TW202008640A - 具偵測物體接近功能之可調式天線裝置 - Google Patents

Abstract

一種具偵測物體接近功能之可調式天線裝置。此具偵測物體接近功能之可調式天線裝置包含第一輻射體、接地部、第二輻射體、接近感測晶片以及可變電容。第一輻射體具有訊號饋入點，以供天線訊號饋入至第一輻射體。可變電容與接近感測晶片設置於第一輻射體、接地部、第二輻射體範圍內，用以調整天線之頻率。另外，亦可使用複數個開關以及電容調整區塊來取代可變電容。電容調整區塊與接地部係設置於電路板上的不同表面。電容調整區塊的面積彼此不同。利用開關來選擇性地將電容調整區塊之一者電性連接至第二輻射體，可調整天線裝置之頻率。

Description

具偵測物體接近功能之可調式天線裝置

本發明是有關於一種具偵測物體接近功能之可調式天線裝置，且特別是有關於一種適用於窄小空間的具偵測物體接近功能之可調式天線裝置。

隨著通訊科技的快速發展，各種通訊產品，例如無線接入點(Wireless Access Point)、智慧型手機和筆記型電腦也逐漸成為人類生活的一部分。這些通訊產品大多具有天線裝置來實現無線傳輸的功能，以滿足消費者的需求。另外，目前的通訊產品通常會採用小尺寸的天線裝置，以使得通訊產品小型化並整合更多的功能。舉例而言，目前的通訊產品通常會整合物體接近偵測功能，以提升天線裝置的效能。然而，目前的小尺寸天線在製造完成後只能在固定頻率操作，因此小尺寸天線通常無法涵蓋到使用者所需之頻率，導致通訊產品之使用受到限制。

因此，有必要提供一種具偵測物體接近功能之可調式天線裝置，以解決上述問題。

本發明的實施例提出一種具偵測物體接近功能之可調式天線裝置。

根據本發明之一實施例，具偵測物體接近功能之可調式天線裝置包含第一輻射體、第二輻射體、接地部、可變電容以及接近感測晶片。第一輻射體具有訊號饋入點，以供天線訊號饋入至第一輻射體。第二輻射體係鄰設第一輻射體。接近感測晶片係電性連接至第二輻射體，以偵測物體接近天線裝置時，產生於物體及天線間的電容值變化，並相應地輸出感測訊號。可變電容係電性連接於接地部與第二輻射體之間，其中可變電容之電容值係根據感測訊號來改變。

在一些實施例中，此天線裝置更包含控制器。此控制器係電性連接至接近感測晶片和可變電容，以根據感測訊號來改變可變電容之電容值。

在一些實施例中，接近感測晶片係電性連接至可變電容，以將感測訊號傳送至可變電容來控制可變電容之電容值。

在一些實施例中，此天線裝置更包含功率放大器，其係根據感測訊號來輸出天線訊號至第一輻射體。

根據本發明之另一實施例，具偵測物體接近功能之可調式天線裝置包含電路板、第一輻射體、第二輻射體、接地部、複數個電容調整區塊、接近感測晶片以及開關組。電路板具有第一表面以及相對於第一表面之第二表面。第一輻射體係設置於電路板之第一表面上，其中第一輻射體 具有訊號饋入點，以供天線訊號饋入至第一輻射體。接地部係設置於電路板之第二表面上。第二輻射體係設置於電路板之第一表面上。電容調整區塊係設置於電路板之第一表面上，其中電容調整區塊與接地部重疊，且電容調整區塊的面積彼此不同。接近感測晶片係電性連接至第二輻射體，以偵測物體接近天線裝置時，產生於物體及天線間的電容值變化，並相應地輸出感測訊號。開關組係電性連接於第二輻射體與電容調整區塊之間，以根據感測訊號來將電容調整區塊之一者電性連接至第二輻射體。

在一些實施例中，此天線裝置更包含控制器。此控制器係電性連接至開關組以及接近感測晶片，以根據感測訊號來將電容調整區塊之一者電性連接至第二輻射體。

在一些實施例中，電容調整區塊為金屬片。

在一些實施例中，此天線裝置更包含功率放大器，其係根據感測訊號來輸出天線訊號至第一輻射體。

根據本發明之又一實施例，具偵測物體接近功能之可調式天線裝置包含第一輻射體、第二輻射體、接地部、可變電容、接近感測晶片以及控制器。第一輻射體具有訊號饋入點，以供天線訊號饋入至第一輻射體。第二輻射體係鄰設第一輻射體。接近感測晶片係電性連接至第二輻射體，以偵測物體接近天線裝置時，產生於物體及天線間的電容值變化，並相應地輸出感測訊號。可變電容係電性連接於接地部與第二輻射體之間。控制器係電性連接至可變電容，以根據外部輸入之控制訊號來改變可變電容之電容值。

在一些實施例中，此天線裝置更包含功率放大器，其係根據感測訊號來輸出天線訊號至第一輻射體。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100‧‧‧天線裝置

110‧‧‧第一輻射體

110a‧‧‧訊號饋入點

120‧‧‧第二輻射體

130‧‧‧接地部

140‧‧‧可變電容

150‧‧‧接近感測晶片

160‧‧‧控制器

170‧‧‧功率放大器

200A、200B‧‧‧天線裝置

300‧‧‧天線裝置

301‧‧‧電路板

301a‧‧‧第一表面

301b‧‧‧第二表面

310‧‧‧第一輻射體

310a‧‧‧訊號饋入點

320‧‧‧第二輻射體

330‧‧‧接地部

350‧‧‧接近感測晶片

360‧‧‧控制器

370‧‧‧功率放大器

381-383‧‧‧電容調整區塊

400‧‧‧天線裝置

SW‧‧‧開關組

[圖1]係繪示根據本發明實施例之天線裝置的結構示意圖。

[圖2A]係繪示根據本發明實施例之天線裝置的結構示意圖。

[圖2B]係繪示根據本發明實施例之天線裝置的結構示意圖。

[圖3A]至[圖3B]係繪示根據本發明實施例之天線裝置的結構示意圖。

[圖4]係繪示根據本發明實施例之天線裝置的結構示意圖。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

請參照圖1，圖1係繪示根據本發明實施例之天線裝置100的結構示意圖。天線裝置100包含第一輻射體 110、第二輻射體120、接地部130、可變電容140、接近感測晶片150、控制器160以及功率放大器170。第一輻射體110具有訊號饋入點110a，用以供天線訊號饋入至第一輻射體110。在本實施例中，天線訊號係透過訊號饋入組件(例如，同軸線)來饋入至第一輻射體110。具體而言，訊號饋入組件包含訊號端和接地端，其中訊號饋入組件之訊號端連接至第一輻射體110之訊號饋入點110a，而訊號饋入組件之接地端則連接至接地部130。

第二輻射體120係鄰設於第一輻射體110，以產生電磁耦合效果，形成共振路徑。在本實施例中，第二輻射體120係透過可變電容140電性連接至接地部130。透過調整可變電容140的電容值，可改變共振路徑的阻抗。另外，本實施例之第一輻射體110、第二輻射體120和接地部130皆為金屬。舉例而言，第一輻射體110、第二輻射體120和接地部130可以銅片製成，但本發明之實施例並不受限於此。

接近感測晶片150係電性連接至第二輻射體120，以利用第二輻射體120來實現物體接近偵測之功能。在本實施例中，接近感測晶片150係感測第二輻射體120與物體間的等效電容值來判斷此物體是否接近。舉例而言，當物體靠近第二輻射體120時，第二輻射體120與此物體之間所形成之等效電容的電容值會產生改變。當等效電容的電容值小於預設之電容閥值時，接近感測晶片150所輸出的感測訊號會保持在第一邏輯準位，而當等效電容的電容值大於預 設之電容閥值時，接近感測晶片150所輸出的感測訊號則為第二邏輯準位。在本發明之其他實施例中，亦可設定多個電容閥值，以利感測物體接近的程度。在本發明之另一實施例中，接近感測晶片150係直接設置在第二輻射體120上，且鄰近於可變電容140。

控制器160係電性連接至接近感測晶片150，以接收感測晶片150之感測訊號，並據以調整可變電容140的電容值。例如，當感測晶片150測得有物體接近天線裝置100時，控制器160可調整可變電容140的電容值，以改變共振路徑的阻抗。由於共振路徑的阻抗被改變，天線裝置100的頻率也會跟著改變。將感測訊號之邏輯位準與使用者所需的頻率關係預先寫入至控制器160中，控制器160便可根據感測訊號之邏輯位準來將天線裝置100的頻率調整至使用者所需的頻率。在本實施例中，天線裝置100之頻率可在700MHz至1000MHz之間變化，但本發明之實施例並不受限於此。

另外，控制器160亦可根據感測晶片150之感測訊號來調整天線訊號的強度值。例如，當感測晶片150測得有物體接近天線裝置100時，控制器160可控制功率放大器170，以降低天線訊號的強度。

由上述說明可知，本實施例之天線裝置100係利用可變電容140來改變共振路徑的阻抗，進而實現天線裝置100的頻率功能。其次，由於可變電容140設置於第二輻射體120與接地部130之間，天線裝置100不需要提供額外 的空間來實現頻率調整功能，使得天線裝置100能保持較小的尺寸設計。另外，可變電容140的實體係設置於接近第一輻射體110、第二輻射體120以及接地部130的範圍內。如本案圖1所示，在本實施例中，可變電容140的實體可設置於第二輻射體120與接地部130之間的位置，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，可變電容140的實體可設置於第一輻射體110與第二輻射體120之間的位置。

請參照圖2A，圖2A係繪示根據本發明實施例之天線裝置200A的結構示意圖。天線裝置200A係類似於天線裝置100，但不同之處在於可變電容140的電容值調整係利用感測晶片150來完成。在本實施例中，使用者係將感測訊號之邏輯位準與使用者所需的頻率關係預先寫入至感測晶片150中，以使得感測晶片150能直接利用感測訊號來調整可變電容140的電容值，而不需要透過控制器160。在本實施例中，第一輻射體110、第二輻射體120、接地部130、可變電容140、接近感測晶片150可設置在同一塊電路板上。由於可變電容140不需要電性連接至控制器160，故此電路板不需要設置額外的連接器來實現可變電容140與控制器160之間的電性連接。如此，天線裝置200A可具有較小的尺寸以及較低的成本。

請參照圖2B，圖2B係繪示根據本發明實施例之天線裝置200B的結構示意圖。天線裝置200B係類似於天線裝置100，但不同之處在於控制器160係透過外部輸入的訊 號來調整可變電容140的電容值。在本實施例中，使用者可以根據實際需求來輸入想要設定的電容值至控制器160，以使控制器160調整可變電容140的電容值，使其達到設定的電容值。

請同時參照圖3A和圖3B，圖3A和圖3B係繪示根據本發明實施例之天線裝置300的結構示意圖。天線裝置300包含電路板301、第一輻射體310、第二輻射體320、接地部330、接近感測晶片350、控制器360、功率放大器370、電容調整區塊381-383以及開關組SW。在本實施例中，第一輻射體310、第二輻射體320以及電容調整區塊381-383係設置於電路板301之第一表面301a上，如圖3A所示。接地部330則設置於電路板301之第二表面301b上，如圖3B所示，其中電路板301之第一表面301a係與第二表面301b相對。

第一輻射體310具有訊號饋入點310a，用以供天線訊號饋入至第一輻射體310。在本實施例中，天線訊號係透過訊號饋入組件(例如，同軸線)來饋入至第一輻射體310。具體而言，訊號饋入組件包含訊號端和接地端，其中訊號饋入組件之訊號端連接至第一輻射體310之訊號饋入點310a，而訊號饋入組件之接地端則連接至接地部330。

第二輻射體320係鄰設於第一輻射體310，以產生電磁耦合效果，形成共振路徑。在本實施例中、第一輻射體310、第二輻射體320、接地部330以及電容調整區塊381-383皆為金屬。舉例而言，第一輻射體310、第二輻射 體320、接地部330以及電容調整區塊381-383可以銅片製成，但本發明之實施例並不受限於此。

電容調整區塊381-383係鄰設於第二輻射體320，且透過開關組SW來電性連接至第二輻射體320。在本實施例中，電容調整區塊381-383係與接地部130重疊。例如，如圖3B所示，當電容調整區塊381-383垂直投影至電路板301之第二表面301b時，其係分別對應至接地部330的區域381P、382P以及383P。換句話說，區域381P與電容調整區塊381重疊；區域382P與電容調整區塊382重疊；區域383P與電容調整區塊383重疊。因此，接地部330之區域381P、電容調整區塊381及其間的電路板部分可視為第一電容；接地部330之區域382P、電容調整區塊382及其間的電路板部分可視為第二電容；接地部330之區域383P、電容調整區塊383及其間的電路板部分可視為第三電容。

透過開關組SW來選擇性地將電容調整區塊381、382或383連接至第二輻射體320，即可使第二輻射體320連接至上述之第一電容、第二電容或第三電容。在本實施例中，電容調整區塊381、382和383具有不同的面積，因此其對應的第一電容、第二電容與第三電容具有不同的電容值。如此，藉由選擇性地將第二輻射體320連接至電容調整區塊381、382和383之一者，即可調整共振路徑的阻抗。

接近感測晶片350係電性連接至第二輻射體320，以利用第二輻射體320來實現物體接近偵測之功能。在本實施例中，接近感測晶片350係感測第二輻射體120與 物體間的等效電容值來判斷此物體是否接近。舉例而言，當物體靠近第二輻射體320時，第二輻射體320與此物體之間所形成之等效電容的電容值會產生改變。當等效電容的電容值小於預設之電容閥值時，接近感測晶片350所輸出的感測訊號會保持在第一邏輯準位，而當等效電容的電容值大於預設之電容閥值時，接近感測晶片350所輸出的感測訊號則為第二邏輯準位。在本發明之其他實施例中，亦可設定多個電容閥值，以利感測物體接近的程度。

控制器360係電性連接至接近感測晶片350，以接收感測晶片350之感測訊號，並據以切換開關組SW中的開關。例如，當感測晶片350測得有物體接近天線裝置300時，控制器360可切換開關組SW中的開關，以切換連接至第二輻射體320之電容，來改變共振路徑的阻抗。由於共振路徑的阻抗被改變，天線裝置300的頻率也會跟著改變。將感測訊號之邏輯位準與使用者所需的頻率關係預先寫入至控制器360中，控制器360便可根據感測訊號之邏輯位準來將天線裝置100的頻率調整至使用者所需的頻率。在本實施例中，天線裝置300之頻率可在700MHz至1000MHz之間變化，但本發明之實施例並不受限於此。

另外，控制器360亦可根據感測晶片350之感測訊號來調整天線訊號的強度值。例如，當感測晶片350測得有物體接近天線裝置300時，控制器360可控制功率放大器370，以降低天線訊號的強度。

由上述說明可知，本實施例之天線裝置300係 利用電容調整區塊381-383來改變共振路徑的阻抗，進而實現天線裝置300的頻率功能。

請參照圖4，圖4係繪示根據本發明實施例之天線裝置400的結構示意圖。天線裝置400係類似於天線裝置300，但不同之處在於開關組SW的切換係利用感測晶片350來完成。在本實施例中，使用者係將感測訊號之邏輯位準與使用者所需的頻率關係預先寫入至感測晶片350中，以使得感測晶片350能直接利用感測訊號來切換開關組SW，而不需要透過控制器360。由於開關組SW不需要電性連接至控制器360，故此電路板301不需要設置額外的連接器來實現開關組SW與控制器360之間的電性連接。如此，天線裝置400可具有較小的尺寸以及較低的成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧第一輻射體

110a‧‧‧訊號饋入點

120‧‧‧第二輻射體

130‧‧‧接地部

140‧‧‧可變電容

150‧‧‧接近感測晶片

160‧‧‧控制器

170‧‧‧功率放大器

200A‧‧‧天線裝置

Claims (10)

1. 一種具偵測物體接近功能之可調式天線裝置，包含：一第一輻射體，具有一訊號饋入點，以供一天線訊號饋入至該第一輻射體；一第二輻射體，鄰設於該第一輻射體；一接近感測晶片，電性連接至該第二輻射體，以偵測一物體接近該天線裝置時，產生於該物體及該天線間的一電容值的變化，並相應地輸出一感測訊號；一接地部；以及一可變電容，電性連接於該接地部與該第二輻射體之間，其中該可變電容之電容值係根據該感測訊號來改變。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線裝置，更包含一控制器，其中該控制器電性連接至該接近感測晶片和該可變電容，以根據該感測訊號來改變該可變電容之電容值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之天線裝置，其中該接近感測晶片係電性連接至該可變電容，以將該感測訊號傳送至該可變電容來控制該可變電容之電容值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之天線裝置，更包含一功率放大器，其中該功率放大器根據該感測訊號來輸出該天線訊號至該第一輻射體。
5. 一種具偵測物體接近功能之可調式天線裝置，包含：一電路板，具有一第一表面以及相對於該第一表面之一第二表面；一第一輻射體，設置於該電路板之該第一表面上，其中該第一輻射體具有一訊號饋入點，以供一天線訊號饋入至該第一輻射體；一接地部，設置於該電路板之該第二表面上；一第二輻射體，設置於該電路板之該第一表面上；複數個電容調整區塊，設置於該電路板之該第一表面上，其中該些電容調整區塊與該接地部重疊，且該些電容調整區塊的面積彼此不同；一接近感測晶片，電性連接至該第二輻射體，以偵測一物體接近該天線裝置時，產生於該物體及該天線間的一電容值的變化，並相應地輸出一感測訊號；以及一開關組，電性連接於該第二輻射體與該些電容調整區塊之間，以根據該感測訊號來將該些電容調整區塊之一者電性連接至該第二輻射體。
6. 如申請專利範圍第5項所述之天線裝置， 更包含一控制器，電性連接至該開關組以及該接近感測晶片，以根據該感測訊號來將該些電容調整區塊之該者電性連接至該第二輻射體。
7. 如申請專利範圍第6項所述之天線裝置，其中該些電容調整區塊為金屬片。
8. 如申請專利範圍第5項所述之天線裝置，更包含一功率放大器，其中該功率放大器根據該感測訊號來輸出該天線訊號至該第一輻射體。
9. 一種具偵測物體接近功能之可調式天線裝置，包含：一第一輻射體，具有一訊號饋入點，以供一天線訊號饋入至該第一輻射體；一第二輻射體，鄰設於該第一輻射體；一接近感測晶片，電性連接至該第二輻射體，以偵測一物體接近該天線裝置時，產生於該物體及該天線間的一電容值的變化，並相應地輸出一感測訊號；一接地部；一可變電容，電性連接於該接地部與該第二輻射體之間；以及一控制器，其中該控制器電性連接至該可變電容，以根據外部輸入之一控制訊號來改變該可變電容之電容值。
10. 如申請專利範圍第9項所述之天線裝置，更包含一功率放大器，其中該功率放大器根據該感測訊號來輸出該天線訊號至該第一輻射體。

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