TWI724360B - 天線裝置、電子裝置及其天線調整方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種天線裝置、電子裝置及其天線調整方法。此電子裝置包括多工器及天線裝置。多工器將控制訊號及第一射頻訊號結合成組合訊號。天線裝置包括饋入部、解多工器、調整電路及輻射部。饋入部接收組合訊號。解多工器電性連接饋入部並將組合訊號分離成控制訊號及第一射頻訊號。調整電路電性連接解多工器，接收控制訊號及第一射頻訊號，並依據控制訊號調整調整電路所形成的阻抗。此第一射頻訊號受阻抗影響而形成第二射頻訊號。輻射部電性連接調整電路，並接收第二射頻訊號。藉此，僅需要單一纜線將訊號饋入天線裝置。

Description

天線裝置、電子裝置及其天線調整方法
本發明是有關於一種天線技術，且特別是有關於一種天線裝置、電子裝置及其天線調整方法。
近年來，電子產品(例如，桌上型電腦、筆記型電腦、智慧型手機等)逐漸微型化，使得產品所用的各元件或外觀也需要對應調整，以符合需求。然而，形狀或外觀的限制，可能會影響部分電子元件的功效。例如，天線的頻寬或其他特性可能會被限制或表現不佳。由此可知，有需要為了改善天線特性而提出合適的解決方案。
本發明提供一種天線裝置、電子裝置及其天線調整方法，其可動態調整模態，並僅需要單一纜線饋入天線裝置。
本發明實施例的天線裝置，其包括饋入部、解多工器、調整電路及輻射部。饋入部接收組合訊號。解多工器電性連接饋入部並將組合訊號分離成控制訊號及第一射頻訊號。調整電路電性連接解多工器，接收控制訊號及第一射頻訊號，並依據控制訊號調整調整電路所形成的阻抗。此第一射頻訊號受阻抗影響而形成第二射頻訊號。輻射部電性連接調整電路，並接收第二射頻訊號。
本發明實施例的電子裝置，其包括多工器、及天線裝置。多工器將控制訊號及第一射頻訊號結合成組合訊號。天線裝置包括饋入部、解多工器、調整電路及輻射部。饋入部接收組合訊號。解多工器電性連接饋入部並將組合訊號分離成控制訊號及第一射頻訊號。調整電路電性連接解多工器，接收控制訊號及第一射頻訊號，並依據控制訊號調整調整電路所形成的阻抗。此第一射頻訊號受阻抗影響而形成第二射頻訊號。輻射部電性連接調整電路，並接收第二射頻訊號。
在本發明的一實施例中，上述的饋入部與多工器之間透過纜線連接，纜線用於傳遞組合訊號。
在本發明的一實施例中，上述的控制訊號是具有電壓準位的直流偏壓訊號，調整電路依據電壓準位改變電容值，從而改變該阻抗。
在本發明的一實施例中，上述的控制訊號用於頻段切換。
在本發明的一實施例中，上述的頻段切換對應於用戶身分模組(Subscriber Identity Module，SIM)卡的支援頻段。
在本發明的一實施例中，上述的電子裝置更包括射頻訊號處理器及調整電路控制器。射頻訊號處理器耦接多工器，產生第一射頻訊號，並依據用戶身分模組卡的支援頻段產生指示訊號。調整電路控制器耦接射頻訊號處理器及多工器，並依據指示訊號產生控制訊號。
在本發明的一實施例中，上述的輻射部包括第一輻射部、第二輻射部及短路部。第一輻射部對應於第一頻段。第二輻射部對應於不同於第一頻段的第二頻段。短路部接地。
在本發明的一實施例中，上述的天線裝置更包括接地部。接地部透過電感電性連接調整電路。
本發明實施例的天線調整方法，其包括下列步驟。將組合訊號輸入至天線裝置。將組合訊號分離成控制訊號及第一射頻訊號。依據控制訊號調整天線裝置的阻抗，使第一射頻訊號受此阻抗影響而形成第二射頻訊號。發射第二射頻訊號。
在本發明的一實施例中，上述的控制訊號是具有電壓準位的直流偏壓訊號，依據控制訊號調整天線裝置的阻抗包括下列步驟：依據電壓準位改變電容值，從而改變阻抗。
在本發明的一實施例中，上述的控制訊號用於頻段切換。
在本發明的一實施例中，上述將組合訊號輸入該天線裝置之前，更包括下列步驟：依據用戶身分模組卡的支援頻段產生控制訊號。
在本發明的一實施例中，上述的控制訊號對應於至少二種模態中的一者，且各模態對應於不同頻段。
基於上述，本發明實施例天線裝置、電子裝置及其天線調整方法可依據用戶身分模組卡的支援頻段來調整天線裝置的阻抗，使天線發射訊號對於支援頻段有更好的頻寬及效率。此外，天線裝置僅需要透過單一纜線即可同時取得控制訊號及射頻訊號兩種訊號，不需要透過額外控制線來連接天線裝置。
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。
圖1是依據本發明一實施例的電子裝置100的方塊圖。請參照圖1，電子裝置100可以是筆記型電腦、智慧型手機、平板電腦、掌上型遊戲機等裝置。電子裝置100至少包括但不僅限於天線裝置110、多工器130、調整電路控制器150、用戶身分模組(Subscriber Identity Module，SIM)170、及射頻訊號處理器190。
天線裝置110至少包括但不僅限於饋入部111、解多工器112、調整電路113、輻射部114、及接地部115。
圖2是依據本發明一實施例的天線裝置110的示意圖。請參照圖2，本發明實施例的天線裝置110屬於主動式天線。饋入部111即是接收饋入訊號的饋入點。解多工器112電性連接饋入部111，解多工器112並可將組合訊號COMB分離成射頻訊號RF1及非射頻訊號(例如，控制訊號CTRL)。
調整電路113電性連接解多工器112，調整電路113可以是可調式匹配電路、可變電容等受控而改變整體電阻值的晶片或電路。例如，調整電路113可依據不同電壓準位的直流(DC)偏壓訊號，改變電容值(即，特定電壓準位對應到特定電容值或電容值範圍)，從而改變調整電路113所形成的阻抗。調整電路113可透過電感L接地或連接短路線(圖未示)。
輻射部114電性連接調整電路113，輻射部114並包括第一輻射部114A、第二輻射部114B、及短路部114C。第一輻射部114A由調整電路113朝圖面左方延伸，並對應到第一頻段(例如，700~900MHz、1800MHz~2100MHz等)。第二輻射部114B由調整電路113或第一輻射部114A朝圖面右方延伸(即，不同於第一輻射部114A的延伸方向) ，並對應到第二頻段(例如，700~900MHz、1800MHz~2100MHz等)。短路部114C連接至接地部115(即，接地)。需說明的是，為了使調整電路113作動，調整電路113可透過電感L連接接地部115或直接連接短路部114C(即，不設電感L)。此外，圖2所示輻射部114的外觀僅是用於範例說明，並可能有不同變化(例如，增加或減少支路、延伸線段、轉折線段等)，從而支援不同頻帶。
多工器130可以是T型偏壓器(Bias tee)或其他可結合射頻訊號及非射頻訊號的多工器。於本實施例中，多工器130可將射頻訊號RF1及控制訊號CTRL結合以形成組合訊號COMB，多工器130具有兩個輸入端用以分別接收射頻訊號RF1及控制訊號CTRL、以及一個輸出端用以傳送組合訊號COMB。值得注意的是，天線裝置110的饋入部111與多工器130之間透過纜線135(例如，同軸電纜、或其他射頻纜線)電性連接，且纜線135用於傳遞組合訊號COMB。即，天線裝置110僅經由一條纜線135輸入饋入訊號(即，組合訊號COMB)。
調整電路控制器150例如是晶片、電路、特殊應用積體電路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)等控制器，調整電路控制器150耦接多工器130。於本實施例中，調整電路控制器150依據數位指示訊號SW選擇並輸出指示訊號SW所要求的控制訊號CTRL(例如，具有特定電壓準位的直流偏壓訊號)。
用戶身分模組(SIM)170可以是可插拔的SIM卡、或嵌入式(embedded)SIM(eSIM)。
射頻訊號處理器190可以是處理器、ASIC、晶片、現場可程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)，射頻訊號處理器190耦接多工器130、調整電路控制器150(例如，透過行動產業處理器介面(Mobile Industry Processor Interface，MIPI)、或其他傳輸介面)及用戶身分模組170。於本實施例中，射頻訊號處理器190可能整合放大器、數位-類比轉換器、混波器等電路，以形成射頻訊號RF1。此外，射頻訊號處理器190可能整合行動通訊協定相關軟體模組，以產生相關於頻段調整的指示訊號SW。需說明的是，在其他實施例中，射頻訊號處理器190與調整電路控制器150亦可以整合成單一電路或晶片，以直接提供控制訊號CTRL。
為了方便理解本發明的操作流程，以下將舉諸多實施例詳細說明。下文中，將搭配圖1的電子裝置100中各裝置及元件說明本發明實施例所述之方法。本方法的各個流程可依照實施情形而隨之調整，但不僅限於此。
圖3是依據本發明一實施例的天線調整方法的流程圖。請參照圖3，射頻訊號處理器190依據用戶身分模組170所記錄的SIM資訊來選擇支援頻段(步驟S310)。於本實施例中，此SIM資訊對應於支援頻段(例如，頻段1、3、7、8等、或是700、900、1800MHz等)。射頻訊號處理器190可能記錄有前次或初始的支援頻段，並待用戶身分模組170更換、電子裝置100開機後或其他觸發條件發生時，比對前次或初始支援頻段及當前連接用戶身分模組170的支援頻段，以判斷是否切換頻段。若與前次或初始支援頻段不同，則射頻訊號處理器190決定切換頻段。另一方面，若與前次或初始支援頻段相同，則射頻訊號處理器190不用切換頻段，並待下次觸發條件發生時再次判斷支援頻段。
需說明的是，在其他實施例中，射頻訊號處理器190亦可能依據電子裝置100所處位置來直接決定切換頻段(已知特定位置的基地台僅支援特定頻段)。或者，射頻訊號處理器190還可能依據其他條件(例如，訊號品質、電信商預設等)來切換頻段，端視應用者之實際需求而可調整。
若射頻訊號處理器190決定切換頻段，則射頻訊號處理器190會依據選擇或決定的頻段來分別提供指示訊號SW(步驟S320)及射頻訊號RF1(步驟S330)。於本實施例中，指示訊號SW例如是相關於特定一個或更多個頻段，指示訊號SW是用以調整電路控制器150或兩連接介面支援的訊號。射頻訊號RF1則是經過數位至類比轉換、放大、濾波、混波等處理而產生。
接著，調整電路控制器150會依據指示訊號SW的要求產生控制訊號CTRL(步驟S340)。於本實施例中，此控制訊號CTRL是用於頻段切換，例如切換至特定頻段或切換至另一模態等。在另一實施例中，控制訊號CTRL對應於至少二種模態中的一者，而各模態對應於不同頻段。換言之，此控制訊號CTRL是基於用戶身分模組170的支援頻段所產生的。依據不同類型的調整電路113，調整電路控制器150是產生符合調整電路113輸入訊號要求的訊號，從而對調整電路113控制。在一實施例中，此控制訊號CTRL是特定電壓準位的直流偏壓訊號，例如控制訊號CTRL可能是1.5、3、5伏特的偏壓訊號，而各偏壓訊號對應到天線裝置110的其中一種模態或頻段。需說明的是，依據不同類型的調整電路113，控制訊號CTRL的內容或電性可能不同。
控制訊號CTRL及射頻訊號RF1會分別輸入到多工器130，多工器130則結合/混和/組合控制訊號CTRL及射頻訊號RF1，以形成組合訊號COMB，並輸出此組合訊號COMB至天線裝置110(步驟S350)。此組合訊號COMB將經由纜線135饋入至天線裝置110的饋入部111，並接著輸入至解多工器112。解多工器112會將組合訊號COMB分離成控制訊號CTRL及射頻訊號RF1，並分別輸入控制訊號CTRL、射頻訊號RF1至調整電路113(步驟S360)。
調整電路113將依據控制訊號CTRL調整自身所形成的阻抗。例如，依據高電壓的控制訊號CTRL形成低電容值；依據低電壓的控制訊號CTRL形成高電容值，從而改變阻抗(需說明的是，此處高與低是用於表示兩者的數值相對高低)。調整電路113的阻抗(或天線裝置110整體的阻抗)改變，將影響射頻訊號RF1，從而產生或形成受阻抗改變影響的射頻訊號RF2。調整電路113會將此射頻訊號RF2輸入(例如，直接傳遞或耦合方式)至輻射部114(步驟S370)，使輻射部114發射此射頻訊號RF2。
值得注意的是，天線裝置110的阻抗改變會影響所發射之射頻訊號RF2的頻寬、頻帶或其他天線特性(即，形成另一種模態)，本發明實施例即可依據需求來調整天線裝置110的模態。此外，本發明實施例僅需要透過單一纜線135來同時傳遞射頻訊號RF1及控制訊號CTRL。有別於現有技術需要透過額外線路來傳遞控制訊號CTRL，從而簡化電路設計。
圖4是依據本發明一實施例的天線效率圖。請參照圖4，假設控制訊號CTRL可能有高電壓及低電壓兩種電壓準位(例如，高電壓是12伏特，低電壓是2伏特)，這兩種電壓準位分別用於指示兩種模態410, 420。由圖可知，針對低頻部分(例如，700~900MHz)，第一模態410(低電壓)在800~900MHz附近的天線效率比在700~800MHz附近的天線效率高。第二模態420(高電壓)在700~800MHz附近的天線效率比在800~900MHz附近的天線效率高。
需說明的是，前述實施例僅以兩種模態作為範例說明，於其他實施例中，可能有更多模態的變化。此外，依據調整電路113可改變的阻抗，模態的變化也可能不一樣。另一方面，圖2所示的天線裝置110中的輻射部114僅是用於範例說明，於其他實施例中的天線結構可能不同，本發明不加以限制。
綜上所述，本發明實施例的天線裝置、電子裝置及其天線調整方法，反應於支援頻段而動態調整天線裝置的阻抗，從而對特定頻段有更好的天線效率。此外，以往天線裝置需要額外設置多條控制線來控制其中的阻抗匹配電路，但本發明實施例僅需要設置單一纜線即可同時傳遞控制訊號及射頻訊號。
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。
100‧‧‧電子裝置 110‧‧‧天線裝置 111‧‧‧饋入部 112‧‧‧解多工器 113‧‧‧調整電路 114‧‧‧輻射部 114A‧‧‧第一輻射部 114B‧‧‧第二輻射部 114C‧‧‧短路部 115‧‧‧接地部 L‧‧‧電感 RF1、RF2‧‧‧射頻訊號 CTRL‧‧‧控制訊號 COMB‧‧‧組合訊號 130‧‧‧多工器 135‧‧‧纜線 150‧‧‧調整電路控制器 170‧‧‧用戶身分模組 190‧‧‧射頻訊號處理器 SW‧‧‧指示訊號 S310~S370‧‧‧步驟 410‧‧‧第一模態 420‧‧‧第二模態
圖1是依據本發明一實施例的電子裝置的方塊圖。 圖2是依據本發明一實施例的天線裝置的示意圖。 圖3是依據本發明一實施例的天線調整方法的流程圖。 圖4是依據本發明一實施例的天線效率圖。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧天線裝置
111‧‧‧饋入部
112‧‧‧解多工器
113‧‧‧調整電路
114‧‧‧輻射部
115‧‧‧接地部
L‧‧‧電感
RF1、RF2‧‧‧射頻訊號
CTRL‧‧‧控制訊號
COMB‧‧‧組合訊號
130‧‧‧多工器
135‧‧‧纜線
150‧‧‧調整電路控制器
170‧‧‧用戶身分模組
190‧‧‧射頻訊號處理器
SW‧‧‧指示訊號

Claims (22)

  1. 一種天線裝置，包括：一饋入部，接收一組合訊號；一解多工器，電性連接該饋入部，並將該組合訊號分離成一控制訊號及一第一射頻訊號；一調整電路，電性連接該解多工器，接收自該解多工器輸出的該控制訊號及自該解多工器輸出的該第一射頻訊號兩者，並依據自該解多工器輸出的該控制訊號調整該調整電路所形成的一阻抗，其中該第一射頻訊號受該調整電路的阻抗變化影響而形成一第二射頻訊號；以及一輻射部，電性連接該調整電路，並發射該調整電路輸出的該第二射頻訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的天線裝置，其中該饋入部連接一纜線，該纜線用於傳遞該組合訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的天線裝置，其中該控制訊號是具有一電壓準位的直流偏壓訊號，該調整電路依據該電壓準位改變電容值，從而改變該阻抗。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的天線裝置，其中該控制訊號用於頻段切換。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的天線裝置，其中該頻段切換對應於一用戶身分模組(Subscriber Identity Module，SIM)卡的支援頻段。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的天線裝置，其中該控制訊號對應於至少二模態中的一者，其中每一該模態對應於不同頻段。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的天線裝置，其中該輻射部包括：一第一輻射部，對應於一第一頻段；一第二輻射部，對應於不同於該第一頻段的第二頻段；以及一短路部，接地。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的天線裝置，更包括：一接地部，透過一電感電性連接該調整電路。
  9. 一種電子裝置，包括：一多工器，將一控制訊號及一第一射頻訊號結合成一組合訊號；一天線裝置，包括：一饋入部，電性連接該多工器，並接收該組合訊號；一解多工器，電性連接該饋入部，並將該組合訊號分離成該控制訊號及該第一射頻訊號；一調整電路，電性連接該解多工器，接收自該解多工器輸出的該控制訊號及自該解多工器輸出的該第一射頻訊號，並依據自該解多工器輸出的該控制訊號調整該調整電路所形成的一阻抗，其中該第一射頻訊號受該調整電路的阻抗變化影響而形成一第二射頻訊號；以及一輻射部，電性連接該調整電路，並發射該調整電路輸出 的該第二射頻訊號。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該饋入部與該多工器之間透過一纜線連接，該纜線用於傳遞該組合訊號。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該控制訊號是具有一電壓準位的直流偏壓訊號，該調整電路依據該電壓準位改變電容值，從而改變該阻抗。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該控制訊號用於頻段切換。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的電子裝置，其中該頻段切換對應於一用戶身分模組卡的支援頻段。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的電子裝置，其中該控制訊號對應於至少二模態中的一者，其中每一該模態對應於不同頻段。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，更包括：一射頻訊號處理器，耦接該多工器，產生該第一射頻訊號，並依據該用戶身分模組卡的支援頻段產生一指示訊號；以及一調整電路控制器，耦接該射頻訊號處理器及該多工器，並依據該指示訊號產生該控制訊號。
  16. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該輻射部包括：一第一輻射部，對應於一第一頻段；一第二輻射部，對應於不同於該第一頻段的第二頻段；以及 一短路部，接地。
  17. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該天線裝置更包括：一接地部，透過一電感電性連接該調整電路。
  18. 一種天線調整方法，包括：將一組合訊號輸入至一天線裝置；藉由該天線裝置的一解多工器將該組合訊號分離成一控制訊號及一第一射頻訊號；依據該解多工器輸出的該控制訊號調整該天線裝置的阻抗，使該解多工器輸出的該第一射頻訊號受該天線裝置的阻抗變化影響而形成一第二射頻訊號；以及發射該第二射頻訊號。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的天線調整方法，其中該控制訊號是具有一電壓準位的直流偏壓訊號，依據該控制訊號調整該天線裝置的阻抗的步驟包括：依據該電壓準位改變電容值，從而改變該阻抗。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的天線調整方法，其中該控制訊號用於頻段切換。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的天線調整方法，其中將該組合訊號輸入至該天線裝置的步驟之前，更包括：依據一用戶身分模組卡的支援頻段產生該控制訊號。
  22. 如申請專利範圍第20項所述的天線調整方法，其中該控制訊號對應於至少二模態中的一者，其中每一該模態對應於不同頻段。
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