TW483189B - Wireless information consumer electronics apparatus - Google Patents

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483189 A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明領域 本發明係關於一種用以藉無線裝置傳送資訊的消費電 子裝置，且尤關於一種利用金屬外殼作為天線的裝置。 背景技術 近來嘗試藉著以無線裝置連接至網路來利用諸如一機 頂盒的一種資訊消費電子裝置。 一種傳統無線資訊消費電子裝置的例子顯示於第13及 14圖。於第13圖顯示的傳統式無線資訊消費電子裝置中， 一天線301可用作為獨立元件。天線301通常被安裝，例如 於裝置的背面302或金屬外殼303的頂部304，因為其必須 要安裝於空間上可取得且不會干擾無線資訊消費電子裝置 的操作的位置。 然而於傳統的方法中，倘若天線安裝於有別於裝置的 背面302或金屬外殼303的頂部304的其它位置時，視進行 通訊時該裝置的安裝的方向而定，會產生下列情形。 如第14圖所示，即使二個裝置之發射與接收的波在相 同的極化平面上，接收功率被降低，且天線安裝位置受到 限制。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者，於傳統的方法中，當天線安裝於第13圖所示之 裝置的頂部304上時，天線的方向特性如第14圖所示的方 向305、306及307。於是靈敏度不足且在308方向的通訊距 離短。結果該裝置的安裝位置受到限制。 此外，於傳統的方法中，當多數個諸如機頂盒的資訊 消費電子裝置被堆疊起來時，各個機頂盒的金屬外殼可能 -4- ---·------I--I I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483189 # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2) 會減弱其它機頂盒的天線特性，且通訊區域受限，或者通 訊距離被縮短。 發明簡述 為解決諸問題，本發明之無線資訊消費電子裝置包 含： a) —作為天線的金屬外殼，該金屬外殼為一種會在被使用 之頻率下共振的形狀， b) —無線電頻率模組，其具有一安裝於該外殼外表面上用 以發射無線電頻率信號或接收無線電頻率信號電流饋送 端，以及 C)電流饋送耦合裝置，其用以自該電流饋送端透過該無線 電頻率模組的安裝螺釘饋送無線電頻率電流至該金屬外殼 之外表面，並將無線電頻率模組機械耦合至該金屬外殼。 本發明之其它觀點的無線資訊消費電子裝置包含： a) —作為一天線的金屬外殼，該金屬外殼為一種可在被使 用之頻率下共振的形狀， b) —無線電頻率模組，其安裝於該金屬外殼内部，以及 c) 用以透過以直流電與該金屬外殼及設於該金屬外殼之一 電流引出凹口連接之該無線電頻率模組的接地線，饋送無 線電頻率電流至該金屬外殼之外表面的裝置。 本發明之一不同觀點的無線資訊消費電子裝置包含： a) —作為天線的金屬外殼’該金屬外殼為一種可在被使用 之頻率下共振的形狀， b) —無線電頻率模組，其安裝於該金屬外殼内部，以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝·1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483189 A7 B7 五、發明說明（3) C)用以透過電磁連接至該金屬外殼與設於該金屬外殼内之 一電流引出窗的無線電頻率模組之一激勵插線來饋送無線 電頻率電流至該金屬外殼之外表面的裝置。 本發明之另一觀點的無線資訊消費電子裝置包含： a) —金屬外殼，其為一種可在被使用之頻率下以多種模式 共振的形狀，以及 b) 用以以多種激勵模式饋送無線電頻率電流至該外殼以便 該金屬外殼可以沿極化及不同方向作用來操作的裝置。 本發明之無線資訊消費電子裝置更包含用以藉著從至 少三或更多接地線中選取二或更多接地線來產生多種激勵 模式的裝置。 本發明之無線資訊消費電子裝置尚包含用以藉使用激 勵插線之多種共振模式來產生多種激勵模式的裝置。 本發明之另一觀點的無線資訊消費電子裝置包含： a) —作為天線的金屬外殼，以及 b) —用以自動檢測周圍環境是否存在金屬，或藉監控天線 之匹配狀態檢測金屬接近的狀態，以及藉著以匹配狀態的 檢測信號自動改變一天線匹配元件之阻抗。 於本發明之無線資訊消費電子裝置中，一變容二極體 被用作為天線匹配元件。 於本發明之無線資訊消費電子裝置中，一鐵電電容器 被用作為天線匹配元件。 根據本發明，藉使用一金屬外殼作為一天線，不用到 如天線的獨立元件，故可實現不受限於天線之安裝位置的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------#! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： ;線·

、發明說明（4) I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 無線資訊消費電子裝置。 根據本發明，可實現一較少受限於裝置之安裝位置的 無線資訊消費電子裝置。 例如根據本發明，即使於堆疊起多數個諸如機頂盒之 身訊消費電子裝置時，無線資訊消費電子裝置在通訊區域 方屬彦到較少的限制，且通訊距離較沒被縮減。 A?、'.:·、:· 圖式簡述 余'']^_一諸如本發明第1實施例中之機頂盒的一種 無線資訊消費電子裝置的立體圖。 52圖係一顯示本發明第1實施例中之外殼外表面上 之益 / A 4%\\ 率電流流的剖面圖。 顯示於第1圖之饋送電流於外殼之中央位 置且外殼又寬3又/4，長3又/4，及；I /4時外殼外表面 電流及極化與方向特性的立體圖。 第4圖係一顯示於饋送電流在與第3圖之外殼相同大 小之外殼中的外殼端位置上時，外殼外表面電流及方向特 性的側向剖面圖。 第5圖係一諸如本發明第2實施例中之機頂盒的一種 無線資訊消費電子裝置的立體圖。 第6圖係一諸如本發明第3實施例中之機頂盒的一種 無線資訊消費電子裝置的立體圖。 第7圖係一顯示本發明第3實施例中之外殼外表面上 之無線電頻率電流流的剖面圖。 第8圖係一諸如本發明第4實施例中之機頂盒的一種 ^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明說明（5 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 無線資訊消費電子裝置的立體圖。 第9圖係一顯示本發明第4實施例中之外殼外表面上 之無線電頻率電流流的剖面圖。 第U)圖係-本發明第5實施例中之一種無線資訊消費 電子裝置的方塊圖。 第11圖係一顯示匹配本發明第5實施例中之無線資訊 消費電子裝置之天線的方法的圖。 第12A、B圖係顯示本發明第5實施例中之無線資訊 消費電子裝置的匹配元件之組態的電路圖。 第12C圖係一顯示本發明第5實施例中之無線資訊消 ，赛匹配元件的電抗特性圖。 二-秦一顯示一傳統無線資訊消費電子裝置的圖。 第14圖係一顯示傳統無線資訊消費電子裝置之天線方 向特性的圖。 較佳實施例詳述 (第1實施例） 本發明之第1實施例參照第1至4圖詳述如下。 第1圖係一諸如本發明第1實施例中之機頂盒的一種 無線資訊消費電子裝置的立體圖。第2圖係一顯示本發明 第1實施例中之外殼外表面上之無線電頻率電流流的剖面 圖。第3圖係一顯示於第1圖之饋送電流於外殼之中央位 置且外殼大小為寬3 λ /4，長3 λ /4，及λ /4時外殼外表面 電流及極化及方向特性的立體圖。第4圖係一顯示於饋送 電流在與第3圖之外殼相同大小之外殼中的外殼端位置上

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483189 A7 B7 # 經 濟， 部 智 慧_ 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（Ο 時外殼外表面電流及方向特性的側向剖面圖。 於第1圖中，一諸如一機頂盒的無線資訊消費電子裝 置具有一金屬外殼101a。金屬外殼101a具有一種型狀可以 於被使用的頻率下共振，且其設計成可以充作為一天線。 於第1 A圖中，一無線電頻率模組102安裝於金屬外殼101a 的中央，且其電流饋送端103藉由電流饋送與安裝螺釘104 安裝進金屬外殼l〇la的二個螺釘孔105内。電流饋送端103 與金屬外殼101a為電氣連接，再者，無線電頻率模組102 藉由電流饋送與安裝螺釘104被機械耦合至金屬外殼 101a。此在申請專利範圍中亦稱為電流饋送耦合裝置。 一信號源106安裝於無線電頻率模組102上，且自電流 饋送端103施加一無線電頻率電流至金屬外殼101a。 一裂縫107a係開在二個螺釘孔105之間以便隔開該二 螺釘孔。在此例中設置有裂縫107a，電流饋送端103之間 的距離相較於無線電頻率電流波長而言接近一個電氣短路 的距離，於是天線幅射效能不夠。 具有此組態之本實施例之無線資訊消費電子裝置中， 當一無線電頻率信號以電磁波方式發射時，無線電頻率信 號於無線電頻率模組102的信號源106中產生。產生的無線 電頻率信號如金屬外殼l〇la之外表面上電流流動，自無線 電頻率模組102上之電流饋送端103流經電流饋送與安裝螺 釘 104。 相較於第1 A圖而言，於第1 B圖中，螺釘孔105的 位置被改變以便安裝無線電頻率模組102於一金屬外殼 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483189 A7 —--—---- 五、發明說明（7 ) 101b上時，將連結二個電流饋送端103的直線方向改變9〇 度。裂縫107b的方向亦對應改變90度。 於第2圖中，無線電頻率信號產生於信號源106，且 一無線電頻率電流119經金屬外殼的電流饋送端103、電流 饋送與安裝螺釘104、及螺釘孔1〇5在金屬外殼101a、1〇lb 外表面上流動。 金屬外殼101a、101b係設計來於一無線電頻率電流在 例如如第3圖所示之寬為3 /4、深為3/4、及高為/4之 大小的外殼外表面上流動時，在所使用的頻率下共振。第 1 A圖所示之在金屬外殼i〇ia外表面上流動之無線電頻率 電流119的情形係顯示於第3 A圖中。第3 A圖中，無線 電頻率電流119在金屬外殼i〇ia的表面上共振，並於外殼 外表面上產生一共振電流12〇，如本圖中之箭頭所指以及 第2圖所示。於第3圖中，一個箭頭代表外殼上電流的半 個波長，而外殼外周長的總數為二個波長。因而其顯示共 振電流正均勻地在外殼的整個周長流動。 在第1 B圖所示的組態中，無線電頻率電流的流動如 第3 B圖所示。 在外殼外表面上流動的無線電頻率電流丨19與由外殼 共振所產生的共振電流12〇與空間耦合因此幅射無線電 波，所以外殼的功能為一天線。 本文中，外殼大小係設計來在所使用的頻率上共振。 因此，如第4圖所示，即使電流係從外殼上的一個位置122 所提供，如共振產生共振電流，一較接近電流饋送位置的 ----------------#丨丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· i線- -10- 483189 483189 Φ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8) 共振電流124及一相隔電流饋送位置較遠的共振電流123在 大小上相等。因此，雖然如圖所示，電流饋送位置被偏離 到一邊，天線的幅射方向特性在兩邊上是相等的。 第1C圖顯示第1A圖中之組態與第1 B圖中之組態 的組合，其中第一信號源106a及第二信號源1〇补係安裝一 無線電頻率模組102c上。此二信號源i〇6a、l〇6c如圖中所 示連接至對應三個跨一個十字裂縫l〇7c各分枝配置的螺釘 孔105提供的三個電流饋送端1〇3。 因此，藉對換二信號源106a、106b，能分別產生無線 電頻率電流如第3 A或第3 B圖所示。所以，藉對換無線 電波的極化平面，無線電波能以不同模式（例如不同方向、 或諸如垂直極化、水平極化、歪斜極化、右橢圓極化或左 橢圓極化的不同極化）產生。結果，可以選擇引起強的通 訊目的之接收功率的極化及方向特性。對換的情形中，僅 能使用一個信號源，而非二個信號源，且其至電流饋送端 103的連接可以對換。 此外，藉同時操作二個信號源l〇6a、l〇6b，不同模式 的無線電波可以於同時產生。於是可容易應用於通訊的搭 擋。假如即使只有使用一個信號源，輸出可以藉一無線電 頻率開關分成二個；故其可以以二個信源相同的方式使 用。因此其可實現_種對於安裝的位置的限制較少 資訊消費電子裝置。 ' 根據本實施例，至於將金屬外殼當一天線來使用而 吕’該金屬外殼為一種可在被使用的頻率下共振的形狀。 · I I I I---I I------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著無線電頻率模組安裝於金屬外殼的外表面上，所以一 無線電頻率電流可以經諸模組安裝螺釘供應至外殼外表 面。於此組態中，一無線電頻率電流可以施加於金屬外殼 外表面上。此外，藉金屬外殼的共振，其可充作為一天線 使用，其在電流饋送位置的相對側以及相同側皆具有有利 的幅射特性。由於並未用到作為天線的獨立元件，可以實 現一種不受天線安裝位置限制的無線資訊消費電子裝置。 如本實施例中所說明者，無線電波係自信號源產生。 然而於相同的結構中，藉著將一信號接收單元而非信號源 連接至電流饋送端，由於互反性定理之故，作為天線的金 屬外设亦可被自其它裝置傳送而來的無線電波所共振，所 以無線電波亦可有利地被接收。因此，本發明中的電流饋 送端係界定為供應無線電波電流至外部的端點，亦是自外 部供應無線電頻率電流到内部的端點。無線電頻率模組同 時包括一產生無線電頻率信號的裝置，以及一接收無線電 頻率信號的裝置。 (第2實施例） 第5圖係一顯示諸如本發明第2實施例中之機頂盒的 一種無線資訊消費電子裝置100d的立體圖。與第i c圖之 第1實施例不同之處在於信號源l〇6a、106b連接至一無線 電頻率模組102d的電流饋送端103。其係以對角線方向連 接至十字形裂縫l〇7c周圍的四個螺釘孔1〇5的各個螺釘 孔。 於此組態中，當二信號源於相同時間操作時，無線電 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -I ϋ ϋ n I · 訂· -線·

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n n I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） •12- 483189 A7 B7 五、發明說明（10) 頻率電流以對角線方向一 X方式流向一金屬外殼lOid。於 是被幅射的無線電波的極化平面亦對應此組態。伴隨無線 電頻率電流的流動的此一改變，金屬外殼的尺寸亦因此改 變0 於第1及第2實施例中，由於無線電頻率模組係安裝 於金屬外殼上，對於要直接堆疊起來的另一外殼或物件不 太容易。為避免此情形，藉形成一具有無線電波模組安裝 位置及金屬外殼的周邊部分的一凹處，無線電波模組可以 安裝於此凹處。再者，當無線電頻率模組被諸如塑膠材質 的非傳導性材質所覆蓋時，無線電頻率模組可被保護，且 同時亦可防止灰塵的侵入。 (第3實施例） 第6圖係一顯示諸如本發明第3實施例中之機頂盒的 一種無線資訊消費電子裝置l〇〇e的立體圖。第7圖係一顯 示外殼外表面上之無線電頻率電流流的剖面圖。於第6圖 中，裝置100e具有卡片形狀的無線電頻率模組102e，其插 入一金屬外殼101e的一邊槽108中，並連接至連接器。於 無線電頻率模組102e中，設有三條接地線109。一第一信 號源11 la及一第二信號源11 lb係以交流電流經由一電容器 11〇連接至三條接地線109。諸接地線109係以直流電流連 接至無線電頻率電流引出凹口 112a至112c用以直接或經由 一連接器或其類似物將無線電頻率電流引出至金屬外殼外 表面。 於第6圖中，第一信號源111a係經電容器110及接地 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： •線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（11) 線109連接至無線電頻率電流引出凹口 U2a。第二信號源 11 lb係經電容器110及接地線1〇9連接至無線電頻率電流引 出凹口 112b。該二信號源的共同輸出係經電容器ιι〇及接 地線109連接至無線電頻率電流引出凹口 112e。 於具有此種組態的無線資訊消費電子裝置中，於幅射 如電磁波的無線電頻率信號時，無線電頻率信號係於 卡片形狀的無線電頻率模組102e上的第一信號源丨丨la及第 二信號源11 lb產生。被產生的無線電頻率信號以一電流經 以直流電流與金屬外殼及無線電頻率電流引出凹口 112&至 112c連接的接地線1〇9流出至金屬外殼1〇1^的外表面。接 著卡片形狀的無線電頻率模組l〇2e被插入無線資訊消費電 子裝置。 第7圖顯示外殼外表面上之無線電頻率電流的流動模 式於第7圖中，於第一及第二信號源llla、111b無線電 頻率信號如在金屬外殼1〇4的外表面上的無線電頻率電流 流動。接著無線電頻率電流119流經以直流電流連接至金 屬外殼與無線電頻率電流引出凹口 112a至112c的接地線 109 〇 於此時，藉無線電頻率電流引出凹口 1128與112(：，如 第3 A圖所示之無線電頻率電流在金屬外殼内流動。藉無 線電頻率電流引出凹口 112b及112c，如第3 B圖所示之無 線電頻率電流在金屬外殼内流動。 於本實施例中，同時為防止來自無線電頻率電流引出 凹口 112之開口的灰塵侵入，開口可以以一諸如塑膠材質 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0. 訂. --線- -14- 483189

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的非傳導材質的蓋子覆蓋。 (第4實施例） 第8圖係一顯示諸如本發明第4實施例中之機頂盒的 一種無線資訊消費電子裝置l〇〇f的立體圖。第9圖係一顯 示外殼外表面上之無線電頻率電流流的剖面圖。於第8圖 中’裝置100f具有一卡片形狀的無線電頻率模組102f插入 一金屬外殼lOlf的側邊，並連接至連接器或類似物。一激 勵插線113係安裝於無線電頻率模組1 〇2f上，且一第一信 號源114與一第二信號源115係連接至激勵插線113。金屬 外殼lOlf包括一引出窗118供將無線電頻率電流引出至金 屬外殼的外表面。 於具有此種組態的無線資訊消費電子裝置中，於幅射 一如一電磁波的無線電頻率信號時，無線電頻率信號於卡 片形狀的無線電頻率模組l〇2f上之第一信號源114與第二 信號源115中產生。產生的無線電頻率信號使產生在激勵 插線113上直角父叉的一第一共振模式電流116與一第二共 振模式電流117。一無線電頻率電流流至金屬外殼的外表 面，因為卡片形狀的無線電頻率模組1〇2f與金屬外殼"Η 係電磁耦合。接著卡片形狀的無線電頻率模組i〇2f插入裝 置l〇〇f。流動的無線電解率電流經無線電頻率電流引出窗 118流出至外殼外表面。 第9圖顯示外殼外表面上之無線電頻率電流的流動模 式於第9圖中，在第一及第二信號源114、115產生的無 線電頻率《以直肖施加人具有多數個共振㈣的激勵插 本紙張尺度賴帽_標準（CNS)A4規格⑵Gx297公髮）

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 線113。來自與金屬外殼iGlf電軸合之激勵插線ιι3的幅 射以多種激勵模式通過無線電頻率電流引出窗1丨8。 金屬外殼101f被設計以至於當無線電頻率電流在大小 例如’如第3圖所示之寬3 /4、深3/4、及高/4的外殼 外表面上流動時，在所使用的頻率下共振。於具有此一結 構的金屬外殼101f外表面上流動的無線電頻率電流119在 金屬外殼表面上共振1流119在第9圖中所示之金屬外 表面上以第3圖中箭頭所示的相同方式產生__共振電流 120。於第3圖中…箭頭代表外殼上電流的半個波長， 而外殼外總周長為二個波長，且其顯示共振電流係均勻地 在外殼的整個周長流動。 在外殼外表面上流動的無線電頻率電流i丨9及外殼共 振所產生的共振電流12G係與”耗合而因此幅射無線電 波，故外殼的功用有如一天線。 於本貫施例中，同時為防止來自無線電頻率電流引出 凹口 112之開π較錢人，開口可㈣—諸如塑膠材質 的非傳導材質的蓋子覆蓋。 前述之第3及4實施例中，無線電頻率電流引出凹口 及金屬外殼的無線電頻率電流引出窗的位置，以及金屬外 殼的尺寸可以適給予適當改變。由此等改變，如第2實施 例中所示者，藉著以金屬外殼的對角方向傳遞無線電頻率 電流可以建立一共振狀態。 於第3及4實施例中，無線電頻率模組為一個可以插 入金屬外殼並從該處拔出的卡片，但該無線電頻率模組

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五、發明說明（14) 審 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可以固定於金屬外殼内。 於第2、3及4實施例中，如參照第4圖所說明者， 金屬外设的形狀乃為了共振，且並未使用一作為天線的獨 立元件，所以不受限於天線之安裝位置的一種無線資訊消 費電子裝置得以實現。 於第2、3及4實施例中，如第1實施例所說明者’ 藉著以一饋送電流至作為天線的金屬外殼的方向對換信號 源’極化與方向特性可以對換如第3 A、B圖所示。此於 對換以便操作第一信號源106a、111a、114，或是第二信 旒源106b、illb、115時係以同樣的方式。由此，取決於 /、種裝置’可以選擇在接收功率方面強的極化與方向特 & °於是得以實現一種在裝置的安裝位置方面受限較少的 無線資訊消費裝置。 因此，根據本發明，於使用金屬外殼作為天線作為一 種方法的結構中採用以下的組態。 0金屬外殼係被成形以便在所使用的頻率下共振， u)無線電頻率模組係置放於金屬外殼的外表面上，以及 111)無線電頻率電流係透過模組安裝螺釘供應至外殼外 表面。因此，一無線電頻率電流可以被供至金屬外殼的外 表面且藉由該外殼的共振，其可以作為一具有均勻及優/ 異巾田射特性的天線來使用，而不管外殼上的電流饋送位 置。由於並未使用一獨立的元件來作為天線，得以實現一 種不雙限於天線安裝位置的無線資訊消費電子裝置。 此效果亦可藉將金屬外殼成形以栖 便在所使用的頻率下 規格⑽ χ 297 公复 Γ Μ.--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -17· 483189 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

五、發明說明（15) 共振、置放一無線電頻率模組於外殼中、以及經由以直流 電流與外殼連接的接地線饋送無線電頻率電流至外殼等加 以實現。 再者，相同的效果可藉由對金屬外殼塑形以便在所使 用的頻率下共振、置放無線電頻率模組於外殼中、以及經 由與外殼電磁連接的激勵插線饋送無線電頻率電流至外殼 而予以實現。 根據本發明，於利用金屬外殼作為天線的結構中，金 屬外殼被塑形以便以多種模式在所使用的頻率下共振，且 一無線電頻率電流可以多種激勵模式被供至外殼以便外殼 可以在極化及方向多樣性的作用下操作。 從至少三或多條接地線中選取二或多條接地線可以產 生多種激勵模式。 或者，多種激勵模式可以藉利用激勵插線的多種共振 模式加以產生，且不同極化的電磁波及不同方向特性的電 磁波可以從金屬外殼產生。 因而，於此裝置中，可以選取在極化及方向特性方面 強者，所以在裝置的安裝位置方面受限較少的一種無線資 訊消費電子裝置得以實現。 (第5實施例） 本發明之第5實施例參照第1〇至12圖予以說明如下。 第10圖係一本發明第5實施例中之一種無線資訊消費電子 裝置的方塊圖。第11圖係一顯示匹配本發明第5實施例中 之無線資訊消費電子裝置之天線的方法的圖。第12A、B (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 脅·

一-J 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18- 483189 經 濟· 部 智 慧_ 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（ 圖係顯示本發明第5實施例中之無線資訊消費電子裝置的 匹配元件之組態的電路圖。第12 C圖係一顯示本發明第5 實施例中之無線資訊消費電子裝置的匹配元件的電抗特性 圖。 本實施例係應用於一種使用金屬外殼作為天線的無線 資訊消費電子裝置，如第1至4實施例所示。 於第10圖之一種無線資訊消費電子裝置200中，在第 一極化與方向操作的一金屬外殼天線201、以及一在第二 極化與方向操作的一金屬外殼天線202被一天線開關203選 擇性地對換，並連接至一匹配電路204。匹配電路204在申 請專利範圍中亦稱為一天線自動匹配裝置，用以藉著以天 線匹配狀態的檢測信號自動改變天線匹配元件的阻抗的方 式來匹配該天線。 如申請專利範圍中所說明者，一匹配狀態監控電路 205，用以藉著監控利用金屬外殼作為天線的結構中天線 的匹配狀態來自動檢測周圍是否存在金屬或金屬的接近狀 態。 一發射一接收對換開關206選擇性地對換，不管是連 接來自一發射電路207的一發射信號至天線端電路，或者 是連接來自天線端電路的一接收信號至一接收電路Mg。 一 CPU 209控制此無線資訊消費電子裝置的操作。 於第10圖中，無線資訊消費電子裝置200以例如匹配 狀態監控電路205在資料封包的傳送時序的暫停中 天線的匹配狀態。就此檢測而言，舉例說明， 檢/則 1之用了 —方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） Μ-----------------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -19- 483189 A7 B7 五、發明說明（17) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 向耦合器及一檢測元件，朝向匹配電路204的發射功率及 來自匹配電路204的反射功率被檢測出，並被數位化且送 至 CPU 209。 假設天線開關203、匹配狀態監控電路205、及發射一 接收對換開關206之輸入與輸出的反射量及傳輸損失被設 計得足夠小。則從匹配電路204反射的反射功率由天線201 或202與匹配電路204的組合阻抗與發射電路207的輸出阻 抗之間的關係來決定。 被匹配狀態監控電路205檢測出的匹配狀態被送進 CPU 209。CPU將該匹配資料送入匹配電路204供匹配。 於匹配電路204中，一供匹配的控制電壓由接收自CPU的 匹配資料所產生。 第11圖示一天線匹配方法。於圖示中，天線阻抗Zant 與例如在並聯的導納（一對等數目的阻抗）jY及串聯阻抗 jZ的發射電路207端的阻抗Zin匹配。在圖示中，jY與jZ的 阻抗匹配的模式係顯示於導抗圖中。 第12A及B圖顯示匹配元件的構成。第12C圖顯示匹 配元件的共振特性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 作為依據控制電壓改變阻抗的匹配元件，例如，可以 使用一種利用第12A圖中CV所指出之一變容二極體211的 電路。此種變容二極體211係一種用以構成自動匹配裝置 或自動匹配元件的變容二極體，亦於申請專利範圍中提 到。 或者，可使用一種利用第12B圖中所示之鐵電電容器 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483189 A7 B7 五、發明說明（18) 經濟部智慧·財產局員工消費合作社印製 212的電路。此鐵電電容器212係申請專利範圍提到之 用以構成自動匹配裝置的鐵電電容器。 例如，倘若選擇如圖示所示之R»Re (Zant)，在諸 配元件端間的阻抗z與導納y以ντ所表示之控制電壓2i5 在從電容狀態至電導狀態的範圍變化，如第12C圖所示。 因此藉將此匹配元件連接至第11圖所示之如並聯導納及串 聯的阻抗的天線，天線匹配於是實現。 此處，由於天線匹配狀態取決於天線附近是否存在金 屬或是金屬的接近狀態而有相當的變化。相反地，藉監控 天線匹配狀態，天線附近是否有金屬或金屬的接近狀態可 以自動被檢測出來。天線附近是否有金屬或金屬的接近可 以改變天線阻抗且會損害幅射的表現。藉著於天線阻抗被 改變時再度匹配天線，可以恢復被惡化的幅射表現。 於是，於傳統的方法中，舉例說明，當堆疊起多數個 機頂盒或其它資訊消費電子裝置時，各個機頂盒的金屬外 殼起作用惡化了其它機頂盒的天線幅射的特性。結果通訊 區域被限制或是通訊距離被縮短。根據本發明，藉由一旦 檢測出天線匹配狀態之後當天線阻抗被改變時，再度匹配 天線，可恢復被惡化的幅射性能。結果，裝置安裝位置的 限制可緩和，且即使在一堆疊安裝的裝置中，仍可以實現 一種天線靈敏度不會惡化的無線資訊消費電子裝置。 如本文所說明者，雖然僅有具有極化差異的多種模式 的外殼被使用，藉連合其等與一傳統作為天線的獨立元 件，諸如電介質晶片天線，亦有可能使用所述的方法。 種 ^--- Γ 清先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · --線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） -21- 483189 A7 B7 五、發明說明（Θ 即使金屬外殼不可避免地無法被塑形以便在所使用的 頻率下共振，藉由自動地匹配天線，可以增強天線的效能。 換言之，即使金屬外殼並非初步即設計成可在所使用的頻 率下共振，但僅藉由安裝一無線電頻率模組於一任意位 置，也可以實現一種具有高效率天線的無線資訊消費電子 裝置。 產業利用性 根據本發明之無線資訊消費電子裝置，如本文所述 者，採用以下組成以利用金屬外殼作為一天線。 a) 金屬外殼係呈一形狀以便在所使用的頻率下共振，以及 b) 無線電頻率模組係安裝於外殼外表面上，以便一無線電 頻率電流可以經模組安裝螺釘被供至外殼外表面。 接著，由於並未使用作為天線的一獨立元件，其能實 現一種免受天線安裝位置限制的無線資訊消費電子裝置。 相同的效果亦可藉由以下獲得： a) 形成金屬外殼以便在所使用的頻率下共振， b) 置放無線電頻率模組於外殼内，以及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 c) 透過以直流電流連接至外殼及設於外殼中之電流引出凹 口的接地線供應無線電頻率電流至外殼外表面。 同樣的功效亦可由以下獲得： a) 形成金屬外殼以便在所使用的頻率下共振， b) 置放無線電頻率模組於外殼内，以及 c) 透過電磁耦合至外殼的激勵插線及設於外殼内之電流引 出窗供應無線電頻率電流至外殼外表面。 -22- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧·財產局員工消費合作社印製 483189 . A7 B7 五、發明說明（2〇) 再者，根據本發明之無線資訊消費電子裝置，於使用 金屬外殼作為天線的結構中，金屬外殼被塑形以便以多種 模式在所使用的頻率下共振。接著一無線電頻率能以多種 激勵模式被供至外殼以便外殼可以在極化及方向差異性作 用下操作。因而一種較少受限於裝置的安裝位置的無線資 訊消費電子裝置得以實現。 多種激勵模式可以藉由自至少三或多條接地線中選擇 二或多條接地線來產生。於是可以獲得相同的效果。 再者，多種激勵模式可以藉由利用激勵插線的多種共 振模式來產生。於是，亦可獲得相同的效果。 於本發明之無線資訊消費電子裝置中，其具有利用金 屬外殼作為天線的結構，藉由監控天線的匹配狀態、天線 線附近有無金屬或金屬的接近狀態可以被自動檢測出來。 此外天線係藉由以此檢測信號自動地改變天線匹配元件的 阻抗來匹配。 因此，舉例來說，當堆疊起多數個諸如機頂盒的資訊 消費電子裝置時，可以實現一種通訊區域較少限制及通訊 距離較不縮短的無線資訊消費電子裝置。 相同的效果可藉利用一變容二極體作為天線匹配元件 來獲得。 此外，相同的效果可藉利用一鐵電電容器作為天線匹 配元件來獲得。 即使金屬外殼不可避免地無法被塑形以便在所使用的 頻率下共振，藉由自動匹配天線，仍可增強天線效能。換 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -23- 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

483189 . A7 ' B7 五、發明說明（22) 經濟部智慧W產局員工消費合作社印製 元件標號說明 100-100f 無線資訊消費電子裝置 101a-101f 金屬外殼 102, 102a-102f 無線電頻率模組 103 電流饋送端 104 電流饋送與安裝螺釘 105 螺釘孔 106 信號源 106a 第一信號源 106b 第二信號源 107a-107c 裂縫 108 槽 109 接地線 110 電容器 111a 第一信號源 111b 第二信號源 112a-112c 無線電頻率電流引出凹口 113 激勵插線 114 第一信號源 115 第二信號源 116 第一共振模式電流 117 第二共振模式電流 118 無線電頻率電流引出窗 119 外殼外表面上流動的無線電頻率電流 120 外殼外表面上的共振電流 121 來自激勵插線的幅射 122 外殼内的電流饋送位置 123 左方向方向特性 124 右方向方向特性 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -25- 483189 A7 _B7 五、發明說明（23 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 201 在第一極化及方向操作的金屬外殼天線 202 在第二極化及方向操作的金屬外殼天線 203 天線開關 204 匹配電路 205 匹配狀態監控電路 206 發射一接收對換開關 207 發射電路 208 接收電路 209 CPU 211 變容二極體 212 鐵電電容器 213 線圈 214 電阻器 215 控制電壓 301 天線 302 裝置後面 303 金屬外殼 304 金屬外殼303頂部 305, 306, 307 幅射方向特性的方向 308 由於缺乏靈敏度而縮短通訊距離的方向 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -26-

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 1 ·種無線資訊消費電子裝置，其包含： 一金屬外殼，其作為一天線使用，其係呈一種形 狀以便在所使用之頻率下共振； 一無線電頻率模組，其安裝於該金屬外殼外表面 上’具有一電流饋送端，用以發射或接收無線電頻率 信號；以及 電流饋送耦合裝置，用以電氣連接該無線電頻率 模組的一電流饋送端至該金屬外殼，並機械地耦合該 無線電頻率模組至該金屬外殼， 其中一無線電頻率電流係藉該電流饋送耦合裝置 供應至該金屬外殼的外表面。 2· —種無線資訊消費電子裝置，其包含： 一金屬外殼，其作為一天線使用，其係呈一種形 狀以便在所使用之頻率下共振； 一無線電頻率模組，安裝於該金屬外殼内部，並 具有一用以發射或接收無線電頻率信號的電流饋送 端’在高頻下連接至以直流電流與該金屬外殼連接的 接地線；以及 一電流引出凹口，其設於該金屬外殼中，並連接 至該無線電頻率模組的一條接地線， 其中一無線電頻率電流係藉該電流引出凹口供應 至該金屬外殼的外表面。 3· —種無線資訊消費電子裝置，其包含： 一金屬外殼，其係呈一種形狀以便在所使用之頻 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨—·---^--------«-------訂 i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線--φ——：- — — —----------------- -27- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 i〇y Α8 Β8 C8 ___________D8__—_ 六、申請專利範圍 率下共振；以及 一無線電頻率模組，其安裝於該金屬外殼内部， 具有一電磁耦合至該外殼的激勵插線，作為待被發射 或接收之無線電頻率電流的一輸入或輸出， 其中該無線電頻率電流係透過該無線電頻率模組 的激勵插線與該金屬外殼的電流引出窗被供應至該金 屬外殼的一外表面。 4·如申請專利範圍第1、2或3項所述之無線資訊消費 電子裝置’其中該金屬外殼係設計呈一種形狀以便以 多種模式在所使用的頻率下共振，且一無線電頻率電 流係以多種激勵模式被供應至該金屬外殼，以便該金 屬外殼可以在極化及方向性差異作用下操作。 5. 如申請專利範圍第2項所述之無線資訊消費電子裝 置’其中該金屬外殼係設計呈一種形狀以便以多種模 式在所使用的頻率下共振，且一無線電頻率電流係以 多種激勵模式被供應至該外殼，以便該金屬外殼可以 在極化及方向差異作用下操作，且多種激動模式係藉 由從至少三或多條接地線中選擇二或多條接地線所產 生。 6. 如申請專利範圍第3項所述之無線資訊消費電子裝 置，其中該金屬外殼係設計呈一種形狀以便以多種模 式在所使用的頻率下共振，且一無線電頻率電流係以 多種激勵模式被供應至該外殼，以便該金屬外殼可以 在極化及方向差異作用下操作，且多種激動模式係藉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -28- ---— II-----1 ! II I 訂· — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483189 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 利用激勵插線的多種共振模式所產生。 7·如申請專利範圍第1、2或3項所述之無線資訊消費 電子裝置’其中該金屬外殼更包含一天線自動匹配裝 置用以藉監控天線的一匹配狀態來自動檢測周圍是否 有金屬存在或一金屬的接近狀態，以及藉著以匹配狀 態的一檢測信號自動改變一天線匹配元件的一阻抗來 匹配天線。 8·如申請專利範圍第7項所述之無線資訊消費電子裝 置，其中一變容二極體係用作為該天線匹配元件。 9·如申請專利範圍第7項所述之無線資訊消費電子裝 置，其中一鐵電電容器係用作為該線匹配元件。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -ϋ I n n n n 一SI n ϋ 1 ϋ ϋ I I I n I n I ϋ ϋ 1 n «ϋ ϋ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）