TWI549356B - 電子裝置 - Google Patents

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TWI549356B TW103132633A TW103132633A TWI549356B TW I549356 B TWI549356 B TW I549356B TW 103132633 A TW103132633 A TW 103132633A TW 103132633 A TW103132633 A TW 103132633A TW I549356 B TWI549356 B TW I549356B
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Description

電子裝置
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種具有天線以及近接感測能力的電子裝置。
近年來的電子無線產品蓬勃發展，為使用者帶來許多便利。不過在享受便利的同時，也必須兼顧使用者的使用安全性，所以相關當局針對無線通訊制定了多種規範法規，尤其是由美國聯邦通訊委員會(Federal Communications Commission，FCC)或歐洲合格認證(Conformité Européenne,CE)中所制定的特定吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)規範，更是每位天線的設計者必須遵守的規範。
在目前行動電子裝置的設置中，往往會在行動電子裝置的天線附近額外設置一個近接感測器來偵測天線與人體之間的距離。假設近接感測器感測得到某物體(例如，人體)與電子裝置的距離小於某一程度，即對應於啟動天線功率下降的機制。不過上述額外設置的近接感測器由於具有面積不小的感測墊(Sensor Pad)，往往會造成天線與近接感測器之間互相干擾的問題，造成例如天線效率降低、近接感測器偵測距離不穩定等副作用。
另外，除了上述的感測墊外，為了效能考量，甚至會在感測墊上面加上一些如電感、電容等元件。以成本面來看，皆是額外的耗費。
本發明提供一種電子裝置，包括與接近感測器整合的可調式天線。
本發明的電子裝置包括輻射部、第一電抗元件、寄生部、第二電抗元件、延伸部以及第三電抗元件。輻射部包括饋入支路以及開路支路。第一電抗元件耦接於輻射部的饋入支路與饋入點之間。寄生部，包括接地支路以及開路支路，接地支路的接地點連接至系統接地面，以及開路支路的部份平行於輻射部的開路支路。第二電抗元件設置於寄生部的接地支路上，鄰近寄生部的接地點。延伸部耦接寄生部以及近接感測單元。第三電抗元件設置於延伸部上，並且鄰近近接感測單元。其中，輻射部以及寄生部形成天線用以收發多個射頻信號。以及，近接感測單元透過延伸部以及寄生部的開路支路偵測物體的接近。
基於上述，本發明提供一種電子裝置，包括與近接感測器整合的天線，使得天線與近接感測器可在運作時不互相干擾，並且同時縮小設置的面積。
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。
10‧‧‧電子裝置
110‧‧‧輻射部
111‧‧‧輻射部的饋入支路
112‧‧‧輻射部的開路支路
120‧‧‧寄生部
121‧‧‧寄生部的接地支路
122‧‧‧寄生部的開路支路
130‧‧‧延伸部
140~160‧‧‧電抗元件
170‧‧‧近接感測單元
180‧‧‧阻抗匹配單元
190‧‧‧射頻單元
L1~L2‧‧‧電感
C1‧‧‧電容
FP‧‧‧饋入點
GP‧‧‧接地點
CP‧‧‧連接點
SP‧‧‧彎折點
OP‧‧‧開路點
DIR1~DIR3‧‧‧方向
CTL‧‧‧控制信號
S1~S3‧‧‧曲線
圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的示意圖。
圖2為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的示意圖。
圖3為根據本發明一實施例所繪示由輻射部以及寄生部所形成的天線的被動效率圖。
圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的示意圖。請參照圖1，電子裝置10包括輻射部110、寄生部120、延伸部130、第一電抗元件140、第二電抗元件150、第三電抗元件160以及近接感測單元170。輻射部110包括饋入支路111以及開路支路112。第一電抗元件140則耦接於輻射部110的饋入支路111與饋入點FP之間。寄生部120包括接地支路121以及開路支路122，寄生部120的接地支路121的接地點GP連接至系統接地面，以及寄生部120的開路支路122的部份平行於輻射部122的開路支路112。第二電抗元件150設置於寄生部120的接地支路121上，鄰近寄生部121的接地點GP。延伸部130耦接寄生部120以及近接感測單元170。例如，本實施例中，延伸部130即耦接於寄生部 120上接地支路121與開路支路122相連的連接點CP上。第三電抗元件160設置於延伸部130上，並且鄰近近接感測單元170。
其中，輻射部110以及寄生部120形成天線用以收發多個射頻信號(例如透過饋入點FP饋入後發射，或是由輻射部110以及寄生部120接收並傳送至饋入點FP)。以及，近接感測單元170透過延伸部130以及寄生部120的開路支路122偵測物體的接近。例如，近接感測單元170可透過延伸部130以及寄生部120的開路支路122偵測得到一電容值，並透過所述電容值的大小來判斷是否周遭(例如方向DIR1)包括接近的物體。
另一方面，在本發明中，所述的射頻信號的中心頻率皆位於一高頻頻段(例如800MHz以上)第一電抗元件140以及第二電抗元件150為於高頻頻段導通，而於基頻頻段(例如0~1MHz)斷路的電抗元件，而第三電抗元件160則為於高頻頻段斷路，而於基頻頻段通路的電抗元件。如此一來，當輻射部110以及寄生部120所形成的天線收發於上述高頻頻段中的射頻信號時，第三電抗元件160對上述的射頻信號而言形成斷路，使得輻射部110以及寄生部120所形成的天線的效能可因與近接感測單元170隔絕而不受到影響。
近接感測單元170進行物體的近接感測(即，透過延伸部130以及寄生部120的開路支路122偵測電容值)時，第二電抗元件150則亦隔絕了電流經由寄生部120的接地支路121而流入系統接地面，使得進行近接感測時的偵測電流可以集中地流回 近接感測單元170。同時，近接感測單元170進行物體的近接感測時，第一電抗元件140對近接感測單元170亦為斷路，這麼一來，近接感測單元170的感測能力即可完整地覆蓋至前緣(即，寄生部120的開路點)，輻射部110所可能對近接感測單元170的近接感測的影響亦可降到最低。進一步而言，由輻射部110以及寄生部120所形成的天線以及近接感測單元170是可以同時做動互相不受到干擾的。
在本實施例中，第一電抗元件140包括了一電感L1，第二電抗元件150包括了電容C1而第三電抗元件160則包括電感L2。上述各電抗元件中所包括的電容值以及電感值則可需實際需求而調整。但由於其耦接關係的不同，第一到第三電抗元件140~160所需要的電容值或電感值亦有所不同。例如，由於第一電抗元件140中所包括的電感L1耦接於饋入點GP以及輻射部111之間，其電感值即相對第三電抗元件160中的電感L2小的許多。例如，電感L1的電感值可設置為小於10nH，而電感L2則可設置為近於100nH。第二電抗元件150的電容C1為了要阻斷上述的感測地流，則可設置相對大的電容，例如電容值接近15pF的電容。在本發明其他的實施例中，亦可選用其他的電抗元件來達成相同的阻斷效果，本發明並不限定於上述。
在本實施例中，所述射頻信號中至少包括了第一射頻信號以及第二射頻信號。輻射部110的長度則可被設置為接近於第一射頻信號的四分之一波長，而寄生部120的長度可被設置為接 近第二射頻信號的四分之一波長。但值得注意的是，由於第一電抗元件140中的電感L1耦接於饋入點GP與輻射部110之間，輻射部110則可以更可因電感的效應縮短所需的長度。換句話說，輻射部110的長度則可被設置為但小於等於第一射頻信號四分之一波長。寄生部120同樣地可根據上述的影響而對應調整其長度，本發明並不限定於上述的設置。
輻射部110可以以單極天線的作動原理產生一模態來收發第一射頻信號(例如第一射頻信號透過饋入點FP被饋入輻射部110，或第一射頻信號透過輻射部110被傳送至饋入點FP)。而天線10亦可透過輻射部110耦合寄生部120的方式共振產生出另一模態來收發第二射頻信號。
藉由這樣的設置，設置所述天線的電子裝置10便可藉由天線來收發上述的第一射頻信號以及第二射頻信號以及中心頻率接近於上述第一射頻信號以及第二射頻信號的其他射頻信號。就一般的設置而言(例如圖1所示實施例之設置)，寄生部120可設置的長度將長於輻射部110的長度，因此，第一射頻信號的中心頻率可被設置為高於第二射頻信號的中心頻率。例如，上述的第一射頻信號以及第二射頻信號的中心頻率分別為1.88GHz以及900MHz，但本發明並不限定於上述。
在本實施例中，輻射部110以及寄生部120皆為L型，即，輻射部110的饋入支路111與開路支路112之間的夾角為90度，且寄生部120的接地支路121與開路支路122之間的夾角為 90度。設置者亦可根據實際實施狀況調整輻射部110的饋入支路111與開路支路112之間的夾角，以及寄生部120的接地支路121與開路支路122之間的夾角。輻射部110以及寄生部120亦可設置多個彎折，但本發明並不限定於此。
圖2為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的示意圖。請參照圖2，相較於圖1所示實施例，圖2所示實施例中，寄生部120的開路支路122增加了一彎折，電子裝置10則更包括耦接於寄生部120的接地點GP與系統接地面之間的阻抗匹配單元180，以及耦接饋入點FP以及上述阻抗匹配單元180的射頻單元190。而其他的元件設置以及耦接關係則可參考圖1所示實施例，在此則不贅述。
請繼續參照圖2，由於由近接感測單元170透過多一個彎折的設置，近接感測單元170便可在感測到方向DIR1、DIR2的物體的接近與否外，更增加了感測於方向DIR3的物體是否接近的能力。舉例來說，寄生部120往往被設置以鄰近電子裝置10的一側邊，例如電子裝置的上緣。而透過上述的彎折的設置後，寄生部120的開路支路122，近接感測單元170便可在具有偵測由電子裝置上緣(即方向DIR1，對應於寄生部120的開路支路122中連接點CP到彎折點SP的區段)的以及右緣(即方向DIR2，對應於延伸部130中垂直於寄生部120的開路支路122的區段)的物體接近外，更增加可偵測電子裝置左緣(即方向DIR3，對應於寄生部120的開路支路122中彎折點SP至開路點OP的區段)的物體 接近的能力。另外，透過上述彎折的設置，亦可以縮小整體天線(即由輻射部110以及寄生部120所形成的天線)所佔的面積。
另一方面，射頻單元190耦接由輻射部110以及寄生部120所形成的天線，例如透過同軸線的內緣連接至饋入點FP，而外緣則連接系統接地面。射頻單元190便可透過由輻射部110以及寄生部120所形成的天線來收發上述射頻信號(例如，第一射頻信號以及第二射頻信號)。在收發上述射頻信號的同時，射頻單元190更可根據目前所收發的射頻信號的中心頻率，傳送一控制信號CTL至阻抗匹配單元180，以調整天線的阻抗匹配值，使得天線的整體效能增加。阻抗匹配單元180中可包括負載、多個阻抗組以及開關。組抗單元分別具有不同阻抗匹配值，耦接於寄生部120的接地點GP和系統接地面之間，並且與上述負載並聯，開關則耦接於所述阻抗組與系統接地面之間，可根據射頻單元190所傳送的控制信號CTL來選擇性的切換導通多個組抗單元之至少一阻抗組與系統接地面之間的路徑。以上所示僅為阻抗匹配單元180的一種實施方式，本發明並不限定於上述的設置。
圖3為根據本發明一實施例所繪示由輻射部以及寄生部所形成的天線的被動效率圖。請參照圖2及圖3，其中，在此實施例中，輻射部110以及寄生部120以如圖2所示實施例的架構實施。輻射部110的長度被設置為小於等於中心頻率為1.88GHz的射頻信號的四分之一波長，寄生部120的長度則被設置為小於等於中心頻率為900MHz的射頻信號之四分之一波長。而寄生部120 的開路支路122中連接點CP到彎折點SP的區段距離電子裝置10的上緣16mm，延伸部130中垂直於寄生部120的開路支路122的區段距離電子裝置10的右緣8mm以及寄生部120的開路支路122中彎折點SP至開路點OP的區段則距離電子裝置10的左緣2mm。請參照圖3，其中，圖中的曲線S1~S3分別對應於阻抗匹配單元180中的三個阻抗匹配值的設定(例如，分別對應於三個阻抗組的阻抗匹配值)。從圖3可知，透過在上述三種設定之間切換，天線的效率在700~950MHz，以及1700~2200MHz的區段皆有不錯的表現，可完整地涵蓋第三代行動通訊標準(third generation,3G)以及長期演進技術(Long Term Evolution,LTE)標準中所需的頻段。同時，如本實施例的方式實施，整體天線的長度將接近於60mm，相較於習知的設置(於天線兩側擺放兩個10mm*10mm的近接感測墊)而言，縮小了至少三分之二的長度。
綜上所述，本發明提供一種電子裝置，其中包括了完整整合的可調式天線以及近接感測器。透過電抗元件的設置，可使得可調式天線以及近接感測器可同時運作而不互相干擾，保持了一定的天線效率以及近接感測能力。並且，在可調式天線以及近接感測器結構整合的情況下，可調式天線以及近接感測器結構的設置面積亦大幅縮小，更利於電子裝置的整體設置考量。
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。
10‧‧‧電子裝置
110‧‧‧輻射部
111‧‧‧輻射部的饋入支路
112‧‧‧輻射部的開路支路
120‧‧‧寄生部
121‧‧‧寄生部的接地支路
122‧‧‧寄生部的開路支路
130‧‧‧延伸部
140~160‧‧‧電抗元件
170‧‧‧近接感測單元
L1~L2‧‧‧電感
C1‧‧‧電容
FP‧‧‧饋入點
GP‧‧‧接地點
CP‧‧‧連接點
DIR1~DIR2‧‧‧方向

Claims (9)

  1. 一種電子裝置，包括：一輻射部，包括一饋入支路以及一開路支路；一第一電抗元件，耦接於該輻射部的該饋入支路與一饋入點之間；一寄生部，包括一接地支路以及一開路支路，該接地支路的一接地點連接至一系統接地面，以及該開路支路的部份平行於該輻射部的該開路支路；一第二電抗元件，設置於該寄生部的該接地支路上，鄰近該寄生部的接地點；一延伸部，耦接該寄生部的該連接點以及一近接感測單元；以及一第三電抗元件，設置於該延伸部上，並且鄰近該近接感測單元，其中，該輻射部以及該寄生部形成一天線，用以收發多個射頻信號；以及其中，該天線透過該輻射部產生一模態，該天線透過該輻射部與該寄生部共振而產生一另一模態，該近接感測單元透過該延伸部以及該寄生部的開路支路偵測一物體的接近。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中所述電子裝置更包括： 一阻抗匹配單元，耦接該寄生部的該接地支路以及該系統接地面之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電子裝置，其中所述電子裝置更包括：一射頻單元，連接該饋入點以及該阻抗匹配單元，透過該輻射部以及該寄生部所形成的該天線收發該些射頻信號，其中，當該射頻單元透過該天線收發該些射頻信號之一時，根據該些射頻信號之一的中心頻率傳送一控制信號至該阻抗匹配單元，以調整該阻抗匹配單元的一阻抗匹配值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中，該阻抗匹配單元包括：多個阻抗組，耦接該寄生部的該接地端與該系統接地面之間，其中該些阻抗組分別具有不同的阻抗匹配值；一開關，耦接於該些阻抗組與該系統接地面之間，根據該控制信號選擇性地導通該些阻抗組中至少一阻抗組與該系統接地面之間的路徑。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中：該射頻單元透過該天線收發該射頻信號之一的同時，該近接感測單元透過該延伸部以及該寄生部的開路支路偵測該物體的接近。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中：該些射頻信號的中心頻率位於一高頻頻段中； 該第一電抗元件以及該第二電抗元件於高頻頻段導通，而於一基頻頻段斷路；以及該第三電抗元件於該高頻頻段斷路，於該基頻頻段通路。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置，其中：該第一電抗元件為一第一電感，該第二電抗元件為一電容，以及該第三電抗元件為一第二電感，其中該第二電感的電感值大於該第一電感的電感值。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中：該些射頻信號包括一第一射頻信號以及一第二射頻信號；該輻射部的長度小於等於該第一射頻信號的四分之一波長；以及該寄生部的長度小於等於該第二射頻信號的四分之一波長。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該寄生部的該接地支路與該開路支路之間的夾角為90度。
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