TWI511376B - 電子裝置與其天線調整方法 - Google Patents

Description

電子裝置與其天線調整方法

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種具有金屬邊框的電子裝置與其天線調整方法。

隨著電子裝置的外型設計越來越多樣化，以金屬邊框作為電子裝置的部分外殼的情形也更加普及。一般來說，選用金屬邊框的原因不外乎是基於金屬本身獨特的質感，其是一般的塑膠等材料所無法比擬的。

但是，金屬邊框具有導電性(conductivity)，且電子裝置內部的天線的輻射特性很容易受到其周圍的金屬或導體物質的影響。因此，當使用者的手指接觸或靠近電子裝置的金屬邊框時，很容易因額外的電流或電壓變化而對電子裝置內部的天線產生不良影響。

有鑑於此，本發明提出一種電子裝置與天線調整方法，可有效地降低金屬邊框對天線造成的影響。

本發明提出一種電子裝置，所述電子裝置包括天線、金屬邊框、感測電路、控制電路以及至少一調整電路。金屬邊框環繞在電子裝置之基板的四周。感測電路設置在基板上，並包括多個感測元件，其中每一個感測元件用以偵測在金屬邊框的周圍是否存在一物體，且感測電路依據這 些感測元件的偵測結果而決定是否傳送這些感測元件所產生的多個感測訊號。控制電路依據這些感測訊號查詢握姿對照表，並依據查詢結果產生控制訊號。至少一調整電路電性連接天線，並且依據控制訊號調整天線的共振頻率。

本發明另提出一種天線調整方法，適用於包括天線、金屬邊框與多個感測元件的電子裝置。所述天線調整方法包括下列步驟。透過這些感測元件偵測在金屬邊框的周圍是否存在一物體。依據這些感測元件的偵測結果而決定是否傳送這些感測元件所產生的多個感測訊號。依據這些感測訊號查詢握姿對照表，並依據查詢結果產生控制訊號。依據控制訊號調整天線的共振頻率。

基於上述，本發明的電子裝置與天線調整方法，可在偵測到物體接觸或靠近電子裝置的金屬邊框時，根據偵測結果判斷是否輸出相對應的感測訊號。然後，根據感測訊號獲得控制訊號，並根據控制訊號來調整電子裝置的天線的共振頻率。藉此，可有效地降低因物體(例如，使用者的手)觸碰或靠近電子裝置的金屬邊框時，對電子裝置的天線造成的不良影響。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為根據本發明一實施例所繪示的電子裝置的功能方塊圖。圖2為根據本發明一實施例所繪示的電子裝置的 部分結構示意圖。請參照圖1與圖2，電子裝置10包括天線11、金屬邊框12、感測電路13、控制電路14、調整電路15、接地元件16以及訊號源17。在本實施例中，電子裝置10例如是手機(cell phone)、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、智慧型手機(smart phone)、電子書(electronic book)、遊戲機(game machine)或平板電腦(Tablet PC)等各式可攜式電子裝置或行動通訊裝置。

如圖2所示，接地元件16是設置在基板21的一表面上。此外，基板21之該表面上沒有設置接地元件16的區域將視為淨空區域211，且天線11是設置在淨空區域211中。在本實施例中，天線11例如是平面倒F型天線(planar inverted-F antenna，PIFA)或環形天線(loop antenna)...等具有饋入端111與接地端112的天線。然而，在另一實施例中，天線11還可以是單極天線(monopole antenna)...等僅具有饋入端111的天線，本發明並不對天線11的種類進行限制。

金屬邊框12環繞在基板21的四周。在本實施例中，金屬邊框12例如是電子裝置10之殼體的一部分。例如，若電子裝置10具有上殼體與下殼體，則金屬邊框12可以是上殼體或是下殼體的一部分，或是設置於上殼體與下殼體之間。此外，可利用金屬邊框12的金屬特性(例如，金屬光澤)提升電子裝置10本身的質感。然而，在另一實施 例中，部分的金屬邊框12也可以被作為天線11的一部分，相關實施細節容後詳述。

感測電路13設置在基板21上，並可包括感測元件131_1~131_n，且感測元件131_1~131_n的數量可視成本、實務或設計上的需求而定。以圖2中的感測元件131_1~131_8為例，感測元件131_1~131_8例如是設置於基板21上，且分別鄰近或緊靠於金屬邊框12。藉此，感測元件131_1~131_n將可用以偵測金屬邊框12上或是其周圍是否存在物體。在此提及的物體可以是人體(例如，手指及/或手掌)或各式導體物質。舉例來說，當使用者握持電子裝置10時，使用者的手指及/或手掌可能會觸碰到金屬邊框12。當使用者的手指及/或手掌接近或觸碰到金屬邊框12時，感測元件131_1~131_8將會產生對應的感應訊號。

值得一提的是，圖2中的感測元件131_1~131_8僅為感測元件131_1~131_n的一種實施範例。在其他的實施例中，若欲提高偵測的精確度，則可藉由增加感測元件131_1~131_8的數量或改變感測元件131_1~131_8的設置位置(例如，更靠近金屬邊框12)來達成。此外，感測元件131_1~131_n的種類與實施方式也可以視實務或設計上的需求而定。例如，在本實施例中，感測元件131_1~131_n可以是電容式感測元件。

然後，感測電路13依據感測元件131_1~131_n的偵測結果而決定是否傳送感測元件131_1~131_n的感測訊號 至控制電路14。舉例來說，感測電路13還可包括一判斷單元132，用以依據感測元件131_1~131_n的偵測結果，來判斷金屬邊框12的周圍是否存在物體。當判斷單元132的判斷結果為金屬邊框12的周圍存在物體時，判斷單元132會將來自感測元件131_1~131_n的感測訊號傳送至控制電路14。反之，若判斷單元132判斷金屬邊框12的周圍沒有存在物體時，則判斷單元132持續接收感測元件131_1~131_n的偵測結果並執行上述判斷步驟。

在本實施例中，當部分或全部的感測元件131_1~131_n(例如，感測元件131_1~131_8)所產生之感測訊號的準位或是變動量大於一門檻值時，則表示金屬邊框12的周圍有物體存在，或有物體接觸到金屬邊框12(例如，使用者的手指觸碰到部份的金屬邊框12)。此時，判斷單元132會將來自感測元件131_1~131_n(例如，感測元件131_1~131_8)的感測訊號傳送至控制電路15。換言之，可藉由分析這些感測訊號就可以得知上述物體(例如，手指)與金屬邊框12之間概略的距離及/或接觸點位置等。

舉例來說，圖3A為根據本發明一實施例所繪示的電子裝置的右手握姿的示意圖，而圖3B為根據本發明一實施例所繪示的電子裝置的左手握姿的示意圖。

請先參照圖3A，當使用者以右手握住或持有電子裝置10時，感測元件131_2~131_4、131_6與131_7的感測訊號可能會大於上述門檻值。請再參照圖3B，當使用者以左手握住或持有電子裝置10時，則來自感測元件131_2、 131_3與131_6~131_8的感測訊號可能會大於上述門檻值。換言之，透過分析來自感測元件131_1~131_8的感測訊號，則可概略判斷使用者握住或持有電子裝置10的方式。

換言之，在本實施例中，感測元件131_1~131_n(例如，感測元件131_1~131_8)會因應使用者不同的握姿而產生不同的感測訊號，進而使得感測電路(例如，感測電路13)所輸出的感測訊號也會有所差異。因此，感測訊號可作為辨識使用者對於電子裝置的握姿之用。此外，除了左手握姿與右手握姿的不同外，由於每個人的手掌大小、手指長度以及使用習慣等不盡然相同，而這些差異也會導致感測元件131_1~131_n對應地產生不同的感測訊號。

請再次參照圖1，在不同的握姿下，感測電路13會傳送不同的感測訊號至控制電路14。因此，控制電路14會對感測訊號進行分析，以產生對應目前的握姿或手握狀態的握姿狀態訊號。舉例來說，握姿對照表(hand-status comparison table)記錄著多個預設的握姿狀態訊號與多個預設的控制訊號之間的對應關係，其中所述多個預設的握姿狀態訊號是用以表示多種不同的手部握姿，且所述多個預設的控制訊號是在不同手部握姿下用以調整天線11的控制訊號。換言之，透過查詢握姿對照表，控制電路14即可根據感測訊號而獲得並產生對應的控制訊號。

在本實施例中，握姿對照表例如是儲存於電子裝置10的記憶體中，且此記憶體例如是各種非揮發性記憶體 (non-volatile)或其組合。此外，上述記憶體也可以是包含於控制電路14中，本發明不對握姿對照表的儲存方式與儲存位置進行限制。

此外，控制電路14可以包括處理單元141與控制單元142。處理單元141用以接收感測訊號，並根據此感測訊號產生握姿狀態訊號。然後，控制單元142可根據此握姿狀態訊號查詢握姿對照表，並依據查詢結果產生相對應的控制訊號。換言之，處理單元141可根據感測訊號產生用以查詢握姿對照表的握姿狀態訊號，然後再由控制單元142獲得對應於此握姿狀態訊號的控制訊號。

調整電路15電性連接天線11，並用以接收來自控制電路14的控制訊號。此外，調整電路15可依據控制訊號調整天線11的共振路徑長度，進而改變天線11的共振頻率。藉此，將可減少因物體(例如，手指)接觸或靠近金屬邊框12所產生的干擾訊號或雜訊對天線11造成的不良影響。

詳言之，在本實施例中，天線11包括饋入端111與接地端112。其中，天線11的饋入端111用以接收訊號源17所提供的饋入訊號，且天線11的接地端112電性連接至接地元件16。此外，調整電路15可藉由改變天線11的饋入端111與訊號源17之間的等效路徑，或是藉由改變天線11的接地端112與接地元件16之間的等效路徑，來達到調整天線11之共振路徑長度的目的。又或是，調整電路15也可藉由同時改變饋入端111與訊號源17之間的等效 路徑以及接地端112與接地元件16之間的等效路徑，來達到調整天線11之共振路徑長度的目的。

舉例來說，在圖1實施例中，調整電路15包括第一調整電路151與第二調整電路152。首先，以第一調整電路151來看，第一調整電路151電性連接在訊號源17與天線11的饋入端111之間。當第一調整電路151接收到由控制電路14發送的控制訊號時，第一調整電路151可根據此控制訊號適應性地調整天線11之共振路徑長度。

更詳細地來看，圖4為根據本發明一實施例所繪示的第一調整電路的示意圖。請參照圖4，第一調整電路151包括匹配元件1511、諧振元件1512_1~1512_3以及切換元件1513。

匹配元件1511電性連接訊號源17，用以致使訊號源17的阻抗匹配於諧振元件1512_1~1512_3的阻抗。諧振元件1512_1~1512_3的第一端分別電性連接匹配元件1511，而諧振元件1512_1~1512_3的第二端分別電性連接切換元件1513的第一端411~413。此外，切換元件1513的第二端42則電性連接天線11的饋入端111。

在本實施例中，諧振元件1512_1~1512_3可由電容、電感或是上述元件的任意組合所構成，而可分別用以改變天線11的共振路徑。舉例來說，以圖4為例，諧振元件1512_1包括電容C41，諧振元件1512_2包括電感L41，並且諧振元件1512_3包括電容C42與電感L42，且諧振元件 1512_1~1512_3中的電容及/或電感的數量可視實務或設計上的需求而加以調整，本發明不對其限制。

切換元件1513用以根據控制訊號CS將第二端42導通至第一端411~413之其一。此外，當切換元件1513依據控制訊號CS將其第二端42導通至第一端411時，匹配元件1511與饋入端111之間的導通路徑將被切換至諧振元件1512_1所在的導通路徑，以利用諧振元件1512_1來調整天線11的共振路徑。此外，天線11與訊號源17已於圖1的實施例中說明過，故在此不再贅述。

請再次參照圖1，第二調整電路152電性連接在接地元件16與天線11的接地端112之間。以下將接續介紹第二調整電路152的實施細節。

舉例來說，圖5為根據本發明一實施例所繪示的第二調整電路的示意圖。請參照圖5，第二調整電路152包括諧振元件1522_1~1522_3以及切換元件1523。

諧振元件1522_1~1522_3的第一端電性連接至接地元件16，而諧振元件1522_1~1522_3的第二端電性連接切換元件1523的第一端511~513。此外，切換元件1513的第二端52電性連接天線11的接地端112。在本實施例中，諧振元件1522_1~1522_3可由電容、電感或是上述元件的任意組合所構成，而可分別用以改變天線11的共振路徑。舉例來說，以圖5為例，諧振元件1522_1包括電容C51，諧振元件1522_2包括電感L51，並且諧振元件1522_3包括電容C52與電感L52，且諧振元件1522_1~1522_3中的 電容及/或電感的數量可視實務或設計上的需求而加以調整，本發明不對其限制。

切換元件1523用以根據控制電路14所發出的控制訊號CS將第二端52導通至第一端511~513之其一。舉例來說，當切換元件1523依據控制訊號CS將其第二端52導通至第一端511時，接地元件16與接地端112之間的導通路徑將被切換至諧振元件1522_1所在的導通路徑，以利用諧振元件1522_1來調整天線11的共振路徑。此外，天線11以及接地元件16同樣已於圖1的實施例中說明過，故在此不再贅述。

又例如，圖6為根據本發明另一實施例所繪示的第二調整電路的示意圖。在此實施例中，第二調整電路652包括諧振元件6522_1~6522_3以及切換元件6523。

諧振元件6522_1~6522_3的第一端電性連接接地元件16，且諧振元件6522_1~6522_3的第二端電性連接切換元件6523的第一端611~613。此外，切換元件6513的第二端62電性連接天線11的接地端112。在本實施例中，諧振元件6532_1包括電感L61，諧振元件6532_2包括電感L62，並且諧振元件1532_3包括電感L63，其中電感L61~L63分別具有不同的電感值，且電感值由小至大依序為電感L61、L62以及L63。其中，諧振元件6522_1~6522_3所產生之等效路徑的長度分別正比於其內部電感L61~L63的電感值。因此，當切換元件6513的第二端62依序導通 至其第一端611~613時，天線11的共振頻率將會逐一往低頻移動。

請再次參照圖1，在本實施例中，調整電路15可以同時包括第一調整電路151與第二調整電路152。然而，在另一實施例中，調整電路15也可以僅包括第一調整電路151或第二調整電路152，視實務或設計上的需求而定，本發明不對其限制。

另一方面，在天線與金屬邊框的配置上，本發明並不以圖2的實施例中的配置方式為限。在另一實施例中，部分的金屬邊框也可以作為天線的一部分。

舉例來說，圖7為根據本發明另一實施例所繪示的電子裝置的部分結構示意圖。請參照圖7，在本實施例中，電子裝置70的金屬邊框包括邊框元件721與邊框元件722，且邊框元件721與邊框元件722之間具有間隙761與間隙762。此外，天線71包括饋入部711、寄生部712以及邊框元件721。

電子裝置70具有基板73，而可將饋入部711與寄生部712設置於基板73上。類似於圖2的基板21，基板73同樣可以包括淨空區域731(類似於淨空區域211)，以將饋入部711與寄生部712設置在淨空區域731中。舉例來說，在本實施例中，饋入部711與寄生部712可被設置於淨空區域731中的支撐件7311上。

在本實施例中，饋入部711的第一端(亦即，天線71的饋入端)朝向間隙762，並且用以接收饋入訊號，而饋入 部711的第二端為開路。寄生部712的第一端透過連接部77與邊框元件721電性連接，以使邊框元件721成為天線71的一部分。此外，寄生部712的第二端(亦即，天線71的接地端)透過第二調整電路75電性連接至接地元件76。藉此，透過饋入部711與邊框元件721的相互耦合，天線71即可作為一環形天線。

此外，感測元件741_1~741_8與第二調整電路75分別類似於圖2中的感測元件131_1~131_8與圖1中的第二調整電路152，故在此不再贅述。類似地，電子裝置70亦可將控制電路(例如，控制電路14)設置於基板73上，以執行對於第二調整電路75的控制。

圖8為根據本發明一實施例所繪示的天線調整方法的流程示意圖。以下搭配圖1與圖2的電子裝置10來對本實施例的天線調整方法各步驟進行說明。請同時參照圖1、圖2以及圖8，在步驟S802中，透過感測元件131_1~131_n(例如，感測元件131_1~131_8)偵測在金屬邊框12的周圍是否存在物體。舉例來說，當使用者握持電子裝置10時，使用者的手指及/或手掌可能會觸碰到金屬邊框12。此外，當使用者的手指及/或手掌接近或觸碰到金屬邊框12時，感測元件131_1~131_8會發出相對應的感應訊號。

接著，在步驟S804中，依據感測元件131_1~131_n(例如，感測元件131_1~131_8)的偵測結果而決定是否傳送感測元件131_1~131_n(例如，感測元件131_1~131_8)所產生的感測訊號。例如，由判斷單元132將感測元件 131_1~131_n(例如，感測元件131_1~131_8)所產生的感測訊號傳送至控制電路14。

然後，在步驟S806中，控制電路14依據上述感測訊號查詢握姿對照表，並依據查詢結果產生控制訊號。接著，在步驟S808中，由調整電路15依據控制訊號調整天線11的共振路徑，進而調整天線11的共振頻率。舉例來說，調整電路15可藉由改變天線11的饋入端111與訊號源17之間的等效路徑，或是藉由改變天線11的接地端112與接地元件16之間的等效路徑，來達到調整天線11之共振路徑長度的目的。又或是，調整電路15也可藉由同時改變饋入端111與訊號源17之間的等效路徑以及接地端112與接地元件16之間的等效路徑，來達到調整天線11之共振路徑長度的目的。

對於上述天線的共振頻率調整方法中的實施細節，亦可由上述的實施例獲得足夠的教示、建議與實施說明，在此不再贅述。此外，上述天線的共振頻率調整方法亦適用於電子裝置70。

綜上所述，本發明的實施例中的電子裝置與天線調整方法，可在偵測到物體接觸或靠近電子裝置的金屬邊框時，根據偵測結果判斷是否輸出相對應的感測訊號。並且，可藉由查表的方式根據感測訊號獲得相應的控制訊號，進而根據控制訊號來調整電子裝置中天線的共振頻率。藉此，本發明將可有效地減少因使用者的手觸碰或靠近電子裝置的金屬邊框時，對電子裝置的天線造成的不良影響。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。

10、70‧‧‧電子裝置

11、71‧‧‧天線

111‧‧‧饋入端

112‧‧‧接地端

12‧‧‧金屬邊框

13‧‧‧感測電路

131_1~131_n、741_1~741_8‧‧‧感測元件

132‧‧‧判斷單元

14‧‧‧控制電路

141‧‧‧處理單元

142‧‧‧控制單元

15‧‧‧調整電路

151‧‧‧第一調整電路

1511‧‧‧匹配元件

1512_1~1512_3、1522_1~1522_3、6522_1~6522_3‧‧‧諧振元件

1513、1523、6523‧‧‧切換元件

152、75‧‧‧第二調整電路

16、76‧‧‧接地元件

17‧‧‧訊號源

21、73‧‧‧基板

211、731‧‧‧淨空區域

411~413、511~513、611~613‧‧‧切換元件的第一端

42、52、62‧‧‧切換元件的第二端

711‧‧‧饋入部

712‧‧‧寄生部

7311‧‧‧支撐件

721、722‧‧‧邊框元件

761、762‧‧‧間隙

C41、C42、C51、C52‧‧‧電容

CS‧‧‧控制訊號

L41、L42、L51、L52、L61、L62、L63‧‧‧電感

S802~S808‧‧‧本發明一實施例的天線的共振頻率控制方法各步驟

圖1為根據本發明一實施例所繪示的電子裝置的功能方塊圖。

圖2為根據本發明一實施例所繪示的電子裝置的示意圖。

圖3A為根據本發明一實施例所繪示的電子裝置的右手握姿的示意圖。

圖3B為根據本發明一實施例所繪示的電子裝置的左手握姿的示意圖。

圖4為根據本發明一實施例所繪示的調整電路的示意圖。

圖5為根據本發明另一實施例所繪示的調整電路的示意圖。

圖6為根據本發明又一實施例所繪示的調整電路的示意圖。

圖7為根據本發明另一實施例所繪示的電子裝置的部分結構示意圖。

圖8為根據本發明一實施例所繪示的天線的共振頻率調整方法的流程示意圖。

10‧‧‧電子裝置

11‧‧‧天線

111‧‧‧饋入端

112‧‧‧接地端

13‧‧‧感測電路

131_1~131_n‧‧‧感測元件

132‧‧‧判斷單元

14‧‧‧控制電路

141‧‧‧處理單元

142‧‧‧控制單元

15‧‧‧調整電路

151‧‧‧第一調整電路

152‧‧‧第二調整電路

16‧‧‧接地元件

17‧‧‧訊號源

Claims (10)

1. 一種電子裝置，包括：一天線；一金屬邊框，環繞在該電子裝置之一基板的四周；一感測電路，設置在該基板上，並包括複數個感測元件，其中每一該些感測元件用以偵測在該金屬邊框的周圍是否存在一物體，且該感測電路依據該些感測元件的偵測結果而決定是否傳送該些感測元件所產生的複數個感測訊號；一控制電路，依據該些感測訊號查詢一握姿對照表，並依據查詢結果產生一控制訊號；以及至少一調整電路，電性連接該天線，並且依據該控制訊號調整該天線的共振頻率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該控制電路包括：一處理單元，對該些感測訊號進行一運算處理，並據以產生一握姿狀態訊號；以及一控制單元，用以根據該握姿狀態訊號查詢該握姿對照表，並依據查詢結果產生該控制訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該至少一調整電路包括一第一調整電路，且該第一調整電路電性連接在該天線的一饋入端與一訊號源之間，並依據該控制訊號調整該饋入端與該訊號源之間的等效路徑。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電子裝置，其中該第一調整電路包括：一匹配元件，電性連接該訊號源； 複數個諧振元件，其第一端電性連接該匹配元件；以及一切換元件，該切換元件的複數個第一端電性連接該些諧振元件的第二端，該切換元件的第二端電性連接該天線的該饋入端，並且該切換元件用以根據該控制訊號將該切換元件的第二端導通至該切換元件的該些第一端之其一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該至少一調整電路包括一第二調整電路，且該第二調整電路電性連接在該天線的一接地端與一接地元件之間，並依據該控制訊號調整該接地端與該接地元件之間的等效路徑。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中該第二調整電路包括：複數個諧振元件，該些諧振元件的第一端電性連接該接地元件；以及一切換元件，該切換元件的複數個第一端電性連接該些諧振元件的第二端，該切換元件的第二端電性連接該天線的該接地端，並且該切換元件用以根據該控制訊號將該切換元件的第二端導通至該切換元件的該些第一端之其一。
7. 一種天線調整方法，適用於包括一天線、一金屬邊框與複數個感測元件的一電子裝置，並包括：透過該些感測元件偵測在該金屬邊框的周圍是否存在一物體；依據該些感測元件的偵測結果而決定是否傳送該些感測元件所產生的複數個感測訊號； 依據該些感測訊號查詢一握姿對照表，並依據查詢結果產生一控制訊號；以及依據該控制訊號調整該天線的共振頻率。
8. 如申請專利範圍第7項所述之天線調整方法，其中依據該些感測訊號查詢該握姿對照表，並依據查詢結果產生該控制訊號的步驟包括：對該些感測訊號進行一運算處理，並據以產生一握姿狀態訊號；以及根據該握姿狀態訊號查詢該握姿對照表，並依據查詢結果產生該控制訊號。
9. 如申請專利範圍第7項所述之天線調整方法，其中依據該控制訊號調整該天線的共振頻率的步驟包括：依據該控制訊號調整該天線的一饋入端與該電子裝置中一訊號源之間的等效路徑，其中該訊號源用以提供一饋入訊號至該天線。
10. 如申請專利範圍第7項所述之天線調整方法，其中依據該控制訊號調整該天線的共振頻率的步驟包括：依據該控制訊號調整該天線的一接地端與該電子裝置中一接地元件之間的等效路徑。