TWI536901B - 用來控制電場強度分佈之裝置 - Google Patents

用來控制電場強度分佈之裝置 Download PDF

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Description

用來控制電場強度分佈之裝置
本發明係有關於可攜式電子裝置之輻射控制，尤指一種用來控制電場強度分佈之裝置。
近年來由於電子電路的技術不斷地發展，各種無線通訊功能被廣泛地實施於諸多應用中。因此，針對這些無線通訊功能之輻射控制遂成為相當熱門的議題。某些產品大宗銷售之地區、國家對於欲銷售之產品往往有某些法規上的要求。例如：具備美國聯邦通訊委員會(Federal Communications Commission，FCC)認證的產品應已符合相關規範以便於市場中銷售。又例如：具備歐洲符合(Conformit Europenne，CE)標示的產品應已符合相關規範以便於市場中銷售。
依據相關技術，用來定義輻射相關作用的指標之典型的例子包含：輻射能量被人體吸收的指標，尤其是所謂的特定吸收率(Specific Absorption Rate，以下簡稱為「SAR值」)；以及輻射能量干擾助聽器的指標，尤其是所謂的助聽器相容性(Hearing Aid Compatibility，以下簡稱為「HAC值」)；其中SAR值與HAC值的量測結果往往受到無線裝置之空中傳播性能(Over The Air，可簡稱為「OTA性能」)中之總輻射功率(Total Radiated Power，可簡稱為「TRP值」)及無線裝置上的能量分佈影響。
為了通過HAC值及SAR值之相關規範，尤其是提升HAC值及降低SAR值，傳統的解決方法例如降低OTA性能、貼附或採用昂貴的吸波材料或金屬材質...等常被採用於各種無線裝置。這些傳統的解決方法往往會造成副作用，例如會造成通訊品質不佳、增加成本、且降低設計彈性。因此，需要一種能控制無線裝置的表面電流分佈之新穎架構，以將無線裝置的電場強度分佈集中於天線區域，來提昇無線裝置在HAC值及SAR值等方面之效能。
因此本發明之目的之一在於提供一種用來控制電場強度分佈之裝置，以解決上述問題。
本發明之另一目的在於提供一種用來控制電場強度分佈之裝置，以改變該可攜式電子裝置之電場強度分佈，進而降低使用者受輻射傷害的機會。
本發明之另一目的在於提供一種用來控制電場強度分佈之裝置，以改變該可攜式電子裝置之電場強度分佈，進而減少或避免對助聽器的干擾。
本發明之較佳實施例中提供一種用來控制電場強度分佈之裝置，該裝置包含一可攜式電子裝置之至少一部分，該可攜式電子裝置具備分別對應於不同通訊標準之複數個無線通訊功能，該複數個無線通訊功能包含一行動電話功能與至少一其它無線通訊功能，該裝置包含：一主天線，連接至該可攜式電子裝置之一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)之一第一側，用來進行該行動電話功能；以及複數個短路路徑(Short Trace)結構，設置於該印刷電路板之該第一側且連接至該印刷電路板，其中該複數個短路路徑結構之至少一者係選擇性地用來作為至少一短路路徑或用來作為對應於該至少一其它無線通訊功能之至少一副天線。
本發明的好處之一是，所述用來控制電場強度分佈之裝置當中設置有複數個短路路徑結構，而這複數個短路路徑結構構造簡單且易於實施，同時能避免相關技術的問題。另外，相較於該複數個短路路徑結構不存在的狀況，設置於該印刷電路板之該第一側之該複數個短路路徑結構改變該可攜式電子裝置之電場強度分佈，使得位於該聲音輸出模組的電場強度降低。
第1圖為依據本發明一第一實施例之一種用來控制電場強度分佈之裝置100的示意圖。依據某些實施例，諸如該第一實施例及其某些變化例，裝置100可包含一可攜式電子裝置之至少一部分(例如：該可攜式電子裝置之一部分，諸如該可攜式電子裝置之電路板及該電路板上之元件；又例如：該可攜式電子裝置之全部，亦即整個可攜式電子裝置)，其中該可攜式電子裝置具備分別對應於不同通訊標準之複數個無線通訊功能，而該複數個無線通訊功能包含一行動電話功能與至少一其它無線通訊功能。上述之至少一其它無線通訊功能的例子可包含：藍牙(Bluetooth，以下簡稱為「BT」)無線通訊功能、無線保真(Wireless Fidelity，以下簡稱為「WiFi」)無線通訊功能、全球定位系統(Global Positioning System，以下簡稱為「GPS」)無線通訊功能、及/或全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access，以下簡稱為「WiMAX」)無線通訊功能。
如第1圖所示，裝置100包含一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)110、一主天線(Main Antenna)120、以及複數個短路路徑(Short Trace)結構諸如兩短路路徑結構130-1與130-2，其中短路路徑結構130-1包含一第一延伸部分131-1與一第二延伸部分132-1，而短路路徑結構130-2包含一第一延伸部分131-2與一第二延伸部分132-2。印刷電路板110係用來設置各種電子元件。另外，主天線120係連接至該可攜式電子裝置之印刷電路板110之一第一側(於本實施例中係為印刷電路板110之下側，亦為該可攜式電子裝置之下側)，尤其是位於印刷電路板110之該第一側之中間位置，且/或位於該兩短路路徑結構130-1與130-2之間，其中主天線120係用來進行該行動電話功能。此外，短路路徑結構130-1與130-2係設置於印刷電路板110之該第一側且連接至印刷電路板110，其中該複數個短路路徑結構(例如：短路路徑結構130-1與130-2)中之至少一者係選擇性地用來作為至少一短路路徑或用來作為對應於上述之至少一其它無線通訊功能之至少一副天線。實作上，主天線120與上述之至少一副天線分別對應於不同的載波頻率。
依據某些實施例，諸如該第一實施例及其某些變化例，印刷電路板110上可設置有開關，用來選擇性地分別控制短路路徑結構130-1與130-2是否接地。尤其是，依據裝置100之某些配置方案，在該複數個短路路徑結構(諸如短路路徑結構130-1與130-2)當中，任何沒有被選擇性地用來作為副天線之短路路徑結構均接地；亦即，凡是這樣的短路路徑結構在沒有被選擇性地用來作為副天線的狀況下係用來作為短路路徑。例如：如果短路路徑結構130-1與130-2當中有任何一個短路路徑結構沒有被選擇性地用來作為副天線，則這個沒有被選擇性地用來作為副天線之短路路徑結構是接地的，且在此狀況下係用來作為一短路路徑。又例如：如果短路路徑結構130-1與130-2當中所有的短路路徑結構都沒有被選擇性地用來作為副天線，則短路路徑結構130-1與130-2都是接地的，且在此狀況下係用來作為兩個短路路徑。又例如：如果短路路徑結構130-1與130-2當中所有的短路路徑結構都被選擇性地用來作為副天線，則短路路徑結構130-1與130-2都是沒有接地的，且在此狀況下都沒用來作為短路路徑；尤其是，在此狀況下，短路路徑結構130-1與130-2係用來作為對應於上述之至少一其它無線通訊功能之兩個副天線。
依據某些實施例，諸如該第一實施例及其某些變化例，上述該複數個短路路徑結構之該至少一者包含至少一第一延伸部分與至少一第二延伸部分。尤其是，依據裝置100之某些配置方案，在上述該複數個短路路徑結構之該至少一者係用來作為上述之至少一短路路徑的狀況下，上述之至少一第一延伸部分係用來作為上述之至少一短路路徑之一部分。例如：在短路路徑結構130-1係用來作為一短路路徑的狀況下，第一延伸部分131-1係用來作為這個短路路徑之一部分。又例如：在短路路徑結構130-2係用來作為一短路路徑的狀況下，第一延伸部分131-2係用來作為這個短路路徑之一部分。另外，依據裝置100之某些配置方案，在上述該複數個短路路徑結構之該至少一者係用來作為上述之至少一副天線的狀況下，上述之至少一第一延伸部分係用來作為上述之至少一副天線之至少一部分，而上述之至少一第二延伸部分係用來作為上述之至少一副天線之至少一饋點(Feed Point)。例如：在短路路徑結構130-1係用來作為一副天線的狀況下，第一延伸部分131-1係用來作為這個副天線之至少一部分，而第二延伸部分132-1係用來作為這個副天線之饋點。又例如：在短路路徑結構130-2係用來作為一副天線的狀況下，第一延伸部分131-2係用來作為這個副天線之至少一部分，而第二延伸部分132-2係用來作為這個副天線之饋點。
依據某些實施例，諸如該第一實施例及其某些變化例，相較於印刷電路板110之該第一側諸如印刷電路板110之下側，該可攜式電子裝置之一聲音輸出模組(未顯示；例如：使用者於使用該行動電話功能時，用來貼近耳朵之一揚聲器)較靠近印刷電路板110之一第二側諸如印刷電路板110之上側。另外，相較於印刷電路板110之該第二側諸如印刷電路板110之上側，該可攜式電子裝置之一麥克風(Microphone)較靠近該第一側諸如印刷電路板110之下側。相較於該複數個短路路徑結構不存在的狀況，設置於印刷電路板110之該第一側之該複數個短路路徑結構諸如短路路徑結構130-1與130-2改變該可攜式電子裝置之電場強度分佈，使得位於該聲音輸出模組的電場強度降低。因此，本發明能解決相關技術之問題，尤其是能在不產生上述副作用(例如：通訊品質不佳、增加成本、與降低設計彈性)的情況下提升HAC值及降低SAR值。
為了便於理解，第1圖繪示了印刷電路板110與主天線120以及短路路徑結構130-1與130-2在接地層(Ground Layer，可簡稱為「GND層」)上的電氣連接關係(Electrically Coupling/Connecting Relationship)，而非實體的連接關係。例如：主天線120的上端係為其饋點，且因此電氣連接至印刷電路板110中之另一層；然而，由於第1圖繪示在該GND層當中印刷電路板110與主天線120之間的電氣連接關係(而非實體的連接關係)，故主天線120的上端在第1圖中被繪示成與印刷電路板110分開。又例如：短路路徑結構130-1與130-2各自的第二延伸部分132-1與132-2可用來作為饋點，且因此電氣連接至印刷電路板110中之另一層；然而，由於第1圖繪示在該GND層當中印刷電路板110以及短路路徑結構130-1與130-2之間的電氣連接關係(而非實體的連接關係)，故第二延伸部分132-1與132-2在第1圖中被繪示成與印刷電路板110分開。
第2圖繪示第1圖所示之裝置100於一實施例中所涉及之一第一配置方案。依據本實施例，短路路徑結構130-1係選擇性地用來作為副天線(例如：BT天線、WiFi天線、GPS天線、或WiMAX天線；於第2圖中係標示成「BT/WiFi/GPS/WiMAX天線」，以便於理解)，且短路路徑結構130-2係選擇性地用來作為一短路路徑。本實施例與前述實施例/變化例相仿之處不再重複贅述。
第3圖繪示第1圖所示之裝置100於另一實施例中所涉及之一第二配置方案。依據本實施例，短路路徑結構130-1係選擇性地用來作為一短路路徑，且短路路徑結構130-2係選擇性地用來作為副天線(例如：BT天線、WiFi天線、GPS天線、或WiMAX天線；於第3圖中係標示成「BT/WiFi/GPS/WiMAX天線」，以便於理解)。本實施例與前述實施例/變化例相仿之處不再重複贅述。
第4圖繪示第1圖所示之裝置100於另一實施例中所涉及之一第三配置方案。依據本實施例，短路路徑結構130-1與130-2係選擇性地分別用來作為副天線(例如：BT天線、WiFi天線、GPS天線、或WiMAX天線；於第4圖中係標示成「BT/WiFi/GPS/WiMAX天線」，以便於理解)。本實施例與前述實施例/變化例相仿之處不再重複贅述。
第5圖繪示第1圖所示之裝置100於另一實施例中所涉及之一第四配置方案。依據本實施例，短路路徑結構130-1與130-2係選擇性地分別用來作為短路路徑。本實施例與前述實施例/變化例相仿之處不再重複贅述。
第6圖繪示第1圖所示之裝置100於一實施例中在不同狀況下之電場強度分佈的改變，其中較深色陰影代表較弱的電場強度，而較淺色陰影代表較強的電場強度。
依據本實施例，第6圖的左半部所示之電場強度分佈對應於該複數個短路路徑結構不存在的狀況，而第6圖的右半部所示之電場強度分佈對應於該複數個短路路徑結構存在的狀況。相較於該複數個短路路徑結構不存在的狀況，設置於印刷電路板110之該第一側(例如：印刷電路板110之下側；於本實施例中亦為第6圖之下側)之該複數個短路路徑結構改變該可攜式電子裝置之電場強度分佈，使得位於該聲音輸出模組的電場強度降低；例如：本實施例之該聲音輸出模組可位於印刷電路板110之正中央。因此，本發明能解決相關技術之問題，尤其是能在不產生上述副作用的情況下提升HAC值及降低SAR值。
第7圖繪示第1圖所示之裝置100於一第二實施例中在不同狀況下之電場強度分佈的改變，其中較深色陰影代表較弱的電場強度，而較淺色陰影代表較強的電場強度。
依據本實施例，第7圖的左半部所示之電場強度分佈對應於該複數個短路路徑結構不存在的狀況，而第7圖的右半部所示之電場強度分佈對應於該複數個短路路徑結構存在的狀況。相較於該複數個短路路徑結構不存在的狀況，設置於印刷電路板110之該第一側(例如：印刷電路板110之下側；於本實施例中亦為第7圖之下側)之該複數個短路路徑結構改變該可攜式電子裝置之電場強度分佈，使得位於該聲音輸出模組的電場強度降低；例如：本實施例之該聲音輸出模組可位於印刷電路板110之大約上面三分之一的正中央，尤其是位於第7圖的左上角、右上角分別所示之兩組(3*3)個偵測方格當中各自的中央偵測方格之位置。因此，本發明能解決相關技術之問題，尤其是能在不產生上述副作用的情況下提升HAC值及降低SAR值。
請注意，於本實施例中，在該複數個短路路徑結構不存在的狀況之TRP值等於23.6 dBm，而在該複數個短路路徑結構存在的狀況之TRP值等於25.7 dBm。這表示，藉由實施該複數個短路路徑結構，本發明不但不會有通訊品質不佳的副作用，還可以在增強上述OTA性能中之TRP值的情況下達到提升HAC值及降低SAR值之目標。另外，請參考第7圖的左下角、右下角分別所示之兩組(3*1)個帶有X圖樣的長方形偵測區(其可視為本實施例之天線區域或是鄰近天線之區域)，藉由實施該複數個短路路徑結構，本發明能控制無線裝置的表面電流分佈，以將無線裝置的電場強度分佈集中於天線區域，來提昇無線裝置在HAC值及SAR值等方面之效能。因此，本發明能兼顧無線裝置之通訊品質以及無線裝置在HAC值及SAR值等方面之效能。
本發明的好處之一是，所述用來控制電場強度分佈之裝置當中設置有複數個短路路徑結構，而這複數個短路路徑結構構造簡單且易於實施，同時能避免相關技術的問題。另外，相較於該複數個短路路徑結構不存在的狀況，設置於該印刷電路板之該第一側之該複數個短路路徑結構改變該可攜式電子裝置之電場強度分佈，使得位於該聲音輸出模組的電場強度降低。此外，該複數個短路路徑結構能控制可攜式電子裝置的電場強度分佈，又能用來作為分別對應於不同通訊標準之各種無線通訊功能的天線，且能整合並且屏蔽於天線下方的麥克風等元件，因此本發明特別適用於天線數量增多且法規要求更加嚴格的狀況下之實施。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100．．．用來控制電場強度分佈之裝置
110．．．印刷電路板
120．．．主天線
130-1、130-2．．．短路路徑結構
131-1、131-2．．．短路路徑結構之第一延伸部分
132-1、132-2．．．短路路徑結構之第二延伸部分
第1圖為依據本發明一第一實施例之一種用來控制電場強度分佈之裝置的示意圖。
第2圖繪示第1圖所示之裝置於一實施例中所涉及之一第一配置方案。
第3圖繪示第1圖所示之裝置於另一實施例中所涉及之一第二配置方案。
第4圖繪示第1圖所示之裝置於另一實施例中所涉及之一第三配置方案。
第5圖繪示第1圖所示之裝置於另一實施例中所涉及之一第四配置方案。
第6圖繪示第1圖所示之裝置於一實施例中在不同狀況下之電場強度分佈的改變。
第7圖繪示第1圖所示之裝置於一第二實施例中在不同狀況下之電場強度分佈的改變。
100．．．用來控制電場強度分佈之裝置
110．．．印刷電路板
120．．．主天線
130-1、130-2．．．短路路徑結構
131-1、131-2．．．短路路徑結構之第一延伸部分
132-1、132-2．．．短路路徑結構之第二延伸部分

Claims (8)

  1. 一種用來控制電場強度分佈之裝置，該裝置包含一可攜式電子裝置之至少一部分，該可攜式電子裝置具備分別對應於不同通訊標準之複數個無線通訊功能，該複數個無線通訊功能包含一行動電話功能與至少一其它無線通訊功能，該裝置包含有：一主天線，連接至該可攜式電子裝置之一印刷電路板下側之一第一側，用來進行該行動電話功能；以及複數個短路路徑結構，設置於該印刷電路板之該第一側且連接至該印刷電路板，其中該複數個短路路徑結構之至少一者係選擇性地用來作為至少一短路路徑或用來作為對應於該至少一其它無線通訊功能之至少一副天線其中，相較於該印刷電路板下側之該第一側，該可攜式電子裝置之一聲音輸出模組較靠近該印刷電路板上側之一第二側；以及設置於該印刷電路板下側之該第一側之該複數個短路路徑結構改變該可攜式電子裝置之電場強度分佈其中，該複數個短路路徑結構之該至少一者包含至少一第一延伸部分與至少一第二延伸部分；該至少一第一延伸部分為一L型結構；其中，在該複數個短路路徑結構之該至少一者係用來作為該至少一短路路徑的狀況下，該至少一第一延伸部分係用來作為該至少一短路路徑之一部分；在該複數個短路路徑結構之該至少一者係用來作為該至少一副天線的狀況 下，該至少一第一延伸部分係用來作為該至少一副天線之至少一部分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該複數個短路路徑結構包含兩短路路徑結構；以及該主天線位於該印刷電路板之該第一側之中間位置，且/或位於該兩短路路徑結構之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中在該複數個短路路徑結構當中，任何沒有被選擇性地用來作為副天線之短路路徑結構均接地。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該主天線與該至少一副天線分別對應於不同的載波頻率。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該複數個短路路徑結構之該至少一者包含一第一短路路徑結構；以及該複數個短路路徑結構包含一第二短路路徑結構，且該第二短路路徑結構係用來作為一短路路徑。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該複數個短路路徑結構之該至少一者包含一第一短路路徑結構與一第二短路路徑結構；以及該第一短路路徑結構與該第二短路路徑結構係選擇性地用來作為兩個短路路徑或用來作為對應於該至少一其它 無線通訊功能之兩個副天線。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中在該複數個短路路徑結構之該至少一者係用來作為該至少一副天線的狀況下，該至少一第二延伸部分係用來作為該至少一副天線之至少一饋點。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中相較於該印刷電路板上側之該第二側，該可攜式電子裝置之一麥克風較靠近該印刷電路板下側的該第一側。
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