CN104852146B - 多频天线模块及其自我调整方法 - Google Patents

Abstract

一种多频天线模块包括：天线本体、多个谐振单元、寄生部及切换单元。天线本体包括辐射部、信号馈入部以及接地部。信号馈入部连接辐射部，并且于连接处形成馈入点。接地部连接辐射部与系统接地面之间，并且接地部邻设并平行于信号馈入部。其中，同轴电线连接馈入点以使辐射部可收发射频信号。寄生部邻设并平行于天线本体的辐射部，当天线本体收发射频信号时，传送电压信号。多个谐振单元耦接于寄生部于系统接地面之间。切换单元耦接寄生部以及谐振单元之间，切换单元根据电压信号而选择性地导通寄生部与谐振单元其中之一的路径。

Description

多频天线模块及其自我调整方法

【技术领域】

本发明是有关于一种电子装置，且特别是有关于电子装置中的一种多频天线模块。

【背景技术】

一般而言，当电子装置与外界需与其它的电子装置以无线的方式进行联机时，电子装置上必须配置着对应的天线。当电子装置运用天线收发射频信号时，为了要使得天线的阻抗匹配恰当，通常将额外的设置一阻抗匹配单元，耦接于天线与射频信号的产生单元之间，使得收发射频信号时可获得最大的功率转换。然而，阻抗匹配单元本身具有一定的阻抗值，串接于天线与射频信号的产生单元之间，则容易造成信号于收发时的衰减，使得收发射频信号的功率转换仍然不甚理想。

【发明内容】

本发明提供一种多频天线模块，透过耦接于寄生部与接地面间的谐振单元调整天线模块的阻抗匹配。

本发明的一种多频天线模块，包括：一天线本体、多个谐振单元、一寄生部以及一切换单元。其中，天线本体，包括一辐射部、一信号馈入部以及接地部。信号馈入部连接辐射部，并且于连接处形成一馈入点。一接地部连接辐射部与一系统接地面之间，并且接地部邻设并平行于信号馈入部。一同轴电线连接馈入点以使辐射部可收发一射频信号。寄生部邻设并平行于天线本体的辐射部，并当天线本体收发射频信号时，传送一电压信号。多个谐振单元耦接于寄生部于系统接地面之间。切换单元耦接寄生部以及谐振单元之间，切换单元根据电压信号而选择性地导通寄生部与谐振单元其中之一的路径。

本发明的自我调整方法，利用前述的多频天线模块进行以下步骤。首先，收发一射频信号于天线本体。然后，根据射频信号产生一电压信号。接着，根据电压信号判断射频信号的一中心频率。以及，根据射频信号的中心频率选择性地导通些谐振单元的其中之一与系统接地面之间的路径。如此一来，多频天线模块可因应中心频率而适应性的调整，使多频天线模块内的阻抗匹配达到最佳的状态。

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，并配合所附图式作详细说明如下。

【附图说明】

图1为根据本发明一实施例所绘示的多频天线模块的示意图。

图2为根据本发明一实施例所绘示的切换单元与谐振单元的示意图。

图3为根据本发明一实施例所绘示的信号感应器的示意图。

图4为根据本发明一实施例所绘示的自我调整方法的步骤流程图。

【具体实施方式】

图1为根据本发明一实施例所绘示的多频天线模块的示意图。多频天线模块10包括天线本体110、谐振单元141～14n、寄生部120以及切换单元130。天线本体110包括辐射部111、信号馈入部112以及接地部113。信号馈入部112连接辐射部111并包括馈入点FP。接地部113连接辐射部111与系统接地面之间(例如，将接地点GP与系统的接地面GND连接)，并且接地部113邻设并平行于信号馈入部112。

一同轴电线连接馈入点FP以使辐射部111可收发一射频信号。寄生部120邻设并平行于天线本体110的辐射部111，并当天线本体110收发射频信号时，寄生部120传送一电压信号VS。复数谐振单元141～14n耦接于寄生部120于系统接地面GND之间。切换单元130耦接寄生部120以及谐振单元141～14n之间，切换单元130根据电压信号VS而选择性地导通寄生部120与谐振单元141～14n中的其中之一路径。

在本实施例中，天线本体110为一平面倒F天线(Planar Inverted-F Antenna,PIFA)，从馈入点FP至辐射部111的开路端OP的路径长度约为射频信号的四分之一波长，但本发明并不限定天线本体110以及寄生部120的实施方式。例如在本发明一实施例中，天线本体110为一双频的PIFA，可利用两个长度不同的辐射部分别收发中心频率例如为2.4GHz、5GHz的射频信号。而在此实施例中，多频天线模块10则包括邻设并平行于两个辐射部的两个寄生部，并且此两个寄生部耦接上述的切换单元130(如图1所示辐射部111与寄生部120的设置关系)。当上述的两个辐射部之一收发对应频段的射频信号时，对应所述辐射部的寄生部即会传送电压信号VS至切换单元130。

谐振单元141～14n则分别对应于不同大小的阻抗值。由于电压信号VS将随着射频信号的中心频率的高低而改变。因此，切换单元130即可根据电压信号VS的大小，选择谐振单元141～14n中具有对应于目前射频信号的中心频率的最佳阻抗的谐振单元，使得天线本体110收发射频讯号时可具有较大的功率转换。

以下则根据实施例针对切换单元130以及谐振单元141～14n的具体实施方式进行说明。图2为根据本发明一实施例所绘示的切换单元与谐振单元的示意图。相较于图1所示实施内容，图2所示实施例提供了切换单元与谐振单元一种较为详细的实施方式。请参照图2，谐振单元141～14n分别为由电感器(L)和电容器(C)构成的LC电路。谐振单元141～14n分别由阻抗值不同的电容以及电感所并联而成。而在本发明另一实施例中，谐振单元141～14n则可由电阻(R)、电感器(L)和电容器(C)所构成的RLC电路，并分别对应于不同大小的阻抗值，但本发明并不限定于上述的实施方式。

在本实施例中，切换单元130包括信号感应器131以及开关132。信号感应器131不直接电性连接寄生部120，而是透过设置在邻近于连接寄生部120和开关132之间的导线CL，并由导线CL耦合(coupling)到信号感应器131而得到一固定比例的电压信号VS，例如振幅80％大小的电压信号VS。信号感应器131则可由此耦合到的电压信号VS产生控制信号CS至开关132。开关132耦接信号感应器131与谐振单元141～14n之间。开关132从信号感应器131接收控制信号CS，并根据控制信号CS选择性地导通谐振单元141～14n的其中之一，也就是说当信号感应器131接收到电压信号VS后，从信号感应器131经开关132而到谐振单元(如谐振单元141)形成一电气相通的路径。

信号感应器131除了上述的接收电压信号VS的方式之外，还可直接电性连接寄生部120，并从寄生部120接收电压信号VS，然后根据电压信号VS产生控制信号CS至开关132。开关132耦接信号感应器131与谐振单元141～14n之间。开关132从信号感应器131接收控制信号CS，并根据控制信号CS选择性地导通谐振单元141～14n的其中之一，也就是说当信号感应器131接收到电压信号VS后，从信号感应器131经开关132而到谐振单元(如谐振单元141)形成一电性相通的路径。

图3为根据本发明一实施例所绘示的信号感应器的示意图。请参照图3，在此实施例中，信号感应器131包括信号感应组133、电容电感组1341～134m、模拟数字转换单元135以及控制单元136。在本实施例中，与图2所示实施例相似，信号感应组133被邻设于连接寄生部120至开关132之间的导线CL，透过耦合导线CL中传递的电压信号VS得到固定比例的电压信号VS。

电容电感组1341～134m，耦接信号感应组133，并且分别具有不同的阻抗值，使得电容电感组1341～134m可与特定频率的信号谐振并且分别产生电压值V1～Vm，因此当电容电感组1341～134m分别接收电压信号VS时，仅有电压值V1～Vm中之一或部份会被产生。而模拟数字转换单元135，耦接电容电感组1341～134m，分别侦测各电容电感组1341～134m与信号感应单元1341～134m间的电压值V1～Vm。并且，根据各电压值V1～Vm产生侦测信号DS1～DSm。其中，当各电容电感组1341～134m与信号感应单元133间的电压值V1～Vm大于一默认值时，模拟数字转换单元135设定对应于电压值V1～Vm的侦测信号DS1～DSm为一高准位信号。

上述的默认值可被设置为稍微大于0的数值。由于上述的电压值V1～Vm中，仅有电压值V1～Vm之一或部份会由于对应的电容电感组1341～134m与电压信号VS谐振而被产生，因此上述的侦测信号DS1～DSm仅有一个或部份会被设定为高准位信号。例如，将电压值V1～Vm所对应的侦测信号DS1～DSm表示为(DS1,DS2,…,DSm)，当电压信号VS仅与电容电压组1341谐振时，模拟数字转换单元135则将对应不为零的电压值V1的侦测信号DS1设置为1，而其它的侦测信号DS2～DSm则仍对应的保持为0。侦测信号DS1～DSm则可因此表示为(1,0,…,0)，以此类推。

但本发明并不限定于上述实施方式，例如，模拟数字转换单元135亦可因应需要将对应于侦测信号DS1～DSm的电压值V1～Vm大于默认值者设定为低准位信号，而将其余的电压值V1～Vm设定为高准位信号。

控制单元136耦接模拟数字转换单元135，从模拟数字转换单元135接收侦测信号DS1～DSm，并且根据侦测信号DS1～DSm中的高准位信号(或侦测信号的各种组合，例如上述侦测信号DS1～DSm等于(1,0,…,0)等)判断天线本体110目前所收发的射频信号的中心频率。控制单元136即可根据所述的中心频率产生控制信号CS，并传送控制信号至开关132。使得开关132得以根据控制信号CS导通对应于使用中的中心频率，如2.4GHz或5GHz，的谐振单元(谐振单元141～14n之一)与寄生部120之间的路径，使得天线本体110的阻抗匹配可透过上述的谐振单元(谐振单元141～14n之一)而被调整。

另外，本发明一提供一种自我调整方法，适用于如图1所示的多频天线模块。图4为根据本发明一实施例所绘示自我调整方法的步骤流程图。请参照图4，首先在步骤S401时，收发一射频信号于天线本体。然后在步骤S402时，根据射频信号产生一电压信号。接着在步骤S403时，根据电压信号判断射频信号的一中心频率。以及在步骤S404时，根据射频信号的中心频率选择性地导通些谐振单元的其中之一与系统接地面之间的路径，以对应射频信号的中心频率调整多频天线模块的阻抗匹配。至于本方法的详细实施方式，则可参照上述图1～图3所示实施例的说明，在此则不赘述。

综上所述，本发明提供了一种多频天线模块以及自我调整方法，可透过自动地选择耦接于寄生部以及接地面间的阻抗(即，谐振单元之一)。由于没有阻抗单元耦接于馈入点与射频信号的信号源之间，所以射频信号不会有所衰减。更甚者，当信号源所提供的射频信号的中心频率改变时，多频天线模块亦可因应中心频率而适应性的调整耦接于寄生部以及接地面间的阻抗，使得多频天线模块中天线本体的阻抗匹配至最佳的状态。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，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后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种多频天线模块，其特征在于，该多频天线模块包括：

一天线本体，其包括：

一辐射部；

一信号馈入部，连接该辐射部，并且包括一馈入点；

一接地部，连接该辐射部与一系统接地面之间，并且该接地部邻设并平行于该信号馈入部，其中，一同轴电线连接该馈入点以使该辐射部收发一射频信号；

一寄生部，邻设并平行于该天线本体的该辐射部，当该天线本体收发该射频信号时，并传送一电压信号；

多个谐振单元，耦接于该寄生部与该系统接地面之间；

一切换单元，耦接该寄生部以及该些谐振单元之间，该切换单元根据该电压信号而选择性地导通该寄生部与该些谐振单元其中之一的路径。

2.根据权利要求1所述的多频天线模块，其特征在于，该些谐振单元分别为一LC电路或一RLC电路，以及该些谐振单元分别具有不同的阻抗值。

3.根据权利要求1所述的多频天线模块，其特征在于，该切换单元包括：

一信号感应器，耦接该寄生部，从该寄生部接收该电压信号，并根据该电压信号产生一控制信号；

一开关，耦接该信号感应器并接收该控制信号，根据该控制信号导通该些谐振单元的其中之一。

4.根据权利要求3所述的多频天线模块，其特征在于，该信号感应器包括：

一信号感应组，接收该电压信号；

多个电容电感组，分别耦接该信号感应组，其中该些电容电感组分别具有不同的阻抗值；

一模拟数字转换单元，耦接该些电容电感组，分别侦测各该些电容电感组与该信号感应单元间的一电压值，并根据各该电压值产生多个侦测信号，其中当各该些电容电感组与该信号感应单元间的该电压值大于一默认值时，该模拟数字转换单元设定对应于该电压值的该侦测信号为一高准位信号；

一控制单元，耦接该模拟数字转换单元，根据该高准位信号判断该射频信号的一中心频率，根据该中心频率产生该控制信号，并传送该控制信号至该开关。

5.根据权利要求4所述的多频天线模块，其特征在于，该信号感应组耦接该寄生部并从该寄生部接收该电压信号。

6.根据权利要求1所述的多频天线模块，其特征在于，该天线本体为一PIFA天线，以及该辐射部的长度为该射频信号的波长的四分之一。

7.一种多频天线模块自我调整方法，利用如权利要求1所述的多频天线模块调整谐振频率，其特征在于，所述方法包括：

收发一射频信号于该天线本体；

根据该射频信号产生一电压信号；

根据该电压信号判断该射频信号的一中心频率；

根据该射频信号的该中心频率选择性地导通该些谐振单元的其中之一与该系统接地面之间的路径。

8.根据权利要求7所述的多频天线模块自我调整方法，其中所述根据“该射频信号产生一电压信号”的步骤包括：

根据该电压信号产生多个侦测信号；

根据该些侦测信号的准位判断该射频信号的该中心频率。