TWI385852B - 使用較高階共振之多頻帶可調諧頻率可重新組配天線 - Google Patents

Description

使用較高階共振之多頻帶可調諧頻率可重新組配天線

本發明係有關於使用較高階共振之多頻帶可調諧頻率可重新組配天線。

近年來若干不同的數位技術發展已大幅增加將大量資料從一裝置傳送至另一系統或跨越一網路至另一系統的需求。技術上的發展允許大量語音、視訊、成像以及資料資訊之數位化及壓縮，該等資訊可從電腦與其他數位設備快速傳送至該網路中之其他裝置。電腦具有較快速之中央處理單元並可實質增加記憶體之功能，此已增加對可更快速儲存與傳送大量資料之裝置的需求。

為了傳送資料，行動無線裝置合併射頻(RF)子系統來支援可能需要之該等多頻率範圍。該等無線電子系統可包括一單頻帶天線、多頻帶天線或寬頻帶天線。單頻帶天線可增加平台之空間使更多無線電整合於該平台上。多頻帶天線可將操作限制於三個或四個頻帶以維持該等頻帶中所需之天線效能。該寬頻帶天線會導入不必要之頻帶外雜訊因此需要RF前端帶通濾波器。顯而易見地，數位技術之發展已促進傳遞資料之需求並需要該相同平台中多個無線電子系統之改善。

依據本發明之一實施例，係特地提出一種使用一多頻帶對多頻帶頻率可重新組配天線進行通訊之方法，其包含下列步驟：將一第一開關與一第二開關設置於一第一位置以允許該可重新組配天線於蜂巢式頻帶中通訊；以及將該第一開關與該第二開關設置於一第二位置以允許該可重新組配天線於WLAN頻帶中通訊。

圖式簡單說明

本發明之標的於本說明書之該結論部分中已特別指出並分開要求。然而，本發明關於操作之組織及方法兩者，連同其目的、特徵與優點，可參照下列詳細說明並讀取伴隨圖式而獲得最佳了解，其中：第1圖是一繪示一無線裝置以及具有根據本發明之使用較高階共振的多頻帶可調諧頻率可重新組配天線之實施態樣的圖形；第2圖是一根據本發明之該多頻帶可調諧頻率可重新組配天線的一實施例之圖形；第3圖至第5圖是繪示於GSM 850、PCS 1900、GSM 900、DCS 1800以及IMT 2000之該等頻帶中操作的該多頻帶可調諧頻率可重新組配天線之圖形；第6圖至第8圖是繪示於WLAN之該等頻帶中操作的該多頻帶可調諧頻率可重新組配天線之圖形。

應體認為了圖形簡化及清晰說明，圖中所示元件不需照標度來描繪。例如，某些該等元件之維度為了清晰說明可相對其他元件而誇大描繪。此外，為考量適當性，該等圖形中之參考數字可重複使用以指出對應或類似的元件。

較佳實施例之詳細說明

下列詳細說明中，將提出若干特定細節來提供對本發明之一完全了解。然而，應了解對業界之熟於此技者而言，本發明在無該等特定細節時亦可加以實作。其他實例中，著名的方法、程序、元件以及電路並不詳細說明以避免混淆本發明。

第1圖繪示之該實施例顯示包括一或更多無線電以允許與其他裝置通訊之一無線通訊裝置10。通訊裝置10可於無線網路中操作，諸如，例如，根據該IEEE 802.11規格來提供無線區域網路(WLAN)之基本技術的無線保真度(Wi－Fi)網路、根據IEEE 802.16－2005之WiMax及行動WiMax網路、寬頻碼分多重存取(WCDMA)網路、以及全球行動通信系統(GSM)網路，但本發明並不僅侷限於該等網路中操作。共同放置於該通訊裝置10之相同平台的該多重無線電子系統提供於一RF/位置空間中與該網路之其他裝置通訊之功能。因此，該通訊裝置10之進階行動平台包括許可適應性調諧不同頻率來符合該等多重無線電平台之需求的一(多)支天線。

應注意通訊裝置10可應用於許多不同產品中。例如，該要求標的可合併於桌上型電腦、膝上型電腦、智慧型電話、MP3播放器、相機、傳播器以及個人數位助理(PDA)、醫藥或生物科技設備、汽車安全與保護設備、汽車寓教於樂產品、等等。然而，應了解本發明之範疇並不侷限於該等範例中。

第1圖繪示具有一收發器12及用於接收與發射一調變信號之天線的通訊裝置10之行動平台。該圖形顯示一簡化實施例來繪示將天線耦合至該收發器以容納調變/解調變。一般而言，類比前端收發器12可以是一單獨射頻(RF)分開或整合的類比電路，或者收發器12可與一處理器內嵌一起來作為一混合模式積體電路，其中該處理器處理取得指令、產生解碼、找出運算元、以及執行適當動作、之後儲存結果的功能。該處理器可包括基頻與應用處理功能，並使用一或更多處理器核心來處置應用功能，以及允許處理之工作負荷由該等核心來共享。該處理器可透過一介面26來將資料傳送至一系統記憶體28之記憶體儲存器中，該記憶體儲存器可包括諸如一隨機存取記憶體(RAM)、一唯讀記憶體(ROM)以及一非依電性記憶體之一記憶體組合。但包括於系統記憶體28中之記憶體類型、記憶體變化型態、或是記憶體組合都不是本發明之限制條件。

第2圖是一繪示本發明之一實施例，一具有適應性符合多重無線電平台需求之該可撓性的一頻率可重新組配天線之方塊圖。通訊裝置10包括將鄰近頻帶聚集一起之一天線設計，而下列表格說明3G蜂巢式與WLAN頻帶之可能的頻帶分類：

第2圖顯示具有一天線輻射元件210之一彎曲單極天線，其可使用兩個開關，亦即，開關220與開關230來調諧以容納該等蜂巢式及WLAN通訊系統中之該等七個頻帶。該等七個蜂巢式及WLAN頻帶可分為兩個分開的群組而開關220與開關230可被適當開關來提供兩個頻帶群組中之操作。通訊裝置10之實施例可使用該多頻帶對多頻帶頻率可重新組配天線來於簡化該平台整合上，實現一較小的天線尺寸並使用較少之開關數量以達到一較低的製造成本。藉由選擇不同的天線輻射元件之寬度與外型，只要如第2圖所示該饋送輸入阻抗接近50歐姆連同該50歐姆微帶饋送線215，則該等多個較高階諧波共振模式可隨各種不同比例來調諧。

開關220與230可放置於該可撓性基體之頂部或底部。而習知技術之裝置典型於該基體之頂部上使用開關，根據本發明，該等開關亦可放置於該可撓性基體之底部上以降低該開關封裝體之高度。藉由將開關220與230放置於該可撓性基體下方，該可撓性基體可放置或內嵌該膝上型電腦上蓋之該機械殼套內部，亦即，該液晶顯示器(LCD)螢幕周圍之區域。某些實施例中，該機械殼套邊緣上所選之區域可被切割來提供該等開關放置的地方。因此，過多之開關封裝體高度可從該天線型樣之頂部消除。應注意該天線基體之底部上的該等開關可使用充滿一金屬之通孔來連接至該可撓性基體頂部上之該等天線金屬型樣。

天線200可設計來於該最低頻寬中操作，並可使用諸如，例如，微電氣機械(MEM)開關、場效電晶體(FET)開關以及PIN二極體開關之RF開關來切換至較高頻率操作。藉由使用該等開關來達到不同的電氣長度與電流分佈，天線200可適應性重新組配於不同頻帶中操作。

操作上，開關220與開關230兩者可閉合來允許天線200於所列之GSM 850、PCS 1900、GSM 900、DCS 1800以及IMT 2000的該等五個頻帶中通訊。另一切換設定中，開關220與230兩者可開放來允許天線200於頻帶6及頻帶7所定義之該等WLAN頻帶中通訊。應注意該等開關220與230兩者可於幾乎相同的時間接通或斷開，使得一DC開關控制線能夠將可重新組配天線200調諧至該等不同的多頻帶階段。

此外，若開關220與230兩者於一閉合位置，則通訊裝置10組配來於該蜂巢式模式中操作，並於頻率範圍824－960 MHz，BW＝15%中提供通訊以涵蓋GSM850及900頻帶，於頻率範圍1710－2170 MHz，BW＝23.7%中提供通訊以涵蓋DCS/PCS/WCDMA。若開關220與230兩者於一斷開位置，則通訊裝置10組配來於該WLAN模式中操作，並針對802.11 b/g/n而於頻率範圍2.4－2.48 GHz，BW＝3.5%中提供通訊，針對室內/室外802.11 a/n而於頻率範圍4.9－5.9 GHz，BW＝18.5%中提供通訊。

雖然第2圖繪示用於組配天線200之操作的兩個RF開關以涵蓋該等五個蜂巢式頻帶以及該等兩個WLAN頻帶，但應指出某些實施例中，一個開關已足夠。然而，該第二RF開關提供另一個共振分支來增加該天線之頻寬。應注意從該圖形中，該等RF封裝開關可放置於該基體之背面以重新使用微帶線210所示之該天線的彎曲高度。此外，不增加該天線之該等維度下，該等RF開關可內嵌於天線設計中。

第3圖至第5圖表示具有第2圖之兩個開關的該彎曲單極天線200之特性圖，該等開關位於一閉合位置以允許於所列之GSM 850、PCS 1900、GSM 900、DCS 1800以及IMT 2000的該等五個頻帶中通訊。特別是，第3圖顯示蜂巢式組態中之該模擬回波耗損，第4圖顯示該可重新組配天線於880 MHz、峰值增益~4dBi之輻射型樣，而第5圖顯示於1940 MHz、峰值增益~4dBi之輻射型樣。

第6圖至第8圖表示具有第2圖之兩個開關的該彎曲單極天線200之特性圖，該等開關位於一斷開位置以允許於頻帶6及頻帶7所列之該等WLAN頻帶中通訊。特別是，第6圖顯示該WLAN組態中之該模擬回波耗損，第7圖顯示該可重新組配天線於2.4 GHz、峰值增益~2dBi之輻射型樣，而第8圖顯示於5 GHz、峰值增益~6dBi之輻射型樣。

而目前MXN平台針對多輸入多輸出(MIMO)系統配置一支天線或N支天線來預定頻帶，本發明可使用該多頻帶對多頻帶頻率可重新組配天線將更多無線電整合於一平台中。根據本發明，該行動平台可適應性調諧至不同組態以符合使用者需求，並依據RF干擾拒絕以及電磁干擾與功能(EMI/EMC)評估來最佳化無線電性能。一最小數量之天線元件可用來支援MIMO與切換多元性兩者。

目前為止，顯而易見地具有一單一饋送點之一多頻帶頻率可重新組配天線可用來涵蓋包括GSM 850、PCS 1900、GSM 900、DCS 1800以及IMT 2000之該等五個蜂巢式頻帶以及該等兩個WLAN頻帶。本發明之可重新組配天線提供涵蓋該等無線通訊頻帶之調諧能力時，可降低所需天線之數量以及相關聯RF開關之數量。從RF開關與RF開關控制線之數量降低來節省平台空間可提供一具有成本效益之多個無線電的無線平台環境。

因此，藉由於多頻帶可重新組配天線設計中實行自然的較高階諧波，該天線較高階共振可用來建立多頻帶對多頻帶頻率可重新組配天線。該等發明實施例中，該多頻帶對多頻帶頻率可重新組配能力可使用開關來賦能。如此空間配置可最小化而通過該鉸鏈之RF纜線數量可得以減少。

由於本發明之某些特徵已於本文中繪示及說明，所以對業界之熟於此技者而言，本發明可作許多修改、替代、變更、以及使用等效元件。於是，應了解在本發明之真實精神當中，該等後附申請專利範圍意欲涵蓋所有該類修改與變更。

10．．．通訊裝置

12．．．收發器

20．．．嵌式第一核心

22．．．嵌式第二核心

26．．．記憶體介面

28．．．系統記憶體

30．．．DDR非依電性記憶體

200．．．天線

210．．．天線輻射元件

215．．．微帶饋送線

220、230．．．開關

第1圖是一繪示一無線裝置以及具有根據本發明之使用較高階共振的多頻帶可調諧頻率可重新組配天線之實施態樣的圖形；第2圖是一根據本發明之該多頻帶可調諧頻率可重新組配天線的一實施例之圖形；第3圖至第5圖是繪示於GSM 850、PCS 1900、GSM 900、DCS 1800以及IMT 2000之該等頻帶中操作的該多頻帶可調諧頻率可重新組配天線之圖形；第6圖至第8圖是繪示於WLAN之該等頻帶中操作的該多頻帶可調諧頻率可重新組配天線之圖形。

200．．．天線

210．．．天線輻射元件

215．．．微帶饋送線

220、230．．．開關

Claims (15)

1. 一種使用多頻帶對多頻帶頻率可重新組配天線進行通訊之方法，其包含下列步驟：將一第一開關與一第二開關設置於一第一位置以調諧一天線輻射元件來允許該可重新組配天線於蜂巢式頻帶中通訊；將該第一開關與該第二開關設置於一第二位置以調諧該天線輻射元件來允許該可重新組配天線於WLAN頻帶中通訊；以及將該第一開關與該第二開關放置於一可撓性基體之一底部以減少一開關封裝體的一高度。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一位置是一閉合位置，而該第二位置是一斷開位置。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等蜂巢式頻帶包括至少GSM 850、PCS 1900、GSM 900、DCS 1800以及IMT 2000。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包括於一幾乎相同時間將該等第一及第二開關接通或斷開。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包括使用一DC開關控制線來將該可重新組配天線調諧至不同的多頻帶階段。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包括於該多頻帶可重新組配天線中使用自然較高階諧波，以動態調整該多頻帶對多頻帶頻率可重新組配天線。
7. 一種多頻帶可調諧頻率可重新組配天線，其包含：第一與第二開關；以及一天線輻射元件，其可操作以於該等第一及第二開關處於一第一位置時適於蜂巢式頻帶，且於該等第一及第二開關處於一第二位置時適於WLAN頻帶，其中該等第一及第二開關設置於一基體之一底部側面上以減少該天線輻射元件之高度。
8. 如申請專利範圍第7項之多頻帶可調諧頻率可重新組配天線，其更包括：一實質為50歐姆之輸入阻抗，在無額外匹配需求的情況下其用於饋給該天線輻射元件。
9. 如申請專利範圍第7項之多頻帶可調諧頻率可重新組配天線，其中選擇不同的天線金屬型樣寬度及外型，而允許多個較高階諧波共振模式被調諧。
10. 如申請專利範圍第7項之多頻帶可調諧頻率可重新組配天線，其中該等第一及第二開關是場效電晶體(FET)開關。
11. 如申請專利範圍第7項之多頻帶可調諧頻率可重新組配天線，其中該等第一及第二開關是PIN二極體開關。
12. 如申請專利範圍第7項之多頻帶可調諧頻率可重新組配天線，其中該等第一及第二開關是微電氣機械(MEM)開關。
13. 一種具有可重新組配天線之無線電，其包含：第一及第二開關，其處於一第一位置時可允許該可 重新組配天線於蜂巢式頻帶中通訊，而處於一第二位置時可允許該可重新組配天線於WLAN頻帶中通訊；以及一DC開關控制線，其耦合至該等第一及第二開關來實質地一起切換該等第一及第二開關，以致使該可重新組配天線能調諧至不同的多頻帶階段；以及讓該等第一及第二開關附接於下方以減少一開關封裝體之高度的一可撓性基體。
14. 如申請專利範圍第13項之無線電，其中該DC開關控制線及RF信號線各自獨立來避免交叉耦合與信號干擾。
15. 如申請專利範圍第13項之無線電，其中一包括該開關封裝體之天線元件設置於一膝上型電腦上蓋之一機械殼套內部。