TWI502817B

TWI502817B - 通訊裝置

Info

Publication number: TWI502817B
Application number: TW101136632A
Authority: TW
Inventors: Kin Lu Wong; Shu Chuan Chen
Original assignee: Acer Inc
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2015-10-01
Also published as: US9088067B2; US20140097994A1; EP2717380A1; TW201415716A

Description

通訊裝置

本發明係關於一種通訊裝置，特別是一種具有可調式天線元件之行動通訊裝置。

隨著無線通訊的蓬勃發展，各式各樣的無線通訊技術與產品不斷的推陳出新，其中又以行動通訊裝置為最熱門之通訊產品。在行動通訊裝置訴求輕薄短小且多功能化的同時，可容納天線的空間相對越來越縮減。如何在行動通訊裝置之有限的天線設計空間中，發揮最有效的利用是一個很重要的課題。

因此，有必要提出一種可調式通訊裝置，其中天線元件可以在尺寸不變的情況下操作在不同的通訊頻帶，以解決行動通訊裝置空間日益不足的問題。

本發明的目的在於提供一種通訊裝置及其可調式天線元件。該天線元件包括一控制電路，其可以提供至少二不同阻抗值。在該天線元件尺寸不變的情況下，藉由調整該控制電路，使得該天線元件之共振模態可以涵蓋不同通訊頻帶。本發明之可調式天線元件可涵蓋多重頻帶，例如：WWAN/LTE頻帶。

在較佳實施例中，本發明提供一種通訊裝置，包括：一接地元件；以及一天線元件，包括：一第一輻射部，其中該第一輻射部之一端係耦接至一訊號源，而該第一輻射部之另一端為一開口端；一第二輻射部，包括至少一第一部分及一第二部分，其中該第二輻射部之一端為耦接至該接地元件之一短路端，該第二輻射部之另一端為一開口端，該第二輻射部之長度大於該第一輻射部之長度，而該第二輻射部係圍繞該第一輻射部之該開口端而延伸；以及一控制電路，耦接於該第二輻射部之該第一部分及該第二部分之間，其中該控制電路提供至少二不同阻抗值，使得該天線元件操作於多重頻帶。

於本發明中，該控制電路係位於該第二輻射部之中，更詳細地說，係大致位於該第二輻射部之一高階共振模態之一表面電流零點處(Surface Current Null)。如此可以在不影響高階共振模態的情況下，改變該第二輻射部之最低共振模態之頻率，以涵蓋不同頻率區間。在一實施例中，該控制電路包括至少一電容元件，該電容元件可以提供至少二不同電容值。例如，該電容元件可以是一可變電容元件。在另一實施例中，該控制電路更包括一電感元件，其中該電感元件和該電容元件係串聯耦接。在一實施例中，該控制電路包括並聯之複數支路，該等支路包括至少一電容元件及至少一電感元件。例如，一第一支路包括該電容元件，一第二支路包括該電感元件，一第三支路為一短路支路。該控制電路係選擇性地耦接該第二輻射部之該第一部分經由該等支路之一者至該第二輻射部之該第二部分。

在前述實施例中，該控制電路提供至少二不同阻抗值，以控制該第二輻射部之最低共振模態，使得該天線元件之最低共振模態可以涵蓋不同頻率區間。該阻抗值之變化(包含電容值之變化或電感值之變化)，可以導致該第二輻射部上之表面電流產生相位變化，使得該第二輻射部可以在不同頻率產生共振，從而激發不同共振模態來涵蓋多重頻率區間。

該天線元件可操作於至少一第一頻帶及一第二頻帶，其中該第一頻帶之頻率低於該第二頻帶之頻率。該第一頻帶係由該控制電路所控制，使得該第一頻帶可以涵蓋不同頻率區間。在較佳實施例中，該第一頻帶可以涵蓋約介於700 MHz至960 MHz之一頻率區間，而該第二頻帶可以涵蓋約介於1710 MHz至2690 MHz之一頻率區間。

為讓本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置100之示意圖。通訊裝置100可以是一手機、一平板電腦，或是一筆記型電腦。如第1圖所示，通訊裝置100包括一接地元件10及一天線元件11。天線元件11包括一第一輻射部12、一第二輻射部13，以及一控制電路14。第一輻射部12之一端為耦接至一訊號源15之一饋入端121，而第一輻射部12之另一端為一開口端122。第二輻射部13包括一第一部分1310及一第二部分1320。第二輻射部13之一端為耦接至接地元件10之一短路端131，第二輻射部 13之另一端為一開口端132。第二輻射部13之長度大於第一輻射部12之長度，且第二輻射部13係圍繞第一輻射部之開口端122而延伸。控制電路14係耦接於第二輻射部13之第一部分1310及第二部分1320之間。控制電路14可以提供至少二不同阻抗值，使得天線元件11操作於多重頻帶。控制電路14大致位於第二輻射部13之一高階共振模態之一表面電流零點處。在一些實施例中，控制電路14包括至少一電容元件141，其可以提供至少二不同電容值。電容元件141可以是一可變電容器。在一些實施例中，控制電路14更包括至少一電感元件142，其中電容元件141和電感元件142係串聯耦接，以有效地縮短第二輻射部13之共振長度。電感元件142可以是一晶片電感器。值得注意的是，通訊裝置100更可包括其他必要元件，例如：一處理器、一觸控面板、一電池，以及一外殼(未顯示)。

第2圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置100之返回損失(Return Loss)圖。在一些實施例中，通訊裝置100之元件尺寸和參數如下列所述。接地元件10之長度約為103 mm，寬度約為60 mm。天線元件11之長度約為35mm，寬度約為7mm，高度約為3 mm(天線元件11之體積僅約為0.74 cm³ )。第一輻射部12之長度約為32 mm。第二輻射部13之長度約為60 mm。電感元件142之電感值為10 nH。電容元件141為一可變電容器，其提供至少二不同電容值，例如：一第一電容值約為3 pF，一第二電容值約為5 pF，而一第三電容值約為22 pF。在第2圖中之複數條返回損失曲線係對應於不同電容值。如第2圖所示，天線元件11係操作於一第一頻帶21及一第二頻帶22。第一頻帶21之頻率低於第二頻帶22之頻率。第一頻帶21係由控制電路14所控制，使得第一頻帶21涵蓋一第一頻率區間211、一第二頻率區間212，以及一第三頻率區間213。第一頻率區間211係對應於該第一電容值，並大致涵蓋GSM900頻帶。第二頻率區間212係對應於該第二電容值，並大致涵蓋GSM850頻帶。第三頻率區間213係對應於該第三電容值，並大致涵蓋LTE700頻帶。換言之，藉由在電容元件141所提供之三個不同電容值之間進行切換，天線元件11之第一頻帶21可以涵蓋約介於700 MHz至960 MHz之不同頻率區間或不同行動通訊頻帶。另外，天線元件11之第二頻帶22主要由第一輻射部12之一共振模態及第二輻射部13之一高階共振模態所形成，並可以涵蓋約介於1710 MHz至2690 MHz之一頻率區間，或涵蓋GSM1800/1900/UMTS/LTE2300/2500(約介於1710 MHz至2690 MHz)之五頻操作。

第3圖係顯示根據本發明第二實施例所述之通訊裝置300之示意圖。在第二實施例中，通訊裝置300之控制電路34包括一電容元件341及一電感元件342，而第二輻射部33包括一第一部分3310、一第二部分3320，以及一第三部分3330。電容元件341及電感元件342係經由第二輻射部33之第三部分3330串聯耦接。另外，控制電路34係耦接於第二輻射部33之第一部分3310及第二部分3320之間。第二實施例之通訊裝置300之其餘特徵皆與第一實施例相同，因此這些實施例均可具有相似之操作效果。

第4圖係顯示根據本發明第三實施例所述之通訊裝置400之示意圖。在第三實施例中，通訊裝置400之控制電路44包括一電感元件442及一電容元件441。和第一實施例相比，電容元件441與電感元件442之位置對調。第三實施例之通訊裝置400之其餘特徵皆與第一實施例相同，因此這些實施例均可具有相似之操作效果。

第5圖係顯示根據本發明第四實施例所述之通訊裝置500之示意圖。在第四實施例中，通訊裝置500之控制電路54僅包括一電容元件541。控制電路54不包括任何電感元件。和第一實施例相比，通訊裝置500使用較長之第二輻射部53以產生相似之一低頻頻帶。第四實施例之通訊裝置500之其餘特徵皆與第一實施例相同，因此這些實施例均可具有相似之操作效果。

第6圖係顯示根據本發明第五實施例所述之通訊裝置600之示意圖。在第五實施例中，通訊裝置600之控制電路64包括並聯之複數條支路601、602、603。支路601包括至少一電容元件641和一切換器6431。支路602包括一切換器6433。支路603包括至少一電感元件642和一切換器6432。藉由控制切換器6431、6432、6433，控制電路64係選擇性地耦接第二輻射部13之第一部分1310經由該等支路601、602、603之一者至第二輻射部13之第二部分1320。當切換器6431導通，且切換器6432、6433不導通時，第二輻射部13之第一部分1310係經由電容元件641耦接至第二輻射部13之第二部分1320。當切換器6432導通，且切換器6431、6433不導通時，第二輻射部13之第一部分1310係經由電感元件642耦接至第二輻射部13之第二部分1320。當切換器6433導通，且切換器6431、6432不導通時，第二輻射部13之第一部分1310係直接耦接至第二輻射部13之第二部分1320。如上所述，控制電路64可以提供至少三個不同阻抗值。第五實施例之通訊裝置600之其餘特徵皆與第一實施例相同，因此這些實施例均可具有相似之操作效果。

在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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、300、400、500、600‧‧‧通訊裝置

10‧‧‧接地元件

11、31、51‧‧‧天線元件

12‧‧‧第一輻射部

121‧‧‧天線元件之饋入端

122‧‧‧第一輻射部之開口端

13、33、53‧‧‧第二輻射部

131、331、531‧‧‧第二輻射部之短路端

1310、3310、5310‧‧‧第二輻射部之第一部分

132、332、532‧‧‧第二輻射部之開口端

1320、3320、5320‧‧‧第二輻射部之第二部分

14、34、44、54、64‧‧‧控制電路

141、341、441、541、641‧‧‧電容元件

142、342、442、642‧‧‧電感元件

15‧‧‧訊號源

21‧‧‧第一頻帶

211‧‧‧第一頻率區間

212‧‧‧第二頻率區間

213‧‧‧第三頻率區間

22‧‧‧第二頻帶

3330‧‧‧第二輻射部之第三部分

601、602、603‧‧‧控制電路之支路

6431、6432、6433‧‧‧切換器

第1圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置之示意圖；第2圖係顯示根據本發明第一實施例所述之通訊裝置之返回損失圖；第3圖係顯示根據本發明第二實施例所述之通訊裝置之示意圖；第4圖係顯示根據本發明第三實施例所述之通訊裝置之示意圖；第5圖係顯示根據本發明第四實施例所述之通訊裝置之示意圖；第6圖係顯示根據本發明第五實施例所述之通訊裝置之示意圖。

100‧‧‧通訊裝置

10‧‧‧接地元件

11‧‧‧天線元件

12‧‧‧第一輻射部

121‧‧‧第一輻射部之饋入端

122‧‧‧第一輻射部之開口端

13‧‧‧第二輻射部

131‧‧‧第二輻射部之短路端

1310‧‧‧第二輻射部之第一部分

132‧‧‧第二輻射部之開口端

1320‧‧‧第二輻射部之第二部分

14‧‧‧控制電路

141‧‧‧電容元件

142‧‧‧電感元件

15‧‧‧訊號源

Claims

一種通訊裝置，包括：一接地元件；以及一天線元件，包括：一第一輻射部，其中該第一輻射部之一端係耦接至一訊號源，而該第一輻射部之另一端為一開口端；一第二輻射部，包括至少一第一部分及一第二部分，其中該第二輻射部之一端為耦接至該接地元件之一短路端，該第二輻射部之另一端為一開口端，該第二輻射部之長度大於該第一輻射部之長度，而該第二輻射部係圍繞該第一輻射部之該開口端而延伸；以及一控制電路，耦接於該第二輻射部之該第一部分及該第二部分之間，其中該控制電路提供至少二不同阻抗值，使得該天線元件操作於多重頻帶。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該控制電路大致位於該第二輻射部之一高階共振模態之一表面電流零點處。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該控制電路包括至少一電容元件，該電容元件提供至少二不同電容值。
如申請專利範圍第3項所述之通訊裝置，其中該控制電路更包括一電感元件，該電感元件與該電容元件係串聯耦接。
如申請專利範圍第4項所述之通訊裝置，其中該第二輻射部更包括一第三部分，且該電容元件及該電感元件係經由該第二輻射部之該第三部分串聯耦接。
如申請專利範圍第3項所述之通訊裝置，其中該電容元件為一可變電容器。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該控制電路包括並聯之複數支路，該等支路包括至少一電容元件及至少一電感元件，其中該控制電路係選擇性地耦接該第二輻射部之該第一部分經由該等支路之一者至該第二輻射部之該第二部分。
如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該天線元件操作於至少一第一頻帶及一第二頻帶，而該第一頻帶之頻率係低於該第二頻帶之頻率，且其中該第一頻帶係由該控制電路所控制，使得該第一頻帶涵蓋不同頻率區間。
如申請專利範圍第7項所述之通訊裝置，其中該第一頻帶涵蓋約介於700 MHz至960 MHz之一頻率區間。
如申請專利範圍第7項所述之通訊裝置，其中該第二頻帶涵蓋約介於1710 MHz至2690 MHz之一頻率區間。