TWI589062B - The structure of sensor and antenna is integrated - Google Patents

Description

整合傳感元件電極與天線之結構

本發明係有關於一種整合傳感元件電極與天線之結構，尤指一種將傳感元件之電極與天線整合成單一構件，且同時解決因傳感元件之電極與天線所設置的距離太近，而使二者彼此訊號互相干擾之整合傳感元件電極與天線之結構。

大多數整合型無線功能之電子裝置如筆記型電腦、智慧型手機及手機等等電子裝置，其天線係用以傳送及接收一射頻訊號。而使用該些電子裝置會產生電磁波，而若過高之電磁波對人體會產生不好之影響，因此為解決此問題，發展出利用一電磁波能量比吸收率(Specific Absorb Rate,SAR)以作為手機以人體對電磁波吸收程度作為判斷準據，且於該些電子裝置上利用一傳感元件例如接近感測元件偵測是否有人體靠近，當該接近感測元件偵測到有人體靠近時，會調整天線之功率輸出，進而使得天線之功率符合電磁波能量吸收率。然而，在傳統的設計中，天線與接近感測元件係分別設置於不同導體結構上，並為二個獨立之構件，且二者之間所設置的距離愈遠愈好，以防止該天線之射頻訊號與接近感測元件之感測電極訊號會互相干擾，但現今電子裝置皆以短小輕薄的設計為訴求，所以在有限的空間上如何配置為產業主要考量重點。

因此如何解決天線與傳感元件於電子裝置有限的空間上，其 二者的訊號不會相互干擾的配置，實為此產業亟需解決之問題。

本發明提供一種避免傳感元件之電極與天線所設置的距離太近，而使二者彼此訊號互相干擾之整合傳感元件電極與天線之結構。

本發明還提供一種將天線與傳感元件電極整合成單一構件，以縮小傳感元件之電極與天線間距離，俾使能節省電子裝置的配置空間之整合傳感元件電極與天線之結構。

達到上述目的之整合傳感元件電極與天線之結構，包含：一天線；一傳感元件之電極，係設置於該天線之一側，且該一傳感元件之電極與該天線間的距離小於5公厘(mm)；一高通濾波電路，用以耦接一無線傳輸訊號至該天線；一低通濾波電路，用以耦接一傳感訊號至該傳感元件之電極耦接。

較佳地，該天線及該傳感元件之電極係設置於一導體結構上，且該導體結構具有一第一導電層及一第二導電層，該天線係設置於一第一導電層上，而該傳感元件之電極則設置於該第二導電層上。

較佳地，該天線更包含一短路部、饋入部及一輻射部，而該高通濾波電路具有一對電容器，該對電容器包含一串聯電容，另外該低通濾波電路具有一電感器，該電感器至少包含一串聯電感。

較佳地，該傳感元件之電極係設置於該天線之饋入部的一側，並設於該輻射部之下側，且該傳感元件之電極與該天線之輻射部間的距離以及該傳感元件之電極與該天線之饋入部間的距離皆小於5公厘。

較佳地，該天線及該傳感元件之電極係設置於一導體結構之 同一導電層上。

較佳地，該高通濾波電路之一對電容器的其中之一電容係耦接於該天線之短路部與接地部之間，而另一電容器則與該天線之饋入部耦接，而該低通濾波電路之電感器係與該傳感元件之電極耦接。

達到上述目的之另一整合傳感元件電極與天線之結構，包含：一天線，具有一短路部、饋入部及輻射部；一第一傳感元件之電極，設置於該天線之饋入部的一側，並設於該輻射部之下側，且該第一傳感元件之電極與該天線之輻射部間的距離以及該第一傳感元件之電極與該天線之饋入部間的距離皆小於5公厘(mm)；一第二傳感元件之電極，係設置於該天線之短路部的一側，且該第二傳感元件之電極與該天線之短路部間之距離小於5公厘；一高通濾波電路，用於耦接一無線傳輸訊號至該天線；以及一對低通濾波電路，用以分別耦接一第一傳感訊號及第二傳感訊號至該第一傳感元件之電極及第二傳感元件之電極。

較佳地，該天線及該第一傳感元件之電極、第二傳感元件之電極係設置於一導體結構之同一導電層上。

較佳地，該高通濾波電路具有一對電容器，該對電容器包含至少一串聯電容，且該對電容器之其中之一電容器係耦接於該天線之短路部與接地部之間，而另一電容器則與該天線之饋入部耦接；另外，該低通濾波電路為具有一電感器，該電感器至少包含一串聯電感，且該電感器係與該第一傳感元件之電極及第二傳感元件之電極耦接。

較佳地，該天線結構為迴圈天線、平板天線、倒F型天線、單極天線、偶極天線、平面倒F型天線、閉合及開放槽孔天線、混合型天線。

100、100’、100”‧‧‧整合傳感元件電極與天線之結構

10、10’、10”‧‧‧天線

11、11”‧‧‧接地部

12、12’、12”‧‧‧短路部

13、13’、13”‧‧‧饋入部

14、14’、14”‧‧‧輻射部

15、15”‧‧‧無線傳輸訊號

20、20’‧‧‧傳感元件之電極

20”‧‧‧第一傳感元件之電極

21‧‧‧傳感訊號

21”‧‧‧第一傳感訊號

30、30”‧‧‧高通濾波電路

40、40”‧‧‧低通濾波電路

50‧‧‧導體結構

60‧‧‧第二傳感元件之電極

61‧‧‧第二傳感訊號

第一圖係顯示本發明整合傳感元件電極與天線之結構的第一實施例之示意圖。

第二圖係顯示本發明整合傳感元件電極與天線之結構的第二實施例之示意圖。

第三圖係顯示本發明整合傳感元件電極與天線之結構的第三實施例之示意圖。

雖然本發明將參閱含有本發明較佳實施例之所附圖式予以充分描述，但在此描述之前應瞭解熟悉本行之人士可修改本文中所描述之發明，同時獲致本發明之功效。因此，須瞭解以上之描述對熟悉本行技藝之人士而言為一廣泛之揭示，且其內容不在於限制本發明。

請參考第一圖係顯示本發明整合傳感元件電極與天線之結構的第一實施例之示意圖。本發明整合傳感元件電極與天線之結構100，包含：一天線10；一傳感元件之電極20，係設置於該天線10之一側，且該傳感元件之電極20與該天線10間的距離D小於5公厘；一高通濾波電路30，用以耦接一無線傳輸訊號15至該天線10；以及一低通濾波電路40，用以耦接一傳感訊號21至該傳感元件之電極20。根據本發明一實施例，該傳感元件之電極為接近感測元件之電極。

請繼續參考第一圖，本發明整合傳感元件電極與天線之結構的天線100，更包含一短路部12、一饋入部13及一輻射部14；而該高通濾波電路30具有一對電容器，該對電容器包含至少一串聯電容，且該對電容器 之其中之一電容器係耦接於該天線10之短路部12與接地部11之間，而另一電容器則與該天線10之饋入部13耦接；另外，該低通濾波電路40為具有一電感器，該電感器至少包含一串聯電感，且該電感器係與該傳感元件之電極20耦接。另於本實施例中，該天線10及該傳感元件之電極20係設置於一導體結構50上，且該導體結構50具有一第一導電層及一第二導電層，該天線10係設置於一第一導電層上，而該傳感元件之電極20則設置於該第二導電層上。

請參考第二圖係顯示本發明整合傳感元件電極與天線之結構的第二實施例之示意圖。本實施例之整合傳感元件電極與天線之結構100，大致同於第一實施例，不同之處在於，該天線10’與該傳感元件之電極20’係設置於一導體結構之同一導電層上(圖未示)，且該傳感元件之電極20’係設置於該天線10’之饋入部13’的一側，並設於該輻射部14’之下側，且該傳感元件之電極20’與該天線10’之輻射部14’間的距離D1以及該傳感元件之電極20’與該天線10’之饋入部13’間的距離D2皆小於5公厘，其餘構件皆同於第一實施例所述，在此不再贅述。

請參考第三圖係顯示本發明整合傳感元件電極與天線之結構的第三實施例之示意圖。本實施例之整合傳感元件電極與天線之結構100”，包含：一天線10”，具有一短路部12”、饋入部13”及輻射部14”；一第一傳感元件之電極20”，設置於該天線10”之饋入部13”的一側，並設於該輻射部14”之下側，且該第一傳感元件之電極20”與該天線10”之輻射部14”間的距離D1以及該第一傳感元件之電極20”與該天線10”之饋入部13”間的距離D2皆小於5公厘；一第二傳感元件之電極60，係設置於該天線10” 之短路部12”的一側，且該第二傳感元件之電極60與該天線10”之短路部12”間之距離D3小於5公厘；一高通濾波電路30”，用於耦接一無線傳輸訊號15”至該天線；以及一對低通濾波電路40”，用以分別耦接一第一傳感訊號21”及第二傳感訊號61至該第一傳感元件之電極20”及第二傳感元件之電極60。

請繼續參考第三圖，於本實施例中，該高通濾波電路30”具有一對電容器，該對電容器包含至少一串聯電容，且該對電容器之其中之一電容器係耦接於該天線10”之短路部30”與接地部11”之間，而另一電容器則與該天線10”之饋入部13”耦接；另外，該低通濾波電路40”為具有一電感器，該電感器至少包含一串聯電感，且該電感器係與該第一傳感元件之電極20”及第二傳感元件之電極60耦接。另於本實施例中，該天線10”及該第一傳感元件之電極20”、第二傳感元件之電極60係設置於一導體結構之同一導電層上(圖未示)。

本發明整合傳感元件電極與天線之結構的天線結構可為迴圈天線、平板天線、倒F型天線、單極天線、偶極天線、平面倒F型天線、閉合及開放槽孔天線、混合型天線或其他合適天線的天線結構；而該高通濾波電路之電容器具有高阻抗，以防止該傳感訊號干擾，且該電容器之值為10pF或更高，亦或該無線傳輸訊號不會受到影響之其它適合的電容值；另外該低通濾波電路之電感器亦具有高阻抗，以防止該無線傳輸訊號干擾，且該電感器之值為18nH或更高，亦或該傳感訊號不會受到影響之其它適合的電感值。

本發明整合傳感元件電極與天線之結構，因無線傳輸訊號之操作頻率為超過100MHz，如GSM/GPRS/EDGE,WCDMA/HSPA,LTE,WIFI 及藍牙等等；而該傳感訊號之操作頻率則為低於10MHz，因此二者之操作頻率大不相同，所以藉由天線耦接該高通濾波電路，而該傳感元件之電極耦接該低通濾波電路，以防止該天線之無線傳輸訊號與傳感元件之電極的傳感訊號互相干擾，俾使該天線及該傳感元件之電極間之距離可以縮小至5公厘以下，因此能將傳感元件之電極與天線整合成單一構件，進而有效地節省電子裝置的配置空間。

在詳細說明本發明的較佳實施例之後，熟悉該項技術人士可清楚的瞭解，在不脫離下述申請專利範圍與精神下可進行各種變化與改變，且本發明亦不受限於說明書中所舉實施例的實施方式，例如，本發明整合傳感元件電極與天線之結構所述之天線及傳感元件之電極，或是天線與第一傳感元件之電極、第二傳感元件之電極皆可設置於一導體結構之同一導電層上或不同導電層上，不限於上述揭露之實施例。

100‧‧‧整合傳感元件電極與天線之結構

10‧‧‧天線

11‧‧‧接地部

12‧‧‧短路部

13‧‧‧饋入部

14‧‧‧輻射部

15‧‧‧無線傳輸訊號

20‧‧‧傳感元件之電極

21‧‧‧傳感訊號

30‧‧‧高通濾波電路

40‧‧‧低通濾波電路

50‧‧‧導體結構

Claims (10)

1. 一種整合傳感元件電極與天線之結構，包含：一天線；一傳感元件之電極，係設置於該天線之一側，且該傳感元件之電極與該天線間的距離小於5公厘(mm)；一高通濾波電路，用以耦接一無線傳輸訊號至該天線；以及一低通濾波電路，用以耦接一傳感訊號至該傳感元件之電極。
2. 如申請專利範圍第1項所述之整合傳感元件電極與天線之結構，其中該天線及該傳感元件之電極係設置於一導體結構上，且該導體結構具有一第一導電層及一第二導電層，該天線係設置於該第一導電層上，而該傳感元件之電極則設置於該第二導電層上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之整合傳感元件電極與天線之結構，其中該天線更包含一短路部、饋入部及一輻射部，而該高通濾波電路具有一對電容器，該對電容器包含至少一串聯電容，另外該低通濾波電路具有一電感器，該電感器至少包含一串聯電感。
4. 如申請專利範圍第3項所述之整合傳感元件電極與天線之結構，其中該傳感元件之電極係設置於該天線之饋入部的一側，並設於該輻射部之下側，且該傳感元件之電極與該天線之輻射部間的距離以及該傳感元件之電極與該天線之饋入部間的距離皆小於5公厘。
5. 如申請專利範圍第4項所述之整合傳感元件電極與天線之結構，其中該天線及該傳感元件之電極係設置於一導體結構之同一導電層上。
6. 如申請專利範圍第3項所述之整合傳感元件電極與天線之結構，其中該高 通濾波電路之一對電容器的其中之一電容器係耦接於該天線之短路部與接地部之間，而另一電容器則與該天線之饋入部耦接，而該低通濾波電路之電感器係與該傳感元件之電極耦接。
7. 一種整合傳感元件電極與天線之結構，包含：一天線，具有一短路部、饋入部及輻射部；一第一傳感元件之電極，設置於該天線之饋入部的一側，並設於該輻射部之下側，且該第一傳感元件之電極與該天線之輻射部間的距離以及該第一傳感元件之電極與該天線之饋入部間的距離皆小於5公厘(mm)；一第二傳感元件之電極，係設置於該天線之短路部的一側，且該第二傳感元件之電極與該天線之短路部間之距離小於5公厘；一高通濾波電路，用於耦接一無線傳輸訊號，至該天線；以及一對低通濾波電路，用以分別耦接一第一傳感訊號及第二傳感訊號至該第一傳感元件之電極及第二傳感元件之電極。
8. 如申請專利範圍第7項所述之整合傳感元件電極與天線之結構，其中該天線及該第一傳感元件之電極、第二傳感元件之電極係設置於一導體結構之同一導電層上。
9. 如申請專利範圍第7項所述之整合傳感元件電極與天線之結構，其中該高通濾波電路具有一對電容器，該對電容器包含至少一串聯電容，且該對電容器之其中之一電容器係耦接於該天線之短路部與接地部之間，而另一電容器則與該天線之饋入部耦接；另外，該低通濾波電路為具有一電感器，該電感器至少包含一串聯電感，且該電感器係與該第一傳感元件之電極及第二傳感元件之電極耦接。
10. 如申請專利範圍第1或7項所述之整合傳感元件電極與天線之結構，其中該天線結構為迴圈天線、平板天線、倒F型天線、單極天線、偶極天線、平面倒F型天線、閉合及開放槽孔天線、混合型天線。