TWI678079B - 通訊裝置 - Google Patents

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孫卓勳
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    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Abstract

一種通訊裝置包括複數個天線、傳感單元、複數個射頻電路以及傳感模組。傳感單元透過至少一接地電容電性連接至接地端,且傳感單元還用以耦合並隔離各個天線;複數個射頻電路中的各個射頻電路電性連接至對應的各個天線,且複數個射頻電路用以產生射頻訊號;以及傳感模組透過一電感電性連接至傳感單元,傳感模組用以透過傳感單元感測傳感單元與一外部物體的間隔距離,並依間隔距離產生距離訊號。

Description

通訊裝置
一種通訊裝置,更詳而言之,係一種具有複數個同頻段或不同頻段天線的通訊裝置。
一般而言,為了因應目前及未來即將發展的各種無線傳輸規範與MIMO(Multiple Input and Multiple Output)技術,在有通訊功能的電子產品中通常會安裝複數組同頻段或不同頻段天線以涵蓋相同或不同的頻段,從而符合各種通訊協定的規範或MIMO技術的要求。然而,在空間有限的通訊電子產品中安裝複數組同頻段或不同頻段天線必須要做好隔離,各組天線之間才不會因為互相干擾而影響通訊功能。
另一方面,使用天線進行無線傳輸時會產生大量電磁波,對人體造成影響,因此通訊電子產品必須經過人體吸收率(Specific adsorption rate, SAR)測試,具體而言,習知技術中的做法是為各組天線搭配一組感應裝置,在感應裝置感應到人體接近時降低各組天線訊號的輸出功率,以通過SAR測試。
在現有技術中,為了解決上述問題而安裝的隔離裝置以及複數組感應裝置都將使得通訊電子產品內的有限空間更加捉襟見肘,增加設計難度。因此,如何能提供一種在有限空間中,仍可妥善隔離複數組同頻段或不同頻段天線及感應人體接近的通訊裝置,遂成為業界亟待解決的課題。
為解決前述習知技術的種種問題,本發明之一目的,即在於提供一種在有限空間中,仍可妥善隔離複數組同頻段或不同頻段天線及感應人體接近的通訊裝置。
為了達到前述目的,本發明之通訊裝置包括複數個天線、傳感單元、複數個射頻電路以及傳感模組。
傳感單元透過至少一接地電容電性連接至接地端,且傳感單元還用以耦合並隔離各個天線;複數個射頻電路中的各個射頻電路電性連接至對應的各個天線,且複數個射頻電路用以產生射頻訊號;以及傳感模組透過一電感電性連接至傳感單元,傳感模組用以透過傳感單元感測傳感單元與一外部物體的間隔距離,並依間隔距離產生距離訊號。
於一實施例中,複數個天線為單極天線或PIFA天線。
於一實施例中,傳感單元包括第一部分以及至少一第二部分。第一部分與複數個天線耦合;以及至少一第二部分與第一部分電性連接,且用以耦合及隔離複數個天線。
於一實施例中,各個第二部分透過對應的接地電容電性連接至接地端。
於一實施例中,至少一第二部分設置在複數個天線之間。
於一實施例中,通訊裝置還包括控制模組,與傳感模組以及複數個射頻電路電性連接,控制模組用以接收距離訊號以及發送控制訊號以控制複數個射頻電路。
於一實施例中,控制模組用以透過距離訊號判斷傳感單元與外部物體的間隔距離,當間隔距離小於一門檻值時,控制模組發送功率控制訊號至複數個射頻電路以降低射頻訊號的輸出功率。
於一實施例中,各個射頻電路還透過一連接電容電性連接至對應的各個天線。
具體而言,本發明之通訊裝置的傳感單元與複數個天線耦合,可作為天線通訊的一部分;該傳感單元還透過至少一接地電容電性連接至接地端,故能夠提升各個天線間的隔離度;並藉由該傳感單元以及透過一電感電性連接的傳感模組,可用以感測該傳感單元與外部物體的間隔距離。換句話說,該傳感單元具有多種功能並對應了複數個天線,因此可大幅減少習知技術中所需的元件數量並節省有限空間,充分解決了習知技術所具有的問題。此外,本發明之通訊裝置還可附加控制模組,用以接收距離訊號以及發送控制訊號以控制該複數個射頻電路,並根據間隔距離以降低該複數個射頻電路之射頻訊號的輸出功率,從而可通過SAR測試。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式,熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用,本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用,在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
關於本文中所使用之『耦合』,可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸,或是相互間接作實體或電性接觸,而『耦合』還可指二或多個元件相互操作或動作(不限於實體或電性接觸)。
請參閱圖1,其係為本發明第一實施例之通訊裝置的架構示意圖。如圖所示,本發明之通訊裝置包括複數個天線1a、1b、傳感單元2、複數個射頻電路3a、3b以及傳感模組4。本發明之通訊裝置可運用在具有通訊功能的電子產品中,例如手機、平板電腦、無線存取點設備等。
在圖1的實施例中,是以兩個天線1a、1b為例,但在其他的實施例中,可以具有更多的天線。傳感單元2透過至少一接地電容C1電性連接至接地端,且傳感單元2還用以耦合並隔離各個天線1a、1b,舉例來說,傳感單元2可設置在天線1a及天線1b之間,且因為傳感單元2透過接地電容C1電性連接至接地端,具有隔離效果,可避免或降低天線1a及天線1b之間 的互擾,有助於在有限空間內設置多組天線。
在此實施例中,射頻電路3a電性連接至對應的天線1a;射頻電路3b電性連接至對應的天線1b,其中,複數個射頻電路3a、3b用以產生射頻訊號,並可透過複數個天線1a、1b發送該射頻訊號。舉例來說,射頻電路3a產生第一射頻訊號並送至天線1a,天線1a發送第一射頻訊號;以及射頻電路3b產生第二射頻訊號並送至天線1b。此外,複數個天線1a、1b可以是操作於相同或不同頻帶的天線,例如:高頻帶、低頻帶或特定頻帶(例如長期演進技術(Long term evolution,LTE)),但不以此為限。
傳感模組4透過一電感L電性連接至傳感單元2,傳感模組4用以透過傳感單元2感測傳感單元2與一外部物體的間隔距離,並依間隔距離產生距離訊號。舉例來說,該外部物體可為人體,當有人體靠近時,會與傳感單元2感應產生寄生電容,使得傳感模組4內的電容傳感器之每秒充放電次數改變,藉此感測出傳感單元2與人體的間隔距離。
請參閱圖2a及圖2b,圖2a係為本發明第二實施例之通訊裝置的架構示意圖,以及圖2b係為本發明第二實施例之通訊裝置的立體化架構示意圖。在圖2a的實施例中,是以兩個天線1a、1b為例,並各自對應到射頻電路3a、3b。於一實施例中,複數個天線1a、1b可為單極(monopole)天線1b或PIFA(Planar Inverted-F Antenna)天線1a,但不以此為限,可視實際應用所需要的頻帶來改變天線的設計(例如應用於WIFI或LTE)。此外,可使用相同形式的複數個天線或混用不同形式的複數個天線。當使用PIFA天線時,還可透過串接一電容電性連接至接地端。
進一步而言,如圖2b所示,複數個天線也可以是立體的結構。舉例來說,本發明之通訊裝置當應用在手機或其他電子產品時,複數個天線(如天線1a)可部分延伸設置在側面的殼體上,形成立體的結構。
請參閱圖2a,於一實施例中,傳感單元2可包括第一部分21以及至少一第二部分22。第一部分21與複數個天線1a、1b耦合;以及至少一第二部分22與第一部分21電性連接,且用以耦合及隔離複數個天線1a、1b。舉例來說,第一部分21可設計為長條型結構,且橫跨並與複數個天線1a、1b耦合;以及第二部分22可設計為與第一部分21電性連接的長條型結構,數量可為天線的數量減一,並設置於複數個天線1a、1b之間。在此實施例中,第一部分21及第二部分22並未與複數個天線1a、1b作實體或電性接觸,但不以此為限,在其他的實施例中,第一部分21及第二部分22也可與部分或全部的複數個天線1a、1b接作實體或電性接觸。
於一實施例中,第二部分22透過對應的接地電容C1電性連接至接地端。此外,傳感模組4透過電感L電性連接至第二部分22。
請參閱圖3a及圖3b,圖3a係為本發明第三實施例之通訊裝置的架構示意圖,以及圖3b係為本發明第三實施例之通訊裝置的立體化架構示意圖。在圖3a的實施例中,是以兩個天線1a、1b為例,且天線1a、1b可為PIFA天線。在此實施例中,第一部分21與天線1a作實體或電性接觸,以及第二部分22與天線1b作實體或電性接觸,但不以此為限,在其他的實施例中,第一部分21及第二部分22也可與部分或全部的複數個天線1a、1b為相互操作或動作的關係。
進一步而言,如圖3b所示,複數個天線也可以是立體的結構。舉例來說,本發明之通訊裝置當應用在手機或其他電子產品時,複數個天線(如天線1a、1b)可部分延伸設置在側面的殼體上,形成立體的結構。
請參閱圖4a及圖4b,圖4a係為本發明第四實施例之通訊裝置的架構示意圖,以及圖4b係為本發明第四實施例之通訊裝置的立體化架構示意圖。在圖4a的實施例中,是以三個天線1a、1b、1c為例,並各自對應到射頻電路3a、3b、3c。天線1a可為單極天線,且天線1b、1c可為PIFA天線。在其他的實施例中,可具有更多的天線且天線型式也可有不同的安排方式。
在圖4a及圖4b的實施例中,第一部分21可設計為長條型結構,且橫跨並與複數個天線1a、1b、1c耦合。對應於三個天線1a、1b、1c,此實施例具有兩個第二部分22a、22b,為與第一部分21電性連接的長條型結構。第二部分22a設置於天線1a、1b之間,以及第二部分22b設置於天線1b、1c之間。
於此實施例中,第二部分22a透過對應的接地電容C1a電性連接至接地端,以及第二部分22b透過對應的接地電容C1b電性連接至接地端。此外,傳感模組4透過電感L電性連接至第二部分22b,但不以此為限,也可選擇連接至第二部分22a。
請參閱圖5,其係為本發明第五實施例之通訊裝置的架構示意圖。於一實施例中,本發明之通訊裝置還可包括控制模組5,與傳感模組4以及複數個射頻電路3a、3b電性連接,控制模組5用以接收距離訊號以及發送控制訊號以控制複數個射頻電路3a、3b。舉例來說,控制模組5可透過控制訊號以控制複數個射頻電路3a、3b之射頻訊號的頻帶或輸出功率。在其他的實施例中,控制模組5還可以依據距離訊號來控制手機螢幕的亮滅或是開關的切換。
於一實施例中,控制模組5可用以透過距離訊號判斷傳感單元2與外部物體的間隔距離,當間隔距離小於一門檻值時,控制模組5發送功率控制訊號至複數個射頻電路3a、3b以降低射頻訊號的輸出功率。舉例來說,門檻值可以是5cm~10cm,但不以此為限。當外部物體(例如人體)靠近而使得傳感單元2與外部物體的間隔距離小於一門檻值時,控制模組5令複數個射頻電路3a、3b降低射頻訊號的輸出功率,複數個天線1a、1b的輻射功率也會因此降低,並可調整降低的程度以滿足SAR值的規範,避免傷害人體。
進一步而言,若複數個天線1a、1b設置在有限空間內且彼此距離很近時(如小於5cm),還會進行Co-location SAR值的檢測,也就是針對所有天線1a、1b進行檢測,此時射頻訊號之輸出功率的降低程度也可進一步配合調整,且射頻電路3a及射頻電路3b可分別降低不同程度的輸出功率。此外,還可設定複數個門檻值以形成複數個區間,使得傳感單元2與外部物體的間隔距離在不同區間時,射頻訊號之輸出功率的降低程度也不同,依距離由遠至近而使射頻訊號的輸出功率由高至低。
於一實施例中,射頻電路3a還可透過連接電容C2a電性連接至對應的天線1a;以及射頻電路3b還可透過連接電容C2b電性連接至對應的天線1b,以過濾低頻訊號。
於一實施例中,射頻電路、傳感模組或控制模組可由IC晶片或PCB電路以實現。
綜上所述,本發明之通訊裝置的傳感單元與複數個天線耦合,可作為天線通訊的一部分;該傳感單元還透過至少一接地電容電性連接至接地端,故能夠提高各個天線間的隔離度;並藉由該傳感單元以及透過一電感電性連接的傳感模組,可用以感測該傳感單元與外部物體的間隔距離。換句話說,該傳感單元具有多種功能並對應了複數個天線,因此可大幅減少習知技術中所需的元件數量並節省有限空間,充分解決了習知技術所具有的問題。此外,本發明之通訊裝置還可附加控制模組,用以接收距離訊號以及發送控制訊號以控制該複數個射頻電路,並根據間隔距離以降低該複數個射頻電路之射頻訊號的輸出功率,從而可通過SAR測試。
上述實施方式僅為例示性說明本發明之原理及其功效,而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下,對上述實施例進行修飾與變化。因此,本發明之權利保護範圍,應如後述之申請專利範圍所列。
1a、1b、1c‧‧‧天線
2‧‧‧傳感單元
21‧‧‧第一部分
22‧‧‧第二部分
22 a、22b‧‧‧第二部分
3a、3b、3c‧‧‧射頻電路
4‧‧‧傳感模組
5‧‧‧控制模組
C1‧‧‧接地電容
C1a、C1b‧‧‧接地電容
C2a、C2b‧‧‧連接電容
L‧‧‧電感
圖1係為本發明第一實施例之通訊裝置的架構示意圖。
圖2a係為本發明第二實施例之通訊裝置的架構示意圖。
圖2b係為本發明第二實施例之通訊裝置的立體化架構示意圖。
圖3a係為本發明第三實施例之通訊裝置的架構示意圖。
圖3b係為本發明第三實施例之通訊裝置的立體化架構示意圖。
圖4a係為本發明第四實施例之通訊裝置的架構示意圖。
圖4b係為本發明第四實施例之通訊裝置的立體化架構示意圖。
圖5係為本發明第五實施例之通訊裝置的架構示意圖。

Claims (8)

  1. 一種通訊裝置,包括:複數個天線;傳感單元,透過至少一接地電容電性連接至接地端,且該傳感單元還用以耦合並隔離各個天線,該傳感單元包括第一部分,係與該複數個天線耦合,以及至少一第二部分,係與該第一部分電性連接,且用以耦合及隔離該複數個天線;複數個射頻電路,各個射頻電路電性連接至對應的各個天線,且該複數個射頻電路用以產生射頻訊號;以及傳感模組,透過一電感電性連接至該傳感單元,該傳感模組用以透過該傳感單元感測該傳感單元與一外部物體的間隔距離,並依該間隔距離產生距離訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置,其中,該複數個天線為單極天線或PIFA天線。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的通訊裝置,其中,該複數個天線為PIFA天線時,各個PIFA天線透過串接一電容電性連接至接地端。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置,其中,各個第二部分透過對應的該接地電容電性連接至接地端。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置,其中,該至少一第二部分設置在該複數個天線之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置,其中,該通訊裝置還包括控制模組,與該傳感模組以及該複數個射頻電路電性連接,該控制模組用以接收該距離訊號以及發送控制訊號以控制該複數個射頻電路。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的通訊裝置,其中,該控制模組用以透過該距離訊號判斷該傳感單元與該外部物體的間隔距離,當該間隔距離小於一門檻值時,該控制模組發送功率控制訊號至該複數個射頻電路以降低該射頻訊號的輸出功率。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置,其中,各個射頻電路還透過一連接電容電性連接至對應的各個天線。
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