TWI531117B - 行動通訊裝置 - Google Patents

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TWI531117B TW102148492A TW102148492A TWI531117B TW I531117 B TWI531117 B TW I531117B TW 102148492 A TW102148492 A TW 102148492A TW 102148492 A TW102148492 A TW 102148492A TW I531117 B TWI531117 B TW I531117B
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Description

行動通訊裝置
本發明是有關於一種行動通訊裝置，且特別是有關於一種可切換天線元件之結構的行動通訊裝置。
隨著無線通訊技術的快速發展，各式各樣的行動通訊裝置不斷地推陳出新。此外，多功能的行動通訊裝置，例如：智慧型手機、平板電腦以及筆記型電腦…等，也為人們提供了更便利的生活。隨著行動通訊裝置之輕薄化的發展，行動通訊裝置中天線元件的設置空間也相對地受到壓縮。
然而，一旦天線元件的設置空間不足將會直接影響到天線元件的頻寬，進而導致天線元件無法涵蓋所需支援的頻帶。因此，如何在行動通訊裝置的有限空間內設計出具有多頻操作的天線元件，已是天線元件在設計上所面臨的一大課題。
本發明提供一種行動通訊裝置，利用切換元件來切換天 線元件的結構，並透過天線元件中的激發部來傳送用以控制切換元件的直流訊號。藉此，天線元件將可達到多頻操作，並有助於行動通訊裝置在輕薄化上的發展。
本發明的行動通訊裝置，包括天線元件與切換元件。天 線元件將射頻訊號轉換成電磁波，並包括激發部與短路部。激發部接收射頻訊號與直流訊號。短路部電性連接至接地元件，且短路部與激發部相隔一耦合間隙。切換元件電性連接在激發部與短路部之間，並依據直流訊號來切換天線元件的結構。
基於上述，本發明是將切換元件設置在天線元件之激發部與短路部之間，並利用切換元件來切換天線元件的結構。此外，用以控制切換元件的直流訊號是透過天線元件的激發部來傳送。藉此，天線元件將可達到多頻操作，並有助於行動通訊裝置在輕薄化上的發展。
為讓本發明的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。
100、400‧‧‧行動通訊裝置
110、410‧‧‧天線元件
111、411‧‧‧激發部
111A、411A‧‧‧激發部的第一端
111B、411B‧‧‧激發部的第二端
112、412‧‧‧短路部
112A、412A‧‧‧短路部的第一端
112B、412B‧‧‧短路部的第二端
120‧‧‧切換元件
130‧‧‧接地元件
101‧‧‧訊號源
102‧‧‧耦合間隙
D1‧‧‧二極體
440‧‧‧基板
450‧‧‧承載元件
413‧‧‧匹配導電片
圖1為依據本發明一實施例之行動通訊裝置的示意圖。
圖2為依據本發明一實施例之天線元件在操作上的示意圖。
圖3為依據本發明另一實施例之天線元件在操作上的示意圖。
圖4為依據本發明另一實施例之行動通訊裝置的示意圖。
圖5為圖4之天線元件與切換元件的平面示意圖。
圖6為依據本發明一實施例之天線元件的返回損失圖。
圖7為依據本發明一實施例之天線元件的輻射效率圖。
圖1為依據本發明一實施例之行動通訊裝置的示意圖。如圖1所示，行動通訊裝置100包括天線元件110與切換元件120，且天線元件110包括激發部111與短路部112。其中，激發部111與短路部112相隔一耦合間隙102。短路部112電性連接至一接地元件130。切換元件120電性連接在激發部111與短路部112之間。
在操作上，激發部111接收訊號源101所提供的射頻訊號與直流訊號。切換元件120會依據直流訊號來切換天線元件110的結構。藉此，天線元件110將可利用不同的結構將射頻訊號轉換成電磁波。換言之，在切換元件120的控制下，天線元件110相當於一可調式天線(tunable antenna)。因此，天線元件110具有多頻操作的特性，並有助於行動通訊裝置100的輕薄化。此外，用以控制切換元件120的直流訊號是透過激發部111來傳送，因此可以簡化切換元件120之後端控制電路在設計上的複雜度，進而可以更進一步地提升行動通訊裝置100在輕薄化上的發展。
更進一步來看，激發部111的第一端111A用以接收訊號源101所提供的射頻訊號與直流訊號，且激發部111的第二端111B為一開路端。短路部112的第一端112A為一開路端，且短路部112的第二端112B電性連接至接地元件130。此外，短路部112包括至少一彎折。藉此，短路部112將可透過所述至少一彎折來 形成相互串接得多個導電區段，以降低天線元件110所耗費的硬體空間。其中，所述多個導電區段之其一與激發部111相隔一耦合間隙102。
值得注意的是，切換元件120可例如是包括二極體D1。 其中，二極體D1電性連接在激發部111與短路部112之間。此外，二極體D1會響應於直流訊號之準位的變化而維持在順向偏壓或是逆向偏壓，進而被切換至導通或是不導通的狀態。隨著二極體D1的導通與否，切換元件120將可選擇性地提供位在激發部111與短路部112之間的一傳輸路徑。換言之，切換元件120可依據直流訊號來決定是否提供位在激發部111與短路部112之間的一傳輸路徑。再者，天線元件110會響應於二極體D1的導通與否而具有不同的天線結構。
舉例來說，圖2為依據本發明一實施例之天線元件在操作上的示意圖。如圖2所示，當二極體D1是逆向偏壓時，二極體D1將不導通。此時，切換元件120將無法提供位在激發部111與短路部112之間的傳輸路徑，進而致使天線元件110形成一耦合式饋入環圈天線結構。具體而言，激發部111會在射頻訊號的激發下產生一共振模態，以致使天線元件110涵蓋第一頻帶。此外，來自激發部111的射頻訊號會透過耦合間隙102耦合至短路部112。藉此，天線元件110將可產生另一共振模態，以涵蓋第二頻帶。換言之，當二極體D1不導通時，亦即當位在激發部111與短路部112之間的傳輸路徑不被提供時，天線元件110將形成耦合 式饋入環圈天線結構，並可透過耦合式饋入環圈天線結構操作在第一頻帶與第二頻帶。
圖3為依據本發明另一實施例之天線元件在操作上的示意圖。如圖3所示，當二極體D1是順向偏壓時，二極體D1將導通。此時，切換元件120將可提供位在激發部111與短路部112之間的傳輸路徑，進而致使天線元件110形成倒F形天線結構。 具體而言，天線元件110會在射頻訊號的激發下產生一共振模態，以涵蓋第三頻帶。換言之，當二極體D1導通時，亦即當位在激發部111與短路部112之間的傳輸路徑被提供時，天線元件110將形成倒F形天線結構，且天線元件110可透過倒F形天線結構操作在第三頻帶。
圖4為依據本發明另一實施例之行動通訊裝置的示意圖。其中，圖4所列舉的行動通訊裝置400基本上與圖1所列舉的行動通訊裝置100相似。與圖1主要不同之處在於，圖4中的行動通訊裝置400更包括基板440與承載元件450，且天線元件410更包括匹配導電片413。
具體而言，承載元件450與接地元件130設置在基板440的一表面上。激發部411、短路部412與切換元件120設置在承載元件450的第一表面。此外，激發部411與短路部412從承載元件450的第一表面延伸至第二表面，以致使激發部411的第一端411A與短路部412的第二端412B鄰近接地元件130。再者，匹配導電片413設置在承載元件450的第三表面。
圖5為圖4之天線元件與切換元件的平面示意圖。如圖5 所示，匹配導電片413電性連接短路部412。藉此，匹配導電片413將可改善天線元件410的阻抗匹配，進而有助於增加天線元件410在低頻頻帶的輻射效率。此外，激發部411之第一端411A的寬度小於其第二端411B的寬度。短路部412的第一端412A為一開路端，且短路部412的第二端412B電性連接至接地元件130。 此外，短路部412包括多個彎折，以形成相互串接得多個導電區段。其中，所述多個導電區段之其一與激發部411相隔一耦合間隙102，且所述多個導電區段中的另一導電區段電性連接短路部412。
與圖1實施利相似地，激發部411的第一端411A用以接 收訊號源101所提供的射頻訊號與直流訊號。此外，切換元件120會依據直流訊號來控制二極體D1，以決定是否提供位在激發部411與短路部412之間的一傳輸路徑。藉此，當二極體D1不導通時，亦即當位在激發部411與短路部412之間的傳輸路徑不被提供時，天線元件410將形成耦合式饋入環圈天線結構，並可透過耦合式饋入環圈天線結構操作在第一頻帶與第二頻帶。當二極體D1導通時，亦即當位在激發部411與短路部412之間的傳輸路徑被提供時，天線元件410將形成倒F形天線結構，且天線元件410將可透過倒F形天線結構操作在第三頻帶。
舉例來說，圖6為依據本發明一實施例之天線元件的返回損失圖，且圖7為依據本發明一實施例之天線元件的輻射效率 圖。在圖6與7實施例中，基板440的尺寸約為110×60mm2，並接近於4.7吋的智慧型手機。承載元件450的尺寸約為30×10mm2，且天線元件410的高度約為5mm。激發部411的長度約為25mm，且短路部412的長度則約為87mm。再者，圖6實施例是以6dB的返回損失，亦即3：1的電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，簡稱VSWR)，來定義天線元件410的操作頻寬。
如圖6所示，當天線元件410形成耦合式饋入環圈天線結構時，天線元件410主要涵蓋GSM850/900/1800/1900/WCDMA Band 1等頻帶。當天線元件410形成倒F形天線結構時，天線元件410主要涵蓋LTE Band7等頻帶。此外，如圖7所示，天線元件410在WWAN之低頻頻帶(824~960MHz)的輻射效率約為40%~72%，天線元件410在WWAN之高頻頻帶(1,710~2,170MHz)的輻射效率約為68%~84%。此外，天線元件410在LTE Band7頻帶(2,500~2,690MHz)的輻射效率約為81%~85%。
綜上所述，本發明是將切換元件設置在天線元件之激發部與短路部之間，並利用切換元件來切換天線元件的結構。藉此，天線元件將具有多頻操作的特性，並有助於行動通訊裝置的輕薄化。此外，用以控制切換元件的直流訊號是透過激發部來傳送，因此可以簡化切換元件之後端控制電路在設計上的複雜度，進而可以更進一步地提升行動通訊裝置在輕薄化上的發展。
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，在不脫離本發明的 精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧行動通訊裝置
110‧‧‧天線元件
111‧‧‧激發部
111A‧‧‧激發部的第一端
111B‧‧‧激發部的第二端
112‧‧‧短路部
112A‧‧‧短路部的第一端
112B‧‧‧短路部的第二端
120‧‧‧切換元件
130‧‧‧接地元件
101‧‧‧訊號源
102‧‧‧耦合間隙
D1‧‧‧二極體

Claims (19)

  1. 一種行動通訊裝置，包括：一天線元件，將一射頻訊號轉換成電磁波，並包括：一激發部，接收該射頻訊號與一直流訊號；以及一短路部，電性連接至一接地元件，且該短路部與該激發部相隔一耦合間隙；以及一切換元件，電性連接在該激發部與該短路部之間，並依據該直流訊號來切換該天線元件的結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的行動通訊裝置，其中該切換元件包括一二極體，且該二極體電性連接在該激發部與該短路部之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的行動通訊裝置，其中當該二極體依據該直流訊號而導通時，該天線元件形成一倒F形天線結構，且當該二極體依據該直流訊號而不導通時，該天線元件形成一耦合式饋入環圈天線結構。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的行動通訊裝置，其中該天線元件透過該耦合式饋入環圈天線結構操作在一第一頻帶與一第二頻帶，且該天線元件透過該倒F形天線結構操作在一第三頻帶。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的行動通訊裝置，其中該切換元件依據該直流訊號而決定是否提供位在該激發部與該短路部之間的一傳輸路徑，當該傳輸路徑被提供時，該天線元件形成一倒F形天線結構，且當該傳輸路徑不被提供時，該天線元件形成一耦 合式饋入環圈天線結構。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的行動通訊裝置，其中該激發部的第一端接收該射頻訊號與該直流訊號，且該激發部的第二端為一開路端。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的行動通訊裝置，其中該短路部的第一端為一開路端，且該短路部的第二端電性連接至該接地元件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的行動通訊裝置，其中該短路部包括至少一彎折。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的行動通訊裝置，其中該天線元件更包括：一匹配導電片，電性連接該短路部。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的行動通訊裝置，更包括：一基板；以及一承載元件，與該接地元件設置在該基板的一表面上，其中，該激發部與該短路部設置在該承載元件的一第一表面與一第二表面，該匹配導電片設置在該承載元件的一第三表面，且該切換元件設置在該承載元件的該第一表面。
  11. 一種行動通訊裝置，包括：一天線元件，將一射頻訊號轉換成電磁波，並包括：一激發部，接收該射頻訊號與一直流訊號；以及一短路部，電性連接至一接地元件，且該短路部與該激 發部相隔一耦合間隙；以及一二極體，電性連接在該激發部與該短路部之間，其中當該二極體依據該直流訊號而導通時，該天線元件形成一倒F形天線結構，且當該二極體依據該直流訊號而不導通時，該天線元件形成一耦合式饋入環圈天線結構。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的行動通訊裝置，其中該天線元件透過該耦合式饋入環圈天線結構操作在一第一頻帶與一第二頻帶，且該天線元件透過該倒F形天線結構操作在一第三頻帶。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的行動通訊裝置，其中該激發部的第一端接收該射頻訊號與該直流訊號，且該激發部的第二端為一開路端。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的行動通訊裝置，其中該短路部的第一端為一開路端，且該短路部的第二端電性連接至該接地元件。
  15. 一種行動通訊裝置，包括：一天線元件，將一射頻訊號轉換成電磁波，並包括：一激發部，接收該射頻訊號與一直流訊號；以及一短路部，電性連接至一接地元件，且該短路部與該激發部相隔一耦合間隙；以及一切換元件，依據該直流訊號而決定是否提供位在該激發部與該短路部之間的一傳輸路徑，其中當該傳輸路徑被提供時，該天線元件形成一倒F形天線結構，且當該傳輸路徑不被提供時， 該天線元件形成一耦合式饋入環圈天線結構。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的行動通訊裝置，其中該切換元件包括一二極體，其中當該二極體依據該直流訊號而導通時，該天線元件形成一倒F形天線結構，且當該二極體依據該直流訊號而不導通時，該天線元件形成一耦合式饋入環圈天線結構。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的行動通訊裝置，其中該天線元件透過該耦合式饋入環圈天線結構操作在一第一頻帶與一第二頻帶，且該天線元件透過該倒F形天線結構操作在一第三頻帶。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的行動通訊裝置，其中該激發部的第一端接收該射頻訊號與該直流訊號，且該激發部的第二端為一開路端。
  19. 如申請專利範圍第15項所述的行動通訊裝置，其中該短路部的第一端為一開路端，且該短路部的第二端電性連接至該接地元件。
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