CN110690582A

CN110690582A - 天线装置

Info

Publication number: CN110690582A
Application number: CN201910583947.2A
Authority: CN
Inventors: 曾义伟
Original assignee: Kunshan Zhanteng Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Kunshan Zhanteng Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2020-01-14
Also published as: US20200014108A1; CN210838113U

Abstract

本发明为一种天线装置，其包括天线元件、馈入部、滤波电路及感应电路。天线元件接收或发送一辐射信号，其中辐射信号包括一第一成分及一第二成分的至少其中之一，且第一成分的频段低于第二成分的频段。馈入部耦接天线元件。滤波电路耦接馈入部，透过馈入部接收辐射信号，并滤除辐射信号中的第二成分以产生一感应信号。感应电路耦接滤波电路，接收感应信号并基于感应信号判断是否有一人体接近天线装置。

Description

天线装置

技术领域

本发明关于一种天线装置，且特别是有关于一种令单一天线元件同时具有辐射信号及感应功能的天线装置。

背景技术

随着无线通讯技术的迅速发展，智慧型手机等无线终端得到了广泛应用，且其尺寸也逐渐朝向小型化的方向前进。然而，在将无线终端的尺寸小型化的同时，除了相关的结构设计难度将会提高之外，无线终端对人体的电磁辐射也将会相应地增强。

目前，衡量天线对人体电磁辐射的指标为特定吸收率(specific absorptionrate，SAR)，其是指无线终端的电磁波能量吸收比值。SAR的具体含义为：在外电磁场的作用下，人体内将产生感应电磁场，由于人体各种器官均为有耗介质，因此体内的电磁场将会产生感应电流，导致人体能吸收和耗散电磁能量。此过程可用SAR来予以表征，而SAR的意义为单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁功率，单位为W/kg，或者mW/g。美国联邦电信委员会（FCC)明确规定了各种无线终端在与人体相互作用时允许的最大SAR。并且，FCC还规定无线终端的SAR应在移动终端靠近人脑一侧时进行测量。因此，如何在无线终端小型化的同时满足对人体的电磁辐射标准已成为业界亟待解决的重要问题。

在现有技术中，一般会在无线终端的天线元件附近另外设置一感应元件，其可电容性地耦合于天线元件，并用以侦测是否有人体靠近天线元件。当感应元件侦测到有人体靠近天线元件时，即可基于侦测的结果相应地降低天线元件的输出功率，以避免电磁波影响到人体。

然而，由于上述感应元件与天线元件之间相距一距离，并以电容性耦合至天线元件，而电容量及上述距离均较难以控制，因此除了可能导致感应元件与天线元件之间出现较高的干扰之外，还可能导致天线性能难以调校。并且，整体的天线长度仍较长，使得其较难以设置于小型化的无线终端中。

发明内容

有鉴于此，本發明提供一种天线装置，其可令单一天线元件来除了能够用于收发射频信号之外，还可作为用于感应是否有人体接近天线装置的感应元件。在此情况下，还可有效地缩小天线装置的体积，并弭平感应电路及天线元件控制电路之间的干扰问题。

本發明提供一种天线装置，包括天线元件、馈入部、滤波电路及感应电路。天线元件接收或发送一辐射信号，其中辐射信号包括一第一成分及一第二成分的至少其中之一，且第一成分的频段低于第二成分的频段。馈入部耦接天线元件。滤波电路耦接馈入部，透过馈入部接收辐射信号，并滤除辐射信号中的第二成分以产生一感应信号。感应电路耦接滤波电路，接收感应信号并基于感应信号判断是否有一人体接近天线装置。

在本發明的一实施例中，滤波电路包括高通滤波电路及低通滤波电路。高通滤波电路具有第一端及第二端，其中高通滤波电路的第一端耦接馈入部，高通滤波电路的第二端耦接一接地端。低通滤波电路具有第一端及第二端，其中低通滤波电路的第一端耦接高通滤波电路的第一端，低通滤波电路的第二端耦接感应电路。

在本發明的一实施例中，高通滤波电路将辐射信号中的第二成分导入接地端以从辐射信号中移除第二成分。

在本發明的一实施例中，低通滤波电路仅让辐射信号中的第一成分通过以形成感应信号。

在本發明的一实施例中，高通滤波电路包括一电容。

在本發明的一实施例中，低通滤波电路包括一电感。

在本發明的一实施例中，第一成分包括一基频成分，第二成分包括一射频成分。

在本發明的一实施例中，当感应电路判断感应信号仅包括第一成分时，判定人体已接近天线装置，并输出一控制信号以降低天线元件的一输出功率。

在本發明的一实施例中，馈入部包括一馈入点，且馈入点提供仅包括第二成分的辐射信号以供天线元件发送。

在本發明的一实施例中，天线元件为一平面倒F型天线。

基于上述，本發明实施例的天线装置可透过所设置的滤波电路来将辐射信号中的第二成分滤除，而仅让第一成分传输至感应电路。藉此，可令天线元件除了能够用于收发射频信号之外，还可作为用于感应是否有人体接近天线装置的感应元件。在此情况下，还可有效地缩小天线装置的体积，并弭平感应电路及天线元件控制电路之间的干扰问题。

附图说明

图1 是依据本發明之一实施例绘示的天线装置示意图。

图2 是依据图1实施例绘示的天线装置示意图。

符号说明

100、200：天线装置

110：天线元件

120：馈入部

120a：馈入点

130：滤波电路

130a：高通滤波电路

130b：低通滤波电路

140：感应电路

C1：电容

L1：电感

RS：辐射信号

SS：感应信号

GND：接地端。

具体实施方式

请参照图1，其是依据本發明之一实施例绘示的天线装置示意图。在本实施例中，天线装置100包括天线元件119、馈入部120、滤波电路130及感应电路140。天线元件110接收或发送辐射信号RS，其中辐射信号RS包括一第一成分及一第二成分的至少其中之一，且第一成分的频段低于第二成分的频段。在不同的实施例中，天线元件110可以是平面倒F型天线（planar inverted F antenna，PIFA）或是由设计者依需求所选择的适当天线，但本發明可不限于此。此外，上述第一成分可以是辐射信号RS中的基频成分，而上述第二成分可以是辐射信号RS中的射频成分。馈入部120耦接天线元件110，其可激发天线元件110以令天线元件110操作在一或多个频带。

滤波电路130耦接于馈入部120，且滤波电路130可透过馈入部120接收辐射信号RS，并滤除辐射信号RS中的第二成分以产生感应信号SS。

在图1中，滤波电路130可包括高通滤波电路130a及低通滤波电路130b。高通滤波电路130a具有第一端及第二端，其中高通滤波电路130a的第一端耦接馈入部120，高通滤波电路130a的第二端耦接接地端GND。低通滤波电路130b具有第一端及第二端，其中低通滤波电路130b的第一端耦接高通滤波电路130a的第一端，低通滤波电路130b的第二端耦接感应电路140。

在本实施例中，高通滤波电路130a可将辐射信号RS中的第二成分（例如，射频成分）导入接地端GND以从辐射信号RS中移除第二成分。并且，低通滤波电路130b可仅让辐射信号RS中的第一成分（例如，基频成分）通过以形成感应信号SS。

感应电路140耦接滤波电路130，接收感应信号SS并基于感应信号SS判断是否有一人体接近天线装置100。

在本發明实施例中，天线元件110可同时具有收发辐射信号及感应是否有人体靠近天线装置100的功能。因此，在第一实施例中，当天线元件110受馈入部120的激发而用于发送时，馈入部120所提供的辐射信号RS可仅包括第二成分（例如，射频成分），而天线元件110可相应地将上述第二成分发送。在一实施例中，当天线元件110实现为PIFA时，上述第二成分可包括属于不同频带的第一子成分及第二子成分，其可分别经由天线元件110（即，PIFA）提供的不同的路径而进行辐射，但本發明可不限于此。

在此情况下，滤波电路130可接收馈入部120所提供的辐射信号RS，并可透过高通滤波电路130a滤除辐射信号RS中的第二成分。承上所述，由于馈入部120所提供的辐射信号RS可仅包括第二成分（例如，射频成分）而未包括第一成分（例如，基频成分），因此在感应电路140接收到感应信号SS（即，经过高通滤波电路130a及低通滤波电路130b滤波后的辐射信号RS）时，感应电路140可因应于感应信号SS而判断未有人体靠近天线装置100。相应地，天线元件110发送辐射信号RS的功率可不需调整（因不会对人体造成影响）。

另一方面，在第二实施例中，当有人体接近天线装置100，且天线元件110未接收到任何其他信号时，天线元件110可感应而相应地提供仅包括上述第一成分（例如，基频成分）的辐射信号RS，而辐射信号RS可透过馈入部120传送至滤波电路130。此时，低通滤波电路130b可仅让辐射信号RS中的第一成分（例如，基频成分）通过以形成感应信号SS。在此情况下，感应电路140可基于感应信号SS（其仅包括上述第一成分）而判断有人体靠近天线装置100。相应地，感应电路140可发出控制信号至天线元件110的相关控制电路，以降低天线元件110的输出功率。藉此，可避免天线元件110日后在发送其他信号时因输出功率过大而影响到靠近天线装置100的人体。

在第三实施例中，当有人体接近天线装置100，且天线元件110同时正用于接收其他信号时，天线元件110所提供的辐射信号RS可同时包括上述第一成分（其例如是经感应上述人体而形成的基频成分）及第二成分（即，射频成分），而辐射信号RS可透过馈入部120传送至滤波电路130。此时，高通滤波电路130a可将辐射信号RS中的第二成分导入接地端GND以从辐射信号RS中移除第二成分，而低通滤波电路130b可仅让辐射信号RS中的第一成分通过以形成感应信号SS。在此情况下，感应电路140可基于感应信号SS（其仅包括上述第一成分）而判断有人体靠近天线装置100。相应地，感应电路140可发出控制信号至天线元件110的相关控制电路，以降低天线元件110的输出功率。藉此，可避免天线元件110日后在发送其他信号时因功率过大而影响到靠近天线装置100的人体。

承第三实施例，当上述人体接着远离天线装置100，且天线元件110同时正用于接收其他信号时，天线元件110所提供的辐射信号RS可仅包括第二成分（即，射频成分），而辐射信号RS可透过馈入部120传送至滤波电路130。此时，高通滤波电路130a可将辐射信号RS中的第二成分导入接地端GND以从辐射信号RS中移除第二成分。在此情况下，感应电路140可基于感应信号SS而判断未有人体靠近天线装置100。相应地，感应电路140可发出另一控制信号至天线元件110的相关控制电路，以恢复/提升天线元件110的输出功率。

由上可知，在本發明实施例的天线装置中，可透过所设置的滤波电路来将辐射信号中的第二成分滤除，而仅让第一成分传输至感应电路。藉此，可令天线元件除了能够用于收发射频信号之外，还可作为用于感应是否有人体接近天线装置的感应元件。在此情况下，还可有效地缩小天线装置的体积，并弭平感应电路及天线元件控制电路之间的干扰问题。

请参照图2，其是依据图1实施例绘示的天线装置示意图。在本实施例中，天线装置200可看成是图1天线装置100的其中一种具体实施方式，其中天线装置110可实现为PIFA，高通滤波电路130a可实现为电容C1，低通滤波电路130b可实现为电感L1，且馈入部120可包括馈入点120a。

如图2所示，电容C1具有第一端及第二端，其中电容C1的第一端耦接馈入部120，电容C1的第二端耦接接地端GND。电感L1具有第一端及第二端，其中电感L1的第一端耦接电容C1的第一端，电感L1的第二端耦接感应电路140。在一实施例中，可藉由调整电感L1来调整天线装置100整体的阻抗匹配及频宽，以达到所需的最佳宽频天线特性。

在本实施例中，电容C1可将辐射信号RS中的第二成分（例如，射频成分）导入接地端GND以从辐射信号RS中移除第二成分。并且，电感L1可仅让辐射信号RS中的第一成分（例如，基频成分）通过以形成感应信号SS。

相似于图1，图2的天线元件110亦可同时具有收发辐射信号及感应是否有人体靠近天线装置100的功能。因此，在第一实施例中，当馈入点120a提供仅包括第二成分（例如，射频成分）的辐射信号RS以供天线元件发送时，天线元件110可相应地将上述第二成分发送。

在此情况下，电容C1可滤除辐射信号RS中的第二成分。承上所述，由于馈入点120a所提供的辐射信号RS可仅包括第二成分（例如，射频成分）而未包括第一成分（例如，基频成分），因此在感应电路140接收到感应信号SS（即，经过电容C1及电感L1滤波后的辐射信号RS）时，感应电路140可因应于感应信号SS而判断未有人体靠近天线装置100。相应地，天线元件110发送辐射信号RS的功率可不需调整（因不会对人体造成影响）。

另一方面，当有人体接近天线装置100，且天线元件110未接收到任何其他信号时，天线元件110可感应而相应地提供仅包括上述第一成分（例如，基频成分）的辐射信号RS，而辐射信号RS可透过馈入部120传送至滤波电路130。此时，电感L1可仅让辐射信号RS中的第一成分（例如，基频成分）通过以形成感应信号SS。在此情况下，感应电路140可基于感应信号SS（其仅包括上述第一成分）而判断有人体靠近天线装置100。相应地，感应电路140可发出控制信号至天线元件110的相关控制电路，以降低天线元件110的输出功率。藉此，可避免天线元件110日后在发送其他信号时因输出功率过大而影响到靠近天线装置100的人体。

此外，当有人体接近天线装置100，且天线元件110同时正用于接收其他信号时，天线元件110所提供的辐射信号RS可同时包括上述第一成分（其例如是经感应上述人体而形成的基频成分）及第二成分（即，射频成分），而辐射信号RS可透过馈入部120传送至滤波电路130。此时，电容C1可将辐射信号RS中的第二成分导入接地端GND以从辐射信号RS中移除第二成分，而电感L1可仅让辐射信号RS中的第一成分通过以形成感应信号SS。在此情况下，感应电路140可基于感应信号SS（其仅包括上述第一成分）而判断有人体靠近天线装置100。相应地，感应电路140可发出控制信号至天线元件110的相关控制电路，以降低天线元件110的输出功率。藉此，可避免天线元件110日后在发送其他信号时因功率过大而影响到靠近天线装置100的人体。

接着，当上述人体接着远离天线装置100，且天线元件110同时正用于接收其他信号时，天线元件110所提供的辐射信号RS可仅包括第二成分（即，射频成分），而辐射信号RS可透过馈入部120传送至滤波电路130。此时，电容C1可将辐射信号RS中的第二成分导入接地端GND以从辐射信号RS中移除第二成分。在此情况下，感应电路140可基于感应信号SS而判断未有人体靠近天线装置100。相应地，感应电路140可发出另一控制信号至天线元件110的相关控制电路，以恢复/提升天线元件110的输出功率。

应了解的是，虽图2中分别采用电容C1及电感L1来实现高通滤波电路130a及低通滤波电路130b，但其并非用以限定本發明可能的实施方式。在其他实施例中，设计者亦可依需求而采用所需的电路来实现高通滤波电路130a及低通滤波电路130b。

综上所述，本發明的天线装置可透过滤波电路中的高通滤波电路来将辐射信号中的第二成分（例如，射频成分）滤除，并透过低通滤波电路来仅让辐射信号中第一成分（例如，天线元件感应人体而产生的基频成分）传输至感应电路。藉此，可令单一天线元件除了能够用于收发射频信号之外，还可作为用于感应是否有人体接近天线装置的感应元件。在此情况下，还可有效地缩小天线装置的体积，并弭平感应电路及天线元件控制电路之间的干扰问题。因此，本發明的天线装置更适于设置于小型化的无线终端中。

Claims

1.一种天线装置，其特征在于：

一天线元件，接收或发送一辐射信号，其中所述辐射信号包括一第一成分及一第二成分的至少其中之一，且所述第一成分的频段低于所述第二成分的频段；

一馈入部，耦接所述天线元件；

一滤波电路，耦接所述馈入部，透过所述馈入部接收所述辐射信号，并滤除所述辐射信号中的所述第二成分以产生一感应信号；以及

一感应电路，耦接所述滤波电路，接收所述感应信号并基于所述感应信号判断是否有一人体接近所述天线装置。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述滤波电路包括：

一高通滤波电路，具有第一端及第二端，其中所述高通滤波电路的第一端耦接所述馈入部，所述高通滤波电路的第二端耦接一接地端；以及

一低通滤波电路，具有第一端及第二端，其中所述低通滤波电路的第一端耦接所述高通滤波电路的所述第一端，所述低通滤波电路的第二端耦接所述感应电路。

3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于：所述高通滤波电路将所述辐射信号中的所述第二成分导入所述接地端以从所述辐射信号中移除所述第二成分。

4.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于：所述低通滤波电路仅让所述辐射信号中的所述第一成分通过以形成所述感应信号。

5.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于：所述高通滤波电路包括一电容。

6.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于：所述低通滤波电路包括一电感。

7.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述第一成分包括一基频成分，所述第二成分包括一射频成分。

8.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：当所述感应电路判断所述感应信号仅包括所述第一成分时，判定所述人体已接近所述天线装置，并输出一控制信号以降低所述天线元件的一输出功率。

9.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述馈入部包括一馈入点，且所述馈入点提供仅包括所述第二成分的所述辐射信号以供所述天线元件发送。

10.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：所述天线元件为一平面倒F型天线。