CN108183330A - 具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置 - Google Patents

Abstract

一种具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置，包括接地部、辐射体、第一电容器电极以及第二电容器电极。辐射体具有馈入部、低频辐射路径与高频辐射支路，其中低频辐射路径具有第一耦合部，馈入部设置于第一耦合部与接地部之间，高频辐射支路作为第二耦合部。第一电容器电极具有第一短路部与第一电极部，且通过第一短路部连接接地部，第一电极部耦合第一耦合部以产生第一耦合共振模态；第二电容器电极具有第二短路部与第二电极部，且通过第二短路部连接接地部，第二电极部耦合高频辐射支路以产生第二耦合共振模态。

Description

具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置

技术领域

本发明涉及一种具有天线的终端装置，尤其涉及一种具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置。

背景技术

对于在使用过程中会接触人体(如手或头)的终端装置而言，安全规范要求了电磁波影响人体的程度。然而，具有无线通信功能的终端装置被要求有良好的无线通信能力。如此，人体安全与无线通信能力的需求必需被一并考虑。

一般而言，近接感测装置是被考虑作为以上议题的解决方案。近接感测装置被设计成为能够感应人体是否靠近，以产生对应的感测信息。因此，当近接感测装置反映人体部位的靠近(或接触)情况，则控制电路可以因而改变无线单元的工作模式，借此改变电磁波的辐射情况，以满足安规需求。当人体不靠近(或接触)终端装置时，则可以切换为对无线通信最有利的工作模式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置，其混合天线同时提供近接感测功能与天线功能。

为达上述目的，本发明提供一种具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置，包括：接地部；辐射体，其具有馈入部、低频辐射路径与高频辐射支路，其中该低频辐射路径具有第一耦合部，该馈入部设置于该第一耦合部与该接地部之间，该高频辐射支路用以作为第二耦合部；第一电容器电极，其具有第一短路部与第一电极部，且通过该第一短路部连接该接地部，该第一电极部耦合该低频辐射路径的该第一耦合部以产生第一耦合共振模态；以及第二电容器电极，其具有第二短路部与第二电极部，且通过该第二短路部连接该接地部，该第二电极部耦合该高频辐射支路以产生第二耦合共振模态。

于本发明的实施例中，其中该终端装置为智能型手机、笔记本电脑或平板计算机。

于本发明的实施例中，其中该第一电容器电极与该第二电容器电极分别设置于该辐射体的相对两侧。

于本发明的实施例中，其中该第一电容器电极设置于该接地部的第一侧，该第二电容器电极设置于该接地部的第二侧。

于本发明的实施例中，其中该辐射体的该低频辐射路径用以产生低频共振模态，该辐射体的该高频辐射支路用以产生高频共振模态，该低频共振模态的频率低于该高频共振模态的频率。

于本发明的实施例中，其中该第一耦合共振模态的频率高于该第二耦合共振模态的频率。

于本发明的实施例中，其中该低频共振模态与该第二耦合共振模态所构成的频带涵盖824MHz至960MHz的频率范围，其中该高频共振模态、该第一耦合共振模态与辅助共振模态所构成的频带涵盖1710MHz至2170MHz的频率范围，该辅助共振模态至少包括该第二耦合共振模态的第一高阶模态与该低频共振模态的第一高阶模态两者的其中之一。

于本发明的实施例中，其中该辐射体、该第一电容器电极与该第二电容器电极形成于微波基板。

于本发明的实施例中，其中该第一耦合部与该第一电容式电极的该第一电极部皆设置于该微波基板的上表面，作为该第二耦合部的该第二高频支路与该第二电容式电极的该第二电极部皆设置于该微波基板的该上表面，其中该第一短路部与第二短路部皆设置于该微波基板的下表面，该第一短路部利用第一贯孔连接该第一电极部，该第二短路部利用第二贯孔连接该第二电极部。

于本发明的实施例中，其中该辐射体的该低频辐射路径还具有共享路径与低频辐射支路，该低频辐射路径的该第一耦合部、该共享路径与该高频辐射支路围绕该低频辐射支路，且使该低频辐射支路位于该第一耦合部、该共享路径、该高频辐射支路与该接地部所围绕的区域。

综上所述，本发明提供一种具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置，如此可以在终端装置的不同位置实现近接感测，以增加感测的范围(或精准度)，同时也利用电容器电极形成混合天线以应用于多频操作。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的具有整合电容式近接传感器的混合天线的概念示意图；

图2A为本发明的实施例提供的设置于终端装置的接地部一侧的具有整合电容式近接传感器的混合天线的正面透视图；

图2B为图2A的具有整合电容式近接传感器的混合天线的背面透视图；

图2C为图2A的具有整合电容式近接传感器的混合天线的返回损失图；

图2D为本发明的另一实施例提供的具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置的示意图；

图3为本发明的又一实施例提供的具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置的示意图；

图4为本发明的再一实施例提供的具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置的示意图。

【符号说明】

1 辐射体

11 馈入部

12 低频辐射路径

121 第一耦合部

13 高频辐射支路

2 接地部

3 第一电容器电极

31 第一短路部

32 第一电极部

4 第二电容器电极

41 第二短路部

42 第二电极部

100 微波基板

122 共享路径

123 低频辐射支路

f1 低频共振模态

f2 高频共振模态

f3 第一耦合共振模态

f4 第二耦合共振模态

f5 辅助共振模态

5 第三电容器电极

6 第四电容器电极

具体实施方式

本发明的终端装置可为智能型手机、笔记本电脑或平板计算机，或是其他需要用户近接感测的终端装置，但本发明并不因此限定。本发明的近接感测功能是使用电容式近接感测技术，可以感测外部物体(例如人体)的接近状态，以做对应的天线辐射状态的切换，借此可减少对于人体的影响。具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置包括接地部与具有整合电容式近接传感器的混合天线(以下简称混合天线)。混合天线包括辐射体、第一电容器电极以及第二电容器电极。辐射体、第一电容器电极与第二电容器电极通常是金属材料(例如铜)制成，接地部例如是终端装置的系统接地，例如是内部电路板的接地面，但本发明并不因此限定。

请参照图1，图1是本发明的实施例的应用于具有近接感测功能的终端装置的混合天线的概念示意图。为了简化说明，在图1中的接地部以接地的惯用符号表示。

辐射体1具有馈入部11、低频辐射路径12以及高频辐射支路13。馈入部11用以提供射频信号给低频辐射路径12与高频辐射支路13。低频辐射路径12具有第一耦合部121，馈入部11设置于第一耦合部121与接地部2之间。高频辐射支路13用以作为第二耦合部。第一电容器电极3具有第一短路部31与第一电极部32，且通过第一短路部31连接接地部2，第一电极部32耦合低频辐射路径12的第一耦合部121以产生第一耦合共振模态。第二电容器电极4具有第二短路部41与第二电极部42，且通过第二短路部41连接接地部2，第二电极部42耦合高频辐射支路13以产生第二耦合共振模态。另外，虽然在本实施例中的馈入部11、第一短路部31与第二短路部41皆连接至接地部2，但馈入部11、第一短路部31与第二短路部41所连接接地部2的位置并不相同。位于相对于接地部2而言不同位置的第一电容器电极3与第二电容器电极4分别利用第一电极部32与第二电极部42提供相异位置的近接感测功能，相对于传统上使用单一个近接传感器的技术，本实施例可提供更广的近接感测范围，也就可以提高感测的精准度。并且，本发明并不限于使用两个电容器电极，当改变低频辐射路径12与高频辐射支路13的弯折路径，则能增加提供能量耦合的区域(或位置)，以适当增加第三个(或更多)的电容器电极，借此提供多种(包括两个以上、三个或多个)电容式近接感测区域(或位置)。也因为不同位置的电容器电极各自可提供相异的电容感测数据(或参数)，使得具有两个或两个以上的电容式近接传感器的终端装置能够适应多种(两种或两种以上)的近接感测模式的操控。电容式近接传感器的电容值(及电容值变化趋势)因在其结构设计方面的差异而有所不同，且参数与控制设定也是所属领域的通常知识者能够依据实际需要而修改的，在此不做赘述。需要注意的是，因为第一电容器电极3与第二电容器电极4皆耦合射频信号，使得连接第一电容器电极3与第二电容器电极4的感测电路一般而言需要滤除射频信号，以避免干扰。

接着，请同时参照图2A与图2B，图2A是本发明的实施例提供的设置于终端装置的接地部一侧的混合天线的正面透视图，图2B是图2A的混合天线的背面透视图。此混合天线设置于接地部2的一侧，此混合天线包括辐射体1、第一电容器电极3以及第二电容器电极4，辐射体1、第一电容器电极3与第二电容器电极4皆形成于微波基板100的正反两面(上表面与下表面)，例如以双面印刷电路技术实现，借此可缩小混合天线在终端装置中所占用的空间。然而，本发明并不限定实施混合天线的方式，混合天线也可例如以雷射雕刻或其他制程制作其结构，以符合产品需求。第一电容器电极3与第二电容器电极4分别设置于辐射体1的相对两侧，在图2A中第一电容器电极3设置于辐射体1的左侧，且第二电容器电极4设置于辐射体1的右侧。辐射体1的馈入部11设置于微波基板100的上表面(正面)用以通过连接传输线(微带线或同轴线)连接射频信号源，低频辐射路径12设置于微波基板100的正反两面，而高频辐射支路13设置于微波基板100的上表面(正面)。辐射体1的低频辐射路径12用以产生低频共振模态，辐射体1的高频辐射支路13用以产生高频共振模态，所述低频共振模态的频率低于所述高频共振模态的频率。就图2A(与图2B)所示的结构而言，低频辐射路径12的第一耦合部121设置于微波基板100的上表面(正面)，且低频辐射路径12还具有共享路径122与低频辐射支路123，共享路径122设置于微波基板100的上表面(正面)。低频辐射支路123有一部分设置于微波基板100的上表面(正面)，低频辐射支路123也有一部分设置于微波基板100的下表面(反面)，微波基板100的正反两面之间也设有多个导电贯孔以实现低频辐射支路123在图2A(与图2B)中的螺线结构。低频辐射支路123除了以螺线结构实施，也可以例如是蜿蜒路径，但本发明并不因此限定低频辐射支路123的构成形状。作为第二耦合部的高频辐射支路13设置于微波基板100的上表面(正面)，且高频辐射支路13连接低频辐射路径12的共享路径122。在图2A的实施例中，低频辐射路径12的第一耦合部121、共享路径122与高频辐射支路13围绕低频辐射支路123，且使低频辐射支路123位于第一耦合部121、共享路径122、高频辐射支路13与接地部2所围绕的区域，但本发明并不因此限定。

再参照图2A与图2B，第一电容器电极3的第一电极部32设置于微波基板100的上表面(正面)，第一电容器电极3的第一短路部31设置于微波基板100的下表面(反面)，且第一短路部31利用贯孔连接第一电极部32。第一短路部31连接接地部2，第一电极部32耦合低频辐射路径12的第一耦合部121以产生第一耦合共振模态，其中第一电极部32与第一耦合部121的结构形状以及两者之间的距离决定能量耦合的程度，且第一电极部32与第一短路部31共同决定第一耦合共振模态的共振频率。类似于第一电容器电极3。第二电容器电极4的第二电极部42设置于微波基板100的上表面(正面)，第二短路部41设置于微波基板100的下表面(反面)，且第二短路部41利用贯孔连接第二电极部42。第二短路部41连接接地部2，第二电极部42耦合高频辐射支路13以产生第二耦合共振模态，其中第二电极部42与高频辐射支路13(第二耦合部)的结构形状以及两者之间的距离决定能量耦合的程度，且第二电极部42与第二短路部41共同决定第二耦合共振模态的共振频率。图2A的结构仅是用以举例说明混合天线的结构，图2A所示的结构并非用以限定本发明。再者，第一电容器电极3与第二电容器电极4不必要设置于接地部2的同一侧，第一电容器电极3与第二电容器电极4可设置于接地部2的相异两侧。

接着，请同时参照图2A与图2C，图2C是图2A的混合天线的返回损失图。辐射体1的低频辐射路径12用以产生低频共振模态f1，辐射体1的高频辐射支路13用以产生高频共振模态f2，低频共振模态f1的频率低于高频共振模态f2的频率。第一耦合共振模态f3的频率高于第二耦合共振模态f4的频率。频率范围介于高频共振模态f2与第一耦合共振模态f3的辅助共振模态f5例如是第二耦合共振模态f4的第一高阶模态或者是低频共振模态f1的第一高阶模态，也可包括以上两者以作为辅助共振模态，借此帮助增加高频共振模态f2与第一耦合共振模态f3所共同涵盖的操作频率范围。低频共振模态f1与第二耦合共振模态f4的所构成的频带例如涵盖824MHz至960MHz的频率范围。高频共振模态f2、第一耦合共振模态f3与辅助共振模态所构成的频带涵盖1710MHz至2170MHz的频率范围。所述辅助共振模态至少包括第二耦合共振模态f4的第一高阶模态与低频共振模态f1的第一高阶模态两者的其中之一。上述共振模态的频率范围仅是用以举例，并非用以限定本发明。

接着，请参照图2D，图2D是本发明的实施例提供的混合天线的终端装置的示意图。此终端装置例如是手持装置，常见的是智能型手机。接地部2例如是手持装置的内部电路板的接地面，第一电容器电极3设置于靠近手持装置的接地部2的左侧，第二电容器电极42设置于靠近手持装置的接地部2的右侧，如此第一电容器电极3与第二电容器电极4分别负责手持装置的不同部位(左侧与右侧)的近接感测功能，同时第一电容器电极3与第二电容器电极42也各自提供一个耦合共振模态给予混合天线以增加操作频率的涵盖范围。在另一实施例中，第一电容器电极设置于接地部的第一侧，第二电容器电极设置于接地部的第二侧，所述接地部的第一侧与第二侧可以是彼此相邻的接地面侧边或彼此远离的接地面侧边。

接着，请参照图3，辐射体1、第一电容器电极3与第二电容器电极4装设于手持装置(终端装置)的机壳内，第一电容器电极3与第二电容器电极4皆设置于手持装置(终端装置)的顶部位置，作为接地部的电路板一般而言是大致上平行于手持装置的屏幕，第一电容器电极3位于顶部的左半部，第二电容器电极4位于顶部的右半部，第一电容器电极3与第二电容器电极4之间则是辐射体1。再参照图4，在图4的实施例中，第一电容器电极3例如设置于手持装置的正面(具有屏幕的一面)，而第二电容器电极4例如设置于手持装置的背面，使得第一电容器电极3与第二电容器电极4的近接感测范围可以互补，也可提供两种以上的感测模式。再者，也可以新增第三电容器电极5、第四电容器电极6，分别设置于手持装置的左侧面与右侧面，以增加更多的感测范围。第三电容器电极5、第四电容器电极6的原理是与第一电容器电极3与第二电容器电极4的原理类似，请参照前面的叙述，简单的说，第三电容器电极5、第四电容器电极6能够靠近辐射体其低频辐射路径的耦合部(例如第一耦合部)或高频辐射支路以耦合能量，借此激发耦合共振模态。

综上所述，本发明的实施例所提供的具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置可以在终端装置的不同位置实现近接感测，提升感测的范围(或精准度)，且两个或两个以上的电容器电极能够提供多样性的近接感测参数。同时，也利用两个或两个以上的电容器电极形成混合天线以应用于多频操作。

本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然而熟习本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种具有整合电容式近接传感器的混合天线的终端装置，其特征在于，包括：

接地部；

辐射体，其具有馈入部、低频辐射路径与高频辐射支路，其中该低频辐射路径具有第一耦合部，该馈入部设置于该第一耦合部与该接地部之间，该高频辐射支路用以作为第二耦合部；

第一电容器电极，其具有第一短路部与第一电极部，且通过该第一短路部连接该接地部，该第一电极部耦合该低频辐射路径的该第一耦合部以产生第一耦合共振模态；以及

第二电容器电极，其具有第二短路部与第二电极部，且通过该第二短路部连接该接地部，该第二电极部耦合该高频辐射支路以产生第二耦合共振模态。

2.如权利要求1所述的终端装置，其特征在于，该终端装置为智能型手机、笔记本电脑或平板计算机。

3.如权利要求1所述的终端装置，其特征在于，该第一电容器电极与该第二电容器电极分别设置于该辐射体的相对两侧。

4.如权利要求1所述的终端装置，其特征在于，该第一电容器电极设置于该接地部的第一侧，该第二电容器电极设置于该接地部的第二侧。

5.如权利要求1所述的终端装置，其特征在于，该辐射体的该低频辐射路径用以产生低频共振模态，该辐射体的该高频辐射支路用以产生高频共振模态，该低频共振模态的频率低于该高频共振模态的频率。

6.如权利要求5所述的终端装置，其特征在于，该第一耦合共振模态的频率高于该第二耦合共振模态的频率。

7.如权利要求6所述的终端装置，其特征在于，该低频共振模态与该第二耦合共振模态所构成的频带涵盖824MHz至960MHz的频率范围，其中该高频共振模态、该第一耦合共振模态与辅助共振模态所构成的频带涵盖1710MHz至2170MHz的频率范围，该辅助共振模态至少包括该第二耦合共振模态的第一高阶模态与该低频共振模态的第一高阶模态两者的其中之一。

8.如权利要求1所述的终端装置，其特征在于，该辐射体、该第一电容器电极与该第二电容器电极形成于微波基板。

9.如权利要求8所述的终端装置，其特征在于，该第一耦合部与该第一电容式电极的该第一电极部皆设置于该微波基板的上表面，作为该第二耦合部的第二高频支路与该第二电容式电极的该第二电极部皆设置于该微波基板的该上表面，其中该第一短路部与第二短路部皆设置于该微波基板的下表面，该第一短路部利用第一贯孔连接该第一电极部，该第二短路部利用第二贯孔连接该第二电极部。

10.如权利要求1所述的终端装置，其特征在于，该辐射体的该低频辐射路径还具有共享路径与低频辐射支路，该低频辐射路径的该第一耦合部、该共享路径与该高频辐射支路围绕该低频辐射支路，且使该低频辐射支路位于该第一耦合部、该共享路径、该高频辐射支路与该接地部所围绕的区域。