CN2749066Y

CN2749066Y - 具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置

Info

Publication number: CN2749066Y
Application number: CN 200420084393
Authority: CN
Inventors: 郑昌岳; 王幸男
Original assignee: E Ten Information Systems Co Ltd
Current assignee: E Ten Information Systems Co Ltd
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2005-12-28
Anticipated expiration: 2014-08-19

Abstract

本实用新型是提供一种具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置，其是在改善装置内各组频带相近的天线之间所产生的信号相互干扰，其中将多组的天线分别设置在该装置内的电路板上且收发信号较为理想的位置，并于该相邻天线之间的电路板上设置一共振寄生结构，及该共振寄生结构的一端并连接该电路板上的接地平面区；使当天线在进行发射/接收信号的动作时，即可透过该共振寄生结构吸收该相邻天线之间可能直接耦合的电磁场，以排除因多组天线间相互干扰所造成通信装置收发不良的问题。

Description

具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置

技术领域

本实用新型是有关于一种具有改善装置内部的多组天线间的信号相互干扰且可同时分别收发不同频带/系统信号的电子装置。

背景技术

由于通讯科技发展快速，且使用成本日益降低的状况下，有越来越多的产品进行电子化，并结合3C技术，在此状况下，将多频带与多系统整合于单一通信装置，已然成为现在及未来通信设备的发展趋势；因此，在同一装置中整合多频带与多系统，意味着该装置上同时安装有多组天线，此为收发不同频带/系统信号的基本条件；然而，在同一装置中同时安装多组天线，必须面对的冲击和挑战是各天线之间的相互干扰，其将造成该通信设备收发信号不良的问题，因此，天线间相互干扰的问题势必要先予以排除；其中，当单一装置安装的多组天线是属于不同频带，以手机为例，即有GSM900(900MHz)、DCS1800(1800MHz)、802.11b(2.4GHz)与802.11a(5GHz)等分属于不同频带的通信协议，欲排除此种不同频带天线间的干扰问题，一般可简单的使用滤波器将不需要的频带予以隔绝，即可解决干扰问题，然而，当多组天线均属于同一频带时，例如：无线网络应用频带与蓝牙频带皆为2.4GHz，则使用滤波器仍无法达成阻绝而避免相互干扰的目的。

按目前交通日益便利的今日科技时代，人类的活动范围逐渐扩大，且为了能节省时间、提高效率，在广大区域中精确地定出人或物所在的位置、及同时具有一可随时随地通信的系统，以减少人力、时间及资源的浪费是相当迫切的需求；然而，一般习知的手机天线(GSM天线)仅能接受通信信号，及全球卫星定位系统天线(GPS天线)仅能接受坐标信号，其中，该全球卫星定位系统(Globa1 Positioning System，GPS)导航的基础原理是透过GPS天线接收由卫星以单向发射(One-way ranging)广播方式所传送来的卫星信号，并运算出目前位置坐标，而该GPS信号的频带是在两个频率上播放，主要的信号在1575.42MHz(L1)，而另一个信号则是在1227.6MHz(L2)，然而一般GPS用户的设备性能等级应该只能接收主要的L1信号而已，由于其属习知技术，故不另赘述；此外，一般为了增加全球移动通讯系统(Global System for Mobile Communication，GSM)对一般网络应用程序的适用性，也为了更有效率的利用无线资源，新的GSM通讯协议(GSM Phase2+ standard)中，增加了整合封包无线通讯服务(General Packet Radio Service，GPRS)协议。该GPRS是一种在现存GSM网络架构下，提供数据传输(datacomm)的技术，让用户可以透过较高的速率上网，或进行移动数据相关应用。GPRS是针对瞬间需要传输大量资料的状况而设计。例如：WWW、email等，应用程序大部分的时间是处于静止状态，但是一旦动作，则希望能在最短的时间内传完大量的资料。再者，该GSM天线中DSC1800的发射频带为1710MHz～1785MHz，且距全球卫星定位系统天线的L1频带(1575.42MHz)较为接近，因此，在此状况下，倘若将具有频带相近的手机天线(GSM天线)及一全球卫星定位系统的天线(GPS天线)整合于单一通信装置，其两天线的近场区将会有所重叠，并产生天线间相互干扰的问题；虽然该GSM天线在处于待机状态时，是因待机状态中的发射功率较低，而对于GPS天线的干扰较小，且一旦该GSM天线与GPS天线同时动作时，该GPS天线就很容易受到GSM天线DSC1800的发射信号干扰，而对于两相邻天线的阻抗匹配及交互耦合效应造成不好的影响，以致于该通信装置有收发不良问题存在。

因此，如何将各自独立且具有不同频带的手机天线(GSM天线)及一全球卫星定位系统的天线(GPS天线)整合于单一通信装置，以使该装置可同时接收通信信号及坐标信号，且可排除天线间相互干扰的问题，即为本案设计人所欲解决的技术困难点的所在。

发明内容

本实用新型的主要目的，是在提供一种具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置，且可同时分别清晰地接收不同频带/系统的信号。

本实用新型的另一目的，是在提供一种将具有频带相近的手机天线(GSM天线)及一全球卫星定位系统的天线(GPS天线)整合于电子装置，并改善在同一装置内的GSM天线对于GPS天线的信号干扰的影响，以使该装置可同时且正常接收/发射全球移动通讯系统(GSM)的通信信号及全球卫星定位系统(GPS)的坐标信号。

为达成上述目的，本实用新型的电子装置，是包括：一电路板；至少两组天线，包含第一天线及第二天线，是分别设置于该电路板上；以及一耦合元件，是设置于该两组天线之间的电路板上，且与该两组天线分别天线具有一距离；其中，该电路板尚包含一接地平面区，且该第一天线为GPS天线、该第二天线为GSM天线、以及该耦合元件为一共振寄生结构，其包含一被动元件及一金属线，该金属线的一端是连接该电路板的接地平面区，而该被动元件则设置于该金属线的另一端，且用以吸收相邻天线间可能直接耦合的电磁场。

于一较佳实施例中，该电子装置可藉由改变共振寄生结构与该相邻天线之间的距离，以调整改善该相邻天线间所产生频带干扰的影响。

附图说明

图1是本实用新型电子装置较佳实施例的实施环境示意图；

图2是本实用新型电子装置较佳实施例的结构平面示意图；

图3是本实用新型电子装置未加寄生共振结构的GSM天线阻抗对频率的特性曲线图；

图4是本实用新型电子装置加上寄生共振结构的GSM天线阻抗对频率的特性曲线图；

图5为本实用新型电子装置未加寄生共振结构的GPS天线阻抗对频率的特性曲线图；

图6为本实用新型电子装置加上寄生共振结构的GPS天线阻抗对频率图的特性曲线；

图7为本实用新型电子装置加上寄生共振结构前，GPS天线接收到来自GSM天线干扰的阻抗对频率的特性曲线图；

图8为本实用新型电子装置加上寄生共振结构后，GPS天线接收到来自GSM天线干扰的阻抗对频率的特性曲线图。

符号说明：

1～电子装置

11～电路板

111～接地平面区

12～GPS天线

13～GSM天线

14～共振寄生结构

141～被动元件

142～金属线

2～无线基地台

3～服务器

4～卫星

5～电磁场

D～距离

具体实施方式

本实用新型是提供一种具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置，如图1及图2所示，其中该电子装置1的较佳实施例是以设有两组频带相近的较易受电磁波干扰的GPS天线12及较易辐射电磁波的GSM天线13为例(该GSM天线13中的DSC1800的发射频带为1710MHz～1785MHz，以及该GPS天线12的L1频带为1575.42MH，两者频带接近)，其可分别接收一全球卫星定位系统(GPS)卫星4发送的坐标信号，及由一无线基地台2(Base Station，简称BS)所发射的全球移动通讯系统(GSM)的通信信号，且该通信信号是来自一移动交换中心3(Mobile Services SwitchingCenter，简称MSC)(系统服务器或服务业者)，其中该无线基地台2设置有收发信机及天线馈线等设备，其天线高度及发射功率将决定通讯的服务范围；而该移动交换中心3主要是用来处理信息的交换与整个系统的集中控管；且透过该无线基地台2及移动交换中心3，即可让两部移动电话互相传话通信。或在其它变化例中，天线12及天线13亦可分别为频带相近(皆为2.4GHz)的无线网络天线与蓝牙天线、或为接收宽频分码多任务存取(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)、及分码多任务存取(CDMA，Code-Division Multiple Access)频带(1850MHz～2100MHz)的天线等。于本实施例中，该电子装置1是为一个人数字助理机(PDA)，如呼叫器、移动电话、个人计算机或其它具接收/发送无线信息功能的可携式或固定式客户端电子装置…等等亦可适用。且该电子装置1与无线基地台2、移动交换中心3(系统服务器或服务业者)亦可透过如POCSAG广播协议、GSM、GPRS移动通信协议或其它习知无线传输协议，进行单向或双向传输。

于本实施例中，本实用新型电子装置1，是包括一电路板11、一GPS天线12、一GSM天线13、及一共振寄生结构14，其主要在改善电子装置1内部的GSM天线13对于GPS天线12的信号干扰。其中该电路板11，于表面形成有一接地平面区111；而该呈平面状的GPS天线12及呈螺旋状的GSM天线13，是分别设置于该电路板11上且收发信号较为理想的位置；以及该共振寄生结构14，设置于该GPS天线12及该GSM天线13之间的电路板11上，且与该GSM天线13具有一距离D；该共振寄生结构14，是由一被动元件141及一具有一定硬度的可挠性金属线142(一般为铜线)组成，该金属线142的一端是连接该电路板11的接地平面区111，而该被动元件141则设置于该金属线142的另一端；其是透过该被动元件141吸收该GSM天线13对于往该GPS天线12方向、且与该GPS天线12所直接耦合的电磁场5，并利用该金属线142而导引至电路板11的接地平面区111，使该GSM天线13的发射信号不会串回GPS天线12的内部、而间接干扰坐标信号的接收，即能改善该GSM天线13对于该GPS天线12所造成信号干扰的问题，并使该GPS天线12及GSM天线13可同时且正常接收/发射全球卫星定位系统(GPS)的坐标信号及全球移动通讯系统(GSM)的通信信号。

其中，该被动元件141较佳是为一呈螺旋状的1/2波长线圈结构，并且在该GPS频带(1575.42MHZ)可达到共振，且用以吸收相邻天线间可能直接耦合的电磁场5。(该波长是指所使用发射频率电磁波的波长；波长＝光速÷频率；电磁波的速度在空气或真空中皆为光速，即每秒行走30万公里，频率为波长在每一秒内通过一定点的次数(我们称为Hz赫兹)，大哥大900MHz的波长为〔波长＝30万公里÷(900×1百万)〕其波长为35公分。同理1800MHz波长就只有16.5公分了。也由此可知，光速一定，则波长愈长，频率愈少，反之，波长愈短，频率愈高。)

请参阅图2、图4所示，是为未加本实用新型共振寄生结构14前的GSM天线阻抗对频率的特性曲线图，其中可透过一般能检测出阻抗匹配程度的网络分析仪(图未示)以针对GSM天线13的两个频带900MHz及1800MHz进行量测其阻抗匹配的成效，其中在824MHz及960MHz(900频带)所量测到的分别为-5.876dB及-5.579dB，而在1710MHz及1990MHz(1800频带)所量测到的分别为-6.221dB及-16.26dB；配合图5所示，是为加上本实用新型寄生共振结构14的GSM天线阻抗对频率的特性曲线图，其中在824MHz及960MHz(900频带)所量测到的分别为-5.116dB及-4.227dB，而在1710MHz及1990MHz(1800频带)所量测到的分别为-5.001dB及-15.61dB，且可看出在加上了共振寄生结构14后，该GSM天线13的阻抗匹配程度只略减少1dB上下，因此，加上寄生共振结构14其对于该GSM天线13的阻抗匹配的影响并不大，并可维持GSM天线13原有的效能。

再参阅图2、图6所示，是为未加本实用新型寄生共振结构14前的GPS天线阻抗对频率的特性曲线图，其中针对GPS天线12的L1频带1575.42MHz进行量测，得到其阻抗匹配的成效为-16.59dB；并配合图7为加上寄生共振结构14后的GPS天线阻抗对频率的特性曲线图，及针对该GPS天线12的L1频带1575.42MHz进行量测，得到其阻抗匹配的成效为-17.49dB，其中该GPS天线12的阻抗匹配程度增加了约1dB，因此，加上寄生共振结构14其对于该GPS天线12的阻抗匹配的影响亦不大。

请再参阅图2、图8所示，是为未加上本实用新型的寄生共振结构14前，GPS天线12接收到来自GSM天线13干扰的阻抗对频率的特性曲线图，其中可将一般网络分析仪的Port1接上该GSM天线13、Port2接上该GPS天线12，并量测出在该GPS天线12的L1频带(1575.42MHz)为-5.608dB；且配合图九所示，是为加上本实用新型寄生共振14结构后，该GPS天线12接收到来自该GSM天线13的干扰，其中在该GPS天线12的L1频带所量测出为-12.10dB；因此，由图7、图8可看出该GPS天线12接收到来自该GSM天线13在1575.42MHz的功率干扰减少了6.5dB(约77％)，因此，在添加了该寄生共振结构14，且对于该GPS天线12及GSM天线13的原有效能并无很大的影响，但对于该GPS天线12的灵敏度(sensitivity)确有很大的改善。

请再参阅图2所示，本实用新型的共振寄生结构14是设置于该GPS天线12及该GSM天线13之间的电路板11上，且与该GSM天线13之间具有一距离D，其中决定该共振寄生结构14设置于电路板11的位置、及距该GSM天线13的距离，可经由微调以改变该共振寄生结构14相对于该GSM天线13的距离D，并透过一般能检测出阻抗匹配程度的网络分析仪，以找出能改善该GSM天线13对于GPS天线12抗干扰最多、且对于该GSM天线13及GPS天线12本身的阻抗匹配影响最少的电路板11位置及距该GSM天线13的距离D，以达到调整该相邻天线间能产生最好的频带抗干扰效果，并且依然能维持该GPS天线12及该GSM天线13的原有效能。

Claims

1、一种具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置，其特征在于所述具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置是包括：

一电路板，包含一接地平面区；

一易受电磁波干扰的天线，是设置于该电路板上；

一易辐射电磁波的天线，是设置于该电路板上；以及

一耦合元件，设置于上述两组天线之间的该电路板上的该接地平面区。

2、根据权利要求1所述的具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置，其特征在于：该耦合元件包含一位于该两组天线间的被动元件，及一将该被动元件导接至该接地平面区的金属线。

3、根据权利要求2所述的具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置，其特征在于：该被动元件为一1/2波长螺旋式线圈结构。

4、根据权利要求2所述的具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置，其特征在于：该金属线为一铜线。

5、一种具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置，其特征在于所述具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置是包括：

一电路板，包含一接地平面区；

一第一天线，设置于该电路板上；

一第二天线，设置于该电路板上；以及

一共振寄生结构，设置于上述两组天线之间的该电路板上，其包含一位于该两组天线间的被动元件，及一将该被动元件导接至该接地平面区的金属线。

6、根据权利要求5所述的具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置，其特征在于：该被动元件为一1/2波长螺旋式线圈结构。

7、根据权利要求5所述的具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置，其特征在于：该金属线为一铜线。

8、一种具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置，其特征在于所述具有改善装置内部的多组天线间相互干扰的电子装置是包括：

一电路板，包含一接地平面区；

一GPS天线及一GSM天线，皆设置于该电路板上；以及

一共振寄生结构，设置于该GPS天线及该GSM天线之间的该电路板上，而包含一位于该两组天线间的被动元件，及一将该被动元件导接至该接地平面区的金属线。