CN109888467B - 无线电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无线电子装置，包括接地面、第一天线元件、第一延伸元件、第一切换元件与多个阻抗元件。接地面包括相对的第一边缘与第二边缘。第一天线元件邻近第一边缘。第一延伸元件邻近第二边缘。第一切换元件电性连接第一延伸元件。所述多个阻抗元件电性连接在第一切换元件与接地端之间。第一切换元件响应于第一天线元件的操作频段将第一延伸元件连接至所述多个阻抗元件的其一。

Description

无线电子装置
技术领域
本发明涉及一种无线电子装置，尤其涉及一种包括天线元件与延伸元件的无线电子装置。
背景技术
随着互联网(Internet of Beings，简称IoB)时代的来临，各式各样的无线电子装置(例如：宠物追踪器、空气监测器)也因应而生。一般而言，为了提升无线电子装置中的天线元件的辐射特性，无线电子装置所需的接地面的等效长度约为天线元件的共振频率的1/4波长。然而，在微型化的设计需求下，无线电子装置往往无法满足天线元件在各个频段下的接地需求。例如，就操作在GSM850频段的宠物追踪器而言，天线元件的共振频率(例如，850MHz)的1/4波长约为88mm。然而，由于宠物追踪器的尺寸约为40x50x10mm3，因此宠物追踪器中的接地面的最大长度(也即，50mm)往往小于天线元件的共振频率的1/4波长(也即，88mm)，进而导致宠物追踪器无法满足天线元件的接地需求，从而降低天线元件在GSM850频段下的辐射特性。
发明内容
本发明提供一种无线电子装置，可通过第一切换元件的切换，致使第一延伸元件通过多个阻抗元件的其一电性连接至接地面。藉此，将可提升第一天线元件在多个频段下的辐射特性。
本发明的无线电子装置，包括接地面、第一天线元件、第一延伸元件、第一切换元件与多个阻抗元件。接地面包括相对的第一边缘与第二边缘。第一天线元件邻近第一边缘。第一延伸元件邻近第二边缘。第一切换元件电性连接第一延伸元件。所述多个阻抗元件电性连接在第一切换元件与接地端之间。第一切换元件响应于第一天线元件的操作频段将第一延伸元件连接至所述多个阻抗元件的其一。
在本发明的一实施例中，当上述的第一天线元件操作在第一频段时，第一延伸元件通过第一切换元件电性连接至所述多个阻抗元件中的第一阻抗元件，且第一延伸元件与第一阻抗元件用以提升第一天线元件在第一频段的辐射特性。
在本发明的一实施例中，当上述的第一天线元件操作在第二频段时，第一延伸元件通过第一切换元件电性连接至所述多个阻抗元件中的第二阻抗元件，且第一延伸元件与第二阻抗元件用以提升第一天线元件在第二频段的辐射特性。
基于上述，本发明的无线电子装置中的第一切换元件可响应于第一天线元件的操作频段将第一延伸元件连接至多个阻抗元件的其一。藉此，无线电子装置将可利用第一延伸元件与所述多个阻抗元件来提升第一天线元件在多个频段下的辐射特性。
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是依照本发明一实施例的无线电子装置的示意图。
图2是用以说明图1的第一延伸元件与电子电路的示意图。
图3是依照本发明一实施例的第一天线元件的电压驻波比的示意图。
图4是用以说明图1的第一延伸元件与电子电路的另一示意图。
图5是依照本发明另一实施例的无线电子装置的示意图。
图6是依照本发明又一实施例的无线电子装置的示意图。
附图标记说明
100、500、600：无线电子装置；
110：接地面；
111～114：第一至第四边缘；
120、510、610：第一天线元件；
121：第一天线元件的馈入部；
122：第一天线元件的短路部；
123：第一天线元件的辐射部；
130：第一延伸元件；
140：电子电路；
150：基板；
210：第一切换元件；
211～215：第一切换元件的第一至第五接脚；
220：第一阻抗元件；
230：第二阻抗元件；
S2：第一控制信息；
310～320：曲线；
410：收发器；
420：第二切换元件；
421～424：第二切换元件的第一至第四接脚；
S4：第二控制信息；
520：第二延伸元件；
530、630：信号源；
620：第二天线元件；
621：第二天线元件的馈入部；
622：第二天线元件的短路部；
623：第二天线元件的辐射部。
具体实施方式
图1是依照本发明一实施例的无线电子装置的示意图，且图2是用以说明图1的第一延伸元件与电子电路的示意图。如图1所示，无线电子装置100包括接地面110、第一天线元件120、第一延伸元件130、电子电路140与基板150，且如图2所示，电子电路140包括第一切换元件210、多个阻抗元件(例如，第一阻抗元件220、第二阻抗元件230)。其中，接地面110设置在基板150上，并包括第一至第四边缘111～114。第一边缘111相对于第二边缘112。第三边缘113与第四边缘114彼此相对，并位于第一边缘111与第二边缘112之间。
在整体配置上，第一天线元件120邻近接地面110的第一边缘111。第一延伸元件130邻近接地面110的第二边缘112。换言之，第一天线元件120与第一延伸元件130位于接地面110的相对两侧。此外，第一天线元件120与第一延伸元件130皆邻近接地面110的第四边缘114。另一方面，所述多个阻抗元件(例如，第一阻抗元件220、第二阻抗元件230)电性连接在第一切换元件210与接地端之间，且所述接地端与接地面110电性相连。
在操作上，第一切换元件210可响应于第一天线元件120的操作频段将第一延伸元件130连接至所述多个阻抗元件的其一。藉此，第一延伸元件130将可利用不同的阻抗元件形成不同等效长度的共振路径，进而可依据第一天线元件120的操作频段来补偿接地面110的等效长度。如此一来，无线电子装置100将可针对第一天线元件120在不同操作频段下的辐射特性(例如，辐射效率、操作频宽)进行调整，从而可提升第一天线元件120在不同操作频段下的辐射特性。
举例来说，如图2所示，第一切换元件210包括第一至第三接脚211～213，且第一切换元件210受控于第一控制信息S2。此外，在图1实施例中，第一天线元件120可涵盖或是操作在第一频段与第二频段。具体而言，第一天线元件120可例如是倒F型天线(inverted-Fantenna)，并包括馈入部121、短路部122与辐射部123。其中，辐射部123电性连接短路部122与馈入部121，且短路部122电性连接至接地面110。馈入部121与辐射部123可形成第一与第二共振路径。第一天线元件120可通过第一共振路径操作在第一频段，并可通过第二共振路径操作在第二频段。虽然图1列举了第一天线元件120的实施型态，但其并非用以限定本发明。例如，第一天线元件120也可例如是单极天线(monopole antenna)、平面倒F型天线或是其它任意型态的天线。
当第一天线元件120操作在第一频段时，也即当第一天线元件120具有第一共振频率时，第一切换元件210可依据第一控制信息S2将第一接脚211电性连接至第二接脚212。此时，第一延伸元件130可通过第一切换元件210电性连接至第一阻抗元件220。藉此，第一延伸元件130与第一阻抗元件220可用以延长或是调整接地面110的等效长度，从而提升第一天线元件120在第一频段的辐射特性。例如，第一延伸元件130、第一阻抗元件220与接地面110可形成至少一共振路径，且所述共振路径的长度约为第一共振频率的1/4波长。换言之，无线电子装置100可利用第一延伸元件130与第一阻抗元件220来满足第一天线元件120在第一频段下的接地需求，从而提升第一天线元件120在第一频段的辐射特性。
当第一天线元件120操作在第二频段时，也即当第一天线元件120具有第二共振频率时，第一切换元件210可依据第一控制信息S2将第一接脚211电性连接至第三接脚213。此时，第一延伸元件130可通过第一切换元件210电性连接至第二阻抗元件230。藉此，第一延伸元件130与第二阻抗元件230可用以延长或是调整接地面110的等效长度，从而提升第一天线元件120在第二频段的辐射特性。例如，第一延伸元件130、第二阻抗元件230与接地面110可形成至少一共振路径，且所述共振路径的长度约为第二共振频率的1/4波长。换言之，无线电子装置100可利用第一延伸元件130与第二阻抗元件230来满足第一天线元件120在第二频段下的接地需求，从而提升第一天线元件120在第二频段的辐射特性。
更进一步来看，第一频段(例如，GSM850频段)的频率小于第二频段(例如，GSM900频段)的频率，第一阻抗元件220可为0欧姆的电阻R2，且第二阻抗元件230可为电容C2。举例来说，图3是依照本发明一实施例的第一天线元件的电压驻波比(Voltage Standing WaveRatio，简称VSWR)的示意图，其中曲线310为第一天线元件120在第一切换元件210为第一状态下的电压驻波比，且曲线320为第一天线元件120在第一切换元件210为第二状态下的电压驻波比。
如曲线310所示，当第一切换元件210切换至第一状态时，也即当第一切换元件210的第一接脚211与第二接脚212电性相连时，第一天线元件120可涵盖第一频段(例如，GSM850频段)以及第一频段的倍频频段。此外，第一天线元件120在第一频段(例如，GSM850频段)下的天线效率可达-8.51dBi。值得注意的是，在未设置第一切换元件210与所述多个阻抗元件的情况下，第一天线元件120在第一频段(例如，GSM850频段)下的天线效率约为-12.71dBi。换言之，第一延伸元件130与第一阻抗元件220可将第一天线元件120在第一频段(例如，GSM850频段)下的天线效率提升4.2dBi。
如曲线320所示，当第一切换元件210切换至第二状态时，也即当第一切换元件210的第一接脚211与第三接脚213电性相连时，第一天线元件120可涵盖第二频段(例如，GSM900频段)以及第二频段的倍频频段。此外，第一天线元件120在第二频段(例如，GSM900频段)下的天线效率可达-7.81dBi。值得注意的是，在未设置第一切换元件210与所述多个阻抗元件的情况下，第一天线元件120在第二频段(例如，GSM900频段)下的天线效率约为-15.7dBi。换言之，第一延伸元件130与第二阻抗元件230可将第一天线元件120在第二频段(例如，GSM900频段)下的天线效率提升7.89dBi。
值得一提的是，第一延伸元件130也可具有天线的功能。举例来说，图4是用以说明图1的第一延伸元件与电子电路的另一示意图。如图4所示，无线电子装置100中的电子电路140还包括收发器410与第二切换元件420，且第一切换元件210还包括第四接脚214与第五接脚215。
具体而言，第二切换元件420受控于第二控制信息S4，并包括第一至第四接脚421～424。其中，第一接脚421电性连接收发器410。第二接脚422处于浮置(floating)状态。第三接脚423电性连接第一延伸元件130的第一端131。第四接脚424电性连接第一延伸元件130的馈入点133。其中，馈入点133位于第一延伸元件130的第一端131与第二端132之间。另一方面，第一切换元件210的第四接脚214电性连接至接地端，且第一切换元件210的第五接脚215处于浮置状态。
在操作上，当第一天线元件120操作在第一频段或是第二频段时，第二切换元件420可依据第二控制信息S4将第一接脚421电性连接至第二接脚422。此时，第一切换元件210可依据第一控制信息S2将第一接脚211电性连接至第二接脚212或是第三接脚213，以致使第一延伸元件130可用以补偿第一天线元件120在第一频段与第二频段的接地需求。另一方面，当第一天线元件120不操作在第一频段与第二频段时，第一切换元件210可依据第一控制信息S2将第一延伸元件130的第二端132连接至接地端或是维持在浮置状态，且第二切换元件420可依据第二控制信息S4将第一接脚421连接至第三接脚423或是第四接脚424。藉此，第一延伸元件130将可具有不同的天线架构，从而可用以接收或是发射电磁波。
举例来说，第一切换元件210可依据第一控制信息S2将第一接脚211电性连接至第四接脚214或是第五接脚215，以将第一延伸元件130的第二端132电性连接至接地端或是维持在浮置状态。当第一延伸元件130的第二端132通过第一切换元件210维持在浮置状态，且第二切换元件420的第一接脚421与第三接脚423电性相连时，第一延伸元件130具有单极天线结构，且收发器410可通过第二切换元件420将馈入信号传送至第一延伸元件130的第一端131。
当第一延伸元件130的第二端132通过第一切换元件210电性连接至接地端，且第二切换元件420的第一接脚421与第三接脚423电性相连时，第一延伸元件130具有环圈天线(loop antenna)结构，且收发器410可通过第二切换元件420将馈入信号传送至第一延伸元件130的第一端131。当第一延伸元件130的第二端132通过第一切换元件210电性连接至接地端，且第二切换元件420的第一接脚421与第四接脚424电性相连时，第一延伸元件具有倒F型天线结构，且收发器410可通过第二切换元件420将馈入信号传送至第一延伸元件130的馈入点133。
值得一提的是，在另一实施例中，第一天线元件120除了可涵盖第一频段与第二频段以外，还可涵盖其它的频段。此外，无线电子装置100除了可利用第一延伸元件130来补偿第一天线元件120在第一频段与第二频段的接地需求以外，还可利用其它的延伸元件和/或天线元件来补偿第一天线元件120在其它频段的接地需求。
举例来说，图5是依照本发明另一实施例的无线电子装置的示意图。与图1实施例相较之下，图5的无线电子装置500中的第一天线元件510还可操作于第三频段，且无线电子装置500还包括第二延伸元件520。
具体而言，第一天线元件510邻近接地面110的第一边缘111与第四边缘114，并电性连接至信号源530。第二延伸元件520邻近接地面110的第二边缘112与第三边缘113，并电性连接至接地面110。在操作上，第一天线元件510除了可通过第一与第二共振路径分别操作在第一与第二频频段以外，还可通过第三共振路径操作在第三频段。此外，当第一天线元件510操作在第三频段时，也即当第一天线元件510具有第三共振频率时，第二延伸元件520可用以延长接地面110的等效长度。例如，第二延伸元件520与接地面110可形成至少一共振路径，且所述共振路径的长度约为第三共振频率的1/4波长。藉此，第二延伸元件520将可用以调整并提升第一天线元件510在第三频段的辐射特性。
与图1实施例相似地，无线电子装置500中的第一延伸元件130与电子电路140可如图2实施例或是图4实施例所示。换言之，当第一天线元件510操作在第一频段或是第二频段时，无线电子装置500可利用第一延伸元件130来调整接地面110的等效长度，以藉此提升第一天线元件510在第一频段与第二频段的辐射特性。此外，当第一天线元件510不操作在第一频段与第二频段时，第一延伸元件130还可具有天线的功能。至于图5实施例中各元件的细部配置与操作已包含在上述各实施例中，故在此不予赘述。
图6是依照本发明又一实施例的无线电子装置的示意图。与图1实施例相较之下，图6的无线电子装置600中的第一天线元件610还可操作于第三频段，且无线电子装置600还包括第二天线元件620。
具体而言，第一天线元件610邻近接地面110的第一边缘111与第四边缘114，并电性连接至信号源630。第二天线元件620邻近接地面110的第三边缘113。此外，第二天线元件620为倒F型天线，并包括馈入部621、短路部622与辐射部623。其中，辐射部623电性连接馈入部621与短路部622，且短路部622电性连接至接地面110。在操作上，当第一天线元件610操作在第三频段时，也即当第一天线元件610具有第三共振频率时，第二天线元件620中的短路部622与辐射部623可用以延长接地面110的等效长度。例如，短路部622、辐射部623与接地面110可形成至少一共振路径，且所述共振路径的长度约为第三共振频率的1/4波长。藉此，第二天线元件620中的短路部622与辐射部623将可用以调整并提升第一天线元件610在第三频段的辐射特性。
与图1实施例相似地，无线电子装置600中的第一延伸元件130与电子电路140可如图2实施例或是图4实施例所示。换言之，当第一天线元件610操作在第一频段或是第二频段时，无线电子装置600可利用第一延伸元件130来调整接地面110的等效长度，以藉此提升第一天线元件610在第一频段与第二频段的辐射特性。此外，当第一天线元件610不操作在第一频段与第二频段时，第一延伸元件130还可具有天线的功能。至于图6实施例中各元件的细部配置与操作已包含在上述各实施例中，故在此不予赘述。
综上所述，本发明的无线电子装置中的第一切换元件可响应于第一天线元件的操作频段将第一延伸元件连接至多个阻抗元件的其一。藉此，当第一天线元件操作在第一频段或是第二频段时，无线电子装置将可利用第一延伸元件与所述多个阻抗元件来提升第一天线元件在第一频段与第二频段的辐射特性。此外，当第一天线元件操作在第三频段时，无线电子装置还可利用第二延伸元件或是第二天线元件来提升第一天线元件在第三频段的辐射特性。再者，第一延伸元件除了可用以调整接地面的等效长度以外，还可响应于第一切换元件与第二切换元件的切换而具有不同的天线结构，从而具有天线的功能。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种无线电子装置，其特征在于，包括：
接地面，包括相对的第一边缘与第二边缘；
第一天线元件，邻近所述第一边缘；
第一延伸元件，邻近所述第二边缘；
第一切换元件，电性连接所述第一延伸元件；以及
多个阻抗元件，电性连接在所述第一切换元件与接地端之间，其中所述第一切换元件响应于所述第一天线元件的操作频段将所述第一延伸元件连接至所述多个阻抗元件的其一。
2.根据权利要求1所述的无线电子装置，其中当所述第一天线元件操作在第一频段时，所述第一延伸元件通过所述第一切换元件电性连接至所述多个阻抗元件中的第一阻抗元件，且所述第一延伸元件与所述第一阻抗元件用以提升所述第一天线元件在所述第一频段的辐射特性。
3.根据权利要求2所述的无线电子装置，其中当所述第一天线元件操作在第二频段时，所述第一延伸元件通过所述第一切换元件电性连接至所述多个阻抗元件中的第二阻抗元件，且所述第一延伸元件与所述第二阻抗元件用以提升所述第一天线元件在所述第二频段的辐射特性。
4.根据权利要求3所述的无线电子装置，其中所述第一频段的频率小于所述第二频段的频率，所述第一阻抗元件为电阻，且所述第二阻抗元件为电容。
5.根据权利要求3所述的无线电子装置，还包括：
收发器；以及
第二切换元件，包括电性连接所述收发器的第一接脚、处于浮置状态的第二接脚、电性连接所述第一延伸元件的第一端的第三接脚以及电性连接所述第一延伸元件的馈入点的第四接脚，
其中当所述第一天线元件操作在所述第一频段或是所述第二频段时，所述第一接脚与所述第二接脚电性相连，且当所述第一天线元件不操作在所述第一频段与所述第二频段时，所述第一切换元件依据第一控制信息将所述第一延伸元件的第二端电性连接至所述接地端或是维持在浮置状态，且所述第二切换元件依据第二控制信息将所述第一接脚电性连接至所述第三接脚或是所述第四接脚。
6.根据权利要求5所述的无线电子装置，其中当所述第一延伸元件的第二端维持在所述浮置状态，且所述第二切换元件的所述第一接脚与所述第三接脚电性相连时，所述第一延伸元件具有单极天线结构。
7.根据权利要求6所述的无线电子装置，其中当所述第一延伸元件的第二端电性连接至所述接地端，且所述第二切换元件的所述第一接脚与所述第三接脚电性相连时，所述第一延伸元件具有环圈天线结构。
8.根据权利要求7所述的无线电子装置，其中当所述第一延伸元件的第二端电性连接至所述接地端，且所述第二切换元件的所述第一接脚与所述第四接脚电性相连时，所述第一延伸元件具有倒F型天线结构。
9.根据权利要求3所述的无线电子装置，其中所述接地面还包括位于所述第一边缘与所述第二边缘之间的第三边缘，且所述无线电子装置还包括：
第二延伸元件，邻近所述第二边缘与所述第三边缘，并电性连接所述接地面，且所述第二延伸元件用以调整所述第一天线元件在第三频段的辐射特性。
10.根据权利要求3所述的无线电子装置，其中所述接地面还包括位于所述第一边缘与所述第二边缘之间的第三边缘，且所述无线电子装置还包括：
第二天线元件，邻近所述第三边缘，并包括馈入部、短路部与辐射部，其中所述辐射部电性连接所述馈入部与所述短路部，所述短路部电性连接至所述接地面，且所述短路部与所述辐射部用以调整所述第一天线元件在第三频段的辐射特性。
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