TWI309124B - System, method and gps equipped cellular phone with single shared antenna - Google Patents

Description

1309124 ⑴ 玫、發明.說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） 發明背景 發明領域 本發明與天線有關。具體而言，本發明係關於行動通訊 及全球定位系統（Global Positioning System)應用所使用的 天線。 相關技藝說明 目前，愈來愈需要為配備高低頻帶收發器的行動電話新 增額外功能，例如，美國蜂巢式（U.S. Cellular)、曰本蜂巢 式（Japan Cellular)、韓國 PCS、.美國 PCS、NMT、IMT2000 等 等。目前考慮中的一項功能與方位位置（position location) 有關。即，為了響應美國政府針對提供緊急救援服務的命 令，蜂巢式行動電話產業目前正在研究應用於斷定行動電 話使用者位置的各種系統及技術。事實上，全世界的蜂巢 式及P C S服務供應商正考慮方位位置技術以作為未來的 增強功能。一項最具展望的做法涉及全球定位系統（GPS) 之運用。 GPS系統係由根據高精確度内建時脈（onboard clock)傳輸 信號的一群低執衛星所組成。位於地球表面上或附近之接 收器從四個衛星接收到的信號經過三角測量，以提供接收 器的確定方位。 雖然目前的建議書涉及將GP S接收器整合至行動電話 的電子電路元件中，但是目前的設計需要針對蜂巢式通訊 及其G P S方位位置子系統使用個別的天線。 發明說明續頁 1309124 (2) 基於數項原因（例如，大小、成本、重量及迎合消費者） ，需要有一種系統或方法，以便能夠使用單一天線來實現 行動電話或配合小形狀因素之其他系統中的兩個或兩個 以上個別發射器或接收器之間的通訊。 發明概要 本發明的天線共用系統及方法可解決此項技術需求。在 圖中所示的具體實施例中，本發明系統被調整以搭配一天 線使用，該系統包括：一第一匹配網路，其耦合至一第一 電路；一第二匹配網路，其耦合至一第二電路；及一開關 ，其具有一搞合至該第一網路之第一發射點（throw)、一耗 合至該第二網路之第二發射點友一耦合至天線的極點 (pole)。 在特定具體實施例中，該第一電路是一行動子系統，而 第一電路是一全球定位系統（Global Positioning System)子系 統。該系統進一步包括一控制器，用於選擇性啟動該開關 ，藉此在一第一運作模式中將該第一網路耦合至該天線 ，並且在一第二運作模式中將該第二網路耦合至該天線。 在圖中所示的具體實施例中，該第一網路將一阻抗匹配 (impedance match)提供給與該第一電路相關的該開關及該 天線。該第二網路將一阻抗匹配（impedance match)提供給與 該第二電路相關的開關及天線。該第一網路包括：一第一 電感器（L 1 )，其被連接在該第一電路與接地之間；一第二 電感器（L2)，其被連接在該第一發射點與接地之間；及一 電容器（C1 )，其被連接在該第一發射點與該第一電路之間 1309124 發明說明續頁 (3) 。該第二網路包括：一第一電感器（L3)，其被連接在該第 二發射點與接地之間；及一第二電感器（L4)，其被連接在 該第二發射點與該第二電路之間。 圖式簡單說明 圖1顯示根據本發明講授實施之天線共用系統之圖解具 體實施例的方塊圖。 圖2顯示根據本發明講授實施之天線共用系統之較佳具 體實施例的方塊圖。 圖3顯示根據本發明講授實施之適用於CDMA蜂巢式（或 PCS)子系統之天線共用系統之可切換式匹配電路具體實 施例的方塊圖。 發明詳細說明 雖然本文中參考適用於特定應用的例證具體實施例來 解說本發明，但是不應視為對本發明的限制。熟知技藝以 及使用本發明講授之人士應明白屬於本發明範疇内的額 外修改、應用及具體實施例，以及本發明所屬重要公用程 式的額外領域。 圖1顯示根據本發明講授實施之適用於泛用蜂巢式（或 PCS)子系統之天線共用系統之圖解具體實施例的方塊圖 。如圖1所示，系統10包括鞭狀（whip)或螺旋（helical)天線1 2 ，其中天線可被調整以便使用興趣的頻率運作。在圖中所 示的具體實施例中，天線1 2被設計成在規格範圍内以GPS 與蜂巢式或 PCS (Personal Communication System ;個人通訊系 統）頻率執行。如熟習此項技術者所知，以任一組頻率執 1309124 丨Λ:— μ、 發明說明續頁 行的最佳效能將需要適當的匹配網路，並且通常是一個獨 立的天線。然而，根據本發明講授，這兩組頻率都會使用 單一天線。 藉由經由開關1 4將天線1 2耦合至適當的匹配網路就可 實現這項具優勢的運作。在最佳模式中，開關1 4是電子開 關，例如，微電機械（micro-electro-mechanical ; MEM)開關、 場效電晶體（FET)、PIN二極體。然而，可使用其他技術，

而不會脫離本發明講授的範疇。插入損失（愈低愈好）及攔 截點（IIP3〜60 dBm)必須經過最佳化，以符合特定應用的效 能需求。就這些領域（GaAs、FET或MEM)的效能而言，某 些技術可提供優點。無論如何，熟習此項技術者應清楚知 道，本發明不限定於採用的切換技術。

在圖中所示的具體實施例中，開關是單極雙投（single ρ ο 1 e，d 〇 u b 1 e t h r 〇 w ; S P D T)開關。如圖1所示，開關1 4的極 點被連接至天線1 2，而其第一發射點則是經由第一匹配網 路1 6連接至行動子系統2 0。開關的第二發射點則是經由第 二匹配網路1 8連接至GP S子系統2 2。 第一匹配網路與第二匹配網路可能屬於既定應用所需 的任何設計，而不會脫離本發明的範疇。在圖中所示的具 體實施例中，第一網路1 6是LC網路並且包括：第一電感器 L 1，其被連接在行動子系統20與接地之間；第二電感器L2 ，其被連接在開關1 4之第一發射點與接地之間；及電容器 C1，其被連接在第一電感器L1與第二電感器L2之間。 在圖1所示的具體實施例中，第二網路18包括：第三電 -10 - 1309124 發明說明續頁 (8) (可能是電感器L或電容器C，視匹配需而定），其串聯於 SPST開關13並且一起連接至接地及雙工器17和19。天線匹 配網路1 5還包括串聯反應元件2，其被連接在雙工器1 7和 i 9與天線i 2之間。天線匹配網路1 5視需要包括第三反應元 件3。這個組件並聯於天線以一起連接至接地。 在圖3中，在行動模式中會切斷並聯之反應匹配元件1 及/或3的連接；藉此使信號路徑不會發生失真。在GPS模 式中會關閉開關13a或13b，以將天線匹配從蜂巢式（或PCS) 頻帶轉移至適當的頻率。在較佳具體實施例中，開關是單 極單投（single pole，single throw ; SPST)開關。 15、17和19中使用的匹配網路可能屬於既定應用所需的 任何設計，而不會脫離本發明的範疇。 開關13a或13b(圖2)或14(圖1)被傳統開關驅動器24啟動，以 響應來自中央處理單元或控制器2 6的信號。開關驅動器2 4 被調整以提供適合開關1 3 a ' 1 3 b或1 4的電子信號。中央處 理單元26經由開關驅動器24將一電話/GPS模式控制信號 提供給開關1 3 a、1 3 b或1 4。中央處理單元還接收來自使用 者介面28的輸入並且提供輸出給使用者介面28,以及與記 憶體3 0和顯示器3 2通訊。 本發明利用不會同時發生電話操作及GPS接收的事實。 因此，吾人預期，在任何特定時間，會將天線連接至GPS 子系統或行動子系統。電話會花大部份的時間使天線1 2 連接'杆動子系統20。當需要確定位置時，電話會切換至 GPS子系統22，並且此時會花約一秒鐘以下（一般情況）中 -14 - 1309124 (9) 發明說明續頁 斷行動操作。 .因此，本文已參考適用於特定應用的特定具 說明本發明。熟知技藝以及使用本發明講授之 屬於本發明範疇内的額外修改、應用及具體實 ，本發明不限定於搭配GPS和蜂巢式子系統一 據本發明講授可選擇性啟動各種子系統。 因此，隨附申請專利範圍預計涵蓋屬於本發 體實施例來 人士應明白 施例。但是 起使用。根 明範疇内的 任何及 所 有 此 類 應 用 、 圖式代 表 符 號 說 明 10 天 線 共 用 系 12 鞭 狀 或' 螺 旋 14, 13a, 13b 開 關 16 第 一 匹 配 網 20 行 動 子 系 統 18 第 二 匹 配 網 22 GPS子系統（ Ll,Lla 第 一 電 感 器 L2, L2a 第 二 感 器 L3 . 第 二 電 感 哭 L4 第 四 電 感 器 Cl 容 器 Cla 第 一 電 容 器 C2a 第 二 容 器 15 天 線 匹 配 網 17 第 一 網 路 13 SPST 開 關 修改及具體實施例。 統 天線 路 (第一網路） 路 第二網路） -15 - 1309124 (10) 發明說明績頁 1 反應 2 串聯 3 第三 24 傳統 26 中央 28 使用 30 記憶 32 顯示 元件 反應元件 反應元件 開關驅動器 處理單元或控制器 者介面 體 器 -16 -

Claims (1)

1. Ι309Ϊ2434472號專利中請案 中文申請專利範圍替換本(97年8月） 拾、申請專利範圍 1. 一種搭配一天線使用之天線共用系統，其包括： 一第一匹配網路，其耦合至一第一電路； 一第二匹配網路，其耦合至一第二電路； 一開關，其具有一耦合至該第一網路之第一發射 (throw)、一耦合至該第二網路之第二發射點及一耦合 天線的極點（pole);及 中斷構件，於一期間用於中斷介於該第一網路與該 線之間的一第一連接，以切換至介於該第二網路與該 線之間的一第二連接而獲得自該第二網路之資訊且 獲得該資訊之後用於回復至介於該第一網路與該天 之間的該第一連接。 2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一網路將一 抗匹配（impedance match)提供給與該第一電路相關的該 關及該天線。 3 .如申請專利範圍第1項之系統，其中該第二網路將一 抗匹配（impedance match)提供給與該第二電路相關的 開關及該天線。 4.如申請專利範圍第1項之系統，其中該選擇性啟動裝 包括一中央處理單元。 5 .如申請專利範圍第4項之系統，其中該選擇性啟動裝 進一步包括一開關驅動器。 6.如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一電路包括 蜂巢式或P C S子系統。 82054-970829.doc 點 至 天 天 在 線 阻 開 阻 該 置 置 1309124

   申請專利範圍續頁 7.如申請專利範圍第6項之系統，其中該第一網路是一電 感/電容網路。 8 .如申請專利範圍第7項之系統，其中該第一網路包括： 一第一電感器，其被連接在該第一電路與接地之間；一 第二電感器，其被連接在該第一發射點與接地之間；及 一電容器，其被連接在該第一發射點與該第一電路之間。 9. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該第二電路是一全 球定位系統（Global Positioning System)子系統。 10. 如申請專利範圍第9項之系統，其中該第二網路包括： 一第一電感器，其被連接在該第二發射點與接地之間； 及一第二電感器，其被連接在該第二發射點與該第二電 路之間。 11. 如申請專利範圍第1項之系統，進一步包括一使用者介 面。 12. —種備有全球定位系統設備之蜂巢式或PCS電話系統， 其包括： 一天線； 一第一匹配網路，其耦合至一蜂巢式或P C S子系統； —第二匹配網路，其耦合至一 G P S子系統； 一開關，其具有一耦合至該第一網路之第一發射點 (throw)、一耦合至該第二網路之第二發射點及一耦合至 天線的極點（pole); 一中央處理單元，用於選擇性啟動該開關，藉此在一 第一運作模式中將該第一網路耦合至該天線，並且在一 82054-970829.doc 1309124 t ^ - 申請專利範圍續頁 第二運作模式中將該第二網路耦合至該天線，且其中於 一期間中斷該第一運作模式以獲得自該GP S子系統之 資訊；以及 一使用者介面，其耦合至該中央處理器。 13. 如申請專利範圍第1 2項之系統，其中該第一網路將一阻 抗匹配（impedance match)提供給與該蜂巢式或PCS子系統 相關的該開關及該天線。 14. 如申請專利範圍第13項之系統，其中該第二網路將一阻 抗匹配（impedance match)提供給與該全球定位系統 （Global Positioning System)子系統相關的該開關及該天線。 15. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該第一網路包括： 一第一電感器，其被連接在該蜂巢式子系統與接地之間 ;一第二電感器，其被連接在該第一發射點與接地之間 :及一電容器，其被連接在該第一發射點與該蜂巢式或 PCS子系統之間。 16. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該第二網路包括： 一第一電感器，其被連接在該第二發射點與接地之間； 及一第二電感器，其被連接在該第二發射點與該全球定 位系統（Global Positioning System)子系統之間。 17. —種搭配一天線使用之天線共用系統，其包括： 一第一匹配網路，其耦合至該天線，該第一匹配網路 包含第一和第二反應元件及一耦合至該第一反應元件 之開關； 一第二匹配網路，其被耦合在該第一匹配網路與一第 82054-970829.doc 1309124 一電路 一第 二電路 啟動 18. —種搭 一可 一第 路與一 一第 二電路 中斷 線之間 線之間 獲得該 之間的 19. 如申請 包含第 20. 如申請 蜂巢式 21. 如申請 GPS雙 22. —種天 提供 將一 將一 之間； 三匹配網路，其被耦合在該第一匹配網路與一第 之間；以及 裝置，用以啟動該開關。 配一天線使用之天線共用系統，其包括： 切換式匹配網路，其耦合至該天線； 一雙工器（diplexer)，其被耦合在該可切換匹配網 第一電路之間； 二雙工器，其被耦合在該可切換匹配網路與一第 之間；以及 構件，於一期間用於中斷介於該第一網路與該天 的一第一連接，以切換至介於該第二網路與該天 的一第二連接而獲得自該第二網路之資訊且在 資訊之後用於回復至介於該第一網路與該天線 該第一連接。 專利範圍第18項之系統，其中該可切換匹配網路 一和第二反應元件及一開關。 專利範圍第1 8項之系統，其中該第一雙工器是一 或PCS雙工器。 專利範圍第2 0項之系統，其中該第二雙工器是一 :器。 線共用方法，其包括下列步驟： 一天線； 第一匹配網路耦合至一第一電路； 第二匹配網路耦合至一第二電路； 82054-970829.doc -4- 1309124 ^ ^ yf a 申請專利範圍續頁 將一開關之第一發射點耦合至該第一網路、將該開關 之第二發射點耦合至該第二網路，及將該開關之極點耦 合至該天線；以及 於一期間中斷介於該第一網路與該天線之間的一第 一連接，以切換至介於該第二網路與該天線之間的一第 二連接而獲得自該第二網路之資訊且在獲得該資訊之 後用於回復至介於該第一網路與該天線之間的該第一 連接。 82054-970829.doc