CN107871993A - 通信装置的接口模块 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种通信装置的接口模块。该通信装置的接口模块包含：第一开关，配置该第一开关以形成第一匹配元件与第一接地元件中的一个元件与该通信装置的天线的第一馈入点之间的第一连接；第二开关，配置该第二开关以形成第二匹配元件与第二接地元件中的一个元件与该天线的第二馈入点之间的第二连接；以及第三开关，配置该第三开关以形成在该第一匹配元件与该第二匹配元件中的一个元件与收发机之间的第三连接。本发明提供的通信装置的接口模块可降低天线的制作成本。

Description

通信装置的接口模块
交叉引用
本发明要求如下优先权：编号为62/398,561，申请日为2016年9月23日的美国临时专利申请。上述美国临时专利申请在此一并作为参考。
技术领域
本发明涉及一种无线通信装置的接口模块。特别地，本发明涉及一种连接无线通信装置的天线与收发机的低功耗接口模块。
背景技术
当无线通信装置处于发送(TX)模式或接收(RX)模式时，可使用天线通过空中发送或接收射频(RF)信号。当在无线通信装置(例如，移动电话)使用天线时，天线会在特定场景中降低效能。例如，通过用户手持移动电话的方式，会降低移动电话中天线的效能。当用户使用右手、左手或双手持握移动电话时，用户的手会阻挡RF信号，并且由此降低天线的性能。在另一场景中，当使用移动电话通话时，用户会将移动电话靠近右耳或左耳。除了手持移动电话，用户的头部会进一步降低天线性能。
为了改善不同场景中天线性能，通过改变天线馈入点与接地点的位置，设计天线能生成不同辐射场型(radiation pattern)。例如，在先前技术中，能够改变馈入点与接地点位置的天线需要调谐元件，例如，调谐电容器，这导致天线制作成本的增大。
此外，当天线工作在不同共振频率下，具有固定馈入点的天线生成的辐射场型可朝向不同方向。在这种情况下，先前技术中的天线不适用于载波聚合(CarrierAggregation，CA)，其中，CA是长期演进(LTE)高级标准的重要特征。因此，如何在使得天线适用CA情况下降低天线的制作成本成为待讨论的话题。
发明内容
有鉴于此，本发明揭露一种通信装置的接口模块。
根据本发明实施例，提供一种通信装置的接口模块，包含：第一开关，配置该第一开关以形成第一匹配元件与第一接地元件中的一个元件与该通信装置的天线的第一馈入点之间的第一连接；第二开关，
配置该第二开关以形成第二匹配元件与第二接地元件中的一个元件与该天线的第二馈入点之间的第二连接；以及第三开关，配置该第三开关以形成在该第一匹配元件与该第二匹配元件中的一个元件与收发机之间的第三连接。
本发明提供的通信装置的接口模块可降低天线的制作成本。
附图说明
图1是根据本发明实施例描述的接口模块的示意图；
图2是根据本发明实施例描述的工作在模式M2中的接口模块的示意图；
图3是根据本发明实施例描述的接口模块的示意图；
图4是根据本发明实施例描述的工作在模式M4的接口模式的示意图；
图5是根据本发明实施例描述的接口模式的示意图。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求项中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
接下来的描述是实现本发明的最佳实施例，其是为了描述本发明原理的目的，并非对本发明的限制。可以理解地是，本发明实施例可由软件、硬件、固件或其任意组合来实现。
请参考图1，图1是根据本发明实施例描述的接口模块10的示意图。可在无线通信装置(例如，移动电话、平板电脑以及手提电脑)中使用接口模块10，用于连接无线通信装置的天线与收发机。在本示例中，将收发机配置在无线通信装置的主板上，以及将天线配置在无线通信装置的子板上。主板与子板可为无线通信装置的金属外壳的不同部分。例如，无线通信装置可包含金属后盖，并且主板与子板是金属后盖的不同部分，其通过沟道(trench)进行分割。此外，沟道可为天线槽孔。
如图1所示，接口模块10包含开关100、102、104、匹配元件MC1、MC2以及接地元件GC1、GC2，其中，上述元件皆位于无线通信装置的主板上。开关100包含耦接天线的馈入点FP1的杆端(poleend)P1、耦接匹配元件MC1的掷端(throw end)T1以及耦接接地元件GC1的掷端T2，并且使用该开关100生成匹配元件MC1、接地元件GC1中一个元件与馈入点FP1之间的连接。开关102包含耦接天线的馈入点FP2的杆端P2、耦接接地元件GC2的掷端T3以及耦接匹配元件MC2的掷端T4，并且使用该开关102生成接地元件GC2、匹配元件MC2中一个元件与馈入点FP2之间的连接。值得注意的是，匹配元件MC1与MC2可为电容器，并且每个接地元件GC1与GC2可包含连接主板接地的电感元件、电容元件或路径。开关104包含耦接通信装置的收发机的杆端P3、耦接匹配元件MC1的掷端T5以及耦接匹配元件MC2的掷端T6。通过采用图1所示的结构，可最小化用于连接天线与收发机以及形成发射信号的信号馈入路径的电路元件数量。进一步地，在不使用调谐元件(例如，调谐电容器)情况下实现接口模块10。因此，可降低通信装置的制造成本。
详细地，接口模块10工作在模式M1或模式M2，以生成不同辐射场型。在图1所示的示例中，接口模块10工作在模式M1。开关100形成馈入点FP1与匹配元件MC1之间的连接，开关102形成馈入点FP2与接地元件GC2之间的连接，以及开关104形成收发机与匹配元件MC1之间的连接。在这种情况下，形成穿过匹配元件MC1、馈入点FP1、天线、馈入点FP2以及接地元件GC2的信号馈入路径，以建立朝向方向DD1的辐射场型RP1。
请参考图2，图2是根据本发明实施例描述的工作在模式M2中的接口模块10的示意图。如图2所示，开关100形成馈入点FP1与接地元件GC1之间的连接，开关102形成馈入点FP2与匹配元件MC2之间的连接，以及开关104形成收发机与匹配元件MC2之间的连接。在这种情况下，形成穿过匹配元件MC2、馈入点FP2、天线、馈入点FP1以及接地元件GC1的信号馈入路径，以建立朝向方向DD2的辐射场型RP2。值得注意的是，方向DD1不同于方向DD2。例如，方向DD1与DD2可为不同方向(例如，左与右，或者上与下)。
此外，根据不同应用以及设计概念，可改变接地元件GC1与GC2。例如，接地元件GC1与GC2可为与收发机接地端(即，主板的接地端)的导通路径、电感元件或电容元件中的一个，但本发明并不局限于此。通过改变接地元件GC1与GC2，可改变接口模块10的工作频率，以满足各种通信协议的标准。
请参考图3，图3是根据本发明实施例描述的接口模块30的示意图。值得注意的是，接口模块30与图1所示的接口模块10相似，并且具有相似功能的元件使用相同符号。如图3所示，接口模块30包含开关300、302、304、电容CC1、CC2、C1、C2以及电感L1、L2。在图3中，开关300包含耦接天线的馈入点FP1的杆端P4、耦接电容器CC1的掷端T7、耦接电容器C1的掷端T8、耦接电感器L1的掷端T9以及耦接接地端GND的掷端T10。利用开关300形成杆端P4(即，馈入点FP1)与任意掷端T7-T10的一个之间的连接。相似地，开关302包含耦接天线的馈入点FP2的杆端P5、耦接电容器CC2的掷端T11、耦接电容器C2的掷端T12、耦接电感器L2的掷端T13以及耦接接地端GND的掷端T14。利用开关302形成杆端P5(即，馈入点FP2)与任意掷端T11-T14的一个之间的连接。开关304包含耦接收发机的杆端P6、耦接电容器CC1的掷端T15、耦接电容器CC2的掷端T16，并且利用开关304形成杆端P6(即，收发机)与任意掷端T15-T16的一个之间的连接。在示例中，开关300与302是单刀四掷(SP4T)开关，开关304是单刀双掷(SP2T)开关。通过切换开关300、302以及304，接口模块30能通过最少电路元件提供两个不同辐射场型。
接下来将简要描述接口模式30的工作细节。当工作在与接口模块10的模式M1相似的模式M3时，开关300形成馈入点FP1与掷端T7之间的连接，开关302形成馈入点FP2与掷端T12-T14的一个之间的连接，以及开关304形成收发机与掷端T15之间的连接。换句话说，电容器C2、电感器L2以及接地端GND中的一个可与图1所示的接地元件GC2相似。
在图3所示的示例，开关304形成馈入点FP2与掷端T14之间的连接。在这种情况下，形成穿过电容器CC1、馈入点FP1、天线、馈入点FP2以及电容器C2、电感器L2以及接地端GND的一个的导通路径，以建立朝向方向DD3的辐射场型RP3。
值得注意的是，当接口模式30工作在模式M3时，通过将开关302切换至耦接掷端T12、T13或T14，可改变天线的共振频率。在示例中，当工作在模式M3时将天线的共振频率设定在900MHz，并且开关302形成杆端P5与掷端T14之间的连接。当接口模块30工作在模式M3时，通过将开关302切换至形成杆端P5与掷端T12之间的连接，信号馈入路径的电容增大，并且天线的共振频率相应增大(例如，增大至950MHz)。换句话说，通过改变开关302形成杆端P5与掷端T13之间的连接，信号馈入路径的电感增大。接口模块30的共振频率相应降低(例如，降低至850MHz)。在本示例中，通过改变开关302形成的连接，接口模块30的共振频率能在850MHz-950MHz中进行变化。
在示例中，接口模块30工作在模式M4，其中，该模式M4与接口模块10的模式M2相似。在本示例中，开关300形成掷端T8-T10的任意一个掷端与馈入点FP1之间的连接，开关302形成馈入点FP2与掷端T11之间的连接，以及开关304形成收发机与掷端T16之间的连接。在这种情况下，形成穿过电容器CC2、馈入点FP2、天线、馈入点FP1与电容器C1、电感L1、接地端GND的一个的信号馈入路径，以创建朝向方向DD4的辐射场型RP4。即，电容C1、电感L1以及接地端GND中的一个与图1所示的接地元件GC1类似。在示例中，方向DD3与DD4可为相反方向(例如，左与右，或上与下)。
请参考图4，图4是根据本发明实施例描述的工作在模式M4的接口模式30的示意图。在图4中，开关300形成馈入点FP1与掷端T10之间的连接。在这种情况下，形成穿过电容器CC2、馈入点FP2、天线、馈入点FP1以及任意电容器C1、电感器L1、接地端GND三者中的一个的导通路径，以创建辐射场型RP4。
请参考图5，图5是根据本发明实施例描述的接口模式50的示意图。接口模块50与图3所示的接口模块30类似，并且具有相似功能的元件与信号使用相同符号。不同于接口模式30，接口模块50增加电容元件CE，其中，该电容元件CE的一个终端耦接天线，以及另一个终端耦接主板的终端E_CE。通过增加电容元件CE，生成附加导通路径(例如，从馈入点FP1至终端E_CE的路径，以及从馈入点FP2至终端E_CE的另一路径)，并且天线具有新共振模式。因此，图5所示的天线的共振频率范围扩展到较高共振频率。
此外，当天线工作在不同频率下，天线的单一辐射场型的方向可通过增加电容元件CE而相同。即，接口模块50使得天线适用CA应用。
在示例中，终端E_CE耦接主板的接地端GND。在另一示例中，天线是槽状天线并且电容元件CE横穿槽状天线的一个槽孔。即，终端E_CE耦接天线的槽孔的一个终端。在示例中，子板位于通信装置的金属后盖的上部分，主板位于金属后盖的下部分，以及将天线的槽孔配置在金属后盖的上部分与下部分之间。在本示例中，电容元件CE的一个终端耦接金属后盖的上部分，并且电容元件CE的另一终端耦接金属后盖的下部分。
值得注意的是，电容元件CE与天线耦接的位置并不限于图5所示(即，馈入点FP1与FP2之间的位置)。例如，电容元件CE可变为在馈入点FP2的右侧终端处或者馈入点FP1的左侧终端处耦接天线。
总之，在不使用高成本元件情况下，在紧凑结构中实现本示例的接口模块。通过在天线与接口模块之间增加电容元件，扩展天线的频率范围，并且当天线工作在不同频率时，辐射场型的方向保持相同。
呈现上述描述以允许本领域技术人员根据特定应用以及其需要的内容实施本发明。所述实施例的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且可将上述定义的基本原则应用于其他实施例。因此，本发明不局限于所述的特定实施例，而是符合与揭露的原则及新颖特征相一致的最宽范围。在上述细节描述中，为了提供对本发明的彻底理解，描述了各种特定细节。然而，本领域技术人员可以理解本发明是可实施的。
在不脱离本发明精神或本质特征的情况下，可以其他特定形式实施本发明。描述示例被认为说明的所有方面并且无限制。因此，本发明的范围由权利要求书指示，而非前面描述。所有在权利要求等同的方法与范围中的变化皆属于本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种通信装置的接口模块，包含：
第一开关，配置该第一开关以形成第一匹配元件与第一接地元件中的一个元件与该通信装置的天线的第一馈入点之间的第一连接；
第二开关，配置该第二开关以形成第二匹配元件与第二接地元件中的一个元件与该天线的第二馈入点之间的第二连接；以及
第三开关，配置该第三开关以形成在该第一匹配元件与该第二匹配元件中的一个元件与收发机之间的第三连接。
2.如权利要求1所述的通信装置的接口模块，其特征在于，该第一接地元件与该第二接地元件中的至少一个包含电感元件。
3.如权利要求1所述的通信装置的接口模块，其特征在于，该第一接地元件与该第二接地元件中的至少一个包含电容元件。
4.如权利要求1所述的通信装置的接口模块，其特征在于，该第一匹配元件包含耦接在该第一开关的第一掷端与该第三开关的第二掷端之间的第一耦合电容，以及该第二匹配元件包含耦接在该第二开关的第三掷端与该第三开关的第四掷端之间的第二耦合电容。
5.如权利要求4所述的通信装置的接口模块，其特征在于，该第一接地元件包含耦接在该第一开关的第六掷端与接地端之间的第五导通路径，以及该第二接地元件包含耦接在该第二开关的第五掷端与该接地端之间的第一导通路径。
6.如权利要求5所述的通信装置的接口模块，其特征在于，该第一接地元件包含耦接在该第一开关的第七掷端与主板的该接地端之间的第一电容，以及该第二接地元件包含耦接在该第二开关的第八掷端与该接地端之间的第二电容。
7.如权利要求5所述的通信装置的接口模块，其特征在于，该第一接地元件包含耦接在该第一开关的第九掷端与该接地端之间的第一电感，以及该第二接地元件包含耦接在该第二开关的第十掷端与该接地端之间的第二电感。
8.如权利要求1所述的通信装置的接口模块，其特征在于，当该接口模块工作在第一模式中时，该第一开关形成该第一馈入点与该第一匹配元件之间的该第一连接，该第二开关形成该第二馈入点与该第二接地元件之间的该第二连接，以及该第三开关形成该收发机与该第一匹配元件之间的该第三连接。
9.如权利要求8所述的通信装置的接口模块，其特征在于，该第二接地元件是连接主板的接地端的电感器、电容器以及导通路径中的一个。
10.如权利要求1所述的通信装置的接口模块，其特征在于，当该接口模块工作在第二模式中时，该第一开关形成该第一馈入点与该第一接地元件之间的该第一连接，该第二开关形成该第二馈入点与该第二匹配元件之间的该第二连接，以及该第三开关形成该收发机与该第二匹配元件之间的该第三连接。
11.如权利要求10所述的通信装置的接口模块，其特征在于，该第一接地元件是连接主板的接地端的电感器、电容器以及导通路径中的一个。
12.如权利要求1所述的通信装置的接口模块，其特征在于，进一步包含：电容元件，耦接在该天线以及该收发机的收发机接地端之间。
13.如权利要求1所述的通信装置的接口模块，其特征在于，进一步包含：电容元件，耦接穿过该天线的槽孔。
14.如权利要求1所述的通信装置的接口模块，其特征在于，进一步包含：电容元件，耦接在该通信装置的金属外壳的第一部分与第二部分之间。
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