TWI407690B - 寬頻天線匹配裝置及其方法 - Google Patents

Description

寬頻天線匹配裝置及其方法

本發明是有關於天線阻抗匹配(antenna impedance matching)的方法，且特別是有關於一種寬頻天線匹配裝置及其方法。

目前無線通訊裝置，例如行動電話，正朝向體積小的方向發展。但是無線通訊裝置同時仍具有多個操作頻帶，例如，全球行動通信系統(global system for mobile communications，簡稱為GSM)常用的4個頻帶如850MHz、900MHz、1800MHz與1900MHz等。當無線通訊裝置的體積變小時，機構、天線本體與無線通訊裝置的電路等因素會使得無線通訊裝置整體的無線訊號收發特性變差，尤其是天線在各頻帶的增益效能以及阻抗頻寬(impedance bandwidth)會減少。

圖1是一種習知寬頻天線阻抗匹配網路系統的示意圖。請參見圖1，寬頻天線阻抗匹配網路系統100包括一個寬頻天線110、一個頻帶匹配網路(band matching network)120與射頻收發器132。寬頻天線110連接至頻帶匹配網路120，而寬頻天線阻抗匹配網路系統100中的射頻收發器(radio frequency transceiver)132也連接頻帶匹配網路120，以預期達到射頻收發器132與寬頻天線110的阻抗匹配。然而，習知技術通常所採用的頻帶匹配技術僅針對無線通訊裝置所使用的一個操作頻帶來設計頻帶匹配網路120。例如，僅在頻帶匹配網路120中針對較常使用頻帶的900MHz進行頻帶匹配，而在操作其他頻帶如850MHz、1800MHz與1900MHz的時候，仍共用此頻帶匹配網路120。由此可知，當操作其他頻帶如850MHz、1800MHz與1900MHz的時候，射頻收發器132與寬頻天線110無法獲得良好的阻抗匹配，使得無線通訊裝置無法獲得良好的阻抗頻寬，以致於整體無線訊號收發特性惡化。

承上所述，根據本發明之示範實施例，本發明提供一種寬頻天線匹配裝置及其方法。寬頻天線匹配裝置依據無線通訊裝置目前的操作頻帶，藉由頻帶選擇單元選取多個頻帶匹配網路當中對應此操作頻帶的一個頻帶匹配網路，來達成寬頻天線與射頻收發器之間的阻抗匹配。據此，可以獲得較佳之無線通訊裝置的整體無線訊號收發特性。

根據本發明的示範實施例，本發明提出一種寬頻天線匹配裝置，適用於具有多個操作頻帶的無線通訊裝置。上述之寬頻天線匹配裝置包括頻帶匹配模組、第一頻帶選擇單元與第二頻帶選擇單元。頻帶匹配模組，包括N個頻帶匹配網路，其中，在此些操作頻帶其中之一時，N個頻帶匹配網路的其中之一使得無線通訊裝置的寬頻天線與射頻收發器的阻抗匹配，且N為大於等於2的正整數。第一頻帶選擇單元，連結寬頻天線與頻帶匹配模組，而第二頻帶選擇單元，連結射頻收發器與頻帶匹配模組。另外，第一頻帶選擇單元與第二頻帶選擇單元依據無線通訊裝置的目前操作頻帶，同時選擇連接N個頻帶匹配網路的其中之一，使得寬頻天線與射頻收發器在此目前操作頻帶中的阻抗匹配。

根據本發明的示範實施例，本發明提出一種寬頻天線匹配方法，適用於具有多個操作頻帶的無線通訊裝置，而無線通訊裝置包括第一頻帶選擇單元、第二頻帶選擇單元與頻帶匹配模組。上述之寬頻天線匹配方法包括以下步驟。首先，藉由第一頻帶選擇單元連結寬頻天線與頻帶匹配模組。接著，藉由第二頻帶選擇單元連結射頻收發器與頻帶匹配模組。然後，依據無線通訊裝置的目前操作頻帶，選擇連接頻帶匹配模組之N個頻帶匹配網路的其中之一至寬頻天線與射頻收發器，使得寬頻天線與射頻收發器在此目前操作頻帶中的阻抗匹配，其中，N為大於等於2的正整數。

基於上述，本發明之示範實施例提供一種寬頻天線匹配裝置及其方法。寬頻天線匹配裝置依據無線通訊裝置目前的操作頻帶，藉由頻帶選擇單元從多個頻帶匹配網路之中，動態性選取對應此操作頻帶的一個頻帶匹配網路來連接寬頻天線與射頻收發器，使得寬頻天線與射頻收發器在此操作頻帶中的阻抗匹配。如此，無線通訊裝置可以獲得較佳的阻抗頻寬，進而改善整體無線訊號收發表現(over-the-air performance，簡稱為OTA performance)。

下文特舉本發明之示範實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下，以讓上述特徵和優點能更明顯易懂。

現在將詳細參照所揭露之示範實施例，所述之示範實施例多繪示於附圖中，附帶一提的是，整個附圖中相同的參考標記用於表示相同或相似的元件。

根據本發明之示範實施例，本發明提供一種寬頻天線匹配裝置及其方法。寬頻天線匹配裝置依據無線通訊裝置目前的操作頻帶，藉由頻帶選擇單元從多個頻帶匹配網路之中，選取對應此操作頻帶的一個頻帶匹配網路來連接寬頻天線與射頻收發器，使得寬頻天線與射頻收發器之間的阻抗匹配。如此，無線通訊裝置可以獲得較佳的整體無線訊號收發特性。

圖2是根據本發明之一示範實施例所繪示一種寬頻天線匹配裝置的系統方塊圖。請參照圖2，在本示範實施例中，系統200設置於一個無線通訊裝置內，而系統200包括寬頻天線110、天線匹配裝置210與射頻收發器132。而天線匹配裝置210包括第一頻帶選擇單元230、頻帶匹配模組(band matching module)220、第二頻帶選擇單元240。

請繼續參照圖2，在本示範實施例中，寬頻天線110與第一頻帶選擇單元230連接於A點，而射頻收發器132與第二頻帶選擇單元240連接於B點。第一頻帶選擇單元230與第二頻帶選擇單元240分別將頻帶匹配模組220耦接至寬頻天線110與射頻收發器132。頻帶匹配模組220包括N個的頻帶匹配網路(band matching network)，分別為第1頻帶匹配網路2201、…、第N頻帶匹配網路220N，其中，N為大於等於2的正整數，且N等於此無線通訊裝置的多個操作頻帶的總數。舉例來說，假設無線通訊裝置具有GSM的4個操作頻帶如850MHz、900MHz、1800MHz與1900MHz時，則N為4。然而本發明並不限定於此，在本發明之其他實施例中，無線通訊裝置還可以包括其他數目的操作頻帶，也可以支援GSM系統以外的無線通訊系統，例如：寬頻分碼多重接取(Wideband Code Division Multiple Access，簡稱為WCDMA)系統、分碼多重接取2000版(簡稱為cdma2000)系統或時分同步分碼多重接取(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，簡稱為TD-SCDMA)系統等。另外，無線通訊裝置可以為行動電話、行動上網裝置(mobile Internet device)或無線網路卡(wireless network card)。

在本示範實施例中，在無線通訊裝置的多個操作頻帶的任何一個操作頻帶中，N個頻帶匹配網路的其中之一對應到此操作頻帶，使得無線通訊裝置的寬頻天線110與射頻收發器132在此操作頻帶中的阻抗匹配。換言之，第1頻帶匹配網路2201、…、第N頻帶匹配網路220N各自對應於多個操作頻帶的其中之一，且每一頻帶匹配網路於所對應的操作頻帶中，使得寬頻天線110與射頻收發器132的阻抗匹配。舉例說明，在本示範實施例中，假設無線通訊裝置具有GSM的4個操作頻帶如850MHz、900MHz、1800MHz與1900MHz，則可以將4個頻帶匹配網路如第1頻帶匹配網路2201、第2頻帶匹配網路2202、第3頻帶匹配網路2203與第4頻帶匹配網路2204分別設置為對應至操作頻帶850MHz、900MHz、1800MHz與1900MHz，並且第1頻帶匹配網路2201、第2頻帶匹配網路2202、第3頻帶匹配網路2203與第4頻帶匹配網路2204分別在操作頻帶850MHz、900MHz、1800MHz與1900MHz中，使寬頻天線110與射頻收發器132的阻抗匹配。

在本示範實施例中，為了達到射頻收發器132與寬頻天線110的阻抗匹配，第一頻帶選擇單元230與第二頻帶選擇單元240依據無線通訊裝置目前的操作頻帶，同時選擇連接N個頻帶匹配網路的其中之一，使得寬頻天線110與射頻收發器132在目前之操作頻帶中的阻抗匹配。據此，無線通訊裝置可以獲得較佳的阻抗頻寬(impedance bandwidth)以及整體無線訊號收發特性。

在本示範實施例中，第一頻帶選擇單元230與第二頻帶選擇單元240各自包括一開關(未繪示)，並且第一頻帶選擇單元230與第二頻帶選擇單元240各自藉由此開關選擇連接N個頻帶匹配網路的其中之一。在本發明之其他實施例中，第一頻帶選擇單元230與第二頻帶選擇單元240還可以各自包括至少兩個二極體與至少一個傳輸線模組(未繪示)，並且第一頻帶選擇單元230與第二頻帶選擇單元240各自藉由這些二極體與此傳輸線模組選擇連接至N個頻帶匹配網路的其中之一。傳輸線模組包括多個傳輸線，且在無線通訊裝置的每一操作頻帶中，此些傳輸線的其中之一為導通，而其餘傳輸線為斷路。

圖3是根據本發明之一示範實施例所繪示一種寬頻天線匹配方法的流程圖。請同時參照圖2與圖3，在本示範實施例中，寬頻天線匹配方法300從步驟S302開始，並接續進行步驟S304。在步驟S304中，寬頻天線匹配方法300藉由第一頻帶選擇單元230連結寬頻天線110與頻帶匹配模組220。步驟S304後，接續進行步驟S306。在步驟S306中，寬頻天線匹配方法300藉由第二頻帶選擇單元240連結射頻收發器132與頻帶匹配模組220。步驟S306後，接續進行步驟S308。在步驟S308中，寬頻天線匹配方法300依據無線通訊裝置目前的操作頻帶，選擇連接頻帶匹配模組220之N個頻帶匹配網路的其中之一，使得寬頻天線110與射頻收發器132在目前之操作頻帶中的阻抗匹配。步驟S308後，接續進行步驟S310，寬頻天線匹配方法300至此結束。在此值得一提的是，上述之步驟S304至步驟S308可以同時進行，且上述之順序可以掉換。

綜上所述，根據本發明之示範實施例，本發明提供一種寬頻天線匹配裝置及其方法。寬頻天線匹配裝置依據無線通訊裝置目前的操作頻帶，藉由頻帶選擇單元從多個頻帶匹配網路之中，動態性選取對應此操作頻帶的一個頻帶匹配網路來連接寬頻天線與射頻收發器，使得寬頻天線與射頻收發器在此操作頻帶中的阻抗匹配。如此，無線通訊裝置可以獲得較佳的阻抗頻寬，進而改善整體無線訊號收發表現(OTA performance)。

雖然已以示範實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明之可實施方式，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離所揭露實施例之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110．．．寬頻天線

120．．．頻帶匹配網路

132．．．射頻收發器

210．．．天線匹配裝置

220．．．頻帶匹配模組

2201、…、220N．．．第1頻帶匹配網路、…、第N頻帶匹配網路

230．．．第一頻帶選擇單元

240．．．第二頻帶選擇單元

S302~S310．．．本發明之一示範實施例所繪示一種寬頻天線匹配方法的各步驟

圖1是一種習知寬頻天線阻抗匹配網路系統的示意圖。

圖2是根據本發明之一示範實施例所繪示一種寬頻天線匹配裝置的系統方塊圖。

圖3是根據本發明之一示範實施例所繪示一種寬頻天線匹配方法的流程圖。

110．．．寬頻天線

132．．．射頻收發器

210．．．天線匹配裝置

230．．．第一頻帶選擇單元

220．．．頻帶匹配模組

2201、…、220N．．．第1頻帶匹配網路、…、第N頻帶匹配網路

240．．．第二頻帶選擇單元

Claims (12)

1. 一種寬頻天線匹配裝置，適用於具有多個操作頻帶的一無線通訊裝置，該寬頻天線匹配裝置包括：一頻帶匹配模組，包括N個頻帶匹配網路，其中，在該些操作頻帶其中之一時，該N個頻帶匹配網路的其中之一使得該無線通訊裝置的一寬頻天線與一射頻收發器的阻抗匹配，且N為大於等於2的正整數；以及一第一頻帶選擇單元，連結該寬頻天線與該頻帶匹配模組；一第二頻帶選擇單元，連結該射頻收發器與該頻帶匹配模組；以及其中，該第一頻帶選擇單元與該第二頻帶選擇單元更依據該無線通訊裝置的一目前操作頻帶，同時選擇連接該N個頻帶匹配網路的其中之一，使得該寬頻天線與該射頻收發器在該目前操作頻帶中的阻抗匹配。
2. 如申請專利範圍第1項所述之該寬頻天線匹配裝置，其中，該N個頻帶匹配網路各自對應於該些操作頻帶的其中之一，且每一頻帶匹配網路於所對應的操作頻帶中，使得該寬頻天線與該射頻收發器的阻抗匹配。
3. 如申請專利範圍第1項所述之該寬頻天線匹配裝置，其中，N等於該些操作頻帶的一總數。
4. 如申請專利範圍第1項所述之該寬頻天線匹配裝置，其中，該第一頻帶選擇單元與該第二頻帶選擇單元各自包括一開關，且該第一頻帶選擇單元與該第二頻帶選擇單元各自藉由該開關選擇連接至該N個頻帶匹配網路的其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之該寬頻天線匹配裝置，其中，該第一頻帶選擇單元與該第二頻帶選擇單元各自包括至少兩個二極體與至少一傳輸線模組，並藉由該些二極體與該至少一傳輸線模組選擇連接至該N個頻帶匹配網路的其中之一，其中，該傳輸線模組包括多個傳輸線，且在每一操作頻帶中，該些傳輸線其中之一為導通，其餘傳輸線為斷路。
6. 如申請專利範圍第1項所述之該寬頻天線匹配裝置，其中，該無線通訊裝置為一行動電話、一行動上網裝置或一無線網路卡。
7. 一種寬頻天線匹配方法，適用於具有多個操作頻帶的一無線通訊裝置，其中，該無線通訊裝置包括一第一頻帶選擇單元、一第二頻帶選擇單元與一頻帶匹配模組，該寬頻天線匹配方法包括：藉由該第一頻帶選擇單元連結該寬頻天線與該頻帶匹配模組；藉由該第二頻帶選擇單元連結該射頻收發器與該頻帶匹配模組；依據該無線通訊裝置一目前操作頻帶，選擇連接該頻帶匹配模組之N個頻帶匹配網路的其中之一至該寬頻天線與該射頻收發器，使得該寬頻天線與該射頻收發器在該目前操作頻帶中的阻抗匹配，其中，N為大於等於2的正整數。
8. 如申請專利範圍第7項所述之該寬頻天線匹配方法，其中，該N個頻帶匹配網路各自對應於該些操作頻帶其中之一，且每一頻帶匹配網路於所對應的操作頻帶中，使得該寬頻天線與該射頻收發器的阻抗匹配。
9. 如申請專利範圍第7項所述之該寬頻天線匹配方法，其中，N等於該些操作頻帶的一總數。
10. 如申請專利範圍第7項所述之該寬頻天線匹配方法，其中，該第一頻帶選擇單元與該第二頻帶選擇單元各自包括一開關，且該第一頻帶選擇單元與該第二頻帶選擇單元各自藉由該開關選擇連接至該N個頻帶匹配網路的其中之一。
11. 如申請專利範圍第7項所述之該寬頻天線匹配方法，其中，該第一頻帶選擇單元與該第二頻帶選擇單元各自包括至少兩個二極體與至少一傳輸線模組，並藉由該些二極體與該至少一傳輸線模組選擇連接至該N個頻帶匹配網路的其中之一，其中，該傳輸線模組包括多個傳輸線，且在每一操作頻帶中，該些傳輸線其中之一為導通，其餘傳輸線為斷路。
12. 如申請專利範圍第7項所述之該寬頻天線匹配方法，其中，該無線通訊裝置為一行動電話、一行動上網裝置或一無線網路卡。