CN103872433B

CN103872433B - 通信装置

Info

Publication number: CN103872433B
Application number: CN201210543225.2A
Authority: CN
Inventors: 翁金辂; 谢沂廷
Original assignee: Acer Inc
Current assignee: Acer Inc
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: CN103872433A

Abstract

本发明提供一种通信装置，包括接地元件、天线元件与切换单元。天线元件本质上为环圈天线，并包括第一部分、第二部分与第三部分。第一部分电性连接一信号源。第二部分包括(N‑1)个弯折以形成N个连接区段。第三部分包括(P‑1)个弯折以形成P个接地区段，N与P为大于1的整数。所述N个连接区段相互串接在第1个接地区段的第一端与第一部分之间。第i个接地区段的第二端电性连接第(i+1)个接地区段的第一端，i为整数且1≤i≤(P‑1)。第P个接地区段的第二端电性连接至接地元件，且第(P‑1)个接地区段包括至少一接地点。切换单元电性连接在至少一接地点与接地元件之间。

Description

通信装置

技术领域

本发明是关于一种通信装置，特别是一种具有可重组式天线元件的行动通信装置。

背景技术

近年来由于无线通信技术快速进步，使得人们对于通信装置不再仅仅以通话为主要的目的，而是有着更多功能、多元化的需求。而为了满足人们的需求，手机就必须配置更多元件及模块。在目前通信装置必须具备轻薄特性的前提下，其内部空间有一定大小的限制。因此，通信装置内的有限设计空间就显得格外珍贵。有鉴于此，在通信装置的天线设计上，如何在有限的天线设计空间发挥最有效的利用是一个很重要的课题。

发明内容

本发明提供一种通信装置，利用切换单元来改变天线元件的共振路径长度，并因此扩展天线元件可操作的通信频带。

本发明提供一种通信装置，包括接地元件、天线元件与切换单元。天线元件本质上为一环圈天线，并包括第一部分、第二部分与第三部分。第一部分电性连接一信号源。第二部分包括(N-1)个弯折以形成N个连接区段，N为大于1的整数。第三部分包括(P-1)个弯折以形成P个接地区段，P为大于1的整数。其中，所述N个连接区段相互串接在第1个接地区段的第一端与第一部分之间。第i个接地区段的第二端电性连接第(i+1)个接地区段的第一端，i为整数且1≤i≤(P-1)。第P个接地区段的第二端电性连接至接地元件，且第(P-1)个接地区段包括至少一接地点。切换单元电性连接在至少一接地点与接地元件之间。

在本发明的一实施例中，上述的至少一接地点包括M个接地点，且切换单元包括M个开关，M为正整数。其中，第j个开关的第一端电性连接第j个接地点，且所述M个开关的第二端电性连接所述接地元件，其中j为整数且1≤j≤M。

综上所述，本发明是利用切换单元来改变天线元件的共振路径长度。因此，将可在不更改天线元件尺寸的情况下，扩展天线元件可操作的通信频带。此外，天线元件的高频共振模态大致上也将不会受切换单元的影响。

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为本发明的第一实施例所示出的通信装置的结构示意图；

图2A为用以说明本发明所示出的通信装置在同时不导通两开关的情况下天线元件的返回损失图；

图2B为用以说明本发明所示出的通信装置在导通两开关之其一的情况下天线元件的返回损失图；

图2C为用以说明本发明所示出的通信装置在导通两开关之其一的情况下天线元件的另一返回损失图；

图3为本发明的第二实施例所示出的通信装置的结构示意图；

图4为本发明的第三实施例所示出的通信装置的结构示意图；

图5为本发明的第四实施例所示出的通信装置的结构示意图。

附图标记说明：

100、300、400、500：通信装置；

10、50：接地元件；

11、31、41、51：天线元件；

12、52：第一部分；

13、53：第二部分；

14、54：第三部分；

15、35、55：切换单元；

16、56：信号源；

101、501：接地元件的边缘；

131～133、531、532：连接区段；

141～143、541、542：接地区段；

151、152、351～353、551、552：开关；

ND 11、ND 12、ND31～ND33、ND51、ND52：接地点；

37：匹配电路；

47：电抗元件。

具体实施方式

图1为本发明的第一实施例所示出的通信装置的结构示意图。通信装置100包括接地元件10、天线元件11以及切换单元15。天线元件11本质上为一环形天线(loop antenna)，并邻近接地元件10。此外，天线元件11包括第一部分12、第二部分13以及第三部分14。其中，第一部分12电性连接至一信号源16。

在本实施例中，第二部分13具有两个弯折，并通过所述两个弯折形成三个连接区段131～133。相似地，第三部分也具有两个弯折，并通过所述两个弯折形成三个接地区段141～143。其中，连接区段131～133相互串接在第一个接地区段141的第一端与接地元件10之间。其中，第一个连接区段131与第三个连接区段133的长度总合大于所述三个接地区段141～143的长度总合。另外，第一个接地区段141的第二端电性连接第二个接地区段142的第一端。第二个接地区段142的第二端电性连接第三个接地区段123的第一端，且第三个接地区段123的第二端电性连接至接地元件10。

此外，所述三个连接区段131～133中的奇数个连接区段131与133大致平行于接地元件10的一边缘101，且所述三个连接区段131～133中的偶数个连接区段132大致垂直于接地元件10的边缘101。另一方面，所述三个接地区段141～143中的偶数个接地区段142也大致平行于接地元件10的边缘101，且所述三个接地区段141～143中的奇数个接地区段141与143也大致垂直于接地元件10的边缘101。另外，第二个接地区段142包括接地点ND11与接地点ND12，且接地点ND11与ND12沿着朝向第3个接地区段143的方向依序排列。

更进一步来看，切换单元15包括开关151与152。其中，开关151的第一端电性连接至接地点ND11，且开关151的第二端电性连接至接地元件10。此外，开关152的第一端电性连接至接地点ND12，且开关152的第二端电性连接至接地元件10。在操作上，通信装置100会传送相应的控制信号至开关151与152，因此切换开关151与152的导通状态。

此外，随着开关151与152导通状态的改变，第二个接地区段142上的两接地点ND11与ND12将可选择性地通过开关151与152电性接至接地元件10。例如，当开关151导通(turn on)时，接地点ND11将可通过开关151电性连接至接地元件10。相似地，当开关152导通时，接地点ND12将可通过开关152电性连接至接地元件10。因此，随着开关151与152导通状态的改变，天线元件11的共振路径长度将产生相对应地改变，进而致使天线元件11可以操作在不同的通信频带下。

除此之外，由于第三部分14是位在天线元件11的末端，因此天线元件11的高频共振模态的电流零点也不会出现在第三部分14。如此一来，开关151与152的切换操作将不会影响到天线元件11高频共振模态的激发。也就是，通信装置100主要是通过切换单元15，来形成具有可重组式结构的天线元件11。此外，通信装置100可通过此可重组式结构来调整天线元件11的低频共振模态。因此，将可在不更改天线元件11的尺寸的情况下，扩展天线元件11可操作的通信频带。此外，天线元件11的高频共振模态大致上也将不会受切换单元15的影响。

举例来说，图2A为用以说明本发明所示出的通信装置在同时不导通两开关的情况下天线元件的返回损失图。在此操作状态下，两开关151与152都切换至不导通的状态，也就是两接地点ND11与ND12都无法通过开关151与152电性连接至接地元件10。此时，整体环形天线的共振路径长度约为80mm。此外，天线元件11可操作的低频通信频带大致涵盖LTE700频带，且可操作的高频通信频带大致涵盖GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带(约10110MHz至2690MHz)。

图2B为用以说明本发明所示出的通信装置在导通两开关之其一的情况下天线元件的返回损失图。在此操作状态下，开关151被切换至不导通的状态，且开关152被切换至导通的状态。因此，接地点ND12将可通过开关152导通至接地元件10。如此一来，整体环形天线的共振路径长度将相对应地缩短，进而致使天线元件11可操作的低频通信频带升频至GSM850频带。此外，开关151与152的切换操作大致是不会影响到天线元件11高频共振模态的激发。也就是，此时天线元件11可操作的高频通信频带仍可大致涵盖GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带。

图2C为用以说明本发明所示出的通信装置在导通两开关之其一的情况下天线元件的另一返回损失图。在此操作状态下，开关151被切换至导通的状态，且开关152被切换至不导通的状态。因此，接地点ND11将可通过开关152导通至接地元件10。如此一来，整体环形天线的共振路径长度将相对应地缩短，进而致使天线元件11可操作的低频通信频带升频至GSM900频带。此外，开关151与152的切换操作大致是不会影响到天线元件11高频共振模态的激发。也就是，此时天线元件11可操作的高频通信频带仍可大致涵盖GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500频带。

图3为本发明的第二实施例所示出的通信装置的结构示意图，其中第二实施例与第一实施例大致相似，二者的区别是第二实施例中的通信装置300还包括匹配电路37。此外，天线元件31中的第二接地区段141包括三个接地点ND31～ND33，且切换单元35包括三个开关351～353。

具体而言，匹配电路37设置在第一部分12与信号源16之间，以致使第一部分12可经由匹配电路37电性连接至信号源16。因此，将可进一步改善天线元件31在低频通信频带及高频通信频带的阻抗匹配。此外，开关351的第一端电性连接至接地点ND31，且开关351的第二端电性连接至接地元件10。开关352的第一端电性连接至接地点ND32，且开关352的第二端电性连接至接地元件10。开关353的第一端电性连接至接地点ND33，且开关353的第二端电性连接至接地元件10。另外，接地点ND32位在接地点ND31与接地点ND33之间。

在操作上，通信装置300可通过切换开关351～353的导通状态，来改变天线元件31之共振路径长度，进而达成与第一实施例相似的功效。此外，依照第一与第二实施例的原理，本领域普通技术人员可依设计所需来更改接地点与开关的个数。也就是，当接地点与开关的个数以M来表示时，则第二个接地区段142包括M个接地点，且切换单元15包括M个开关，M为正整数。此外，第j个开关的第一端电性连接第j个接地点，且所述M个开关的第二端电性连接接地元件10，其中j为整数且1≤j≤M。

图4为本发明的第三实施例所示出的通信装置的结构示意图，其中第三实施例与第一实施例大致相似，二者区别是第三实施例中的通信装置400还包括电抗元件47。具体而言，电抗元件47设置在第2个接地区段142与第3个接地区段143之间。其中，电抗元件47可为一芯片电容或芯片电感。此外，可通过电抗元件47的种类的选择与元件值的调整，来延长或缩短天线元件41的等效长度，进而取代原有所需的部分共振路径，并达成与第一实施例相似的功效。

值得一提的是，上述第一至第三实施例虽然列举了天线元件11的布局结构，但其并非用以限定本发明，且本领域普通技术人员可以设计所需来更改天线元件11中第二部分13的连接区段的个数N与第三部分14的接地区段的个数P，其中N与P为大于1的整数。

举例来说，上述第一至第三实施例是以N＝P＝3为例来进行说明。此外，依照上述第一至第三实施例的原理，当连接区段的个数与接地区段的个数分别以N与P来表示时，则此时的第二部分13包括N个连接区段(例如：131～133)，且第三部分14包括P个接地区段时(例如：141～143)。此外，所述N个连接区段相互串接在第1个接地区段的第一端与第一部分之间。第i个接地区段的第二端电性连接第(i+1)个接地区段的第一端，且第P个接地区段的第二端电性连接至所述接地元件，i为整数且1≤i≤(P-1)。另外，第(P-1)个接地区段(例如：142)包括至少一接地点。此外，在一实施例中，第二部分所述N个连接区段的长度总合大于第三部分所述P个接地区段的长度总合。

值得注意的是，在上述第一至第三实施例中，N为奇数。因此，在天线元件11的细部结构上，所述N个连接区段中的奇数个连接区段(例如：131与133)与所述P个接地区段中的偶数个接地区段(例如：142)大致平行于接地元件10的一边缘。此外，在实际应用上，N也可为偶数。其中，当N为偶数时，在天线元件11的细部结构上，所述N个连接区段中的奇数个连接区段与所述P个接地区段中的奇数个接地区段大致平行于接地元件的一边缘。

举例来说，图5为本发明的第四实施例所示出的通信装置的结构示意图。参照图5，通信装置500包括接地元件50、天线元件51以及切换单元55，且天线元件51包括第一部分52、第二部分53以及第三部分54。在第四实施例中，区段的个数N等于2。也就是，第二部分53通过一个弯折形成两个连接区段531与532，且第三部分也通过一个弯折形成两个接地区段541与542。

此外，第一部分52电性连接至一信号源16。所述两个连接区段531与532中的奇数个连接区段531大致平行于接地元件50的一边缘501，且所述两个连接区段531与532中的偶数个连接区段532大致垂直于接地元件50的边缘501。另一方面，所述两个接地区段541与542中的奇数个接地区段541也大致平行于接地元件50的边缘501，且所述两个接地区段541与542中的偶数个接地区段542也大致垂直于接地元件50的边缘501。另外，第一个接地区段541包括接地点ND51与ND52。

更进一步来看，切换单元55包括开关551与552。其中，开关551与552的第一端电性连接至接地点ND51与ND52，且开关551与552的第二端电性连接至接地元件50。在操作上，通信装置500可切换开关551与552的导通状态，以改变天线元件51的共振路径长度，进而达成与第一实施例相似的功效。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种通信装置，其特征在于，包括：

一接地元件；

一天线元件，本质上为一环圈天线，并具有一低频共振模态与一高频共振模态，且所述天线元件包括：

一第一部分，电性连接一信号源；

一第二部分，包含(N-1)个弯折以形成N个连接区段，N为大于1的整数；以及

一第三部分，包括(P-1)个弯折以形成P个接地区段，P为大于1的整数，其中所述N个连接区段相互串接在第1个接地区段的第一端与所述第一部分之间，第i个接地区段的第二端电性连接第(i+1)个接地区段的第一端，第P个接地区段的第二端电性连接至所述接地元件，且第(P-1)个接地区段包括至少一接地点，i为整数且1≤i≤(P-1)；以及

一切换单元，电性连接在所述至少一接地点与所述接地元件之间，且该切换单元改变该天线元件的一共振路径长度以调整该低频共振模态，其中该高频共振模态的电流零点不位在该天线元件的该第三部分。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述至少一接地点包括M个接地点，M为正整数，且所述切换单元包括：

M个开关，其中第j个开关的第一端电性连接第j个接地点，且所述M个开关的第二端电性连接所述接地元件，其中j为整数且1≤j≤M，所述切换单元是通过控制所述M个开关的导通状态来改变所述天线元件的该共振路径长度。

3.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述至少一接地点包含一第一接地点以及一第二接地点，且所述切换单元包括:

一第一开关以及一第二开关，所述第一开关是电性连接在所述第一接地点与所述接地元件之间，所述第二开关是电性连接在所述第二接地点与所述接地元件之间；

其中，当所述第一开关导通时，所述第一接地点通过所述第一开关电性连接至所述接地元件；当所述第二开关导通时，所述第二接地点通过所述第二开关电性连接至所述接地元件；以及当所述两开关皆不导通时，通过所述第三部分的第P个接地区段的第二端电性连接至所述接地元件。

4.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述至少一接地点包含一第一接地点、一第二接地点以及一第三接地点，所述第二接地点是位于所述第一接地点与所述第三接地点之间，且所述切换单元包括:

一第一开关、一第二开关以及一第三开关，所述第一开关电性连接在所述第一接地点与所述接地元件之间，所述第二开关是电性连接在所述第二接地点与所述接地元件之间，所述第三开关是电性连接在所述第三接地点与所述接地元件之间；

其中，当所述第一开关导通时，所述第一接地点通过所述第一开关电性连接至所述接地元件；当所述第二开关导通时，所述第二接地点通过所述第二开关电性连接至所述接地元件；当所述第三开关导通时，所述第三接地点通过所述第三开关电性连接至所述接地元件；以及当所述三开关皆不导通时，通过所述第三部分的第P个接地区段的第二端电性连接至所述接地元件。

5.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，当N为奇数时，所述N个连接区段中的奇数个连接区段与所述P个接地区段中的偶数个接地区段大致平行于所述接地元件的一边缘。

6.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，当N为偶数时，所述N个连接区段中的奇数个连接区段与所述P个接地区段中的奇数个接地区段大致平行于所述接地元件的一边缘。

7.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，还包括：

一电抗元件，设置在第(P-1)个接地区段与第P个接地区段之间。

8.根据权利要求7所述的通信装置，其特征在于，所述电抗元件为一芯片电感或一芯片电容。

9.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述第二部分所述N个连接区段的长度总合大于所述第三部分所述P个接地区段的长度总合。

10.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，还包括：

一匹配电路，设置在所述第一部分与所述信号源之间，以致使所述第一部分经由所述匹配电路电性连接至所述信号源。