描程序。

19.根据权利要求15所述的移动装置，其中该选择程序包括下列步骤：

通过该天线以取得该射频信号的一信号指标；

通过该处理器以判断该信号指标是否大于一第一临界值；

若否，则执行一扫描程序，使得该天线逐一操作于该多个频率区间的至少一部分；

在该扫描程序期间，该处理器监测该信号指标，以寻找该信号指标的一可容许值，其中该可容许值大于该第一临界值；以及

控制该天线操作于一目标频率区间，其中该目标频率区间是对应于该信号指标的该可容许值。

20.根据权利要求19所述的移动装置，其中该扫描程序是由最高频率区间至最低频率区间。

21.根据权利要求19所述的移动装置，其中该扫描程序是由一中间频率区间至最高频率区间，再由该中间频率区间至最低频率区间。

22.根据权利要求19所述的移动装置，其中该选择程序还包括：

通过该处理器以取得该射频信号的一封包遗失次数；以及

通过该处理器以判断该封包遗失次数是否大于一第二临界值；

其中，若该信号指标小于该第一临界值且该封包遗失次数大于该第二临界值，始执行该扫描程序。

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