CN106229614A - 接近感测型天线装置及其天线结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种接近感测型天线装置，包括天线结构与接近感测模组。天线结构包含第一导体、第二导体、及电性连接于第二导体的电容组件与电感组件。其中，第二导体能与第一导体产生射频讯号耦合，并且能作为感测外部对象的电容电极。当第二导体作为电容电极时，能与外部对象之间产生可依间距而变化的电容值。电容组件用以隔绝第二导体作为电容电极时，沿经第二导体的侦测讯号。电感组件用以隔绝第一导体耦合于第二导体时，沿经第二导体的射频讯号。接近感测模组电性连接于电感组件，并经由电感组件而电性连接于第二导体与电容组件。

Description

接近感测型天线装置及其天线结构
优先权
本发明以申请日为2015年9月11日，申请号为104130110的台湾专利为优先权。
技术领域
本发明是有关一种天线装置，且特别是有关于一种接近感测型天线装置及其天线结构。
背景技术
为控制手持式电子装置对于人体所产生的辐射量值问题，一般在设计手持式电子装置时，需要在无线广域网(WWAN)的主要天线位置额外加入接近传感器(Proximitysensor，P-sensor)来感知人体接近，进而启动功率缩减的保护机制，来降低手持式电子装置所产生的辐射量值。再者，为了让感应更加精确，习知的天线装置需采用数个接近传感器或是数个电容器搭配数层导电层始能产生配合接近传感器产生感应，此尚有创新与进步之空间。
于是，本发明人有感上述缺失之可改善，乃特潜心研究并配合学理之运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺失之本发明。
发明内容
本发明实施例在于提供一种接近感测型天线装置及其天线结构，用以改善习用天线装置。
本发明实施例提供一种接近感测型天线装置，包括：一天线结构，包含：一第一导体，具有用以输入讯号的一馈入段及连接于该馈入段的一辐射段；一第二导体，与该第一导体呈共平面且间隔设置，该第二导体具有用以接地的一接地段及连接于该接地段的一侦测段；其中，该侦测段能与该第一导体之辐射段产生射频讯号耦合，并且能作为感测外部对象的一电容电极；当该侦测段作为该电容电极时，该侦测段能与外部对象之间产生可依间距而变化的电容值；一电容组件，电性连接于该第二导体的接地段，用以隔绝该侦测段作为该电容电极时，沿经该侦测段的侦测讯号；及一电感组件，电性连接于该第二导体，用以隔绝该侦测段耦合于该辐射段时，沿经该侦测段的射频讯号；以及一接近感测模组，电性连接于该电感组件，并经由该电感组件而电性连接于该第二导体；其中，当该接近感测模组之一侦测讯号流向该电感组件时，该电感组件呈一短路状态以供该侦测讯号通过，该电容组件呈一开路状态以使该侦测讯号流向该第二导体的侦测段；当该第一导体耦合一射频讯号至与该第二导体，并且该射频讯号流向该电感组件时，该电感组件呈一开路状态以使该射频讯号无法流至该接近感测模组，而该电容组件呈一短路状态以供该射频讯号通过。
本发明实施例另提供一种接近感测型天线装置的天线结构，包括：一第一导体，具有用以输入讯号的一馈入段及连接于该馈入段的一辐射段；一第二导体，与该第一导体呈共平面且间隔设置，该第二导体具有用以接地的一接地段及连接于该接地段的一侦测段；其中，该侦测段能与该第一导体之辐射段产生射频讯号耦合，并且能同时作为感测外部对象的一电容电极；当该侦测段作为该电容电极时，该侦测段能与外部对象之间产生可依间距而变化的电容值；一电容组件，电性连接于该第二导体的接地段，用以隔绝该侦测段作为该电容电极时，沿经该侦测段的侦测讯号；以及一电感组件，电性连接于该第二导体，用以隔绝该侦测段耦合于该辐射段时，沿经该侦测段的射频讯号。
综上所述，本发明实施例所提供的接近感测型天线装置及其天线结构，经由第二导体作为辐射体及电容电极使用，再透过合适的组件配置与设计，藉以达到缩小整体体积及节省成本之效果。再者，透过第一导体与第二导体共平面且分离设置，并且经由电容组件与电感组件电性连接于第二导体，以使接近感测模组能够不直接与讯号馈入线及接地讯号线接触，进而避免感测讯号与射频讯号彼此干扰而影响感测与辐射功能。
附图说明
图1为本发明接近感测型天线装置的示意图。
图2为本发明接近感测型天线装置的运作示意图。
图3为本发明接近感测型天线装置的具体实施例示意图。
图4为图3另一视角的示意图。
图5为图3的局部放大示意图。
图中：
100-接近感测型天线装置
1-天线结构
11-绝缘基板
111-第一板面
112-第二板面
113-长侧缘(弯曲状)
113’-长侧缘(直线状)
12-地片
13-第一导体
131-馈入段
132-辐射段
14-第二导体
141-接地段
142-侦测段
15-第三导体
16-焊垫组
161-连接垫
162-外接垫
17-导通柱
18-电容组件
19-电感组件
2-接近感测模组
200-传输线路
201-讯号馈入线
202-接地讯号线
300-外部对象
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
请参阅图1和图2，其为本发明的一实施例，需先说明的是，本实施例对应图式所提及之相关数量与外型，仅用以具体地说明本发明的实施方式，以便于了解其内容，而非用以局限本发明的权利范围。
本实施例为一种接近感测型天线装置100，用以安装于一电子设备(图略)中，藉以配合电子设备内的一传输线路200使用。其中，上述电子设备例如是笔记本电脑、平板计算机、全球定位系统设备(GPS)、手持式行动设备(如：手机)、或是配戴式行动设备(如：手表)。所述传输线路200包含有一讯号馈入线201及一接地讯号线202。
所述接近感测型天线装置100包括一天线结构1及电性连接于上述天线结构1的一接近感测模组(P-sensor module)2。其中，天线结构1包含有一第一导体13、一第二导体14、一电容组件18、及一电感组件19，上述第二导体14与第一导体13呈共平面且间隔设置。
进一步地说，所述第一导体13具有用以输入讯号的一馈入段131及连接于馈入段131的一辐射段132，而第二导体14具有用以接地的一接地段141及连接于接地段141的一侦测段142。所述第一导体13的馈入段131是用以连接(如：电性连接)所述传输线路200的讯号馈入线201，而第二导体14的接地段141是用以连接(如：电性连接)所述传输线路200的接地讯号线202。再者，所述侦测段142能与辐射段132产生射频讯号耦合，并且能作为感测外部对象(如：人体)300的一电容电极。当上述侦测段142作为电容电极使用时，侦测段142能与外部对象300之间产生可依间距而变化的电容值。
所述电容组件18电性连接于第二导体14的接地段141，用以隔绝侦测段142作为电容电极时，沿经侦测段142的侦测讯号，以使侦测讯号不会流经接地段而造成短路。所述电感组件19电性连接于第二导体14的接地段141，用以隔绝侦测段142耦合于辐射段132时，沿经侦测段142的射频讯号，以使射频讯号不会流至接近感测模组2。再者，所述接近感测模组2电性连接于电感组件19，并经由电感组件19而电性连接于第二导体14。
进一步地说，当天线结构1之侦测段142具有感测讯号时，电容组件18具有相当于开路的高阻抗值，而电感组件19具有相当于短路的低阻抗值，以使侦测段142能直接被作为所述接近感测模组2的电容电极之用。当天线结构1之侦测段142具有由辐射段132耦合过来的射频讯号时，电容组件18具有相当于短路的低阻抗值，而电感组件19具有相当于开路的高阻抗值，以使所述接近感测模组2能够有效地与射频讯号隔绝，并且使第一导体13与第二导体14能够耦合射频讯号，而作为单极耦合天线之用。
换个角度来看，当所述接近感测模组2之一侦测讯号流向电感组件19时，上述电感组件19呈一短路状态以供侦测讯号通过，而电容组件18呈一开路状态以使侦测讯号流向第二导体14的侦测段142。当所述第一导体13耦合一射频讯号至与第二导体14，并且射频讯号流向电感组件19时，上述电感组件19呈一开路状态以使射频讯号无法流至接近感测模组2，而电容组件18则呈一短路状态以供射频讯号通过。
藉此，当外部对象300离所述天线结构1较远时，则使用本发明接近感测型天线装置100的电子设备(图略)，其所采用传输射频讯号的功率将不会受到限制。但是，当外部对象300离所述天线结构1较近时，天线结构1之侦测段142与外部对象300之间的电容值将对应增加，以使接近感测模组2传输相对应之讯号给所述电子设备，藉以减小电子设备传输射频讯号的功率，来降低近场的电磁辐射强度，进而令用户近距离操作使用电子设备时，能够符合现行法令规章所限制的射频讯号功率大小。
上述为本发明接近感测型天线装置100的设计主轴，下述将针对天线结构1的具体实施例作一说明，但本发明的天线结构1并不局限于具体实施例之各个条件。
请参阅图3至图5所示，所述天线结构1除上述所包含之组件外，进一步包含有一绝缘基板11、两地片12、一第三导体15、一焊垫组16、及两导通柱17。其中，所述绝缘基板11为大致呈矩形之板体且具有位于相反侧的一第一板面111与一第二板面112以及位于相反侧的一弯曲状长侧缘113与一直线状长侧缘113’。上述弯曲状长侧缘113是指长侧缘113上凹设有数个凹槽(未标号)，而使其整体呈现出弯曲形状。
所述两地片12分别设于绝缘基板11的第一板面111与第二板面112，并且该两地片12皆邻设于直线状之长侧缘113’旁，而上述两地片12之间可以是彼此电性连接或彼此电性隔绝，本实施例不加以限制。
所述第一导体13与第二导体14设置于绝缘基板11的第一板面111而呈共平面，并且第一导体13大致位于第二导体14以及上述直线状之长侧缘113’之间，而第二导体14的侦测段142大致沿着弯曲状之长侧缘113设置，亦即，侦测段142的边缘形状大致对应于长侧缘113形状而呈弯曲状。再者，所述第三导体15位于绝缘基板11的第二板面112且与第二导体14互相连接。上述第三导体15的位置大致坐落于第二导体14的侦测段142朝绝缘基板11第二板面112所正投影的区域上，亦即，第三导体15大致沿着弯曲状之长侧缘113设置，而第三导体15的边缘形状大致对应于长侧缘113形状而呈弯曲状，并且第三导体15的外型类似于第二导体14的侦测段142，但不以此为限。
所述焊垫组16包含有一连接垫161与一外接垫162，上述连接垫161与外接垫162皆设于绝缘基板11的第二板面112，并且连接垫161的位置对应于该第二导体14的接地段141且邻近位在第二板面112的地片12。也就是说，上述连接垫161的位置大致坐落于第二导体14的接地段141朝绝缘基板11第二板面112所正投影的区域上。而所述外接垫162与上述连接垫161呈相邻设置，用以供所述接近感测模组2电性连接之用，亦即，所述接近感测模组2之讯号馈入线201可焊接固定于外接垫162，以使接近感测模组2可经由外接垫162电性连接于电感组件19。
所述两导通柱17埋置于绝缘基板11内，并且每个导通柱17的两端分别连接于连接垫161以及第二导体14的接地段141。也就是说，所述连接垫161经由导通柱17而与上述第二导体14达成电性连接。
所述电容组件18焊接于连接垫161以及位在第二板面112的地片12，藉以使上述第二导体14(或连接垫161)与地片12之间能透过电容组件18而达成电性连接。所述电感组件19焊接于连接垫161与外接垫162，藉以使上述第二导体14(或连接垫161)与外接垫162之间能透过电感组件19而达成电性连接，进而使第二导体14能够电性连接于接近感测模组2。
综上所述，本发明实施例所提供的接近感测型天线装置100及其天线结构1，经由第二导体14作为辐射体及电容电极使用，再透过合适的组件配置与设计，藉以达到缩小整体体积及降低成本之效果。再者，透过第一导体13与第二导体14共平面且分离设置，并且经由电容组件18与电感组件19电性连接于第二导体14，以使接近感测模组2能够不直接与讯号馈入线及接地讯号线接触，进而避免感测讯号与射频讯号彼此干扰而影响感测与辐射功能。
以上所述仅为本发明之较佳可行实施例，其并非用以局限本发明之专利范围，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

Claims (10)

1.一种接近感测型天线装置，包括：
一天线结构，包含：
一第一导体，具有用以输入讯号的一馈入段及连接于该馈入段的一辐射段；
一第二导体，与该第一导体呈共平面且间隔设置，该第二导体具有用以接地的一接地段及连接于该接地段的一侦测段；其中，该侦测段能与该第一导体之辐射段产生射频讯号耦合，并且能作为感测外部对象的一电容电极；当该侦测段作为该电容电极时，该侦测段能与外部对象之间产生可依间距而变化的电容值；
一电容组件，电性连接于该第二导体的接地段，用以隔绝该侦测段作为该电容电极时，沿经该侦测段的侦测讯号；及
一电感组件，电性连接于该第二导体，用以隔绝该侦测段耦合于该辐射段时，沿经该侦测段的射频讯号；
以及
一接近感测模组，电性连接于该电感组件，并经由该电感组件而电性连接于该第二导体；
其中，当该接近感测模组之一侦测讯号流向该电感组件时，该电感组件呈一短路状态以供该侦测讯号通过，
该电容组件呈一开路状态以使该侦测讯号朝向该第二导体的侦测段流动；当该第一导体耦合一射频讯号至与该第二导体，并且该射频讯号流向该电感组件时，
该电感组件呈一开路状态以使该射频讯号无法流至该接近感测模组，而该电容组件呈一短路状态以供该射频讯号通过。
2.如权利要求1所述之接近感测型天线装置，其中，该天线结构包含有一绝缘基板，并且该绝缘基板具有位于相反侧的一第一板面与一第二板面，该第一导体与该第二导体设置于该绝缘基板的第一板面。
3.如权利要求2所述之接近感测型天线装置，其中，该天线结构包含有一第三导体，该第三导体位于该绝缘基板的第二板面，并且该第三导体的位置大致坐落于该第二导体的侦测段朝该绝缘基板第二板面正投影的区域上。
4.如权利要求3所述之接近感测型天线装置，其中，该第三导体连接于该第二导体。
5.如权利要求2至4中任一项所述之接近感测型天线装置，其中，该天线结构包含有一连接垫及一导通柱，该连接垫位于该绝缘基板的第二板面，并且该连接垫的位置对应于该第二导体的接地段，该导通柱埋置于该绝缘基板，并且该导通柱的两端分别连接于该连接垫以及该第二导体的接地段；该电容组件与该电感组件焊接于该连接垫上。
6.如权利要求5所述之接近感测型天线装置，其中，该天线结构包含有设置于该绝缘基板第二板面的一地片以及一外接垫，该外接垫与该连接垫呈相邻设置，该接近感测模组电性连接于该外接垫；该电容组件焊接于该连接垫与该地片；该电感组件焊接于该连接垫与该外接垫。
7.一种接近感测型天线装置的天线结构，包括：
一第一导体，具有用以输入讯号的一馈入段及连接于该馈入段的一辐射段；
一第二导体，与该第一导体呈共平面且间隔设置，该第二导体具有用以接地的一接地段及连接于该接地段的一侦测段；其中，该侦测段能与该第一导体之辐射段产生射频讯号耦合，并且能同时作为感测外部对象的一电容电极；当该侦测段作为该电容电极时，该侦测段能与外部对象之间产生可依间距而变化的电容值；
一电容组件，电性连接于该第二导体的接地段，用以隔绝该侦测段作为该电容电极时，沿经该侦测段的侦测讯号；以及
一电感组件，电性连接于该第二导体，用以隔绝该侦测段耦合于该辐射段时，沿经该侦测段的射频讯号。
8.如权利要求7所述之接近感测型天线装置的天线结构，
其中，该天线结构包含有一绝缘基板，并且该绝缘基板具有位于相反侧的一第一板面与一第二板面，该第一导体与该第二导体设置于该绝缘基板的第一板面。
9.如权利要求8所述之接近感测型天线装置的天线结构，
其中，该天线结构包含有一第三导体，该第三导体位于该绝缘基板的第二板面，并且该第三导体的位置大致坐落于该第二导体的侦测段朝该绝缘基板第二板面正投影的区域上，该第三导体连接于该第二导体。
10.如权利要求8或9所述之接近感测型天线装置的天线结构，其中，该天线结构包含有一连接垫及一导通柱，该连接垫位于该绝缘基板的第二板面，并且该连接垫的位置对应于该第二导体的接地段，该导通柱埋置于该绝缘基板，并且该导通柱的两端分别连接于该连接垫以及该第二导体的接地段；该电容组件与该电感组件焊接于该连接垫上。
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