TWI436620B - 可攜式電子裝置及其控制方法 - Google Patents

Description

可攜式電子裝置及其控制方法

本發明是有關於一種電子裝置及其控制方法，且特別是有關於一種可攜式電子裝置及其控制方法。

現今電子通訊產品(例如：筆記型電腦、平板電腦、手機以及無線網路設備等等)均朝向輕薄型態發展，以增加其可攜性與便利性。然而，由於電子通訊產品在操作時所擺放的方向與位置，使得人體與上述產品中用來發射與接收無線電波訊號之天線之間的距離愈來愈靠近，導致人體會受到無線電波影響，而對身體健康造成威脅。所以，檢驗人體吸收電磁波能量高低的特定吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)測試，也因此成為電子通訊產品在研發過程當中所必須通過的規範。

傳統作法是將電子通訊產品之無線電波輸出功率調低，例如，降低射頻晶片輸出功率或增加射頻訊號傳遞路徑上之損耗，以降低天線輻射輸出之無線電波功率，減少人體吸收電磁波的能量。雖然上述作法可使得電子通訊產品符合人體之特定吸收率的測試規範要求，卻讓使用者在操作此電子通訊產品時，將會長時間處於通訊品質較差的輸出功率狀態。

因此，習知技術中的電子通訊產品之無線電波輸出功率與特定吸收率測試之間，仍有上述需要克服之問題。

因此，本揭示內容之一態樣在於提供一種可攜式電子裝置，以克服上述無線電波輸出功率與特定吸收率測試之間的問題。

上述可攜式電子裝置，至少包含天線單元、感測單元、阻抗單元以及切換單元。感測單元設置相鄰於天線單元，用以獲取人體靠近天線單元之感測狀態，並輸出相對應之感測訊號。阻抗單元用以提供至少一等效阻抗。切換單元配置於天線單元和阻抗單元之間，天線單元可透過切換單元電性耦接至阻抗單元，且切換單元可依據感測訊號切換阻抗單元提供的等效阻抗，使得天線單元與天線單元的訊號傳遞路徑之匹配阻抗依據等效阻抗產生變化。

於本發明之一實施例中，其中切換單元包含雙路開關，上述雙路開關之一端電性耦接天線單元，其另一端電性耦接阻抗單元。

於本發明之一實施例中，上述可攜式電子裝置更包含匹配單元，上述匹配單元電性耦接天線單元，用以在訊號傳遞路徑上提供與天線單元匹配之等效匹配阻抗。

於本發明之一實施例中，其中切換單元包含三路開關，上述三路開關之共用端電性耦接天線單元，其餘兩端之一者電性耦接阻抗單元。

於本發明之一實施例中，其中匹配單元與阻抗單元並聯相接，使得天線單元之訊號輸出功率依據等效匹配阻抗與等效阻抗並聯形成之共同阻抗而減低。

於本發明之一實施例中，其中感測單元包含光學感測器、水平感測器、溫度感測器、紅外線感測器以及壓力感測器中至少一者。

本揭示內容之另一態樣在於提供一種可攜式電子裝置之控制方法，以克服上述無線電波輸出功率與特定吸收率測試之間的問題。

上述可攜式電子裝置之控制方法中，可攜式電子裝置具有天線單元，其控制方法至少包含如下。首先獲取人體靠近可攜式電子裝置之感測狀態，並輸出相對應之感測訊號。然後依據感測訊號進行切換動作，以使天線單元電性耦接提供至少一等效阻抗之阻抗單元。切換阻抗單元提供的等效阻抗，使天線單元與天線單元的訊號傳遞路徑之匹配阻抗產生變化。

於本發明之一實施例中，上述可攜式電子裝置之控制方法更包含以下步驟：依據天線單元與天線單元的訊號傳遞路徑之匹配阻抗所產生的變化，以減低天線單元之訊號輸出功率。

於本發明之一實施例中，上述可攜式電子裝置之控制方法更包含以下步驟：並聯相接等效阻抗與訊號傳遞路徑上之等效匹配阻抗，以產生訊號傳遞路徑之匹配阻抗變化。

於本發明之一實施例中，其中獲取人體靠近可攜式電子裝置之感測狀態之步驟更包含：利用光學感測、水平感測、溫度感測、紅外線感測以及壓力感測方式中至少一者擷取人體靠近可攜式電子裝置之感測狀態。

以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之較佳實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。

請參照第1圖。第1圖係繪示依照本揭示內容之第一實施方式的一種可攜式電子裝置100之電路方塊示意圖。上述可攜式電子裝置100至少包含天線單元110、感測單元120、阻抗單元130以及切換單元140，其中感測單元120設置相鄰於天線單元110，用以獲取人體靠近天線單元110之感測狀態，並輸出相對應之感測訊號。阻抗單元130用以提供至少一等效阻抗。切換單元140配置於天線單元110和阻抗單元130之間，天線單元110可透過切換單元140電性耦接至阻抗單元130，且切換單元140可依據感測訊號切換阻抗單元130提供的等效阻抗，使得天線單元110與天線單元110的訊號傳遞路徑之匹配阻抗依據等效阻抗產生變化。在本實施例中，上述可攜式電子裝置100更可包含射頻電路單元150，其輸出端在訊號傳遞路徑上經由切換單元140電性耦接天線單元110，用以發送射頻訊號。

在本實施方式之一實施例中，切換單元140可為雙路開關，例如，單刀單擲(Single Pole Single Through,SPST)開關。上述切換單元140之第一切換端141電性耦接於天線單元110與射頻電路單元150之間，其第二切換端142電性耦接阻抗單元130。除此之外，阻抗單元130可包含電容、電感、電阻以及傳輸線段中至少一者以形成等效阻抗。

在本實施方式之另一實施例中，感測單元120可包含光學感測器、水平感測器、溫度感測器、紅外線感測器以及壓力感測器中至少一者。

依據上述，感測單元120設置相鄰於天線單元110。例如，感測單元120可為光學感測器，當感測單元120未偵測到人體靠近天線單元110時(例如，人體與天線單元110之間的距離大於1公尺)，因為感測單元120不會受到人體的遮蔽，其感應光線的照度維持在一個臨界值(例如：100流明)以上，因此感測單元120相對應輸出之感測訊號可為失能狀態。切換單元140因接收到感測單元120之輸出為失能狀態下的感測訊號，致使切換單元140不進行動作或是保持在正常狀態(例如，常態開啟之雙路開關，其兩端點之間於正常狀態下係保持在開路狀態)，使得第一切換端141與第二切換端142之間為開路。此時，由射頻電路單元150輸出端往切換單元140看過去之匹配阻抗，維持在良好訊號傳遞之匹配阻抗狀態(例如：50歐姆)。所以，射頻訊號由射頻電路單元150輸出之後，在良好的匹配阻抗狀態下直接傳遞至天線單元110，並維持最大的無線電波輸出功率(例如：24 dBm或250 mW)，而得到最佳通訊品質。

反之，當感測單元120偵測到人體靠近天線單元110時(例如，人體與天線單元110之間的距離小於1公尺)，因為感測單元120受到人體的遮蔽，使其感應光線的照度低於一個臨界值(例如：100流明)以下，因此感測單元120相對應輸出之感測訊號轉換為致能狀態。切換單元140因接收到感測單元120之輸出為致能狀態下的感測訊號，致使切換單元140進行切換動作，使得第一切換端141連接第二切換端142。此時，射頻訊號由射頻電路單元150輸出之後，會先經過一個並接的阻抗單元130，然後再傳遞至天線單元110。阻抗單元130之等效阻抗將改變由射頻電路單元150之輸出端往切換單元140看過去之匹配阻抗，使其不再為良好的匹配阻抗狀態，並且造成射頻訊號能量反射，使得無線電波輸出功率減少(例如：18 dBm或62.5 mW)。當人體再度遠離天線單元110時，感測單元120所感應到光線的照度回復到一個臨界值(例如：100流明)之上，因此感測單元120輸出之感測訊號轉換為失能狀態，致使切換單元140進行切換動作，使得第一切換端141與第二切換端142之間回復到開路狀態，因而恢復最大無線電波輸出功率，以恢復最佳通訊品質。

請參照第2圖。第2圖係繪示依照本揭示內容之第二實施方式的一種可攜式電子裝置200之電路方塊示意圖。上述可攜式電子裝置200至少包含天線單元210、感測單元220、阻抗單元230、切換單元240以及匹配單元260，其中感測單元220設置相鄰於天線單元210，用以獲取人體靠近天線單元210之感測狀態，並輸出相對應之感測訊號。阻抗單元230用以提供至少一等效阻抗。匹配單元260電性耦接天線單元210，用以在訊號傳遞路徑上提供與天線單元210匹配之等效匹配阻抗。切換單元240配置於匹配單元260和阻抗單元230之間，並依據感測訊號進行切換，以致匹配單元260與阻抗單元230並聯相接，使得天線單元210之訊號輸出功率依據等效匹配阻抗與等效阻抗並聯形成之共同阻抗而減低。在本實施例中，上述可攜式電子裝置200更可包含射頻電路單元250，其輸出端在訊號傳遞路徑上經由切換單元240以及匹配單元260之後電性耦接天線單元210，用以發送射頻訊號。

在本實施方式之一實施例中，匹配單元260可由排列成π型之三個電容元件(未繪示)組成，或是排列成T型之三個電容元件(未繪示)組成，以提供等效匹配阻抗。匹配單元260亦可由其他具匹配阻抗功能之元件所形成，其元件型式與元件數值不以上述為限。

在本實施方式之另一實施例中，切換單元240可為雙路開關，例如，單刀單擲(SPST)開關。上述切換單元240之第一切換端241電性耦接於匹配單元260與射頻電路單元250之間，其第二切換端242電性耦接阻抗單元230。除此之外，阻抗單元230可包含電容、電感、電阻以及傳輸線段中至少一者以形成等效阻抗。

因此，在上述第二實施方式中，天線單元210之訊號輸出功率可依據阻抗單元230之等效阻抗與匹配單元260之等效匹配阻抗並聯形成之共同阻抗而減低。除此之外，上述可攜式電子裝置200之結構配置與操作方式均與第一實施方式相同或相似，故於此不再贅述。

請參照第3圖。第3圖係繪示依照本揭示內容之第三實施方式的一種可攜式電子裝置300之電路方塊示意圖。上述可攜式電子裝置300至少包含天線單元310、感測單元320、阻抗單元330以及切換單元340，其中，感測單元320設置相鄰於天線單元310，用以獲取人體靠近天線單元310之感測狀態，並輸出相對應之感測訊號。阻抗單元330用以提供至少一等效阻抗。切換單元340配置於天線單元310和阻抗單元330之間，天線單元310可透過切換單元340電性耦接至阻抗單元330，且切換單元340可依據感測訊號切換阻抗單元330提供的等效阻抗，使得天線單元310與天線單元310的訊號傳遞路徑之匹配阻抗依據等效阻抗產生變化。在本實施例中，上述可攜式電子裝置300更可包含射頻電路單元350，其輸出端在訊號傳遞路徑上經由切換單元340電性耦接天線單元310，用以發送與接收射頻訊號。

在本實施方式之一實施例中，切換單元340可為三路開關，例如，單刀雙擲(Single Pole Double Throw,SPDT)開關。上述切換單元340之第一切換端341可為開路而未連接其他元件，其第二切換端342則電性耦接阻抗單元330，其共用端345則電性耦接於天線單元310與射頻電路單元350之間。除此之外，阻抗單元330可包含電容、電感、電阻以及傳輸線段中至少一者以形成等效阻抗。

依據上述，感測單元320設置相鄰於天線單元310。當感測單元320並未偵測到人體靠近天線單元310時(例如，人體與天線單元310之間的距離大於1公尺)，則此感測單元320相對應輸出之感測訊號可為失能狀態。切換單元340因接收到感測單元320之輸出為失能狀態下的感測訊號，致使切換單元340之共用端345連接第一切換端341。因為第一切換端341為開路而未外接元件，使得由射頻電路單元350之輸出端往切換單元340看過去之匹配阻抗，維持在良好訊號傳遞之匹配阻抗狀態(例如：50歐姆)。所以，射頻訊號由射頻電路單元350輸出之後，在良好的匹配阻抗狀態下直接傳遞至天線單元310，並維持最大的無線電波輸出功率(例如：24 dBm或250 mW)，而得到最佳通訊品質。

反之，當感測單元320偵測到人體靠近天線單元310時(例如，人體與天線單元310之間的距離小於1公尺)，則此感測單元320輸出之感測訊號轉換為致能狀態。切換單元340因接收到感測單元320之輸出為致能狀態下的感測訊號，致使切換單元340進行切換動作，使得切換單元340之共用端345連接第二切換端342。此時，射頻訊號由射頻電路單元350輸出之後，會先經過一個並接的阻抗單元330，然後再傳遞至天線單元310。阻抗單元330之等效阻抗將改變由射頻電路單元350之輸出端往切換單元340看過去之匹配阻抗，使其不再為良好的匹配阻抗狀態，並且造成射頻訊號能量反射，使得無線電波輸出功率減少(例如：18 dBm或62.5 mW)。當人體再度遠離天線單元310時，感測單元320輸出之感測訊號將轉換為失能狀態，致使切換單元340進行切換動作，使得共用端345連接第一切換端341，因而恢復最大無線電波輸出功率，以恢復最佳通訊品質。

請參照第4圖。第4圖係繪示依照本揭示內容之第四實施方式的一種可攜式電子裝置400之電路方塊示意圖。相較於第3圖所示之可攜式電子裝置300，本實施方式之可攜式電子裝置400同樣包含天線單元410、感測單元420、阻抗單元430、切換單元440以及射頻電路單元450。

在本實施方式之一實施例中，阻抗單元430更可包含第一阻抗431、第二阻抗432以及第三阻抗433，且上述三種阻抗中之每一者均具有相異之等效阻抗。除此之外，切換電路440可為單刀四擲(SP4T)開關，其第一切換端441為開路而未外接電路，第二切換端442電性耦接第一阻抗431，第三切換端443電性耦接第二阻抗432，第四切換端444電性耦接第三阻抗433，共用端445電性耦接於天線單元410與射頻電路單元450之間。

舉例來說，當感測單元420並未偵測到人體靠近天線單元410時(例如，人體與天線單元410之間的距離大於1公尺)，則此感測單元420相對應輸出之感測訊號可為失能狀態。切換單元440因接收到感測單元420之輸出為失能狀態下的感測訊號，致使切換單元440進行切換動作，使其共用端445連接第一切換端441。因為第一切換端441為開路未外加元件，使得由射頻電路單元450輸出端往切換單元440看過去之匹配阻抗，維持在良好訊號傳遞之匹配阻抗狀態(例如：50歐姆)。所以，射頻訊號由射頻電路單元450輸出之後，在良好的匹配阻抗狀態下直接傳遞至天線單元410，並維持最大的無線電波輸出功率(例如：24 dBm或250 mW)，而得到最佳通訊品質。

再者，當感測單元420偵測到人體靠近天線單元410時(例如，人體與天線單元410之間的距離小於1公尺而大於50公分)，則此感測單元420相對應輸出之感測訊號轉換為第一致能狀態。切換單元440因接收到感測單元420之輸出為第一致能狀態下的感測訊號，致使切換單元440進行切換動作，使得共用端445連接第二切換端442。此時，射頻訊號由射頻電路單元450輸出之後，會先經過一個並接的第一阻抗431，然後再傳遞至天線單元410。第一阻抗431之等效阻抗將改變由射頻電路單元450輸出端往切換單元440看過去之匹配阻抗，使其不為良好的匹配阻抗狀態，並且造成射頻訊號能量反射，使得無線電波輸出功率減少(例如：21 dBm或125 mW)。

同理，當感測單元420偵測到人體更靠近天線單元410時(例如，人體與天線單元410之間的距離小於50公分而大於10公分)，則此感測單元420相對應輸出之感測訊號轉換為第二致能狀態。根據上述第二致能狀態，致使切換單元440進行切換動作，使得共用端445連接第三切換端443。此時，射頻訊號由射頻電路單元450輸出之後，會先經過一個並接的第二阻抗432，然後再傳遞至天線單元410。第二阻抗432之等效阻抗將改變由射頻電路單元450輸出端往切換單元440看過去之匹配阻抗，使其不為良好的匹配阻抗狀態，並且造成射頻訊號能量反射，使得無線電波輸出功率更減少(例如：18 dBm或62.5 mW)。

如上所述，當感測單元420偵測到人體更加靠近天線單元410時(例如，人體與天線單元410之間的距離小於10公分)，則此感測單元420相對應輸出之感測訊號轉換為第三致能狀態。根據上述第三致能狀態，致使切換單元440進行切換動作，使得共用端445連接第四切換端444。此時，射頻訊號由射頻電路單元450輸出之後，會先經過一個並接的第三阻抗433，然後再傳遞至天線單元410。第三阻抗433之等效阻抗將改變由射頻電路單元450輸出端往切換單元440看過去之匹配阻抗，使其不為良好的匹配阻抗狀態，並且造成射頻訊號能量反射，使得無線電波輸出功率更加減少(例如：15 dBm或31.25 mW)。更進一步來說，當人體與天線單元410之間恢復一定距離時，感測單元420隨即輸出相對應之感測訊號，使得切換單元440進行相對應之切換動作，因而產生相對應之無線電波輸出功率。

由上述實施方式可知，可攜式電子裝置400可依據人體靠近天線單元410之相異距離程度，產生相異之無線電波輸出功率，使其符合電磁波對於人體之特定吸收率測試規範，以保護人體不受電磁波危害。同理，上述切換單元440可為單刀多擲開關，並且搭配複數個等效阻抗，然後根據感測人體靠近天線單元410之相異距離程度，相對應切換至上述等效阻抗中之一者，以產生符合特定吸收率測試規範之無線電波輸出功率。

本揭示內容之另一實施方式係關於一種可攜式電子裝置之控制方法。請同時參照第1圖與第2圖，上述可攜式電子裝置100之控制方法包含獲取人體靠近可攜式電子裝置100之感測狀態，並輸出相對應之感測訊號。隨後切換單元140依據感測訊號進行切換動作，使天線單元110電性耦接提供至少一等效阻抗之阻抗單元130。然後可藉由切換阻抗單元130提供的等效阻抗，使天線單元110與天線單元110的訊號傳遞路徑之匹配阻抗產生變化。

在本實施方式之一實施例中，可攜式電子裝置100之控制方法更包含依據天線單元110與訊號傳遞路徑上之匹配阻抗變化，以減低天線單元110之訊號輸出功率。亦即，當天線單元110與訊號傳遞路徑上之匹配阻抗產生變化時(例如，不再是良好的訊號傳遞阻抗50歐姆)，則訊號傳遞會產生能量反射，使得天線單元110之訊號輸出功率降低。

請參照第2圖，在本實施方式之另一實施例中，可攜式電子裝置200之控制方法更包含並聯相接等效阻抗與訊號傳遞路徑上之等效匹配阻抗，以產生訊號傳遞路徑之匹配阻抗變化。亦即，在本實施方式中，可藉由阻抗單元230所提供之等效阻抗產生匹配阻抗變化，或者由上述等效阻抗與匹配單元260所提供之等效匹配阻抗並聯相接所形成之共同阻抗，以產生匹配阻抗之變化。

請參照第1圖，在本實施方式之又一實施例中，其中獲取人體靠近可攜式電子裝置100之感測狀態之步驟更包含利用光學感測、溫度感測、水平感測、紅外線感測以及壓力感測方式中至少一者擷取人體靠近可攜式電子裝置100之感測狀態。

除此之外，本實施方式之可攜式電子裝置100的結構配置以及操作方式均與第一至第四實施方式相同或相似，故於此不再贅述。

綜上所述，應用本揭示內容可使電子通訊產品在大部份時間均維持在最佳輸出功率與良好通訊品質下運作，只有在人體靠近上述電子通訊產品時才切換至較低輸出功率之狀態，以符合電磁波對人體之特定吸收率測試規範。一旦人體與此電子通訊產品之間回復一定距離時，此電子通訊產品則會切換至相對應輸出功率的狀態，使其具有動態感應人體距離與動態調整無線電波輸出功率之優點。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300、400．．．可攜式電子裝置

110、210、310、410．．．天線單元

120、220、320、420．．．感測單元

130、230、330、430．．．阻抗單元

431．．．第一阻抗

432．．．第二阻抗

433．．．第三阻抗

140、240、340、440．．．切換單元

141、241、341、441．．．第一切換端

142、242、342、442．．．第二切換端

443．．．第三切換端

444．．．第四切換端

345、445．．．共用端

150、250、350、450．．．射頻電路單元

260．．．匹配單元

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示依照本揭示內容之第一實施方式的一種可攜式電子裝置之電路方塊示意圖。

第2圖係繪示依照本揭示內容之第二實施方式的一種可攜式電子裝置之電路方塊示意圖。

第3圖係繪示依照本揭示內容之第三實施方式的一種可攜式電子裝置之電路方塊示意圖。

第4圖係繪示依照本揭示內容之第四實施方式的一種可攜式電子裝置之電路方塊示意圖。

100．．．可攜式電子裝置

110．．．天線單元

120．．．感測單元

130．．．阻抗單元

140．．．切換單元

141．．．第一切換端

142．．．第二切換端

150．．．射頻電路單元

Claims (10)

1. 一種可攜式電子裝置，至少包含：一天線單元；一感測單元，設置相鄰於該天線單元，該感測單元係用以獲取人體靠近該天線單元之感測狀態，並將該感測狀態與一臨界值進行比較而輸出相對應之一感測訊號；一阻抗單元，提供至少一等效阻抗；以及一切換單元，配置於該天線單元和該阻抗單元之間，該天線單元可透過該切換單元電性耦接至該阻抗單元，且該切換單元可依據該感測訊號切換該阻抗單元提供的該等效阻抗，使得該天線單元與該天線單元的一訊號傳遞路徑之匹配阻抗依據該等效阻抗產生變化。
2. 如請求項1所述之可攜式電子裝置，其中該切換單元包含一雙路開關，該雙路開關之一端電性耦接該天線單元，該雙路開關之另一端電性耦接該阻抗單元。
3. 如請求項1所述之可攜式電子裝置，其中該切換單元包含一三路開關，該三路開關之一共用端電性耦接該天線單元，該三路開關中其餘兩端之一者電性耦接該阻抗單元。
4. 如請求項1所述之可攜式電子裝置，更包含一匹配單元，該匹配單元電性耦接該天線單元，用以在該訊號 傳遞路徑上提供與該天線單元匹配之一等效匹配阻抗。
5. 如請求項4所述之可攜式電子裝置，其中該匹配單元與該阻抗單元並聯相接，使得該天線單元之訊號輸出功率依據該等效匹配阻抗與該等效阻抗並聯形成之共同阻抗而減低。
6. 如請求項1所述之可攜式電子裝置，其中該感測單元包含光學感測器、水平感測器、溫度感測器、紅外線感測器以及壓力感測器中至少一者。
7. 一種可攜式電子裝置之控制方法，該可攜式電子裝置具有一天線單元，該控制方法至少包含：獲取人體靠近該可攜式電子裝置之感測狀態，並將該感測狀態與一臨界值進行比較而輸出相對應之一感測訊號；依據感測訊號進行切換動作，使該天線單元電性耦接提供至少一等效阻抗之一阻抗單元；以及切換該阻抗單元提供的該等效阻抗，使該天線單元與該天線單元的一訊號傳遞路徑之匹配阻抗產生變化。
8. 如請求項7所述之可攜式電子裝置之控制方法，該控制方法更包含：依據該天線單元與該天線單元的該訊號傳遞路徑之匹 配阻抗所產生的變化減低該天線單元之訊號輸出功率。
9. 如請求項7所述之可攜式電子裝置之控制方法，該控制方法更包含：並聯相接該等效阻抗與該訊號傳遞路徑上之一等效匹配阻抗，以產生該訊號傳遞路徑之匹配阻抗變化。
10. 如請求項7所述之可攜式電子裝置之控制方法，其中獲取人體靠近該可攜式電子裝置之感測狀態之步驟更包含：利用光學感測、水平感測、溫度感測、紅外線感測以及壓力感測方式中至少一者擷取人體靠近該可攜式電子裝置之感測狀態。