TW201320469A

TW201320469A - 多重饋入天線

Info

Publication number: TW201320469A
Application number: TW101124019A
Authority: TW
Inventors: Yen-Liang Kuo; Wan-Ming Chen
Original assignee: Htc Corp
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2013-05-16
Also published as: DE102012220366A1; DE102012220366B4; US8988306B2; CN103107412B; TWI492457B; CN103107412A; US20130120218A1

Abstract

本發明提供一種多重饋入天線。該多重饋入天線至少包含有一第一饋入端、一第二饋入端、一第一接地端、一第二接地端、一輻射體以及一控制電路。該輻射體耦接於該第一饋入端、該第一接地端、該第二饋入端、該第二接地端。該控制電路耦接於該第一饋入端與該第二饋入端，用來切換一射頻訊號於該第一饋入端、該第一接地端或該第二饋入端、該第二接地端之間。

Description

多重饋入天線

本發明係指一種多重饋入天線，尤指一種可透過一控制電路以變更不同饋入端之多重饋入天線。

天線係用來發射或接收無線電波，以傳遞或交換無線電訊號。一般具無線網路(Wireless Local Area Network；WLAN)通訊功能的電子產品，如筆記型電腦、手機、平板電腦或其它具有通訊功能之手持式裝置，其通常透過內建之天線來存取無線網路。隨著無線通訊技術的演進，不同無線通訊系統的操作頻率可能不同，如電機電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers；IEEE)所訂定之無線區域網路標準IEEE 802.11a的載波中心頻率約為5GHz，而IEEE 802.11b的載波中心頻率則約為2.4GHz。因此，為了讓使用者能更方便地存取不同的無線通訊網路，理想的天線應能以單一天線而涵蓋不同無線通訊網路所需的頻帶。另外，尺寸設計上應盡可能地減小，以配合可攜式無線通訊裝置體積縮小之趨勢，將天線整合入其中。

對於無線通訊系統需要及品質不斷的提升，寬頻及多頻天線已不再只是為了滿足頻寬上的需求，更進一步地改善通訊品質，尤其是在通話行為上。就頻寬不足的觀點而言，若所需之複數個頻帶相近時，以多重頻帶之平面式倒F型天線(Planar Inverted F antenna，PIFA)之設計上有實際困難。此外，多重頻帶之平面式倒F型天線之共振路徑間有耦合現象發生，而使得多重頻帶之平面式倒F型天線之設計更加複雜化。一般來說，寬頻的平面式倒F型天線必須在頻寬與效能上進行取捨，以減小天線面積。以不良通話品質的觀點而言，手機天線的效能表現可能由於人體的影響(如：手持的方法/姿勢或太靠近人體)而大大的降低，導致通訊品質的變差。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種多重饋入天線，以透過變更饋入點改變天線之場型。

本發明揭露一種多重饋入天線。該多重饋入天線至少包含有一第一饋入端、一第二饋入端、一第一接地端、一第二接地端、一輻射體以及一控制電路。該輻射體耦接於該第一饋入端、該第一接地端、該第二饋入端、該第二接地端。該控制電路耦接於該第一饋入端與該第二饋入端，用來切換一射頻訊號於該第一饋入端、該第一接地端或該第二饋入端、該第二接地端之間。

本發明另揭露一種多重饋入天線。該多重饋入天線至少包含有一第一饋入端、一第二饋入端、一第一接地端、一第二接地端、一第一輻射體、一第二輻射體以及一控制電路。該第一輻射體耦接於該第一饋入端與該第一接地端。該第二輻射體耦接於該第二饋入端與該第二接地端。該控制電路耦接於該第一饋入端與該第二饋入端，用來切換一射頻訊號於該第一饋入端、該第一接地端或該第二饋入端、該第二接地端之間。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一多重饋入天線10 之示意圖。多頻天線10包含有一饋入端F1、一饋入端F2、一接地端G1、一接地端G2、一輻射體100以及一控制電路120。輻射體100至少包含有一金屬線段L1、一金屬線段L2以及一金屬線段L3。較佳地，金屬線段L1及金屬線段L2為一L型。金屬線段L1之第一端係為開路，金屬線段L1之第二端耦接於饋入端F1。金屬線段L2之第一端係為開路，金屬線段L2之第二端耦接於饋入端F2。金屬線段L3之第一端耦接。

於金屬線段L1之第二端(即，饋入端F1)，金屬線段L3之第二端耦接於金屬線段L2之第二端(即，饋入端F2)。於本實施例中，較佳地，金屬線段L1與金屬線段L2之形狀大小相同且左右對稱。因此，金屬線段L1、金屬線段L2以及金屬線段L3形成兩相對之凹口。控制電路120具有用來切換射頻訊號饋入端之功能，其包含有一收發端R、一二極體D1、一二極體D2以及一控制電壓Vctrl。其中，收發端R，用來收發無線訊號。二極體D1之正端耦接於收發端R，二極體D1之負端耦接於饋入端F1。二極體D2之正端耦接於饋入端F2，二極體D2之負端耦接於收發端R與二極體D1之正端。控制電壓Vctrl耦接於收發端R、二極體D1之正端及二極體D2之負端，用以控制二極體D1與二極體D2之導通狀態。此外，多頻天線10另包含有一二極體D3及一二極體D4。二極體D3之正端耦接於金屬線段L3，二極體D3之負端耦接於接地端G1。二極體D4之正端耦接於接地端G2，二極體D4之負端耦接於金屬線段L3。二極體D1-D4之正負端的配置方式並不受限於上述之連接方式，本領域具通常知識者亦可根據需求而變更個別二極體之接法。

請參考第2圖之實施例，若將此多重饋入天線10配置於一手持式裝置(未繪示)之內，其中多重饋入天線10可設計於手持式裝置之任何位置，較佳地係設計於手持式裝置的頂端或底端。當使用者之握持位置係非常靠近金屬線段L2，則天線之輻射效能係會受到人體的影響。為改變此習知技術的缺點，可藉由手持式裝置內既有之相關電子電路零件(例如CPU，RF電路，偵測電路...等)，再輔以控制電路120之配合，依據不同的操作環境或手持方式，可適性地切換射頻訊號之饋入端，將射頻訊號之傳輸路徑從一共振路徑切換至另一共振路徑，藉以維持天線之收訊品質。其中，當控制電壓Vctrl為一正電壓時，多重饋入天線10之示意圖。在第2圖中，當控制電壓Vctrl提供一正電壓時，二極體D1及二極體D3係導通，二極體D2及二極體D4則關閉。因此，射頻訊號由饋入端F1饋入，使得金屬線段L1可收發一高頻帶訊號，而金屬線段L2以及金屬線段L3可收發一低頻帶訊號。請參考第3圖，若使用者之握持位置係非常靠近金屬線段L1，其中當控制電壓Vctrl為一負電壓時，多重饋入天線10之示意圖。在第3圖中，當控制電壓Vctrl提供一負電壓時，二極體D2及二極體D4係導通，二極體D1及二極體D3則關閉。因此，射頻訊號由饋入端F2饋入，使得金屬線段L2可收發高頻帶訊號，而金屬線段L1以及金屬線段L3可收發低頻帶訊號。

因此，控制電路120耦接於饋入端F1與饋入端F2，可藉由輸入正電壓或負電壓而控制二極體D1及D2之導通狀態，換言之，其係改變多重饋入天線10之饋入端，藉此將人體對天線的影響降到最低。除此之外，多重饋入天線10之接地端亦隨正電壓或負電壓之輸入而有所不同。可理解地，不同饋入端可對應不同之天線場型，不同之天線場型亦可對應不同之輻射能力，藉此以改善天線整體之效能。

需注意的是，金屬線段L1與金屬線段L2無須相同或對稱。也就是說，多重饋入天線可為一非對稱型。請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一非對稱多重饋入天線40之示意圖。多重饋入天線40之架構與多重饋入天線10相似，因此相同元件用相同符號名稱表示。多重饋入天線40之架構與多重饋入天線10不同之處在於金屬線段L1與金屬線段L2長度並不相同，其中金屬線段L1的長度可大於金屬線段L2的長度，金屬線段L1的長度亦可小於金屬線段L2的長度。也就是說，當控制電壓Vctrl提供一正電壓時，射頻訊號由饋入端F1饋入，使得金屬線段L1可收發一頻帶訊號B1，而金屬線段L2以及金屬線段L3可收發一頻帶訊號B2。當控制電壓Vctrl提供一負電壓時，射頻訊號由饋入端F2饋入，使得金屬線段L2可收發一頻帶訊號B3，而金屬線段L1以及金屬線段L3可收發一頻帶訊號B4。當饋入端可適性地切換時，高頻帶訊號之中心操作頻率具有B1>B3之關係，換言之，高頻帶之可操作頻寬為B1至B3之間；而低頻帶訊號之中心操作頻率具有B4>B2之關係，換言之，低頻帶之可操作頻寬為B4至B2之間。相較於多重饋入天線10，多重饋入天線40除了可將人體對天線的影響降到最低之外，更可藉由切換不同之訊號饋入端而涵蓋更廣的收發頻帶。此外，本領域具通常知識者亦可透過變更饋入端F1及F2之距離而變更金屬線段所對應之頻帶，而不限於此。

請參考第5圖，第5圖為本發明實施例另一多重饋入天線50之示意圖。多重饋入天線50之架構與多重饋入天線10相似，亦可將此多重饋入天線50配置於一手持式裝置之內，基本上係輻射體之配置略有不同，因此相同元件用相同符號名稱表示。多頻天線50包含有一饋入端F1、一饋入端F2、一接地端G1、一接地端G2、一輻射體500、一輻射體520以及一控制電路540。輻射體500包含有一金屬線段L1以及一金屬線段L2，且配置於手持式裝置之上半部。金屬線段L1為L型，金屬線段L2為凹口狀。金屬線段L1之第一端係為開路，金屬線段L1之第二端耦接於饋入端F1。金屬線段L2之第一端係為開路，金屬線段L2之第二端耦接於饋入端F1。輻射體520包含有一金屬線段L3以及一金屬線段L4，且配置於手持式裝置之下半部。相同地，金屬線段L3為L型，金屬線段L4為凹口狀。金屬線段L3之第一端係為開路，金屬線段L3之第二端耦接於饋入端F2。金屬線段L4之第一端係為開路，金屬線段L4之第二端耦接於饋入端F2。較佳地，金屬線段L1及L3與金屬線段L2及L4之形狀上下對稱。控制電路540具有用來切換射頻訊號饋入端之功能，其包含有一收發端R、一二極體D1、一二極體D2以及一控制電壓Vctrl。其中，收發端R，用來收發射頻訊號。二極體D1之正端耦接於收發端R，二極體D1之負端耦接於饋入端F1。二極體D2之正端耦接於饋入端F2，二極體D2之負端耦接於收發端R。控制電壓Vctrl耦接於收發端R、二極體D1之正端及二極體D2之負端，用以控制二極體D1與二極體D2之導通狀態。同樣地，多頻天線50另包含有一二極體D3及一二極體D4。二極體D3之正端耦接於金屬線段L2，二極體D3之負端耦接於接地端G1。二極體D4之正端耦接於接地端G2，二極體D4之負端耦接於金屬線段L4。

同樣地，若使用者之握持位置係靠近天線之輻射體，則天線之輻射效能會受到影響。因此，當控制電壓Vctrl提供一正電壓時，二極體D1及二極體D3係導通，二極體D2及二極體D4則關閉。也就是說，多重饋入天線50之上半部導通，下半部關閉。射頻訊號由饋入端F1饋入，使得金屬線段L1可收發一高頻帶訊號，而金屬線段L2可收發一低頻帶訊號。當控制電壓Vctrl提供一負電壓時，二極體D2及二極體D4係導通，二極體D1及二極體D3則關閉。也就是說，多重饋入天線50之下半部導通，上半部關閉。因此，射頻訊號由饋入端F2饋入，使得金屬線段L3可收發高頻帶訊號，而金屬線段L4可收發低頻帶訊號。藉由切換射頻訊號之饋入端而將人體對天線的影響降到最低。需注意的是，本領域具通常知識者亦可根據需求變更金屬線段L1、L2、L3及L4之長度，使得多重饋入天線50可收發更廣的頻寬訊號，而不限於此。

請參考第6圖，第6圖為本發明實施例(第1及2圖)一多重饋入天線之場型圖。在第6圖中，由於饋入點之位置(當控制電壓Vctrl為一正電壓時)靠近天線之底部以及左半部，因此在場型圖上可見兩缺口處(null point)分別在下方以及左邊。請參考第7圖，第7圖為本發明實施例(第1及3圖)一多重饋入天線之另一場型圖。在第7圖中，由於饋入點之位置(當控制電壓Vctrl為一負電壓時)靠近天線之下方以及右半部，因此在場型圖上可見兩缺口處(null point)分別在下方以及右邊。因此，本發明藉由同時變更饋入點與接地點的情況下，當金屬線段L1與金屬線段L2對稱時，可依據手持式裝置的操作方式(即使用者的握持方式)，改變天線之輻射場型。如此一來，一方面可避免電磁波對人體之影響，另一方面可藉由改變場型以得到較佳的天線效能。當金屬線段L1與金屬線段L2不對稱時，除了能達到對稱時的功能外，更可拓展高低頻之可操作頻寬。

綜上所述，本發明之多重饋入天線包含有一控制電路，透過控制電路可改變天線饋入點之位置。藉由改變天線饋入點之位置，進而可得不同之輻射場型，以改善天線整體之效能。另一方面，藉由改變天線饋入點之位置以及變更金屬線段長度，可使得本發明之多重饋入天線收發更寬頻帶之無線訊號。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、50‧‧‧多重饋入天線

F1、F2‧‧‧饋入端

G1、G2‧‧‧接地端

100、500、520‧‧‧輻射體

120、540‧‧‧控制電路

L1、L2、L3‧‧‧金屬線段

L1、L2、L3、L4‧‧‧金屬線段

D1、D2、D3、D4‧‧‧二極體

Vctrl‧‧‧控制電壓

R‧‧‧收發端

第1圖為本發明實施例一多重饋入天線之示意圖。

第2圖為於一控制電壓為一正電壓時，第1圖之多重饋入天線之示意圖。

第3圖為於一控制電壓為一負電壓時，第1圖之多重饋入天線之示意圖。

第4圖為本發明實施例一非對稱多重饋入天線之示意圖。

第5圖為本發明實施例另一多重饋入天線之示意圖。

第6圖為本發明實施例一多重饋入天線之場型圖。

第7圖為本發明實施例一多重饋入天線之另一場型圖。

10‧‧‧多重饋入天線

F1、F2‧‧‧饋入端

G1、G2‧‧‧接地端

100‧‧‧輻射體

120‧‧‧控制電路

L1、L2、L3‧‧‧金屬線段

D1、D2、D3、D4‧‧‧二極體

Vctrl‧‧‧控制電壓

R‧‧‧收發端

Claims

一種多重饋入天線，至少包含有：一第一饋入端；一第二饋入端；一第一接地端；一第二接地端；一輻射體耦接於該第一饋入端、該第一接地端、該第二饋入端、該第二接地端；以及一控制電路，耦接於該第一饋入端與該第二饋入端，用來切換一射頻訊號於該第一饋入端、該第一接地端或該第二饋入端、該第二接地端之間。
如請求項1所述之多重饋入天線，其中該輻射體包含：一L型第一金屬線段，具有一第一端開路，及一第二端耦接於該第一饋入端；以及一L型第二金屬線段，具有一第一端開路，及一第二端耦接於該第二饋入端。
如請求項2所述之多重饋入天線，其中該控制電路至少包含有：一收發端，用來收發該射頻訊號；一第一二極體，具有一正端耦接於該收發端及一負端耦接於該第一饋入端；一第二二極體，具有一正端耦接於該第二饋入端及一負端耦接於該第一二極體之該正端及該收發端；以及一控制電壓，耦接於該收發端、該第一二極體之正端及該第二二極體之負端，用以控制該第一二極體或該第二二極體之導通狀態。
如請求項2所述之多重饋入天線，其中該輻射體另包含：一第三金屬線段，具有一第一端耦接於該L型第一金屬線段之該第二端及一第二端耦接於該L型第二金屬線段之該第二端；一第三二極體，具有一正端耦接於該第三金屬線段及一負端耦接於該第一接地端；以及一第四二極體，具有一正端耦接於該第二接地端及一負端耦接於該第三金屬線段。
如請求項3所述之多重饋入天線，其中於該控制電壓為一正電壓時，該第一二極體及該第三二極體導通，使得該L型第一金屬線段可收發一第一頻帶訊號，而該L型第二金屬線段以及該第三金屬線段可收發一第二頻帶訊號；於該控制電壓為一負電壓時，該第二二極體及該第四二極體導通，使得該L型第二金屬線段可收發一第三頻帶訊號，而該L型第一金屬線段以及該第三金屬線段可收發一第四頻帶訊號。
如請求項5所述之多重饋入天線，其中於該L型第一金屬線段與該L型第二金屬線段對稱時，該第一頻帶訊號之中心操作頻率實質上等於該第三頻帶訊號之中心操作頻率，且該第二頻帶訊號之中心操作頻率實質上等於該第四頻帶訊號之中心操作頻率。
如請求項5所述之多重饋入天線，其中於該L型第一金屬線段與該L型第二金屬線段不對稱時，該第一頻帶訊號之中心操作頻率大於該第三頻帶訊號之中心操作頻率，且該第二頻帶訊號之中心操作頻率小於該第四頻帶訊號之中心操作頻率。
一種多重饋入天線，至少包含有：一第一饋入端；一第二饋入端；一第一接地端；一第二接地端；一第一輻射體耦接於該第一饋入端與該第一接地端；一第二輻射體耦接於該第二饋入端與該第二接地端；以及一控制電路，耦接於該第一饋入端與該第二饋入端，用來切換一射頻訊號於該第一饋入端、該第一接地端或該第二饋入端、該第二接地端之間。
如請求項8所述之多重饋入天線，其中該第一輻射體包含：一L型第一金屬線段，具有一第一端開路，及一第二端耦接於該第一饋入端；以及一凹口狀第一金屬線段，具有一第一端開路，及一第二端耦接於該第一饋入端；該第二輻射體包含：一L型第二金屬線段，具有一第一端開路，及一第二端耦接於該第二饋入端；以及一凹口狀第二金屬線段，具有一第一端開路，及一第二端耦接於該第二饋入端。
如請求項9所述之多重饋入天線，其中該控制電路至少包含有：一收發端，用來收發一射頻訊號；一第一二極體，具有一正端耦接於該收發端及一負端耦接於該第一饋入端；一第二二極體，具有一正端耦接於該第二饋入端及一負端耦接於該第一二極體之該正端及該收發端；以及一控制電壓，耦接於該收發端、該第一二極體之正端及該第二二極體之負端，用以控制該第一二極體或該第二二極體之導通狀態。
如請求項10所述之多重饋入天線，其中該第一輻射體另包含：一第三二極體，具有一正端耦接於該凹口狀第一金屬線段及一負端耦接於該第一接地端；以及該第二輻射體另包含：一第四二極體，具有一正端耦接於該第二接地端及一負端耦接於該凹口狀第二金屬線段。
如請求項11所述之多重饋入天線，其中於該控制電壓為一正電壓時，該第一二極體及該第三二極體導通，使得該L型第一金屬線段可收發一第一頻帶訊號，而該凹口狀第一金屬線段可收發一第二頻帶訊號；於該控制電壓為一負電壓時，該第二二極體及該第四二極體導通，使得該L型第二金屬線段可收發一第三頻帶訊號，而該凹口狀第二金屬線段可收發一第四頻帶訊號。
如請求項12所述之多重饋入天線，其中於該L型第一金屬線段及該凹口狀第一金屬線段與該L型第二金屬線段及該凹口狀第二金屬線段對稱時，該第一頻帶訊號之中心操作頻率實質上等於該第三頻帶訊號之中心操作頻率，且該第二頻帶訊號之中心操作頻率實質上等於該第四頻帶訊號之中心操作頻率。
如請求項12所述之多重饋入天線，其中於該L型第一金屬線段及該凹口狀第一金屬線段與該L型第二金屬線段及該凹口狀第二金屬線段不對稱時，該第一頻帶訊號之中心操作頻率大於該第三頻帶訊號之中心操作頻率，且該第二頻帶訊號之中心操作頻率小於該第四頻帶訊號之中心操作頻率。