TWI552436B - 通訊裝置 - Google Patents

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TWI552436B TW104102968A TW104102968A TWI552436B TW I552436 B TWI552436 B TW I552436B TW 104102968 A TW104102968 A TW 104102968A TW 104102968 A TW104102968 A TW 104102968A TW I552436 B TWI552436 B TW I552436B
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洪崇庭
鄧穎聰
羅中宏
李冠賢
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廣達電腦股份有限公司
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/3827—Portable transceivers
    • H04B1/3833—Hand-held transceivers
    • H04B1/3838—Arrangements for reducing RF exposure to the user, e.g. by changing the shape of the transceiver while in use
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04M2250/00—Details of telephonic subscriber devices
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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    • H04W88/02—Terminal devices
    • H04W88/06—Terminal devices adapted for operation in multiple networks or having at least two operational modes, e.g. multi-mode terminals

Description

通訊裝置
本發明係關於一種通訊裝置(Communication Device)，特別係關於一種包括天線、感測板雙重功能之輻射元件之通訊裝置。
隨著行動通訊技術的發達，行動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、行動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，行動裝置通常具有無線通訊的功能。有些涵蓋長距離的無線通訊範圍，例如：行動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通訊，而有些則涵蓋短距離的無線通訊範圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通訊。
為了支援無線通訊及調整輻射功率，傳統行動裝置中通常會設計彼此分離之一天線和一感測板。然而，由於行動裝置內之空間不足，前述天線和感測板往往極為靠近，此將造成干擾效應，以及導致天線輻射效率變差等等不良影響。因此，有必要設計一種全新之行動通訊裝置，以解決先前技術所面臨之問題。
在較佳實施例中，本發明提供一種通訊裝置，包括：一輻射元件，同時具有天線和感測板之功能，並用於接收一低頻信號和一射頻信號；一射頻扼流元件，用於濾除該射頻信號；一直流阻斷元件，用於濾除該低頻信號；一特定吸收率感測器，其中該輻射元件係經由該射頻扼流元件耦接至該特定吸收率感測器；一收發器，其中該輻射元件係經由該直流阻斷元件耦接至該收發器；以及一操作平台，耦接至該特定吸收率感測器和該收發器。
在一些實施例中，該特定吸收率感測器係用於處理該低頻信號，並據以取得一特定吸收率之資訊。
在一些實施例中，當一人體接近該輻射元件時，該輻射元件和該人體之間即產生一等效電容值，而該低頻信號包括該等效電容值之資訊。
在一些實施例中，該收發器係用於處理該射頻信號，並據以取得一通訊內容。
在一些實施例中，該射頻扼流元件包括一電感器，而該電感器具有相對較大之一電感值。
在一些實施例中，該直流阻斷元件包括一電容器，而該電容器具有相對較大之一電容值。
在一些實施例中，該輻射元件更耦接至一接地電位。
在一些實施例中，該輻射元件和該直流阻斷元件係以一第一金屬部和一第二金屬部來實施，而該第一金屬部係 與該第二金屬部分離。
在一些實施例中，該第一金屬部係鄰近於該第二金屬部，而該第一金屬部和該第二金屬部之間形成一耦合間隙。
在一些實施例中，該第二金屬部係耦接至該射頻扼流元件和一接地電位。
100、700、800、900‧‧‧通訊裝置
110、710、810、910‧‧‧輻射元件
120、320、420‧‧‧射頻扼流元件
130、530、630、830‧‧‧直流阻斷元件
140‧‧‧特定吸收率感測器
150‧‧‧收發器
160‧‧‧操作平台
321、421‧‧‧射頻扼流元件之第一端
322、422‧‧‧射頻扼流元件之第二端
531、631‧‧‧直流阻斷元件之第一端
532、632‧‧‧直流阻斷元件之第二端
811‧‧‧第一金屬部
812‧‧‧第二金屬部
C1‧‧‧電容器
CE‧‧‧等效電容值
GC1‧‧‧第一金屬部和第二金屬部之間之耦合間隙
HB‧‧‧人體
L1‧‧‧電感器
S1‧‧‧低頻信號
S2‧‧‧射頻信號
VSS‧‧‧接地電位
第1圖係顯示根據本發明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一實施例所述之量測等效電容值之示意圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之射頻扼流元件之示意圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之射頻扼流元件之示意圖；第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之直流阻斷元件之示意圖；第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之直流阻斷元件之示意圖；第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之示意圖；第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之示意圖；以及 第9圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝置之示意圖。
為讓本發明之目的、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一實施例所述之通訊裝置100之示意圖。通訊裝置100可以是具有通訊功能之一行動裝置，例如：一智慧型手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如第1圖所示，通訊裝置100包括：一輻射元件110、一射頻扼流元件(RF(Radio Frequency)Choke Element)120、一直流阻斷元件(DC(Direct Current)Block Element)130、一特定吸收率感測器(SAR(Specific Absorption Rate)Sensor)140、一收發器(Transceiver)150，以及一操作平台(Platform)160。必須理解的是，雖然未顯示於第1圖中，通訊裝置100更可包括其他元件，例如：一電池、一顯示器、一觸控模組、一揚聲器，或(且)一外殼(未顯示)。
輻射元件110可用導體材料製成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。輻射元件110之形狀和尺寸於本發明中並不特別作限制。舉例而言，輻射元件110可以大致為一直條形、一迴圈形，或是一倒F字形。輻射元件110同時具有天線(Antenna)和感測板(Sensing Pad)之雙重功能，並可用於接收一低頻信號S1和一射頻信號S2。在一些實施例中，低頻信號S1 為一直流信號(亦即，頻率為0)，而射頻信號S2之頻率係高於700MHz。舉例而言，射頻信號S2可以是一行動通訊信號，像是一LTE(Long Term Evolution)頻帶信號、一3G頻帶信號，或是一GSM(Global System for Mobile Communications)頻帶信號。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之量測等 效電容值CE之示意圖。如第2圖所示，當一人體HB(或一導體)接近輻射元件110時，輻射元件110和人體HB之間即產生一等效電容值CE，而前述之低頻信號S1可包括等效電容值CE之資訊。 藉由分析低頻信號S1之等效電容值CE之資訊，可以得出人體HB和通訊裝置100之間距，進而可計算出此時對應之特定吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)。
射頻扼流元件120係用於濾除射頻信號S2。輻射元 件110係經由射頻扼流元件120耦接至特定吸收率感測器140，是以特定吸收率感測器140僅會接收到來自輻射元件110之低頻信號S1。特定吸收率感測器140可用於處理低頻信號S1，並據以取得一特定吸收率之資訊。直流阻斷元件130係用於濾除低頻信號S1。輻射元件110更經由直流阻斷元件130耦接至收發器150，是以收發器150僅會接收到來自輻射元件110之射頻信號S2。收發器150可用於處理射頻信號S2，並據以取得一通訊內容，例如：一語音資訊或一數位資料。操作平台160可以是一中央處理器(Central Processing Unit，CPU)。操作平台160係耦接至特定吸收率感測器140和收發器150，並用於分析來自特定吸收率感測器140和收發器150之所有資訊內容。
在本發明之通訊裝置100中，天線係與感測板兩者 共同整合為單一輻射元件110。另外，藉由使用射頻扼流元件120和直流阻斷元件130來過濾信號，輻射元件110所接收之低頻信號S1和射頻信號S2將分別傳送至特定吸收率感測器140和收發器150，不會發生信號互相干擾之問題。由於天線和感測板兩者係互相結合，其整體體積可再進一步縮小，與傳統分離設計方式相比，本發明至少具有降低成本、縮小尺寸，以及提高元件使用效率等優勢。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之射頻扼 流元件320之示意圖。第3圖之射頻扼流元件320可套用至第1圖之通訊裝置100。射頻扼流元件320具有一第一端321和一第二端322，其中射頻扼流元件320之第一端321係耦接至特定吸收率感測器140，而射頻扼流元件320之第二端322係耦接至輻射元件110。在第3圖之實施例中，射頻扼流元件320包括一電感器L1。電感器L1係耦接於射頻扼流元件320之第一端321和第二端322之間。電感器L1具有相對較大之一電感值。例如，前述電感值可大於或等於10nH。射頻扼流元件320可用於除去射頻信號S2，並僅保留低頻信號S1。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之射頻扼 流元件420之示意圖。第4圖之射頻扼流元件420可套用至第1圖之通訊裝置100。射頻扼流元件420具有一第一端421和一第二端422，其中射頻扼流元件420之第一端421係耦接至特定吸收率感測器140，而射頻扼流元件420之第二端422係耦接至輻射元件110。在第4圖之實施例中，射頻扼流元件420包括一電感 器L1和一電感器C1。電感器L1係耦接於射頻扼流元件420之第一端421和第二端422之間。電感器L1具有相對較大之一電感值。 例如，前述電感值可大於或等於10nH。電容器C1係耦接於射頻扼流元件420之第二端422和一接地電位VSS之間。在其他實施例中，亦可改為將電容器C1係耦接於射頻扼流元件420之第一端421和接地電位VSS之間。射頻扼流元件420可用於除去射頻信號S2，並僅保留低頻信號S1。
第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之直流阻 斷元件530之示意圖。第5圖之直流阻斷元件530可套用至第1圖之通訊裝置100。直流阻斷元件530具有一第一端531和一第二端532，其中直流阻斷元件530之第一端531係耦接至收發器150，而直流阻斷元件530之第二端532係耦接至輻射元件110。在第5圖之實施例中，直流阻斷元件530包括一電容器C1。電感器C1係耦接於直流阻斷元件530之第一端531和第二端532之間。電感器C1具有相對較大之一電容值。例如，前述電容值可大於或等於10pF。直流阻斷元件530可用於除去低頻信號S1，並僅保留射頻信號S2。
第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之直流阻 斷元件630之示意圖。第6圖之直流阻斷元件630可套用至第1圖之通訊裝置100。直流阻斷元件630具有一第一端631和一第二端632，其中直流阻斷元件630之第一端631係耦接至收發器150，而直流阻斷元件630之第二端632係耦接至輻射元件110。在第6圖之實施例中，直流阻斷元件630包括一電容器C1和一電感器L1。電容器C1係耦接於直流阻斷元件630之第一端631和第二端 632之間。電容器C1具有相對較大之一電容值。例如，前述電容值可大於或等於10pF。電感器L1係耦接於直流阻斷元件630之第一端631和一接地電位VSS之間。在其他實施例中，亦可改為將電感器L1耦接於直流阻斷元件630之第二端632和接地電位VSS之間。在另一些實施例中，電感器L1亦可由另一電容器C2所取代(未顯示)。直流阻斷元件630可用於除去低頻信號S1，並僅保留射頻信號S2。
第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝 置700之示意圖。第7圖和第1圖相似，兩者之差異在於，通訊裝置700之一輻射元件710為一平面式金屬板，而此平面式金屬板更耦接至一接地電位VSS。平面式金屬板之一接地點可位於輻射元件710和射頻扼流元件120之間之一連接路徑上。第7圖之通訊裝置700之其餘特徵皆與第1圖之通訊裝置100相同，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第8圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝 置800之示意圖。第8圖和第1圖相似，兩者之差異在於，通訊裝置800之一輻射元件810和一直流阻斷元件830係以一第一金屬部811和一第二金屬部812來實施，其中第一金屬部811係與第二金屬部812彼此分離。第一金屬部811可大致為一L字形。 第二金屬部812亦可大致為一L字形。第二金屬部812之長度係較第一金屬部811之長度更長。第一金屬部811係鄰近於第二金屬部812，其中第一金屬部811和第二金屬部812之間形成一耦合間隙GC1。耦合間隙GC1之寬度可以小於2mm。第一金屬部811係耦接至收發器150。第二金屬部812係耦接至射頻扼流元 件120和一接地電位VSS。第8圖之通訊裝置800之其餘特徵皆與第1圖之通訊裝置100相同，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
第9圖係顯示根據本發明一實施例所述之通訊裝 置900之示意圖。第9圖和第1圖相似，兩者之差異在於，通訊裝置900之一輻射元件910為任意形狀之一金屬部。舉例而言，此金屬部可大致為一三角形、一圓形、一橢圓形、一矩形，或是一梯形。第9圖之通訊裝置900之其餘特徵皆與第1圖之通訊裝置100相同，故此二實施例均可達成相似之操作效果。
本發明提出一種新穎之通訊裝置，其天線與其感 測板兩者合而為一，加以使用射頻扼流元件和直流阻斷元件，將可兼得避免信號干擾和節省設計空間之雙重效果。
值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件形狀、 以及頻率範圍均非為本發明之限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。另外，本發明之通訊裝置並不僅限於第1-9圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-9圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之通訊裝置當中。
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‧‧‧通訊裝置
110‧‧‧輻射元件
120‧‧‧射頻扼流元件
130‧‧‧直流阻斷元件
140‧‧‧特定吸收率感測器
150‧‧‧收發器
160‧‧‧操作平台
S1‧‧‧低頻信號
S2‧‧‧射頻信號

Claims (8)

  1. 一種通訊裝置，包括：一輻射元件，同時具有天線和感測板之功能，並用於接收一低頻信號和一射頻信號；一射頻扼流元件，用於濾除該射頻信號；一直流阻斷元件，用於濾除該低頻信號；一特定吸收率感測器，其中該輻射元件係經由該射頻扼流元件耦接至該特定吸收率感測器；一收發器，其中該輻射元件係經由該直流阻斷元件耦接至該收發器；以及一操作平台，耦接至該特定吸收率感測器和該收發器；其中該輻射元件和該直流阻斷元件係以一第一金屬部和一第二金屬部來實施，而該第一金屬部係與該第二金屬部分離；其中該第二金屬部係耦接至該射頻扼流元件和一接地電位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該特定吸收率感測器係用於處理該低頻信號，並據以取得一特定吸收率之資訊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中當一人體接近該輻射元件時，該輻射元件和該人體之間即產生一等效電容值，而該低頻信號包括該等效電容值之資訊。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該收發器係用於處理該射頻信號，並據以取得一通訊內容。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該射頻扼流元件包括一電感器，而該電感器具有相對較大之一電感值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該直流阻斷元件包括一電容器，而該電容器具有相對較大之一電容值。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該輻射元件更耦接至一接地電位。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置，其中該第一金屬部係鄰近於該第二金屬部，而該第一金屬部和該第二金屬部之間形成一耦合間隙。
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