TW201032394A - Antenna arrangement for high speed data transfer and wireless energy transfer - Google Patents

Description

201032394 ， 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致上係關於一種天線配置、一 種電子通信裝詈 及一種電子通信組，且更特定言之，本發明係關 = 速資料傳輸及無線能量傳輸的一種天绩* ' ' '' ^ J J禋天線配置、一鍤啻工、a 、 信裝置及一種電子通信組。 【先前技術】 可揭式通信裝置（諸如行動電話）變得日漸密集。在空間 _及重量上最佳化一行動電話内之(若非全部則)大部分：： 及結構特徵，以使行動電話之大小及重量保持變小。 無線能量傳輸已由（例如）家用電器（諸如牙刷）中之應用 加以證實。近來，Palm顯示用於充電一行動電話之一充電 基座。藉由使用磁體，被定位於該基座臺上之一行動電話 被對齊在正確位置而充電。 對在該基座台中提供磁體之需要係一缺點。同時，在行 動電話中提供磁#回應構件可能佔用空間且可能不符成本 參 效益。

Transfer Jet 係 Sony Corporation提出之一項技術，其近 來經引入用於至多約3 cm之一相對較小距離内之裝置之間 的至多500 MB/s的高速資料傳輸。 因為力求縮減每一單元所需之空間，故亦需要在包含該 Transfer Jet技術之一行動電話之一經縮減空間内提供一天 線。 因此，需要提供一替代天線給具有宣佈空間限制之行動 144000.doc 201032394 電話。 【發明内容】 本發明係針對於提供-種用於電子通信裝置之天線解決 方案。 根據本發明之一態樣，提供一種用於一電子通信裝置之 天線配置，該天線配置包括-導電天線薄片，其具有用於 以於至少-第-維度被極化之—電場之形式收發—射頻信 號的-第-饋送點，該導電天線薄片適以提供該電場之近 場區中之耦合，啟用相對於該導電天線薄片之高速資料傳 輸，該導電天線薄片進一步經配置成當該導電天線薄片連 接至能量傳輸構件時提供該電場之耦合，啟用相對於該導 電天線薄片之無線能量傳輸。 根據本發明之另一態樣，提供一種用於收發資訊之電子 通信裝置，其中該電子通信裝置包括一天線配置，且包括 具有用於以於至少一第一維度被極化之一電場之形式收發 一射頻信號的一第一饋送點的—導電天線薄片，該導電天 線薄片適以提供該電場之近場區中之耦合，啟用相對於該 導電天線薄片之尚速資料傳輸，該導電天線薄片進一步經 配置成當該導電天線薄片連接至能量傳輸構件時提供該電 場之耦合’啟用相對於該導電天線薄片之無線能量傳輸。 根據本發明之另一態樣，提供一種電子通信組，其包括 用於收發資訊之一第一電子通信裝置，其中該電子通信裝 置包括一第一天線配置’該第一天線配置包括具有用於以 於至少一第一維度被極化之一電場之形式收發一射頻信號 144000.doc • 4 _ 201032394 的一第一饋送點的—第一導 等電天線溥片，該第一導電天線 薄片適以提供該電場之近 近％£中之耦合，啟用相對於該第 一導電天線薄片之高速資 疋貧枓傳輸，其中該第一導電天線薄 片進一步包括用於以於嗜坌_ θ 该第一及一第二維度被極化之一電 %之形式收發該射頻信號 J弟—饋达點，啟用用以提供 =電場之近場區中之雙極化射頻料合之該第一天線配 ^ ’該第一電子通信裝置進-步包括連接至該第-天線配 置之第一導電天線薄片的 ^ 無線旎量傳輸構件，該第一 導電天線薄片進-步經配置成提供該電場之麵合，啟用該 電場之第一導電天線薄片之緊鄰處内的無線能量傳輸，啟 用相對於該第一導電天線薄片 之…、線能量傳輸，及用於收 發資訊之一第二電子通信裝置，盆由$恭7 b发置其中該電子通信裝置包括 第-天線配置’該第二天線配置包括具有用於以於至少 一第:維度破極化之-電場之形式收發一射頻信號的一第 一饋送點的'一第二導雷夭始笼μ 反 乐导1：天線缚片，該第二導電天線薄片適 參 以提供該電場之近場區中之耗合，啟用相對於該第二導電 天線薄片之高速資料傳輸’其中該第二導電天線薄片進一 步包括用於以於該第-及一第二維度被極化之一電場之形 式收發該射頻信號的-第二饋送點，啟用用以提供該電場 之近場區中之雙極化射頻場轉合之第二天線配置，該第二 電子通信裝置進一步包括連接至該第二天線配置之第二導 電天線薄片的第二無線能量傳輸構件，該第二導電天線薄 片進-步經配置成提供該電場之轉合，啟用該電場之第二 導電天線薄片之緊鄰處内的無線能量傳輸，啟用相對於該 144000.doc 201032394 片之無線能量傳輸，其中高速資料傳輸及 傳輸係藉由在將該第—導電天線薄^位於 一導電天線薄片之緊鄰處時介於第一導電天線 導電天線薄片之間之經極化RF轉合而啟用。 — 應強調，術語「包括」當用於說明書中時係用以 明已陳述之特徵、整體、步驟或組件之存在，但不排除— 個或多個其他特徵、整體、步驟或組件或其等之群組之 在或添加。 【實施方式】 為了更為詳盡地解釋本發明及其優點及特徵將於以下 參考附圖而對實施例進行描述。 參考以上所表示之圖式，現將對本發明之若干實施例進 行解釋。 圖1表示根據本發明之某些實施例的一天線配置丨〇 〇該 天線配置100包括以一正方形形式之一導電天線薄片鄰 近該正方形之正交的第一側及第二側之周圍各別定位有一 第一饋送點102及一第二饋送點104。當以一射頻信號饋送 该馈送點’可於導電天線薄片1 〇〇處獲得一線性極化電場 S-110，其在垂直於最靠近該第一饋送點之側邊的方向上 予以極化。如垂直繪示於圖1，當以一射頻（RF)信號饋送 該饋送點104 ’可獲得一線性極化電場11 〇。當以一 rf信 號饋送該第一及第二饋送點’可於導電天線薄片1〇〇獲得 一雙極化’如分別由電場垂直極化S-110及水平極化S-112 所指示。 144000.doc -6 - 201032394 在圖2中表示一環形圓的天線配置200。類似於如圖1所 繪不之天線，將一第一射頻饋送點2〇2及一第二射頻饋送 點204係提供於環形天線配置2〇〇上。當以一第一及第二射 頻信號饋送第一饋送點202及第二饋送點2〇4，該第二信號 係關於該第一頻率信號之相位以90度π徑度而偏移，可於 %形天線薄片200中獲得一圓形地極化S 21〇電場。 一相移可藉由分離射頻信號並使該兩個分離之半部的路 徑相差對應於一波長之1/4的一距離而提供。 可於具有一單一饋送點的天線處獲得一圓形極化。然 而，在此種情形中，該天線須經特殊設計以產生圓形極 化。此可藉由（例如）使用一近似正方形形狀之天線並且藉 由鄰近該正方形之一角落提供饋送點而實現，其中該正方 形中之兩對側邊係不等長，例如當一對係小於共振大小且 另一對係略長於該共振大小。 饋送點可藉由使用直接電流接觸而連接至各別導電天線 薄片。 圖3A及3B概略性繪示以兩正交方向表示之一電子通作 裝置302、306。在圖3A中表示電子通信裝置3〇2之背側。 如304所描繪的是一天線配置3〇4,其在此圖式中係繪示為 一正方形。 在圖3B中表示一電子通信裝置3〇6之—側視圖。如圖3a 中由304所描繪之天線配置係圖3B中由3〇8所描緣之天線配 置，且該天線配置係鄰近電子通信裝置3〇6之周圍定位。 根據本發明之某些實施例，天線配置3〇8可定位於行動電 144000.doc 201032394 話之殼或蓋子中’以使得其定位於電池（未顯示）外侧，該 電池通常係定位於該行動電話之後側。 圖4A及4B各別表示一電子通信裝置402及406。類似於 圖3A及3B之視圖，圖4A及4B各別係該行動電話之後視圖 及側視圖。 圖4A中緣示一電子通信裝置402之後部，展示一基本上 圓的環形式之天線配置404。在圖4B之側視圖中，關於電 子通信裝置406之外尺寸緣示天線配置408之定位，指示該 天線配置408可靠近該電子通信裝置4〇6之外部邊界而定 位。 再者，天線配置可定位於作為電子通信裝置之一實例之 一行動電話之後殼中，或至少鄰近其殼及/或與其殼直接 接觸。 可提及，如圖3A、3B、4A及4B所表示之電子通信裝置 根據本發明之至少某些實施例可係行動電話。 圖5中表示彼此相隔一距離51〇而彼此平行定位之一第一 電子通信裝置502及一第二電子通信裝置5〇6，其中一第一 天線配置504係與第二天線配置5〇8相對而定位。 應提及，天線配置根據本發明之某些實施例可適用於高 速資料傳輸，諸如Transfer Jet。 操作用於高速資料傳輸（諸如Transfer Jet)之天線配置係 適以具有大約操作頻率之波長之一半之外尺寸。可注意， 叙天線理’ }日示—共振貼片&線或冑帶天線具有操作頻 率之波長之一半大小的一外尺寸。 144000.doc 201032394 而且，電子通信裝置502、506可包括連接至不同天線配 置之能量傳輸構件’當將兩個電子通信裝置5〇2、506關於 彼此緊鄰而定位時’用於提供該兩個裝置之至少一者的無 線能量充電。 應提及，如本文所使用之「無線」意指沒有介於天線配 置之間之一電流接觸之先決條件。因此術語「無線」包括 沒有電流接觸之直接接觸。 例如定位於電子通信裝置502中之一電池可由定位於電 ❹ 子通信裝置504中之一源電池充電，或反之亦然。 在圖6中，表示一緊鄰適以充電行動電話6〇2之一充電台 610(作為一電子通信裝置之一實例）的電子通信裝置。 一有效無線能量充電係藉由兩個裝置之一第一天線配置 606與一第二天線配置612之間之一強耦合而啟用。 強耦s可藉由使用介於各別天線配置之導電天線薄片之 間的一小距離且藉由使用具有大面積之天線薄片而獲得。 〇 在圖6中，行動電話602係表示為具有包圍該行動電話 6〇2之内部604的一殼或一蓋子6〇8，為此緣由當將行動 電話602定位在充電台61〇上時，該行動電話之導電天線薄 片606與充電台610之一導電天線薄片612之間之距離大約 相應於該行動電話之殼或蓋子6〇8之厚度。 為了提供第-天線薄片與第二天線薄片之間之—強麵合 來進打有效充電，兩個天線配置間之距離應保持為小即 大約1毫米或至少小於1釐米。 一相當強之Μ合可在容許兩個天線薄片彼此接觸之情形 144000.doc 201032394 下相應獲得《為了阻止磨損及拆卸，可在該等天線配置之 一者或兩者上提供一薄蓋子或薄膜。 由於實用之故，可於天線薄片606之外侧使用一蓋子6〇8 或殼’其中該蓋子或殼較佳係由諸如用於大部分行動電話 之一塑膠材料之介電材料製成。 在約700兆赫茲至約1〇千兆赫茲之一頻率之操作時介 電材料較佳應經選擇以進一步提供大部分能量且不吸收電 磁能量’以在蓋子608中產生低能量損耗。 因此，較佳為具有複數介電常數之一低虛數部分之一介 電材料，其中此部分係關於所選擇材料内之能量消耗及損 耗。 根據本發明之某些實施例，天線配置係適用於在約7〇〇 兆赫茲至約10千兆赫茲等級（較佳為4 48千兆赫茲）之一頻 率提供第一天線薄片606與第二天線薄片612之間之顯著耦 合’其用於高速資料傳輸之頻率資料。 本文所論述之高速能量傳輸技術包括Transferjet。 藉由將天線配置提供在一行動電話之殼或蓋子中或至少 電池後外側(例如在該電池之背側上），而在該電話内部使 耗M #㈣㈣電話所f之空間變較小。天線 配置因此可置於該行動電話之昔嚭击 ,^ ^ <背殼中。此殼可為或可不為 該行動電話之一電池蓋。 因為天線配置可鄰近電子通作奘 装置或打動電話之表面或 周圍而提供’故電場之近場區中番 L•甲電場之受限範圍不會導致 一信號過低之問題。反而，由於砰、去 於可達距離係相對較短，相 144000.doc •10· 201032394 隔較大距離之多種裝置之間之干擾被保持於一最小值。 對於無線能量充電，兩個導電天線薄片間之一緊鄰係較 佳的，通常小於約1釐米。 根據本發明之某些實施例’天線配置可能包括一奇異饋 送點，使得當以一RF信號饋送該饋送點，在該天線配置之 天線薄片獲得一線性極化電場。 根據本發明之某些實施例，天線配置可包括一奇異饋送 點，且其中該天線經此設計，使得當以一 rF信號饋送該饋 ® 送點，在該天線配置之天線薄片獲得一圓形極化電場。 具有一線性極化天線之一第一電子通信裝置對具有一線 性極化天線之另一電子通信裝置提供一近場耦合。在此情 形下，兩個天線間之該耦合視該兩個天線之相對方位而 定。一平行或反平行方位可提供一實質耦合，反之該兩個 天線之一正交相對方位提供耦合之最小值。 在包括具有被線性極化之一第一天線配置之一第一電子 _ 通信裝置的一電子通信組内，可以包括具有一雙極化之一 第二天線配置的一第二電子通信裝置經歷一近場耦合。假 使在此具有一單一極化之天線與具有雙極化之天線之間之 互動的情形下，該耦合係與該第一天線配置及該第二天線 配置之相對方位較無關。 假使該第一電子通信裝置及該第二電子通信裝置每一者 具有經雙極化之一天線配置，第一及第二天線配置之相對 方位係較不重要，因為該兩個天線皆可以兩個不同維度接 收極化。來自一天線配置之每一極化可被分為以另一天線 144000.doc 201032394 之任何兩個正交方向之兩個極化分量。 根據本發明之某些實施例，第一及第二天線配置係可適 於被雙極化，且假使饋送一第一饋送點之射頻信號具有相 子；待饋送至一第一饋送點之射頻信號之相位的川度兀徑 度之相移。一圓形極化電場係藉由以此類相移信號饋送 第一及第二饋送點而於天線薄片獲得。為了獲得此一圓形 極化，天線薄片必須適於使得此類極化模式可獲得。一先 决條件係限制天線薄片之形狀，即㉟天線薄片必須為圓 形。具有一圓形外徑之環形亦滿足在天線配置之圓形極化 之需求。 霸 根據一替代實施例，第一及第二天線配置係可適以自具 有奇異天線饋送之導電天線薄片產生一圓形極化。藉由提 供鄰近之正方形天線薄片，其中兩個相對側係略長於操作 頻率之一波長之一半且另外相對側係略短於操作頻率之一 波長之一半’當於鄰近該鄰近正方形之一角落之一位置饋 送射頻信號，所得極化可為圓形。 因為兩個天線之間之近場區域中之耦合隨一增加之區域❹ 而增加’具有一較大互動區域（即較大導電天線薄片）之天 線可提供一強耦合。結果，緊鄰之兩個圓形薄片之間之輕 合係強於具有圓形導電薄片之直徑大小之一外徑的兩個環 - 形薄片之間之耦合。 . 可明確闡明，每當本文提及一電場，應瞭解電磁場係由 一對應磁場伴隨而形成一電磁場。 至少某些實施例係伴隨許多優點，其中之若干優點係： 144000.doc •12· 201032394 藉由使用根據本發明之天線配置，可將高速資料傳輸及 忐量充電提供於具有一空間不足之電子通信裝置中。 藉由使用根據本發明之一天線配置，可將相同天線構件 用於I玄等雙功能，而對如何在一受限空間之電子通信裝置 中實施該等雙功能之問題提供一解決方案。 儘管以上所表示之天線配置已被繪示成平面的，然實用 上存在此等天線配置之非平面要求。反而，此等天線配置 可有利地相當符合於電子通信裝置及行動電話之實體結 ❹ 構。只要在無線能量傳輸之情形下獲得一合理緊鄰，技術 效果係得以相當維持。 應強調，本發明可以多種方式變化，所表示之本發明之 實施例僅係若干實例。此等實施例因此係非限制性的。然 而，本發明之範疇係由隨後之下列申請專利範圍加以限 制。 【圖式簡單說明】 圖1及圖2繪示根據本發明之某些實施例的天線配置形 狀； 圖3A及3B繪示根據某些實施例之以兩不同方向表示之 一電子通信裝置； ，圖4A及4B繪示根據某些實施例之以兩不同方向表示之 一電子通信裝置； 圖5繪示彼此相隔一距離而定位之兩個電子通信裝置；及 圖6繪示根據本發明之某些實施例的一電子通信組。 【主要元件符號說明】 144000.doc -13- 201032394 100 天線配置 102 第一饋送點 104 第二饋送點 200 環形圓的天線配置 202 第一射頻饋送點 204 第二射頻饋送點 302 ' 306 、 402 、 406 電子通信裝置 304 、 308 、 404 、 408 天線配置 502 ' 606 第一電子通信裝置 506 ' 612 第二電子通信裝置 504 第一天線配置 508 第二天線配置 602 行動電話 606 天線薄片 608 蓋子 610 充電台 S-110 、 S-112 線性極化電場 S-210 圓形極化 144000.doc • 14·

Claims (1)

1. 201032394 七、申請專利範圍： 1. 一種用於一電子通信裝置之天線配置，該天線配置包 括： 一導電天線薄片’具有一第一饋送點其用於以至少一 • 第一維度予以極化之一電場的形式收發一射頻信號，該 „ 導電天線薄片適以提供該電場之該近場區中之耦合，啟 用相對於該導電天線薄片之高速資料傳輸，該導電天線 薄片進一步經配置成當該導電天線薄片連接至能量傳輸 Ο 構件時提供該電場之耦合，啟用相對於該導電天線薄片 之無線能量傳輸。 2. 如請求項1之天線配置，其中該導電天線薄片進一步包 括一第二饋送點，其用於以該第一維度及一第二維度予 以極化之一電場的形式收發該射頻信號，啟用該天線配 置以提供該電場之近場區中的雙極化射頻場耦合。 3. 如清求項2之天線配置，其中該第一饋送點及該第二饋 送點係彼此正交而定位於該導電薄片上，以用於提供正 ® 交之第一射頻場極化及第二射頻場極化。 4. 如請求項1之天線配置，其中該導電薄片基本上為—正 方形。 « 5. 如請求項2之天線配置，其中該導電薄片基本上為圓 形。 6. 如6月求項2之天線配置，其中該導電薄片具有一環形。 7. 如請求項！之天線配置，其中該導電天線薄片係適用於 在約700兆赫效至1〇千兆赫茲，且較佳約4 48千兆赫兹之 144000.doc 201032394 該射頻範圍中之高速資料傳輸。 8. —種用於收發資訊之電子通信裝置，其中該電子通信裝 置包括： 如請求項1之一天線配置。 9·如請求項8之電子通信裝置’其中該電子通信裝置包括 一行動電話。 10. —種用於收發資訊之電子通信裝置，其中該電子通信裝 置包括： 如請求項2之一天線配置，及 無線能量傳輸構件，連接至該天線配置之該導電天線 薄片’啟用該電場之該導電天線薄片之緊鄰處内的無線 能量傳輸’啟用相對於該導電天線薄片之無線能量傳 輸。 11. 如請求項10之電子通信裝置，其中該天線配置係如請求 項5’該電子通信裝置進一步包括一相移單元，其用於 k供相對於a亥第一饋送點之該射頻信號之該相位的該第 二饋送點之該射頻信號之一相移，以提供一圓形極化電 場。 12. 如請求項1〇之電子通信裝置，其中該天線配置係如請求 項6，該電子通信裝置進一步包括一相移單元用於提 供相對於該第一饋送點之該射頻信號之該相位的該第二 饋送點之該射頻信號的一相移，以提供一圓形極化電 場。 13. 如請求項1〇之電子通信裝置，其中該電子通信裝置包括 I44000.doc -2- 201032394 一行動電話。 14. 如請求項10之電子通信裝置，其中該電子通信裝置包括 適以充電一行動電話之一充電台。 15. 如請求項10之電子通信裝置’其中該無線能量傳輪構件 .適於在約500千赫茲至約1〇兆赫茲之範圍内的—頻率進 ，行操作。 16. —種電子通信組，其包括： 如請求項10之一第一電子通信裝置，及 ❿ 如請求項10之一第二電子通信裝置， 其中高速資料傳輸及無線能量傳輸係藉由在將該第〆 導電天線薄片定位於該第二導電天線薄片之緊鄰處時介 於該第-導電天線薄片與該第二導電天線薄片之間的經 極化RF耦合而啟用。 144000.doc