TW201728095A - 通訊裝置 - Google Patents

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饒佩宗
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Abstract

一種通訊裝置包含天線單元、感測單元與射頻單元。天線單元用以發送射頻訊號。感測單元經由電容耦接於接地端，並用以透過該天線單元感應第一電容值。射頻單元用以產生射頻訊號，根據第一電容值調整射頻訊號之能量為第一能量。當射頻訊號之能量為第一能量時，感測單元用以透過天線單元感應第二電容值。射頻單元用以根據第二電容值將射頻訊號之能量由第一能量調整為第二能量。

Description

通訊裝置
本揭示內容是關於一種通訊裝置，且特別是有關於一種可提升天線效能之通訊裝置。
通訊裝置可透過天線發射或接收無線電波，以傳遞或交換無線電訊號。然而，無線電訊號容易受到外界環境(例如人體或其他電子裝置)影響運作效能。以行動式電子裝置(例如手機)為例，使用者使用行動式電子裝置時，由於人體接近而降低行動式電子裝置內部天線的效能。因此，於不同的應用情境中，天線效能的受影響程度也不盡相同，造成天線效能難以有效地提升。
為了提升不同應用情境中的天線效能，本揭示內容提供一種通訊裝置，其包含天線單元、感測單元與射頻單元。天線單元用以發送射頻訊號。感測單元經由電容耦接於接地端，並用以透過該天線單元感應第一電容值。射頻單元用以產生射頻訊號，根據第一電容值調整射頻訊號之能量為第一能量。當射頻訊號之能量為第一能量時，感測單元用 以透過天線單元感應第二電容值。射頻單元用以根據第二電容值將射頻訊號之能量由第一能量調整為第二能量。
於本揭示內容的一實施例中，通訊裝置更包含第一控制單元，其用以根據第一電容值產生第一控制訊號並傳送至射頻單元。射頻單元接收第一控制訊號以調整射頻訊號之能量為第一能量。
於本揭示內容的一實施例中，其中當第一電容值大於第一門檻值時，第一控制單元產生第一控制訊號並傳送至射頻單元。
於本揭示內容的一實施例中，通訊裝置更包含第二控制單元，其用以根據第二電容值產生第二控制訊號並傳送至射頻單元。射頻單元接收第二控制訊號以將射頻訊號之能量由第一能量調整為第二能量。
於本揭示內容的一實施例中，其中當第二電容值大於第二門檻值時，第二控制單元產生第二控制訊號並傳送至射頻單元。
於本揭示內容的一實施例中，其中第一控制單元透過開迴路(Open loop)方式產生第一控制訊號。
於本揭示內容的一實施例中，其中第二控制單元透過閉迴路(Closed loop)方式產生第二控制訊號。
於本揭示內容的一實施例中，其中感測單元、射頻單元、第一控制單元與第二控制單元係整合於封裝(Package)模組中。
於本揭示內容的一實施例中，其中感測單元與 天線單元耦合。
於本揭示內容的一實施例中，其中感測單元用以偵測是否有一人體接近通訊裝置。
綜上所述，本揭示內容得以利用通訊裝置本身之天線單元感應範圍內的電容值，並且當人體接近通訊裝置時，透過兩階段的調整射頻訊號能量方式，有效地最佳化射頻訊號。本揭示內容不需外加接收器或感測器，因此可節省製作成本以及增加天線單元的面積。
以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本揭示內容之技術方案提供更進一步的解釋。
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100、200、300‧‧‧通訊裝置
110、310‧‧‧天線單元
120‧‧‧感測單元
130、330‧‧‧射頻單元
C‧‧‧電容
GND‧‧‧接地端
240、250、340、350‧‧‧控制單元
260‧‧‧電容性感應單元
270‧‧‧封裝模組
352‧‧‧積體電路晶片
381‧‧‧耦合器
382‧‧‧功率偵測器
383‧‧‧高壓數位類比轉換器
410~440‧‧‧曲線
為了讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係說明本揭示內容一實施例之通訊裝置示意圖；第2圖係說明本揭示內容一實施例之通訊裝置示意圖；第3圖係說明本揭示內容一實施例之通訊裝置示意圖；以及第4圖係說明本揭示內容一實施例之通訊裝置之史密斯圖(Smith chart)。
為了使本揭示內容之敘述更加詳盡與完備，可參照附圖及以下所述之各種實施例。但所提供之實施例並非 用以限制本揭示內容所涵蓋的範圍；步驟的描述亦非用以限制其執行之順序，任何由重新組合，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭示內容所涵蓋的範圍。
於實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則「一」與「該」可泛指單一個或複數個。將進一步理解的是，本文中所使用之「包含」、「包括」、「具有」及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其他特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。
另外，關於本文中所使用之「耦接」及「連接」，均可指二或多個元件相互直接作實體接觸或電性接觸，相互間接作實體接觸或電性接觸，而「耦接」還可指二或多個元件相互操作或動作。
請參考第1圖。第1圖係說明本揭示內容一實施例之通訊裝置100示意圖。通訊裝置100可以是任何具通訊功能之電子產品，如手機、平板電腦(Tablet personal computer，Tablet PC)、無線存取點設備等。如第1圖所示，在本實施例中，通訊裝置100包含天線單元110、感測單元120與射頻單元130。感測單元120經由電容C耦接於接地端GND。如此一來，感測單元120在透過天線單元110感應電容值時，其直流不接地。因此，不會影響感測單元120感測之電容值。
操作上，天線單元110用以發送射頻(Radio Frequency，RF)訊號。感測單元120用以透過天線單元110感應第一電容值。射頻單元130用以產生射頻訊號，並根據第一電容值調整射頻訊號之能量為第一能量。當射頻訊號之能量為第一能量時，感測單元120用以透過天線單元110感應第二電容值。射頻單元130用以根據第二電容值將射頻訊號之能量由該第一能量調整為第二能量。
具體來說，感測單元120可用以偵測是否有人體接近通訊裝置100，並藉以決定通訊裝置100的特定吸收率(Specific absorption rate，SAR)。當人體接近通訊裝置100時，透過天線單元110感應之耦合電容會改變，因此感測單元120可透過天線單元110感應其電容值，亦即第一電容值。接著，射頻單元130根據第一電容值調整射頻訊號之能量為第一能量。當射頻訊號之能量調整為第一能量時，感測單元120透過天線單元110感應第二電容值，並且射頻單元130用以根據第二電容值將射頻訊號之能量由第一能量調整為第二能量。
在本實施例中，感測單元120可與天線單元110耦合。換言之，天線單元110可作為感測單元120的感測元件使用。具體來說，本揭示內容在於透過利用通訊裝置100本身的天線單元110感應在一範圍內的電容值，第一控制單元240與第二控制單元250根據電容值調整射頻訊號之能量。因此，通訊裝置100不需外加接收器或感測器，以達到節省製作成本以及增加天線單元110的面積。
如此一來，本揭示內容的通訊裝置100可利用 天線單元110感應範圍內的電容值，並且當人體接近通訊裝置100時，透過兩階段的調整射頻訊號能量方式，有效地最佳化射頻訊號。
為了進一步說明射頻單元130調整射頻訊號能量的細節。請參考第2圖。第2圖係說明本揭示內容一實施例之通訊裝置200示意圖。通訊裝置200架構與通訊裝置100大致上相同，除了第一控制單元240與第二控制單元250。第一控制單元240用以根據第一電容值產生第一控制訊號，並將第一控制訊號傳送至射頻單元130。射頻單元130接收第一控制訊號以調整射頻訊號之能量為第一能量。第二控制單元250用以根據第二電容值產生第二控制訊號，並將第二控制訊號傳送至射頻單元130。射頻單元130接收第二控制訊號以將射頻訊號之能量由第一能量調整為第二能量。
於一實施例中，第一控制單元240可將感測單元120感應之第一電容值與第一門檻值比較，以判斷是否有人體接近通訊裝置100。當第一電容值大於第一門檻值時，表示人體接近通訊裝置100，此時第一控制單元240則可產生第一控制訊號並傳送至射頻單元130以控制射頻單元130調整射頻訊號的能量為第一能量。於一實施例中，射頻單元130根據第一控制訊號減少射頻訊號的能量。當射頻訊號為第一能量時，第二控制單元250可將感測單元120感應之第二電容值與第二門檻值比較。當第二電容值大於第二門檻值時，表示人體仍對射頻訊號造成一定程度的影響，則第二控制單元250可產生第二控制訊號並傳送至射頻單元130以控 制射頻單元130將射頻訊號的能量由第一能量調整為第二能量。
於一實施例中，第一控制單元240透過開迴路(Open loop)方式產生該第一控制訊號。具體而言，第一控制單元240根據手部仿體(Hand phantom)對於射頻訊號的影響，產生第一控制訊號。射頻單元130接收第一控制訊號以調整射頻訊號能量為第一能量，因而抵消手部仿體對射頻訊號的等效影響。
於一實施例中，第二控制單元250透過閉迴路(Closed loop)方式產生該第二控制訊號。具體而言，當射頻單元130調整射頻訊號為第一能量，由於使用者手持通訊裝置200的姿勢不盡相同，不同姿勢對於通訊裝置200的影響也不同。當射頻訊號為第一能量時，第二控制單元250根據人體對於射頻訊號的實際影響，以迴圈方式計算產生第二控制訊號。射頻單元130接收第二控制訊號以將射頻訊號能量由第一能量調整為第二能量，因而抵消實際人體手部對於通訊裝置200的影響。
如此一來，本揭示內容利用第一控制單元240的開迴路方式與第二控制單元250的閉迴路方式，以有效地減少閉迴路的運算負擔並最佳化射頻訊號的能量。因此，本揭示內容可適用於不同姿勢使用通訊裝置的應用情境，並且提升射頻訊號調整的效率。
於一實施例中，通訊裝置100更包含電容性感應單元260。電容性感應單元260耦接於天線單元110和射 頻單元130之間。感測單元120可透過天線單元110感應電容性感應單元260之電容值。實作上，電容性感應單元260可為電容，然本揭示內容並不以此為限。
於一實施例中，感測單元120、射頻單元130、第一控制單元240與第二控制單元250整合於封裝(Package)模組270中。具體來說，通訊裝置200除了天線單元110之外，其他單元和元件(例如感測單元120、射頻單元130、第一控制單元240與第二控制單元250等)可透過系統封裝(System In Package，SIP)技術配置在一個封裝模組(例如封裝模組270)內。因此，可節省通訊裝置200的製作成本，並且增加其他元件在通訊裝置200內配置之彈性。
為了詳細說明第一控制單元與第二控制單元，請參考第3圖。第3圖係說明本揭示內容一實施例之通訊裝置300示意圖。通訊裝置300架構與通訊裝置100大致上相同，除了第一控制單元340與第二控制單元350。具體而言，第一控制單元340包含積體電路晶片，第二控制單元350包含積體電路晶片352、耦合器(Coupler)381、功率偵測器(Power detector)382與高壓數位類比轉換器(High voltage digital to analog converter，HV DAC)383。
通訊裝置300的操作方式類似上述，當人體接近通訊裝置300時，天線單元310感應之耦合電容會改變。第一控制單元340可根據第一電容值產生第一控制訊號以控制射頻單元330調整射頻訊號之能量為第一能量。第二控 制單元350利用耦合器381、功率偵測器382、高壓數位類比轉換器383與積體電路晶片352即時偵測第二電容值並發送第二控制訊號以控制射頻單元330調整射頻訊號的能量。於一實施例中，第二控制單元350透過軟體以迴圈方式計算出最佳化的射頻訊號能量，並產生對應的第二控制訊號以控制射頻單元330將射頻訊號由第一能量調整為第二能量。
請參考第4圖。第4圖係說明本揭示內容一實施例之通訊裝置100、200、300之史密斯圖(Smith chart)。曲線410表示理想狀態的通訊裝置100、200、300。當使用者手持通訊裝置100、200、300，通訊裝置100、200、300的射頻訊號產生頻率偏移(如曲線420所示)。當射頻單元130調整射頻訊號為第一能量時，通訊裝置100、200、300的特性如曲線430所示。雖然曲線430較曲線420佳，但仍未接近理想的曲線410。當射頻單元130調整射頻訊號為第二能量時，通訊裝置100、200、300的特性如曲線440所示。相較於曲線430，曲線440較接近理想的曲線410。
透過上述實施例，本揭示內容得以利用通訊裝置本身之天線單元感應範圍內的電容值，並且當人體接近通訊裝置時，透過兩階段的調整射頻訊號能量方式，有效地最佳化射頻訊號。本揭示內容不需外加接收器或感測器，因此可節省製作成本以及增加天線單元的面積。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本 揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧通訊裝置
110‧‧‧天線單元
120‧‧‧感測單元
130‧‧‧射頻單元
C‧‧‧電容
GND‧‧‧接地端

Claims (10)

  1. 一種通訊裝置，包含：一天線單元，用以發送一射頻訊號；一感測單元，經由一電容耦接於一接地端，用以透過該天線單元感應一第一電容值；以及一射頻單元，用以產生該射頻訊號，根據該第一電容值調整該射頻訊號之能量為一第一能量；其中當該射頻訊號之能量為該第一能量時，該感測單元用以透過該天線單元感應一第二電容值，並且該射頻單元用以根據該第二電容值將該射頻訊號之能量由該第一能量調整為一第二能量。
  2. 如請求項1所述之通訊裝置，更包含：一第一控制單元，用以根據該第一電容值產生一第一控制訊號並傳送至該射頻單元，該射頻單元接收該第一控制訊號以調整該射頻訊號之能量為該第一能量。
  3. 如請求項2所述之通訊裝置，其中當該第一電容值大於一第一門檻值時，該第一控制單元產生該第一控制訊號並傳送至該射頻單元。
  4. 如請求項2所述之通訊裝置，更包含：一第二控制單元，用以根據該第二電容值產生一第二控制訊號並傳送至該射頻單元，該射頻單元接收該第二控 制訊號以將該射頻訊號之能量由該第一能量調整為該第二能量。
  5. 如請求項4所述之通訊裝置，其中當該第二電容值大於一第二門檻值時，該第二控制單元產生該第二控制訊號並傳送至該射頻單元。
  6. 如請求項2所述之通訊裝置，其中該第一控制單元透過開迴路(Open loop)方式產生該第一控制訊號。
  7. 如請求項4所述之通訊裝置，其中該第二控制單元透過閉迴路(Closed loop)方式產生該第二控制訊號。
  8. 如請求項4所述之通訊裝置，其中該感測單元、該射頻單元、該第一控制單元與該第二控制單元係整合於一封裝(Package)模組中。
  9. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該感測單元與該天線單元耦合。
  10. 如請求項1所述之通訊裝置，更包含：一電容性感應單元，耦接於該天線單元與該射頻單元之間。
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