TW201607147A - 單迴路多頻天線 - Google Patents

Abstract

一種具有一迴圈天線的單迴路多頻天線，上述迴圈天線設有一第一輸出點以及一第二輸出點，且上述第一輸出點與第二輸出點之間形成一迴圈線路，上述迴圈線路連接於一第一開關裝置上，通電時，上述第一輸出點與第二輸出點之間透過第一開關裝置選擇性地切換一第一斷路區段或一第一短路區段作用而導通一導通長度；使得第一輸出點與第二輸出點之間變化導通長度而產生不相同的功能頻率，藉此，上述迴圈線圈透過開關裝置的切換手段即可具備多種不同的天線作用，並可避免線圈彼此間的電磁干擾，且因毋須分別設置不同功能的線圈，故同時減少線圈於電子裝置中的占用體積。

Description

單迴路多頻天線

本發明是有關一種單迴路多頻天線，尤指一種透過切換開關裝置來變換導通線路的導通長度以產生多種功能的多頻天線。

近場通訊（Near Field Communication，NFC），又稱近距離無線通訊，其為一種短距離高頻無線通訊技術，使得電子設備之間能進行非接觸式的點對點資料傳輸行為，於二十公分的距離內做資料傳輸。根據國際規範，其工作頻率為 13.56 MHz，傳輸速度有 106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者 424 Kbit/秒三種。

無線充電(Wireless charger)，又稱作感應充電、非接觸式感應充電，是利用近場感應，也就是電感耦合原理，藉由供電設備（充電器）將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對電池充電，並同時供其本身運作之用。由於充電器與用電裝置之間以電感耦合傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此充電器及用電的裝置都可以做到無導電接點外露。現今產業界有三種主要的無線充電技術分別為電磁感應(magnetic induction)式、電磁共振(magnetic resonance)式，以及射頻(radio frequency)式的三種種類。

上述二種功能為現今電子裝置中的重要功能，然而，現代電子產品追求產品美觀性，必須於有限體積下設計高效率微小化的天線線圈，且需將各種天線線圈設置於電子產品內部，但，各種天線所發射的能量與電子裝置電路間會彼此相互電磁干擾，故一般而言並不會將多種不同功能天線同時設置在電子裝置中，如今市面上雖有Samsung的S3智慧型手機同時具備近場通訊(NFC)以及無線充電(Wireless charger)的兩種不同功能，然於使用上，在進行無線充電作用時，需手動裝設上無線充電線圈才可進行無線充電，於進行近場通訊功能時，必須先將上述無線充電線圈拆卸下來再裝設上另一近場通訊線圈才可進行近場通訊作用，有鑒於此，實有必要提供一種毋須上述繁複操作即可將多種不同種類與功能的天線同時設置在電子產品內部的線圈設計結構。

本發明的主要目的在於將一螺旋迴圈狀迴圈天線連接一開關裝置，藉由上述開關裝置變化第一輸出點與第二輸出點間的導通長度而形成不同的共振功能頻率，進一步由不同的線圈導通長度、功能頻率而構成多種的線圈作用，透過上述開關裝置的切換手段而達到一迴圈式天線即可具備多種功能，並適用於多種不同頻率的充電和傳輸需求，進而提昇產業應用性。

本發明的次要目的為藉此單迴路多頻天線，則毋需分開設置多個不同功能的線圈，可達到縮小線圈佔用於電子裝置內部體積的目的。

本發明的又一目的為透過開關裝置切換線圈作用，可避免不同種類的線圈分開設置時造成的線圈間相互電磁干擾問題。

為實現前述目的，本發明第一實施例的一種單迴路多頻天線，包含：一種單迴路多頻天線，包含：一迴圈天線，具有一第一輸出點以及一第二輸出點，且上述第一輸出點與第二輸出點之間形成一迴圈線路；以及一第一開關裝置，連接於上述迴圈天線上形成一第一斷路區段以及一第一短路區段；其中，上述第一開關裝置選擇性地由上述第一短路區段或第一斷路區段作用，上述第一輸出點和第二輸出點間將形成一第一導通長度及第二導通長度。

上述第一開關裝置可為手動開關、繼電器、二極體、IC電路、濾波器以及射頻開關的其中一種。

上述多頻天線設置於至少一基板上，上述基板設為一獨立介電基板、一多層基板的其中一種。

於第二實施例中，上述多頻天線可同時設置於上述基板的一上表面與一下表面，並於上述基板的上表面與下表面上分別設置一孔，上述孔用以將一線路穿設通過。

於第三實施例中，上述第一開關裝置進一步於上述迴圈天線上形成一第二斷路區段以及第二短路區段。

上述第一開關裝置選擇性地由第二短路區段或第二斷路區段單獨作用或配合第一短路區段或第一斷路區段作用，使上述第一輸出點和第二輸出點間形成一不同於上述第一、第二導通長度的第三導通長度。

於第四實施例中，另有一第二開關裝置，連接於上述迴圈天線上進一步形成一第二斷路區段、第二短路區段。

上述第二開關裝置可為手動開關、繼電器、二極體、IC電路、濾波器以及射頻開關的其中一種。

上述第二開關裝置選擇性地由第二短路區段或第二斷路區段單獨作用或配合上述第一開關裝置選擇性地由第一短路區段或第一斷路區段作用，使上述第一輸出點和第二輸出點間形成一不同於上述第一、第二導通長度的第三導通長度。

本發明的特點在於藉由開關裝置切換斷路區段、短路區段的作用狀態以變化線圈上的導通長度，進而形成多個共振功能頻率，使得一單迴路螺旋狀線圈可具有多個不同功能，進而達到減少線圈體積、避免電磁干擾及實現多功能產業應用性的目的。

茲為便於更進一步對本發明之構造、使用及其特徵有更深一層明確、詳實的認識與瞭解，爰舉出較佳實施例，配合圖式詳細說明如下：

請參閱圖1，本發明第一實施例的一種單迴路多頻天線1，由一迴圈天線10以及一第一開關裝置21所構成，上述迴圈天線10具有一第一輸出點101與一第二輸出點102，且上述第一輸出點101與第二輸出點102之間形成一迴圈線路，上述迴圈線路由第二輸出點102開始向外迴圈形成螺旋樣態；上述第一開關裝置21可為手動開關、繼電器、二極體、IC電路、濾波器以及射頻開關的其中一種，且上述濾波器可為高通濾波器、低通濾波器或帶通濾波器。

請繼續參閱圖1，上述迴圈天線10與一第一開關裝置21連接，並藉由上述第一開關裝置21於上述迴圈天線10上方形成第一控制點103a與第二控制點103b，上述第一控制點103a與第二控制點103b間分別透過上揭第一開關裝置21形成一第一斷路區段104a以及一第一短路區段105a，並透過切換上述第一斷路區段104a以及第一短路區段105a的作用狀態，致使上述第一輸出點101與第二輸出點102之間導通不同的導通長度106。

如圖1所示，上述單迴路多頻天線1可設置在一基板3上方，上述基板3設為一獨立介電基板3、一多層基板3的其中一種，於一可行實施例中，可直接以漆包線材料形成上述單迴路多頻天線1的迴圈天線10，即可毋需將單迴路多頻天線1設置於基板3上方。

請參考圖1、圖2、圖3所示，上述開關裝置2可透過一線路4與上述迴圈天線10的第一控制點103a與第二控制點103b相連接如圖1，於一實施例樣態中，可將上述第一輸出點101設為上述第二控制點103b並如圖2方式將控制點103與第一開關裝置21連接，或亦可如圖3所示一較佳實施例中，將上述第二輸出點102設為上述第一控制點103b，並將控制點103與第一開關裝置21連接如圖所示。

如圖4A所示，當第一開關裝置21切換上述第一控制點103a與第二控制點103b之間的第一短路區段105a作用時，電流由第一輸出點101流經至第一控制點103a即流經第一短路區段105a，故第一導通長度106a為第一輸出點101至第一控制點103a間的線段長度，上述第一導通長度106a形成一第一功能頻率，於一可行實施例中，上述第一功能頻率為13.6MHz，使得單迴路多頻天線1產生一無線傳輸作用，藉此，電子裝置可進行無線傳輸功能。

如圖4B所示，當開關裝置2切換上述第一控制點103a與第二控制點103b之間的第一斷路區段104a作用時，電流由第一輸出點101流經至第一控制點103a，毋經過第一斷路區段104a而為流向第二輸出點102，致使形成一第二導通長度106b為第一輸出點101至第二輸出點102間線段長度，且上述第二導通長度106b具有一第二功能頻率，於一可行實施例中，第二功能頻率可為無線充電作用頻率，使得電子裝置可進行無線充電功能。

上述第二導通長度大小＞第一導通長度大小，且上述第二功能頻率大小＜第一功能頻率大小。

如圖5A、5B所示第二實施例為將本發明單迴路多頻天線1的迴圈天線10的設置於一基板3的一上表面31，以及將另一單迴路多頻天線1的迴圈天線10設置於上述基板3的下表面32上，上述兩個單迴路多頻天線1的迴圈天線10皆以相同方向進行螺旋迴圈，並於上述基板3的上表面31與下表面32上分別設置一孔33如圖5B，上述孔33用以將一線路4穿設通過，使得電流可透過上述孔33中的線路4而流經基板3上表面31、下表面32上的迴圈天線10，並使位於基板3的上表面31、下表面32上的迴圈天線10皆可進行運作。

另一可行第二實施例為將本發明單迴路多頻天線1應用在多層基板3上，於各個基板3上表面31、下表面32皆設置一孔33，並分別以線路4導通連接，使形成多層基板3結構上方具有多個單迴路多頻天線1如圖6所示，且各個基板3間皆以一穿設於孔33當中的線路4相互連接，使得電流可透過上述孔33中的線路4而流經各個基板3上表面31、下表面32上的迴圈天線10，並再透過線路4流至下個基板3。

如圖7所示為本發明第三實施例，上述第一開關裝置21連接上述迴圈天線10而具有一第一控制點103a、一第二控制點103b，且進一步設置一第三控制點103c。

如圖7、8A-8D所示，上述第一控制點103a與第二控制點103b間透過上揭第一開關裝置21形成一第一斷路區段104a以及第一短路區段105a，上述第二控制點103b與第三控制點103c間透過上揭第一開關裝置21形成一第二斷路區段104b以及第二短路區段105b，上述第三控制點103c與第二輸出點102間透過上揭第一開關裝置21形成一第三斷路區段104c以及第三短路區段105c。

如圖7、圖8A所示，當第一開關裝置21切換上述第一短路區段105a、第二短路區段105b以及第三短路區段105c作用時，電流由第一輸出點101流經至第一控制點103a即流經上述第一短路區段105a、第二短路區段105b以及第三短路區段105c，故形成一第一導通長度106a為第一輸出點101至第一控制點103a間的線段長度，上述第一導通長度106a形成一第一功能頻率。

如圖7、圖8B所示，當第一開關裝置21切換至上述第一斷路區段104a、第二短路區段105b以及第三短路區段105c作用時，電流由第一輸出點101流經至第一控制點103a與第二控制點103b後即流經上述第二短路區段105b以及第三短路區段105c，故形成一第二導通長度106b為第一輸出點101至第二控制點103b間的線段長度，上述第二導通長度106b形成一第二功能頻率。

如圖7、圖8C所示，當第一開關裝置21切換至上述第一斷路區段104a、第二斷路區段104b以及第三短路區段105c作用時，電流由第一輸出點101流經至第一控制點103a、第二控制點103b與第三控制點103c後即流經上述第三短路區段105c，故形成一第三導通長度106c為第一輸出點101至第三控制點103c間的線段長度，上述第三導通長度106c形成一第三功能頻率。

如圖7、圖8D所示，當第一開關裝置21切換至上述第一斷路區段104a、第二斷路區段104b以及第三斷路區段104c作用時，電流由第一輸出點101流經至第一控制點103a、第二控制點103b、第三控制點103c後至第二輸出點102，故形成一第四導通長度106d為第一輸出點101至第二輸出點102間的線段長度，上述第四導通長度106d形成一第四功能頻率。

上述第四導通長度大小＞第三導通長度大小＞第二導通長度大小＞第一導通長度大小，且上述第四功能頻率大小＜第三功能頻率大小＜第二功能頻率大小＜第一功能頻率大小。

如圖9A-9D所示為本發明第三實施例另一電路圖，上述第一控制點103a與第二輸出點102間透過上揭第一開關裝置21(請參圖7)形成一第一斷路區段104a以及第一短路區段105a，上述第二控制點103b與第二輸出點102間透過上揭第一開關裝置21(請參圖7)形成一第二斷路區段104b以及第二短路區段105b，上述第三控制點103c與第二輸出點102間透過上揭第一開關裝置21(請參圖7)形成一第三斷路區段104c以及第三短路區段105c。

如圖7、圖9A所示，當第一開關裝置21切換至上述第一短路區段105a作用時，電流由第一輸出點101流經至第一控制點103a即流經上述第一短路區段105a，故形成一第一導通長度106a為第一輸出點101至第一控制點103a間的線段長度，上述第一導通長度106a形成一第一功能頻率。

如圖7、圖9B所示，當第一開關裝置21切換至上述第一斷路區段104a、第二短路區段105b作用時，電流由第一輸出點101流經至第一控制點103a與第二控制點103b後即流經上述第二短路區段105b，故形成一第二導通長度106b為第一輸出點101至第二控制點103b間的線段長度，上述第二導通長度106b形成一第二功能頻率。

如圖7、圖9C所示，當第一開關裝置21切換至上述第一斷路區段104a、第二斷路區段104b以及第三短路區段105c作用時，電流由第一輸出點101流經至第一控制點103a、第二控制點103b與第三控制點103c後即流經上述第三短路區段105c，故形成一第三導通長度106c為第一輸出點101至第三控制點103c間的線段長度，上述第三導通長度106c形成一第三功能頻率。

如圖7、圖9D所示，當第一開關裝置21切換至上述第一斷路區段104a、第二斷路區段104b以及第三斷路區段104c作用時，電流由第一輸出點101流經至第一控制點103a、第二控制點103b、第三控制點103c後至第二輸出點102，故形成一第四導通長度106d為第一輸出點101至第二輸出點102間的線段長度，上述第四導通長度106d形成一第四功能頻率。

上述第四導通長度大小＞第三導通長度大小＞第二導通長度大小＞第一導通長度大小，且上述第四功能頻率大小＜第三功能頻率大小＜第二功能頻率大小＜第一功能頻率大小。

如圖10所示為本發明第四實施例，一開關裝置2具有一第一開關裝置21、一第二開關裝置22以及一第三開關裝置23，上述第一開關裝置21連接上述迴圈天線10而具有一第一控制點103a；上述第二開關裝置22連接上述迴圈天線10而具有一第二控制點103b；且進一步設置一第三開關裝置23連接上述迴圈天線10而具有第三控制點103c。

上述第一開關裝置21、第二開關裝置22以及第三開關裝置23可為手動開關、繼電器、二極體、IC電路、濾波器以及射頻開關的其中一種，且上述濾波器可為高通濾波器、低通濾波器或帶通濾波器。

第四實施例的電路圖請參閱圖8A-8D，上述第一控制點103a與第二控制點103b間透過上揭第一開關裝置21(請參圖10)形成一第一斷路區段104a或第一短路區段105a，上述第二控制點103b與第三控制點103c間透過上揭第二開關裝置22(請參圖10)形成一第二斷路區段104b或第二短路區段105b，上述第三控制點103c與第二輸出點102間透過上揭第三開關裝置23(請參圖10)形成一第三斷路區段104c或第三短路區段105c。

第四實施例另一電路圖請參閱第圖9A-9D，藉由上述第一開關裝置21(請參圖10)連接上述迴圈線圈而設置第一控制點103a、第二控制點103b，且進一步具有一第三控制點103c，上述第一控制點103a與第二輸出點102間透過上揭第一開關裝置21(請參圖10)形成一第一斷路區段104a或第一短路區段105a，上述第二控制點103b與第二輸出點102間透過上揭第二開關裝置22(請參圖10)形成一第二斷路區段104b或第二短路區段105b，上述第三控制點103c與第二輸出點102間透過上揭第三開關裝置23(請參圖10)形成一第三斷路區段104c或第三短路區段105c。

上述第四實施例與上述第三實施例不同之處在於第三實施例藉由一第一開關裝置21(請參圖7)控制多個控制點103，而第四實施例藉由多個開關裝置2(請參圖10)分別控制多個控制點103，因第四實施例之電路圖與第三實施例相同，故在此不多加贅述。

本發明單迴路多頻天線1可應用於直接設置在一充電板上並對電子裝置進行多種功能如近場通訊以及無線充電功能，或於另一較佳實施例中，可設置於電子裝置5內部的電池51上如圖11所示，使得充電器可以直接對電子裝置5的電池51進行無線充電，並且電子裝置5亦具有近場通訊功能可進行資料的傳輸。

綜上所述，本發明的特點為可設置一具有迴圈式線路的迴圈天線與一開關裝置相互連接，並藉由切換上述開關裝置使得一迴圈天線即具備多個不同功能與接受頻率，且上述開關裝置的切換手段亦可避免不同作用線圈之間造成電磁干擾之問題，同時改善習知的將多個不同功能的線圈分開設置而造成占用空間的缺失，綜而言之，本發明藉由上揭結構實現多功能多頻線圈的目的、減少線圈佔用體積以及提昇線圈產業實用性。

以上所舉實施例，僅用為方便說明本創作並非加以限制，在不離本創作精神範疇，熟悉此一行業技藝人士依本創作申請專利範圍及創作說明所作之各種簡易變形與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。

1‧‧‧單迴路多頻天線
10‧‧‧迴圈天線
101‧‧‧第一輸出點
102‧‧‧第二輸出點
103‧‧‧控制點
103a‧‧‧第一控制點
103b‧‧‧第二控制點
103c‧‧‧第三控制點
104a‧‧‧第一斷路區段
104b‧‧‧第二斷路區段
104c‧‧‧第三斷路區段
105a‧‧‧第一短路區段
105b‧‧‧第二短路區段
105c‧‧‧第三短路區段
106‧‧‧導通長度
106a‧‧‧第一導通長度
106b‧‧‧第二導通長度
106c‧‧‧第三導通長度
106d‧‧‧第四導通長度
2‧‧‧開關裝置
21‧‧‧第一開關裝置
22‧‧‧第二開關裝置
23‧‧‧第三開關裝置
3‧‧‧基板
31‧‧‧上表面
32‧‧‧下表面
33‧‧‧孔
4‧‧‧線路
5‧‧‧電子裝置
51‧‧‧電池

圖1為本發明單迴路多頻天線第一實施例之結構示意圖； 圖2為本發明單迴路多頻天線第一實施例之另一結構示意圖； 圖3為本發明單迴路多頻天線第一實施例之又一結構示意圖； 圖4A-4B為本發明單迴路多頻天線之電路圖； 圖5A為本發明單迴路多頻天線第二實施例之正面結構示意圖； 圖5B為本發明單迴路多頻天線第二實施例之剖面結構示意圖； 圖6為本發明單迴路多頻天線另一可行第二實施例的結構示意圖； 圖7為本發明單迴路多頻天線第三實施例之結構示意圖； 圖8A-8D為本發明單迴路多頻天線第三實施例之電路圖； 圖9A-9D為本發明單迴路多頻天線第三實施例之另一結構電路圖； 圖10為本發明單迴路多頻天線第四實施例之結構示意圖； 圖11為本發明單迴路多頻天線實際使用狀態之示意圖。

1‧‧‧單迴路多頻天線

10‧‧‧迴圈天線

101‧‧‧第一輸出點

102‧‧‧第二輸出點

103‧‧‧控制點

103a‧‧‧第一控制點

103b‧‧‧第二控制點

2‧‧‧開關裝置

21‧‧‧第一開關裝置

3‧‧‧基板

4‧‧‧線路

Claims (9)

1. 一種單迴路多頻天線，包含： 一迴圈天線，具有一第一輸出點以及一第二輸出點，且上述第一輸出點與第二輸出點之間形成一迴圈線路；以及 第一開關裝置，連接於上述迴圈天線上形成一第一斷路區段以及一第一短路區段； 其中，上述第一開關裝置選擇性地由上述第一短路區段或第一斷路區段作用，上述第一輸出點和第二輸出點間將形成一第一導通長度及一第二導通長度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的單迴路多頻天線，其中，上述第一開關裝置可為手動開關、繼電器、二極體、IC電路、濾波器以及射頻開關的其中一種。
3. 如申請專利範圍第1項所述的單迴路多頻天線，其中，上述第一開關裝置進一步於上述迴圈天線上形成一第二斷路區段以及第二短路區段。
4. 如申請專利範圍第3項所述的單迴路多頻天線，其中，上述第一開關裝置選擇性地由第二短路區段或第二斷路區段單獨作用或配合第一短路區段或第一斷路區段作用，使上述第一輸出點和第二輸出點間形成一不同於上述第一、第二導通長度的第三導通長度。
5. 如申請專利範圍第1項所述的單迴路多頻天線，其中，另有一第二開關裝置，連接於上述迴圈天線上進一步形成一第二斷路區段、第二短路區段。
6. 如申請專利範圍第5項所述的單迴路多頻天線，其中，上述第二開關裝置可為手動開關、繼電器、二極體、IC電路、濾波器以及射頻開關的其中一種。
7. 如申請專利範圍第5項所述的單迴路多頻天線，其中，上述第二開關裝置選擇性地由第二短路區段或第二斷路區段單獨作用或配合上述第一開關裝置選擇性地由第一短路區段或第一斷路區段作用，使上述第一輸出點和第二輸出點間形成一不同於上述第一、第二導通長度的第三導通長度。
8. 如申請專利範圍第1項所述的單迴路多頻天線，其中，上述多頻天線設置於至少一基板上，上述基板設為一獨立介電基板、一多層基板的其中一種。
9. 如申請專利範圍第8項所述的單迴路多頻天線，其中，上述多頻天線可同時設置於上述基板的一上表面與一下表面，並於上述基板的上表面與下表面上分別設置一孔，上述孔用以將一線路穿設通過。