TWI833396B - 無線通訊裝置與天線匹配電路 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種無線通訊裝置與天線匹配電路。無線通訊裝置包括射頻收發器、第一單軸雙切開關、低損耗放大器、功率放大器及天線匹配電路。天線匹配電路包括第二單軸雙切開關、第一天線元件、第二天線元件、第一傳輸路徑、第二傳輸路徑及多個單軸單切開關。第二單軸雙切開關連接於第一單軸雙切開關。當天線匹配電路切換至一第一模式時，第二單軸雙切開關切換至第一傳輸路徑且多個單軸單切開關為非導通狀態，第一天線元件用於產生第一輻射場型。當天線匹配電路切換至一第二模式時，第二單軸雙切開關切換至第二傳輸路徑且多個單軸單切開關為非導通狀態，第二天線元件用於產生第二輻射場型。

Description

無線通訊裝置與天線匹配電路
本發明涉及一種無線通訊裝置與天線匹配電路，特別是涉及一種具有多極化天線架構的無線通訊裝置與天線匹配電路。
近年來，無線網路越來越發達與普遍，無線網路廣泛設置於公共場所、教育場所或居家環境中。使用者可通過無線產品來進行網路連線。現有技術中，無線產品的天線元件為單極性天線，而單極性天線容易隨著外部環境的變化造成所接收到的訊號品質不一。因此，使用者在使用無線產品時候，會需要調整無線產品的天線位置，才能獲得較好的信號接收能力。
故，如何通過適當改良，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
本發明主要提供一種無線通訊裝置與天線匹配電路，來解決單極性天線容易隨著外部環境的變化造成所接收到的訊號品質不一的問題。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種無線通訊裝置，其包括射頻收發器、第一單軸雙切開關、低損耗放大器、功率放大器以及天線匹配電路。第一單軸雙切開關連接於射頻收發器。 低損耗放大器連接於射頻收發器與第一單軸雙切開關之間。功率放大器連接於射頻收發器與第一單軸雙切開關之間。天線匹配電路適用於一操作頻率。天線匹配電路包括第二單軸雙切開關、第一天線元件、第二天線元件、第一傳輸路徑、第二傳輸路徑及多個單軸單切開關。第二單軸雙切開關連接於第一單軸雙切開關。第一天線元件與第二天線元件連接於第二單軸雙切開關。第一傳輸路徑連接於第一天線元件與第二單軸雙切開關之間，第二傳輸路徑連接於第二天線元件與第二單軸雙切開關之間。多個單軸單切開關連接於第一傳輸路徑與第二傳輸路徑之間。當天線匹配電路切換至一第一模式時，第二單軸雙切開關切換至第一傳輸路徑且多個單軸單切開關為非導通狀態，第一天線元件用於產生一第一輻射場型，當天線匹配電路切換至一第二模式時，第二單軸雙切開關切換至第二傳輸路徑且多個單軸單切開關為非導通狀態，第二天線元件用於產生一第二輻射場型，第一輻射場型具有一第一極化方向，第二輻射場型具有一第二極化方向，第一極化方向與第二極化方向相正交。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是提供一種天線匹配電路，其適用於一操作頻率。天線匹配電路包括單軸雙切開關、第一天線元件、第二天線元件、第一傳輸路徑、第二傳輸路徑及多個單軸單切開關。第一天線元件與第二天線元件連接於單軸雙切開關。第一傳輸路徑連接於第一天線元件與單軸雙切開關之間，第二傳輸路徑連接於第二天線元件與單軸雙切開關之間。多個單軸單切開關連接於第一傳輸路徑與第二傳輸路徑之間。當天線匹配電路切換至一第一模式時，單軸雙切開關切換至第一傳輸路徑且多個單軸單切開關為非導通狀態，第一天線元件用於產生一第一輻射場型，當天線匹配電路切換至一第二模式時，單軸雙切開關切換至第二傳輸路徑且多個單軸單切開關為非導通狀態，第二天線元件用於產生 一第二輻射場型，第一輻射場型具有一第一極化方向，第二輻射場型具有一第二極化方向，第一極化方向與第二極化方向相正交。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的無線通訊裝置與天線匹配電路，其能通過“當天線匹配電路切換至一第一模式時，第二單軸雙切開關切換至第一傳輸路徑且多個單軸單切開關為非導通狀態，第一天線元件用於產生一第一輻射場型，當天線匹配電路切換至一第二模式時，第二單軸雙切開關切換至第二傳輸路徑且多個單軸單切開關為非導通狀態，第二天線元件用於產生一第二輻射場型，第一輻射場型具有一第一極化方向，第二輻射場型具有一第二極化方向，第一極化方向與第二極化方向相正交”的技術方案，可以隨著環境的變化來切換天線的極化方向，來提升信號接收能力。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
D:無線通訊裝置
E:天線匹配電路
1:電路基板
11:第一表面
12:第二表面
R1:射頻收發器
R2:低損耗放大器
R3:功率放大器
DT1:第一單軸雙切開關
DT2:第二單軸雙切開關
ST1:第一單軸單切開關
ST2:第二單軸單切開關
ST3:第三單軸單切開關
ST4:第四單軸單切開關
T1:第一天線元件
T11:第一輻射部
T12:第二輻射部
T13:第三輻射部
T14:第四輻射部
T2:第二天線元件
T21:第五輻射部
T22:第六輻射部
T23:第七輻射部
T24:第八輻射部
P1:第一傳輸路徑
P11:第一區段
P12:第二區段
P13:第三區段
P14:第七區段
P2:第二傳輸路徑
P21:第四區段
P22:第五區段
P23:第六區段
P24:第八區段
P3:第三傳輸路徑
P4:第四傳輸路徑
P5:第五傳輸路徑
S1:第一連接點
S2:第二連接點
S3:第三連接點
S4:第四連接點
S5:第五連接點
S6:第六連接點
S7:第七連接點
S8:第八連接點
C、C1、C2、C3:電容元件
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10:長度
W1、W2、W3、W4:寬度
T10:第一槽孔
T20:第二槽孔
HL1、HL2:長度
HW1、HW2:寬度
F:金屬銅箔
圖1為本發明的無線通訊裝置的示意圖。
圖2為本發明第一實施例的天線匹配電路的示意圖。
圖3為本發明的天線匹配電路的剖面示意圖。
圖4為本發明第一實施例的天線匹配電路的輻射場型的示意圖。
圖5為本發明第一實施例的天線匹配電路的輻射場型的軸比示意圖。
圖6為本發明第二實施例的天線匹配電路的示意圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“無線通訊裝置與天線匹配電路”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過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也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。另外，本發明全文中的「連接(connect)」是兩個元件之間有實體連接且為直接連接或者是間接連接，且本發明全文中的「耦合(couple)」是兩個元件之間彼此分離且無實體連接，而是藉由一元件之電流所產生的電場能量(electric field energy)激發另一元件的電場能量。
參閱圖1所示，圖1為本發明的無線通訊裝置的示意圖。本發明提供一無線通訊裝置D，其包括射頻收發器R1、第一單軸雙切(Single Pole Double Throw,SPDT)開關DT1、低損耗放大器(Low Noise Amplifier,LNA)R2、功率放大器(Power Amplifier,PA)R3以及天線匹配電路E。第一單軸雙切開關DT1連接於射頻收發器R1與天線匹配電路E之間。低損耗放大器R2連接於射頻收發器R1與第一單軸雙切開關DT1之間。功率放大器R3連接於射頻收發器R1與第一單軸雙切開關DT1之間。天線匹配電路E是 由電路基板1及設置在電路基板1的相對兩表面上的導電金屬材料組成。天線匹配電路E適用於一操作頻率，舉例來說，該操作頻率介於2.4GHz至2.5GHz之間，在該範圍內具有一最低操作頻率，而依據該最低操作頻率在真空中的初始波長以及電路基板1的介電係數可得到一波長λ，其關係式為：λ=λc/(εr)1/2；其中，λc為初始波長，εr為電路基板1的介電係數。
射頻收發器R1能夠發射一輸出訊號，該輸出訊號接著通過功率放大器R3及第一單軸雙切開關DT1，再由天線匹配電路E輸出。另一方面，天線匹配電路E也能夠接收一輸入訊號，該輸入訊號接著通過及第一單軸雙切開關DT1及低損耗放大器R2，再輸入射頻收發器R1。
[第一實施例]
參閱圖1與圖2所示，圖2為本發明第一實施例的天線匹配電路的示意圖。本發明第一實施例提供一種天線匹配電路E，其包括第二單軸雙切開關DT2、第一天線元件T1、第二天線元件T2、第一傳輸路徑P1、第二傳輸路徑P2以及多個單軸單切開關(Single Pole Single Throw,SPST)。第二單軸雙切開關DT2連接於第一單軸雙切開關DT1。第一天線元件T1與第二天線元件T2連接於第二單軸雙切開關DT2。第一傳輸路徑P1連接於第一天線元件T1與第二單軸雙切開關DT2之間，第二傳輸路徑P2連接於第二天線元件T2與第二單軸雙切開關DT2之間。多個單軸單切開關連接於第一傳輸路徑P1與第二傳輸路徑P2之間。
承上述，第一傳輸路徑P1包括第一區段P11、第二區段P12及第三區段P13。第一區段P11連接於第二單軸雙切開關DT2，第三區段P13連接於第一天線元件T1，第二區段P12連接於第一區段P11與第三區段P13 之間。第二區段P12與第一區段P11相交於第一連接點S1，第二區段P12與第三區段P13相交於第二連接點S2。第二傳輸路徑P2包括第四區段P21、第五區段P22及第六區段P23。第四區段P21連接於第二單軸雙切開關DT2，第六區段P23連接於第二天線元件T2，第五區段P22連接於第四區段P21與第六區段P23之間。第五區段P22與第四區段P21相交於第三連接點S3，第五區段P22與第六區段P23相交於第四連接點S4。
天線匹配電路E還包括第三傳輸路徑P3、第四傳輸路徑P4及第五傳輸路徑P5。第三傳輸路徑P3連接於第一連接點S1與第三連接點S3之間。第四傳輸路徑P4連接於第二連接點S2與第四連接點S4之間。第五傳輸路徑P5連接於第二單軸雙切開關DT2與第一單軸雙切開關DT1之間。
繼續參閱圖2，在本發明中，多個單軸單切開關包括第一單軸單切開關ST1、第二單軸單切開關ST2、第三單軸單切開關ST3及第四單軸單切開關ST4。第一單軸單切開關ST1與第二單軸單切開關ST2串接在第三傳輸路徑P3，第三單軸單切開關ST3與第四單軸單切開關ST4串接在第四傳輸路徑P4。值得一提的是，第一單軸單切開關ST1會靠近第三連接點S3，第二單軸單切開關ST2會靠近第一連接點S1，第三單軸單切開關ST3會靠近第二連接點S2，第四單軸單切開關ST4會靠近第四連接點S4。藉此，本發明通過將四個單軸單切開關分別配置在鄰近第一連接點S1、第二連接點S2、第三連接點S3及第四連接點S4的位置，來避免殘帶的產生。
進一步來說，天線匹配電路E還包括多個電容元件C，第二單軸雙切開關DT2、第一單軸單切開關ST1、第二單軸單切開關ST2、第三單軸單切開關ST3及第四單軸單切開關ST4包括多個端點，而多個電容元件C分別連接於多個端點。由於本發明中所提供的第二單軸雙切開關DT2、第一單軸單切開關ST1、第二單軸單切開關ST2、第三單軸單切開 關ST3及第四單軸單切開關ST4都有直流特性(意即在各開關的作動過程中可能有直流訊號通過)，因此可透過在第二單軸雙切開關DT2及多個單軸單切開關(ST1~ST4)的各端點串接一電容元件C來作為直流阻隔器(DC block)，確保不會有直流訊號流入天線匹配電路E中。
進一步來說，分別連接於第二單軸雙切開關DT2的三個端點的三個電容元件C可進一步區分為第一電容元件C1、第二電容元件C2及第三電容元件C3，第一電容元件C1串接在第二單軸雙切開關DT2與第一區段P11之間，第二電容元件C2串接在第二單軸雙切開關DT2與第四區段P21之間，第三電容元件C3串接在第二單軸雙切開關DT2與第五傳輸路徑P5之間。第一區段P11的長度(第一電容元件C1與第一連接點S1之間的長度)與第四區段P21(第二電容元件C2與第三連接點S3之間的長度)的長度相等，且第一區段P11與第四區段P21的阻抗範圍約為50ohm。
如圖2所示，第二區段P12、第四傳輸路徑P4、第五區段P22及第三傳輸路徑P3形成一環形路徑(loop)，本發明不以該環形路徑的形狀為限，舉例來說，該環形路徑可為圓形、正方形或菱形。第二區段P12的長度(即第一連接點S1與第二連接點S2之間的長度)與第五區段P22的長度(即第三連接點S3與第四連接點S4之間的長度)等於天線匹配電路E所適用的操作頻率的1/4波長(1/4λ)。第三傳輸路徑P3的長度與第四傳輸路徑P4的長度等於天線匹配電路E所適用的操作頻率的1/4波長(1/4λ)。通過第二區段P12、第四傳輸路徑P4、第五區段P22及第三傳輸路徑P3的長度為操作頻率的1/4波長(1/4λ)的設計，可使輸入第一天線元件T1與第二天線元件T2的訊號具有1/4波長(1/4λ)的路徑差，進而提升第一天線元件T1與第二天線元件T2之間的隔離度。此外，第三傳輸路徑P3與第四傳輸路徑P4的阻抗值大於第二區段P12與第五區段P22的阻抗值。在本實施例中，第三 傳輸路徑P3與第四傳輸路徑P4的阻抗值約為50ohm，第二區段P12與第五區段P22的阻抗值約為35ohm。藉此，當射頻收發器R1發出的訊號通過第二單軸雙切開關DT2並且經由其中一傳輸路徑(例如第一傳輸路徑P1的第一區段P11)傳至第一天線元件T1與第二天線元件T2時，可避免少部分的訊號能量由另一路徑(例如第二傳輸路徑P2的第四區段P21)回傳至射頻收發器R1。
參閱圖2與圖3所示，圖3為本發明的天線匹配電路的剖面示意圖。具體來說，電路基板1具有相對的第一表面11與第二表面12，多條傳輸路徑(P1~P5)、第二單軸雙切開關DT2及多個單軸單切開關(ST1~ST4)設置在第一表面11。舉例來說，多條傳輸路徑(P1~P5)是由金屬銅箔形成的傳輸線路，如圖3所示，電路基板1的第一表面11與第二表面12上皆設有金屬銅箔F。而第一天線元件T1及第二天線元件T2是由金屬銅箔F形成的偶極天線(dipole antenna)。第一天線元件T1包括第一輻射部T11、第二輻射部T12、第三輻射部T13及第四輻射部T14。第一輻射部T11及第二輻射部T12設置在第一表面11，第三輻射部T13及第四輻射部T14設置在第二表面12。第一輻射部T11投影在第二表面12的投影面積重疊於第三輻射部T13投影在第二表面12的投影面積。第二天線元件T2包括第五輻射部T21、第六輻射部T22、第七輻射部T23及第八輻射部T24。第五輻射部T21與第六輻射部T22設置在第一表面11。第七輻射部T23與第八輻射部T24設置在第二表面12。第五輻射部T21投影在第二表面12的投影面積重疊於第七輻射部T23投影在第二表面12的投影面積。
第三區段P13與第一輻射部T11之間的連接處具有一第五連接點S5，第六區段P23與第五輻射部T21之間的連接處具有一第六連接點S6。第三區段P13(第二連接點S2與第五連接點S5之間的長度)與第六區段P23的長度(第四連接點S4與第六連接點S6之間的長度)等長，且兩者的阻抗值約為50ohm。
進一步來說，第一天線元件T1與第二天線元件T2為對稱結構，兩者具有相同的結構設計。在第一天線元件T1中，第一輻射部T11的長度L1等於第三輻射部T13的長度L3。第三輻射部T13的寬度W3大於第一輻射部T11的寬度W1，在本實施例中，寬度W3為寬度W1的3倍。第二輻射部T12的長度L2等於第四輻射部T14的長度L4。在第二天線元件T2中，第五輻射部T21的長度L5等於第七輻射部T23的長度L7。第七輻射部T23的寬度W4大於第五輻射部T21的寬度W2，在本實施例中，寬度W4為寬度W2的3倍。第六輻射部T22的長度L6等於第八輻射部T24的長度L8。此外，第一輻射部T11的長度L1等於第五輻射部T21的長度L5，長度L1與長度L5約為操作頻率的0.3波長(0.3λ)，兩者的阻抗約為50ohm。第二輻射部T12的長度L2等於第六輻射部T22的長度L6。第三輻射部T13的長度L3等於第七輻射部T23的長度L7。第四輻射部T14的長度L4等於第八輻射部T24的長度L8，長度L4與長度L8約為操作頻率的1/4波長(1/4λ)。
第二單軸雙切開關DT2可在第一傳輸路徑P1與第二傳輸路徑P2之間切換，每一單軸單切開關可在導通與非導通的兩種狀態之間切換。因此，本發明的天線匹配電路E可藉由第二單軸雙切開關DT2及多個單軸單切開關(ST1~ST4)的切換模式來產生具有不同極化方向的不同輻射場型。
舉例來說，天線匹配電路E具有第一模式、第二模式、第三模式及第四模式。射頻收發器R1能夠依次透過第一模式、第二模式、第三模式及第四模式發射一訊號至一待測物。並且，射頻收發器R1進一步依據在該些模式下量測到的訊號強度來選擇該些模式中具有最大訊號強度的一者進行訊號連線。當天線匹配電路E切換至第一模式時，第二單軸雙切開關DT2切換至第一傳輸路徑P1且多個單軸單切開關(ST1~ST4)為非導通狀態，第一天線元件T1用於產生一第一輻射場型。當天線匹配電路E切換至第二模 式時，第二單軸雙切開關DT2切換至第二傳輸路徑P2且多個單軸單切開關(ST1~ST4)為非導通狀態，第二天線元件T2用於產生一第二輻射場型。第一輻射場型具有一第一極化方向，第二輻射場型具有一第二極化方向。在本實施例中，圖2所示的天線匹配電路E是以垂直地面(圖未示出)的方式配置，第一天線元件T1的第二輻射部T12及第四輻射部T14為垂直地面，因此第一天線元件T1所產生的第一極化方向為垂直極化方向。另一方面，第二天線元件T2的第六輻射部T22及第八輻射部T24為平行地面，因此第二天線元件T2所產生的第二極化方向為水平極化方向。第一極化方向與第二極化方向相正交。
承上述，當天線匹配電路E切換至第三模式時，第二單軸雙切開關DT2切換至第一傳輸路徑P1且多個單軸單切開關(ST1~ST4)為導通狀態。當一第一訊號輸入第五傳輸路徑P5並且通過第一傳輸路徑P1時，第一訊號會沿著逆時針方向在第二區段P12、第四傳輸路徑P4、第五區段P22及第三傳輸路徑P3中環繞，因此第一訊號的其中一部分能量會先傳至第一天線元件T1，而第一訊號的另一部分能量會再傳至第二天線元件T2。藉此，第一天線元件T1及第二天線元件T2產生具有一第三極化方向的第三輻射場型，而第三極化方向為一右手圓極化(Right-Hand Circular Polarization,RHCP)方向。
當天線匹配電路E切換至第四模式時，第二單軸雙切開關DT2切換至第二傳輸路徑P2且多個單軸單切開關(ST1~ST4)為導通狀態。當一第二訊號輸入第五傳輸路徑P5並且通過第二傳輸路徑P2時，第二訊號會沿著順時針方向在第五區段P22、第四傳輸路徑P4、第二區段P12及第三傳輸路徑P3中環繞，因此第二訊號的其中一部分能量會先傳至第二天線元件T2，而第二訊號的另一部分能量會再傳至第一天線元件T1。藉此，第 一天線元件T1及第二天線元件T2用於產生具有一第四極化方向的一第四輻射場型，而第四極化方向為一左手圓極化(Left-Hand Circular Polarization,LHCP)方向。
參閱圖4與圖5所示，圖4為本發明第一實施例的天線匹配電路的輻射場型的示意圖，圖5為本發明第一實施例的天線匹配電路的輻射場型的軸比示意圖。圖4與圖5是以第三模式為例子說明。在圖4中，第一天線元件T1產生垂直分量的輻射場型，第二天線元件T2產生水平分量的輻射場型，而兩個輻射場型轉換成的軸比示意圖如圖5所示。在圖5中可看出，軸比(Axial Ratio)小於5(理想的圓極化天線的軸比為1)的角度範圍約為240度左右。或者說，圖4中兩個輻射場型的輻射能量相同(理想的圓極化天線的水平分量與垂直分量的輻射能量相同)的角度範圍約為240度左右。因此，第一天線元件T1與第二天線元件T2所產生的輻射場型可具有圓極化的效果。
[第二實施例]
參閱圖6所示，圖6為本發明第二實施例的天線匹配電路的示意圖。在本實施例中，第一天線元件T1與第二天線元件T2為槽孔天線。第一傳輸路徑P1還包括一第七區段P14，第二傳輸路徑P2還包括一第八區段P24。第七區段P14與第八區段P24的長寬比約為2。第七區段P14與第三區段P13之間的連接處具有一第七連接點S7，第八區段P24與第六區段P23之間的連接處具有一第八連接點S8。第一天線元件T1包括第一槽孔T10，第二天線元件T2包括第二槽孔T20，第一槽孔T10與第二槽孔T20形成於電路基板1的第二表面12上的金屬銅箔F上。第一槽孔的長度HL1等於第二槽孔T20的長度HL2。第七區段P14投影在第二表面12的投影面積部分重疊於第一槽孔T10投影在第二表面12的投影面積，即第七區段P14會跨過第一槽 孔T10，第七區段P14的長度L9大於第一槽孔T10的寬度HW1。第八區段P24投影在第二表面12的投影面積部分重疊於第二槽孔T20投影在第二表面12的投影面積，即第八區段P24會跨過第二槽孔T20，第八區段P24的長度L10大於第二槽孔T20的寬度HW2。此外，第一槽孔T10的長度HL1以及第二槽孔T20的長度HL2皆為操作頻率的1/2波長(1/2λ)。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的無線通訊裝置D與天線匹配電路E，其能通過“當天線匹配電路E切換至一第一模式時，第二單軸雙切開關DT2切換至第一傳輸路徑P1且多個單軸單切開關(ST1~ST4)為非導通狀態，第一天線元件T1用於產生一第一輻射場型，當天線匹配電路E切換至一第二模式時，第二單軸雙切開關DT2切換至第二傳輸路徑P2且多個單軸單切開關(ST1~ST4)為非導通狀態，第二天線元件T2用於產生一第二輻射場型，第一輻射場型具有一第一極化方向，第二輻射場型具有一第二極化方向，第一極化方向與第二極化方向相正交”的技術方案，可以隨著環境的變化來切換天線的極化方向，來提升信號接收能力。
更進一步來說，天線匹配電路E具有第一模式、第二模式、第三模式及第四模式。當天線匹配電路E切換至第一模式時，第二單軸雙切開關DT2切換至第一傳輸路徑P1且多個單軸單切開關(ST1~ST4)為非導通狀態。當天線匹配電路E切換至第二模式時，第二單軸雙切開關DT2切換至第二傳輸路徑P2且多個單軸單切開關(ST1~ST4)為非導通狀態。當天線匹配電路E切換至第三模式時，第二單軸雙切開關DT2切換至第一傳輸路徑P1且多個單軸單切開關(ST1~ST4)為導通狀態。當天線匹配電路E切換至第四模式時，第二單軸雙切開關DT2切換至第二傳輸路徑P2且多個單軸單切開關(ST1~ST4)為導通狀態。藉此，天線匹配電路E可藉由切換不同模式來產 生水平極化方向、垂直極化方向、右手圓極化方向及左手圓極化方向等多種不同的極化方向，讓使用者不需要特定調整天線位置也能夠獲得比較好的信號接收能力。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
D:無線通訊裝置
E:天線匹配電路
R1:射頻收發器
R2:低損耗放大器
R3:功率放大器
DT1:第一單軸雙切開關
DT2:第二單軸雙切開關
ST1:第一單軸單切開關
ST2:第二單軸單切開關
ST3:第三單軸單切開關
ST4:第四單軸單切開關
T1:第一天線元件
T2:第二天線元件

Claims (15)

  1. 一種無線通訊裝置，其包括：一射頻收發器；一第一單軸雙切開關，連接於該射頻收發器；一低損耗放大器，連接於該射頻收發器與該第一單軸雙切開關之間；一功率放大器，連接於該射頻收發器與該第一單軸雙切開關之間；以及一天線匹配電路，適用於一操作頻率，包括：一第二單軸雙切開關，連接於該第一單軸雙切開關；一第一天線元件與一第二天線元件，連接於該第二單軸雙切開關；一第一傳輸路徑與一第二傳輸路徑，該第一傳輸路徑連接於該第一天線元件與該第二單軸雙切開關之間，該第二傳輸路徑連接於該第二天線元件與該第二單軸雙切開關之間；以及多個單軸單切開關，連接於該第一傳輸路徑與該第二傳輸路徑之間；其中，當該天線匹配電路切換至一第一模式時，該第二單軸雙切開關切換至該第一傳輸路徑且多個該單軸單切開關為非導通狀態，該第一天線元件用於產生一第一輻射場型，當該天線匹配電路切換至一第二模式時，該第二單軸雙切開關切換至該第二傳輸路徑且多個該單軸單切開關為非導通狀態，該第二天線元件用於產生一第二輻射場型，該第一輻射場型具有一第一極化方向，該第二輻射場型具有一第二極化方向，該第一極化方向與該第二極化方向相正交。
  2. 如請求項1所述的無線通訊裝置，其中，該第一傳輸路徑包括一第一區段、一第二區段及一第三區段，該第一區段連接於該第二單軸雙切開關，該第三區段連接於該第一天線元件，該第二區段連接於該第一區段與該第三區段之間，且該第二區段與該第一區段相交於一第一連接點，該第二區段與該第三區段相交於一第二連接點，該第二傳輸路徑包括一第四區段、一第五區段及一第六區段，該第四區段連接於該第二單軸雙切開關，該第六區段連接於該第二天線元件，該第五區段連接於該第四區段與該第六區段之間，且該第五區段與該第四區段相交於一第三連接點，該第五區段與該第六區段相交於一第四連接點，該第二區段的長度與該第五區段的長度等於該操作頻率的1/4波長。
  3. 如請求項2所述的無線通訊裝置，其中，該天線匹配電路還包括一第三傳輸路徑、一第四傳輸路徑及一第五傳輸路徑，該第三傳輸路徑連接於該第一連接點與該第三連接點之間，該第四傳輸路徑連接於該第二連接點與該第四連接點之間，且該第三傳輸路徑的長度與該第四傳輸路徑的長度等於該操作頻率的1/4波長，且該第三傳輸路徑與該第四傳輸路徑的阻抗值大於該第二區段與該第五區段的阻抗值，該第五傳輸路徑連接於該第二單軸雙切開關。
  4. 如請求項2所述的無線通訊裝置，其中，該天線匹配電路還包括一第三傳輸路徑與一第四傳輸路徑，該第三傳輸路徑連接於該第一連接點與該第三連接點之間，該第四傳輸路徑連接於該第二連接點與該第四連接點之間，且該第三傳輸路徑 的長度與該第四傳輸路徑的長度等於該操作頻率的1/4波長，多個該單軸單切開關包括一第一單軸單切開關、一第二單軸單切開關、一第三單軸單切開關及一第四單軸單切開關，該第一單軸單切開關與該第二單軸單切開關串接在該第三傳輸路徑，該第三單軸單切開關與該第四單軸單切開關串接在該第四傳輸路徑。
  5. 如請求項4所述的無線通訊裝置，其中，該天線匹配電路還包括多個電容元件，該第二單軸雙切開關、該第一單軸單切開關、該第二單軸單切開關、該第三單軸單切開關及該第四單軸單切開關包括多個端點，多個該電容元件分別連接於多個該端點。
  6. 如請求項1所述的無線通訊裝置，其中，該天線匹配電路還包括一電路基板，該電路基板具有相對的一第一表面與一第二表面，該第一傳輸路徑、該第二傳輸路徑、該第二單軸雙切開關及多個該單軸單切開關設置在該第一表面；其中，該第一天線元件包括一第一輻射部、一第二輻射部、一第三輻射部及一第四輻射部，該第一輻射部與該第二輻射部設置在該第一表面，該第三輻射部與該第四輻射部設置在該第二表面，該第一輻射部投影在該第二表面的投影面積重疊於該第三輻射部投影在該第二表面的投影面積，該第二天線元件包括一第五輻射部、一第六輻射部、一第七輻射部及一第八輻射部，該第五輻射部與該第六輻射部設置在該第一表面，該第七輻射部與該第八輻射部設置在該第二表面，該第五輻射部投影在該第二表面的投影面積重疊於該第七輻射部投影在該第二表面的投影面積。
  7. 如請求項6所述的無線通訊裝置，其中，該第一輻射部的長度等於該第三輻射部的長度，該第三輻射部的寬度大於該第一輻射部的寬度，該第二輻射部的長度等於該第四輻射部的長度，該第五輻射部的長度等於該第七輻射部的長度，該第七輻射部的寬度大於該第五輻射部的寬度，該第六輻射部的長度等於該第八輻射部的長度。
  8. 如請求項1所述的無線通訊裝置，其中，該天線匹配電路還包括一電路基板，該電路基板具有相對的一第一表面與一第二表面，該第一傳輸路徑、該第二傳輸路徑、該第二單軸雙切開關及多個該單軸單切開關設置在該第一表面；其中，該第一傳輸路徑還包括一第七區段，該第二傳輸路徑還包括一第八區段，該第一天線元件包括一第一槽孔，該第二天線元件包括一第二槽孔，該第一槽孔與該第二槽孔設置在該第二表面，該第一槽孔的長度等於該第二槽孔的長度，該第七區段投影在該第二表面的投影面積部分重疊於該第一槽孔投影在該第二表面的投影面積，該第七區段的長度大於該第一槽孔的寬度，該第八區段投影在該第二表面的投影面積部分重疊於該第二槽孔投影在該第二表面的投影面積，該第八區段的長度大於該第二槽孔的寬度。
  9. 如請求項1所述的無線通訊裝置，其中，當該天線匹配電路切換至一第三模式時，該第二單軸雙切開關切換至該第一傳輸路徑且多個該單軸單切開關為導通狀態，該第一天線元件及該第二天線元件用於產生具有一第三極化方向的一第三輻射場型，當該天線匹配電路切換至一第四模式時，該第二單軸雙切開關切換至該第二傳輸路徑且多個該單軸單切開關為 導通狀態，該第一天線元件及該第二天線元件用於產生具有一第四極化方向的一第四輻射場型。
  10. 一種天線匹配電路，適用於一操作頻率，該天線匹配電路包括：一單軸雙切開關；一第一天線元件與一第二天線元件，連接於該單軸雙切開關；一第一傳輸路徑與一第二傳輸路徑，該第一傳輸路徑連接於該第一天線元件與該單軸雙切開關之間，該第二傳輸路徑連接於該第二天線元件與該單軸雙切開關之間；以及多個單軸單切開關，連接於該第一傳輸路徑與該第二傳輸路徑之間；其中，當該天線匹配電路切換至一第一模式時，該單軸雙切開關切換至該第一傳輸路徑且多個該單軸單切開關為非導通狀態，該第一天線元件用於產生一第一輻射場型，當該天線匹配電路切換至一第二模式時，該單軸雙切開關切換至該第二傳輸路徑且多個該單軸單切開關為非導通狀態，該第二天線元件用於產生一第二輻射場型，該第一輻射場型具有一第一極化方向，該第二輻射場型具有一第二極化方向，該第一極化方向與該第二極化方向相正交。
  11. 如請求項10所述的天線匹配電路，其中，該第一傳輸路徑包括一第一區段、一第二區段及一第三區段，該第一區段連接於該單軸雙切開關，該第三區段連接於該第一天線元件，該第二區段連接於該第一區段與該第三區段之間，且該第二區段與該第一區段相交於一第一連接點，該第二區段與該第三區段相交於一第二連接點，該第二傳輸路徑包括一第四區段、 一第五區段及一第六區段，該第四區段連接於該單軸雙切開關，該第六區段連接於該第二天線元件，該第五區段連接於該第四區段與該第六區段之間，且該第五區段與該第四區段相交於一第三連接點，該第五區段與該第六區段相交於一第四連接點，該第二區段的長度與該第五區段的長度等於該操作頻率的1/4波長。
  12. 如請求項11所述的天線匹配電路，還包括一第三傳輸路徑、一第四傳輸路徑及一第五傳輸路徑，該第三傳輸路徑連接於該第一連接點與該第三連接點之間，該第四傳輸路徑連接於該第二連接點與該第四連接點之間，且該第三傳輸路徑的長度與該第四傳輸路徑的長度等於該操作頻率的1/4波長，且該第三傳輸路徑與該第四傳輸路徑的阻抗值大於該第二區段與該第五區段的阻抗值，該第五傳輸路徑連接於該單軸雙切開關。
  13. 如請求項11所述的天線匹配電路，還包括一第三傳輸路徑與一第四傳輸路徑，該第三傳輸路徑連接於該第一連接點與該第三連接點之間，該第四傳輸路徑連接於該第二連接點與該第四連接點之間，且該第三傳輸路徑的長度與該第四傳輸路徑的長度等於該操作頻率的1/4波長，多個該單軸單切開關包括一第一單軸單切開關、一第二單軸單切開關、一第三單軸單切開關及一第四單軸單切開關，該第一單軸單切開關與該第二單軸單切開關串接在該第三傳輸路徑，該第三單軸單切開關與該第四單軸單切開關串接在該第四傳輸路徑。
  14. 如請求項13所述的天線匹配電路，還包括多個電容元件，該單軸雙切開關、該第一單軸單切開關、該第二單軸單切開關、 該第三單軸單切開關及該第四單軸單切開關包括多個端點，多個該電容元件分別連接於多個該端點。
  15. 如請求項10所述的天線匹配電路，其中，當該天線匹配電路切換至一第三模式時，該單軸雙切開關切換至該第一傳輸路徑且多個該單軸單切開關為導通狀態，該第一天線元件及該第二天線元件用於產生具有一第三極化方向的一第三輻射場型，當該天線匹配電路切換至一第四模式時，該單軸雙切開關切換至該第二傳輸路徑且多個該單軸單切開關為導通狀態，該第一天線元件及該第二天線元件用於產生具有一第四極化方向的一第四輻射場型。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103597659A (zh) * 2011-04-01 2014-02-19 意大利电信股份公司 用于无线通信系统的双极化切换波束天线
TWM537317U (zh) * 2016-10-28 2017-02-21 鋐寶科技股份有限公司 可切換極化方向的智慧型天線系統
US20180034624A1 (en) * 2016-08-01 2018-02-01 Movandi Corporation Axial Ratio and Cross-Polarization Calibration in Wireless Receiver
CN111293429A (zh) * 2020-02-17 2020-06-16 常熟市泓博通讯技术股份有限公司 自动切换智能天线装置
US20220291395A1 (en) * 2021-03-10 2022-09-15 Qualcomm Incorporated Polarization configurable gnss smartphone antenna

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103597659A (zh) * 2011-04-01 2014-02-19 意大利电信股份公司 用于无线通信系统的双极化切换波束天线
US20180034624A1 (en) * 2016-08-01 2018-02-01 Movandi Corporation Axial Ratio and Cross-Polarization Calibration in Wireless Receiver
TWM537317U (zh) * 2016-10-28 2017-02-21 鋐寶科技股份有限公司 可切換極化方向的智慧型天線系統
CN111293429A (zh) * 2020-02-17 2020-06-16 常熟市泓博通讯技术股份有限公司 自动切换智能天线装置
US20220291395A1 (en) * 2021-03-10 2022-09-15 Qualcomm Incorporated Polarization configurable gnss smartphone antenna

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