TWI491107B - 電調天線及射頻裝置 - Google Patents
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Description
本發明係指一種電調天線及射頻裝置，尤指一種透過切換耦合單元與接地部的連接以運作於不同頻段之電調天線及射頻裝置。
經濟的繁榮以及便利的交通帶來了全球化的趨勢，人們旅行於世界各地，頻繁的商業活動或觀光旅遊引發了跨區域的無線通訊需求。一般來說，各家電信業者使用的通訊技術不盡相同，且不同區域的電信業者儘管使用相同的通訊技術，但其操作頻率可能不同。因此，同時支援多重無線通訊技術、多操作頻率的行動通訊裝置的需求亦隨之出現，以供使用者透過由單一的行動通訊裝置，與不同區域或支援不同無線通訊技術的基地台溝通。以第三代全球行動通訊(Global System for Mobile Communications，GSM)為例，下表說明不同區域的電信業者所使用的操作頻率範圍：
為了能夠實現上述多操作頻率的目的，天線的設計也須涵蓋多頻段的頻率範圍。然而，以一般具無線通訊功能的電子產品而言，業界對產品外觀以及其輕、薄、短、小的要求逐漸提高，天線空間亦隨之壓縮，往往使得天線受限於空間的不足，造成天線的頻寬不足。特別是針對低頻的輻射頻段(如800、900MHz)，所需的天線空間較高頻頻段(如1800、1900、2100MHz)大，使得天線無法同時涵蓋低頻頻段的操作頻率範圍。
因此，如何在有限天線空間之內，解決上述頻寬不足的問題，已成為無線通訊業界努力的目標之一。
因此，本發明之主要目的在於提供一種電調天線及射頻裝置，尤指一種切換耦合單元之連結以改變輻射頻率的電調天線及射頻裝置。
本發明揭露一種電調天線，包含有一接地部，用來提供接地；一訊號饋入端；一輻射單元，包含有一長邊、一短邊及一分支，電性連接於該訊號饋入端，該長邊由該訊號饋入端向一第一方向延伸，該短邊由該訊號饋入端向一第二方向延伸，該分支電性連接於該訊號饋入端與該接地部之間；一耦合單元，用來耦合該長邊；以及一切換單元，用來連接或分離該耦合單元與該接地部，以改變該耦合單元與該長邊之間的一耦合關係，使該電調天線分別運作於一第一頻段與一第二頻段。
本發明另揭露一種射頻裝置，用於一無線通訊裝置，該射頻裝置包含有一電調天線，包含有一接地部，用來提供接地；一訊號饋入端；一輻射單元，包含有一長邊、一短邊及一分支，電性連接於該訊號饋入端，該長邊由該訊號饋入端向一第一方向延伸，該短邊由該訊號饋入端向一第二方向延伸，該分支電性連接於該訊號饋入端與該接地部之間；一耦合單元，用來耦合該長邊；以及一切換單元，用來連接或分離該耦合單元與該接地部，以改變該耦合單元與該長邊之間的一耦合關係；一射頻訊號處理模組，用來處理該電調天線收發之射頻訊號，並根據該射頻訊號，輸出一控制訊號；以及一控制單元，耦接於該射頻訊號處理模組與該切換單元之間，用來根據該控制訊號，控制該切換單元，以調整該耦合元件與該接地部之連結，使該電調天線分別運作於一第一頻段與一第二頻段。
本發明另揭露一種電調天線，包含有一接地部，用來提供接地；一訊號饋入端；一耦合單元，電性連接於該訊號饋入端，用來耦合饋入該電調天線；一輻射單元，包含有：一長邊，沿一第一方向延伸；以及至少一短邊，電性連接於該長邊，並沿一第二方向延伸；以及一切換單元，用來切換該至少一短邊之一短邊與該接地部之連結，以改變該輻射單元之一耦合電流路徑，使該電調天線分別運作於一第一頻段與一第二頻段。
本發明另揭露一種射頻裝置，用於一無線通訊裝置，該射頻裝置包含有一電調天線，包含有一接地部，用來提供接地；一訊號饋入端；一耦合單元，電性連接於該訊號饋入端，用來耦合饋入該電調天線；一輻射單元，包含有一長邊，並沿一第一方向延伸，至少一短邊，電性連接於該長邊，並沿一第二方向延伸；以及一切換單元，用來切換該至少一短邊之一短邊與該接地部之連結；一射頻訊號處理模組，用來處理該電調天線收發之射頻訊號，並根據該射頻訊號，輸出一控制訊號；以及一控制單元，耦接於該射頻訊號處理模組與該切換單元之間，用來根據該控制訊號，控制該切換單元，以調整該輻射單元之一耦合電流路徑，使該電調天線分別運作於一第一頻段與一第二頻段。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一無線通訊環境10之示意圖。無線通訊環境10用以表示跨操作頻段(或跨國)之無線通訊使用環境，其係由基地台BS1、BS2以及一無線通訊裝置MS所組成。基地台BS1、BS2分別位於不同區域，使用不同的操作頻段，並具有訊號涵蓋範圍AREA_1、AREA_2。例如，基地台BS1操作於美國，包含有天線ANT_L1、ANT_H1，分別用來運作於低頻(800MHz)及高頻(1900MHz)的操作頻段；基地台BS2運作於歐洲區域等國家，包含有天線ANT_L2、ANT_H2，分別用來運作於低頻(900MHz)及高頻(1800MHz)的操作頻段。無線通訊裝置MS可以是任何具無線通訊功能之電子產品，如手機、電腦系統、無線存取點設備等。
無線通訊裝置MS於高頻頻段已具備足夠頻寬，即涵蓋1800、1900MHz等頻段，而低頻部分，即800、900MHz頻段，則係利用其中的射頻裝置，切換低頻頻段，以運作於基地台BS1、BS2之間。具體來說，如第1圖所示，當無線通訊裝置MS開啟無線通訊功能時，無線通訊裝置MS透過其高頻頻段的無線訊號搜尋基地台。若無線通訊裝置MS可接收到由基地台BS1的天線ANT_H1發出1900MHz的無線訊號，無線通訊裝置MS則辨認出其位於基地台BS1的訊號涵蓋範圍AREA_1；因此，無線通訊裝置MS可控制其中的射頻裝置，將低頻頻段切換至800MHz的頻段，即可收發天線ANT_L1的無線訊號。相似地，若無線通訊裝置MS接收到由基地台BS2的天線ANT_H2發出1800MHz的無線訊號，無線通訊裝置MS則辨認出其位於基地台BS2的訊號涵蓋範圍AREA_2；因此，無線通訊裝置MS可控制其中的射頻裝置，將低頻頻段切換至900MHz的頻段，即可收發天線ANT_L2的無線訊號。有別於習知的無線通訊裝置受限於頻寬不足的問題，無法兼具800MHz以及900MHz的頻寬，造成習知的無線通訊裝置僅能與基地台BS1或基地台BS2兩者之一作溝通連接。相較之下，本發明之無線通訊裝置MS可利用高頻頻段的無線通訊訊號與基地台溝通，自行判斷所處的區域，切換自身低頻的操作頻段，以達到跨區域的無線通訊功能。
無線通訊裝置MS之射頻裝置的具體運作方式請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一射頻裝置20之示意圖。射頻裝置20簡略地係由一電調天線200、一射頻訊號處理模組202以及一控制單元204所組成。射頻訊號處理模組202用來處理由電調天線200收發之一射頻訊號RF_sig，並可根據射頻訊號RF_sig的一載波頻率F_ca(未繪於圖中)，判斷射頻訊號RF_sig是由哪個區域的基地台所發出，進而輸出一控制訊號ctrl至控制單元204。控制單元204用來根據控制訊號ctrl，輸出一切換訊號SW_sig，以調整電調天線200於低頻收發的頻率範圍。換句話說，射頻裝置20可根據電調天線200接收的射頻訊號RF_sig，自行判斷無線通訊裝置MS位於那個基地台的涵蓋範圍，據以切換電調天線200在低頻的輻射頻率，以適應當地基地台使用的頻率範圍。
關於電調天線的實現方式，本發明提出兩種不同形式的電調天線，主要係根據射頻訊號饋入方式的不同，以及調整天線電流路徑或耦合效應的方式。以下將依據上述差異，分為兩大類說明本發明之概念。
首先，針對訊號直接饋入輻射體、改變耦合關係，以切換低頻輻射頻段的電調天線。請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一電調天線30之示意圖。電調天線30係由一接地部300、一訊號饋入端302、一輻射單元304、一耦合單元306以及一切換單元308所組成。訊號饋入端302電性連接於輻射單元304，用來饋入一射頻訊號，透過輻射單元304將該射頻訊號發射至空中，或是接收輻射單元304於空中感應到的射頻訊號。切換單元可以是任何形式的切換器，如一雙載子接面二極體或電晶體等，只要能接收控制單元204的切換訊號SW_sig，達到切換耦合單元306的目的即可。
如第3圖所示，輻射單元304包含有一長邊3040、一短邊3042以及一分支3044。長邊3040由訊號饋入端302向一方向X延伸；短邊3042由訊號饋入端302朝著與方向X相反之方向延伸；分支3044沿方向X電性連接至接地部300。如本領域所熟知，低頻段的無線訊號需具有較長的電流路徑，高頻段的無線訊號則需較短的電流路徑。因此，電調天線30的設計架構可產生兩種電流路徑，以收發兩相異的輻射頻段之訊號，其中長邊3040用來收發低頻的無線訊號，短邊3042用來收發高頻的無線訊號。分支3044接地的目的在於使電調天線30的回返電流經由分支3044流回接地部300，避免回返電流經由其他外在導體流回接地部300，造成電調天線30輻射效能不穩定，因此分支3044可使電調天線30具有較穩定的輻射效能，對外在環境影響的抵抗力較佳。耦合單元306設置於靠近長邊3040的末端，透過切換單元308連結或分離耦合單元306與接地部300，以產生耦合單元306與長邊3040之間的耦合效應，藉此改變長邊3040對接地部300的等效電容。當切換單元308連接耦合單元306與接地部300時，可藉由耦合單元306增加長邊3040對接地部300的等效電容，使電調天線30在低頻段的輻射頻率往更低頻的頻率偏移。當切換單元308分離耦合單元306與接地部300時，電調天線30在低頻段的輻射頻率恢復為原有之設計頻段。
簡言之，電調天線30可透過切換單元308連結或分離耦合單元306與接地部300，改變長邊3040與耦合單元306間的耦合效應，以改變電調天線30在低頻段的輻射頻率。如此一來，電調天線30可根據不同頻段的需求，適當地調整輻射段的頻率，以符合實際應用需求。
以下利用第4A及4B圖說明電調天線30在不同切換狀態之下的天線效能，請參考第4A及4B圖，第4A及4B圖分別為電調天線30在切換單元308切換耦合單元306的連結之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)及輻射效率(Efficiency)。為便於描述第4A及4B圖，當切換單元308連接/分離耦合單元306與接地部300時，分別簡稱為狀態1及狀態2。如第4A圖所示，於狀態1時(以實線表示)，電調天線30的VSWR在低頻部分的最低點落在約800MHz附近，VSWR小於3的頻寬約為730MHz～830MHz；於狀態2時(以虛線表示)，電調天線30的VSWR在低頻部分的最低點往高頻偏移至約900MHz附近，VSWR小於3的頻寬約為800MHz～960MHz。由此可見，切換狀態1及狀態2造成的頻率偏移量約為100MHz，並且匹配良好的VSWR頻寬皆符合800、900MHz之規定範圍。如第4B圖所示，比較狀態1及狀態2，電調天線30最佳的輻射效率也分別落在約800MHz與900MHz附近。輻射效率大於50%的頻寬也大致符合800、900MHz之規定範圍。
因此，由第4A及4B圖可知，透過切換單元308可有效地改變電調天線30在低頻段的輻射頻率，以在有限天線面積之下，維持低頻頻段良好的天線效能，以彌補習知低頻頻寬不足的問題。值得注意的是，本發明主要係藉由切換耦合單元306與接地部300之連結，以改變低頻段的輻射頻率。本領域具通常知識者可據以修飾、變化，而不限於此。舉例來說，電調天線30的形式不限，其可由一彎折鐵件製成，並結合一非導體材料以固定天線本體；較佳地，亦可為一印刷式天線，將其製作於一FR4玻璃纖維的介電基板上，單面、雙面或多面印刷方式皆不限。如雙面印刷的電調天線30，將耦合單元306單獨印刷於介電基板的另一面，使部分的耦合單元306與輻射單元304的長邊3040重疊，如此可增加耦合效應的變化度，以增加電調天線30的設計彈性。
於第3圖中，將耦合單元306細分為一水平邊3060以及一垂直邊3062，水平邊3060與長邊3040大致平行，兩者的間距較佳地小於耦合單元306總長度的四分之一。然而，水平邊3060與長邊3040的夾角可適當地調整，兩者的間距亦無限制，可如前述雙面印刷的電調天線30將水平邊3060與部分長邊3040重疊，得到多種不同的耦合效應，於電調天線30上產生不同程度的頻率偏移。
除此之外，耦合單元306與輻射單元304的形狀無所限。舉例來說，請參考第5A至5E圖，第5A至5E圖描述了不同形狀的耦合單元306以及輻射單元304。由於第5A至5E圖與第1圖結構類似，故相同元件以相同符號表示以便於說明。於第5A至5E圖中，短邊3042增加一彎折5042，用來改變高頻輻射頻段之頻率。如第5A至5C圖所示，垂直邊3062電性連接水平邊3060的位置可任意變換，只要將切換單元308的位置隨之變換即可。第5D及5E圖則說明垂直邊3062不需垂直於水平邊3060，垂直邊3062可以一任意夾角θ與水平邊3060電性連接。另外，水平邊3060、垂直邊1602形狀不限於長條狀，亦可為曲折狀。如此一來，電調天線30具有豐富多變的耦合關係組合，在天線設計上更具彈性。
另一方面，除了短邊3042增加彎折5042之外，長邊3040增加一彎折6040亦為可行的方式之一，使得高、低頻輻射頻段的頻率皆能適應地調整。請參考第6A至6C圖，第6A至6C圖說明彎折6040與耦合單元306間不同的配置關係。由於第6A至6C圖與第1圖結構類似，故相同元件以相同符號表示以便於說明。第6A圖與第6B圖的差異在於，兩圖中的垂直邊3062分別電性連接於水平邊3060的兩端。第6B圖與第6C圖的差異在於，第6C圖中的耦合單元306位於彎折6040與長邊3040之間，彎折6040較接近接地部300，增加長邊3040的電流路徑以及對接地部300的等效電容。如此提供了多樣化調整電調天線30的方式，使天線設計亦呈多樣化。
請注意，本發明主要係藉由切換耦合單元306與接地部300之連結，以改變電調天線30的輻射頻率。除了切換狀態1及狀態2，本發明另可擴充至多個切換狀態，於單一天線上產生不同的頻率偏移量。請參考第7A至7C圖，第7A至7C圖說明三個切換狀態的實施例。如第7A圖所示，耦合單元306另增加垂直邊7064、7066，使切換單元308於垂直邊3062、7064、7066之間任意切換，以選擇適合的頻率偏移量。換句話說，透過增加垂直邊的數量，產生多種不同的耦合效應於耦合單元306與長邊3040之間，以提供多個切換狀態。第7B至7C圖說明垂直邊3062、7064、7066及切換單元308之位置變化的實施例。因此，第7A圖的電調天線70可具有四種切換狀態，其中三種是分別連接垂直邊3062、7064、7066的狀態，另一種是分離或未連接的狀態。
如此一來，本發明透過多種設計耦合單元的方式，如增加垂直邊的數量、改變垂直邊與水平邊電性連接的方式、移動耦合單元與長邊之間的相對位置等，產生多種不同的頻率偏移量，使得電調天線的設計更具彈性以及變化，依照實際需求切換需要的頻率範圍，以在有限的天線空間中，彌補傳統天線頻寬不足的問題。
針對訊號饋入耦合單元、改變輻射體與接地部的電流路徑長度，以切換低頻輻射頻段的電調天線，請參考第8圖，第8圖為本發明實施例一電調天線80之示意圖。電調天線80係由一接地部800、一訊號饋入端802、一輻射單元804、一耦合單元806以及一切換單元808所組成。耦合單元806設置於靠近長邊8040的末端，電性連接於訊號饋入端802，以饋入一射頻訊號，透過耦合單元804將射頻訊號耦合至輻射單元804中，藉由輻射單元804發射該射頻訊號或是接收輻射單元804於空中感應到的射頻訊號。
如第8圖所示，輻射單元804包含有一長邊8040以及短邊8042、8044。長邊8040由短邊8042沿一方向Y之方向延伸。短邊8042、8044分別電性連接於長邊8040上不同的位置，透過切換單元808改變短邊8042、8044與接地部800的連結，於輻射單元804上產生不同的電流路徑，使電調天線80的輻射頻率相應地偏移。因此，電調天線80的設計架構可產生兩種電流路徑長度，以收發兩相異頻段的射頻訊號。當切換單元808連接短邊8042與接地部800時，輻射單元804上的電流路徑較長，使電調天線80在低頻段的輻射頻率往更低頻的頻率(824～894MHz)偏移。當切換單元808連接短邊8044與接地部800時，輻射單元804上的電流路徑較短，電調天線80在低頻段的輻射頻率往高頻率偏移(880～960MHz)。
簡言之，電調天線80可透過切換單元808切換短邊8042、8044與接地部800之連接，改變輻射單元804上的電流路徑長度，以改變電調天線80在低頻段的輻射頻率。如此一來，電調天線80可根據不同頻段的需求，適當地調整輻射段的頻率，以符合實際需求。
以下利用第9A及9B圖說明電調天線80在不同切換狀態之下的天線效能，請參考第9A及9B圖，第9A及9B圖分別為電調天線80在切換單元808切換短邊8042、8044的連結之電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)及輻射效率(Efficiency)。為便於描述第9A及9B圖，當切換單元808連接短邊8042、8044與接地部800時，分別簡稱為狀態A及狀態B。如第9A圖所示，於狀態A時(以實線表示)，電調天線80的VSWR在低頻部分的最低點落在約740MHz附近，VSWR小於2的頻寬約為640MHz～780MHz；於狀態B時(以虛線表示)，電調天線80的VSWR在低頻部分的最低點往高頻偏移至約900MHz附近，VSWR小於2的頻寬約為750MHz～920MHz。由此可見，電調天線80在低頻的頻寬經切換之後，符合長期演進(Long Term Evolution，LTE)之無線通訊技術所規定的頻率範圍之一，即700MHz(704～745MHz)，使電調天線80可進一步支援多種的無線通訊技術。另外，切換狀態A及狀態B造成的頻率偏移量約為160MHz，並且匹配良好的VSWR頻寬皆符合700、800MHz之規定範圍。如第9B圖所示，比較狀態A及狀態B，電調天線80最佳的輻射效率也分別落在約750MHz與850MHz附近。輻射效率大於50%的頻寬也大致符合700、800MHz之規定範圍，即使在高頻的部分，VSWR仍維持良好的匹配。
因此，由第9A及9B圖可知，透過切換單元808可有效地改變電調天線80在低頻段的輻射頻率，以在有限天線面積之下，維持低頻頻段良好的天線效能，彌補原有低頻頻寬不足的問題。值得注意的是，本發明主要係藉由切換短邊8042、8044與接地部800之連結，以改變低頻段的輻射頻率。本領域具通常知識者當據以修飾變化，而不限於此。舉例來說，電調天線80的形式不限，其可由一彎折鐵件製成，並結合一非導體材料用以固定天線本體；較佳地，亦可為一印刷式天線，將其製作於一FR4玻璃纖維的介電基板上，單面、雙面或多面印刷方式皆不限。如雙面印刷的電調天線80，將輻射單元804單獨印刷於介電基板的另一面，使耦合單元806與輻射單元804部分地重疊，如此可增加耦合效應的變化度，以增加電調天線80的設計彈性。
於第8圖中，將耦合單元806細分為一水平邊8060以及一垂直邊8062，水平邊8060與長邊8040大致平行。然而，水平邊8060與長邊8040的夾角可適當地調整，兩者的間距亦無限制，可如前述雙面印刷的電調天線80將水平邊8060與部分長邊8040重疊，得到多種不同的耦合效應，於電調天線80上產生不同程度的頻率偏移。
除此之外，耦合單元806與輻射單元804的形狀無所限。舉例來說，請參考第10A至10E圖，第10A至10E圖描述了不同形狀的耦合單元806以及輻射單元804。由於第10A至10E圖與第8圖結構類似，故相同元件以相同符號表示以便於說明。第10A及10B圖中，耦合單元1006的形狀與第8圖之耦合單元806不同，耦合單元1006包含至少一彎折，用來產生不同的耦合效應。第10B至10C圖中，長邊8040包含至少一彎折，增加輻射單元804上的電流路徑長度，使電調天線80運作於更低頻的輻射頻段。第10C與10D圖結構類似，兩圖的差異在於切換單元808與接地部800之間新增一彎折邊10088，同樣能增加輻射單元804上的電流路徑長度。垂直邊8062電性連接水平邊8060的位置可任意變換，只要將切換單元808的位置隨之變換即可，例如第10E圖中的垂直邊8062沿方向Y往長邊8040的末端平移。如此一來，電調天線80具有豐富多變的耦合關係組合以及電流路徑長度，在天線設計上更具彈性。
另一方面，請參考第11A及11B圖，說明短邊8042、8044可以任意夾角θ1、θ2與長邊8040電性連接，其中夾角θ1、θ2不相等。如第11B圖所示，除了長邊8040增加彎折之外，於短邊8042、8044上增加彎折，亦為改變電流路徑可行的方式之一。
請參考第12A及12B圖，第12A及12B圖提供另一種增加一彎折12042於長邊8040上的實施例，並且耦合單元806的形狀亦不同。間不同的配置關係。由於第12A及12B圖與第8圖結構類似，故相同元件以相同符號表示以便於說明。值得注意的是，第12A圖與第12B圖的差異在於，第12B圖的耦合單元1206未與接地部800電性連接，提供間接饋入射頻訊號的方式。如此提供了多樣化調整電調天線80的方式，使天線設計亦呈多樣化。
請注意，本發明主要係藉由切換短邊8042、8044與接地部800之連結，改變輻射單元804上的電流路徑長度，以改變電調天線80的輻射頻率。除了切換狀態A及狀態B，本發明另可擴充至多個切換狀態，於單一天線上產生不同的頻率偏移量。請參考第13A及13B圖，第13A及13B圖說明提供另一種耦合單元806的形狀，說明垂直邊8062電性連接水平邊8060的位置可任意變換，只要將切換單元108的位置隨之變換即可。如第13B圖所示，輻射單元804另增加短邊13064、13066，使切換單元808於短邊8042、8044、13064、13066之間任意切換，產生四種不同的電流路徑長度，以選擇適合的頻率偏移量。換句話說，透過增加短邊的數量，產生多種不同的電流路徑長度於輻射單元804之上，以提供多個切換狀態，使電調天線80可適用於多種不同的輻射頻段。
如此一來，本發明透過多種設計耦合單元及輻射單元的方式，如增加多彎折於耦合單元、增加短邊的數量、改變切換單元耦接於輻射單元的位置、移動耦合單元與輻射單元之間的相對位置等，產生多種不同的頻率偏移量，使得電調天線的設計更具彈性以及變化，依照實際需求切換需要的頻率範圍，以在有限的天線空間中，彌補傳統天線頻寬不足的問題。
綜上所述，為了使天線能收發低頻段的無線訊號，傳統天線往往因為空間不足，無法在低頻段具有足夠的頻寬，以適應不同的無線傳輸頻段。然而，本發明的電調天線透過切換單元連結或分離耦合單元與接地部，改變長邊與耦合單元間的耦合效應，以改變電調天線在低頻段的輻射頻率。或者，電調天線可透過切換單元，改變輻射單元上的電流路徑長度，以改變電調天線在低頻段的輻射頻率。如此一來，電調天線可根據不同頻段的需求，適當地調整輻射段的頻率，以符合實際需求，同時改善傳統頻寬不足的問題。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10．．．無線通訊環境
BS1、BS2．．．基地台
AREA_1、AREA_2．．．訊號涵蓋範圍
ANT_L1、ANT_H1、ANT_L2、ANT_H2．．．天線
MS．．．無線通訊裝置
20．．．射頻裝置
200、30、80．．．電調天線
202．．．射頻訊號處理模組
204．．．控制單元
RF_sig．．．射頻訊號
F_ca．．．載波頻率
ctrl．．．控制訊號
SW_sig．．．切換訊號
300、800．．．接地部
302、802．．．訊號饋入端
304、804．．．輻射單元
3040、8040．．．長邊
3042、8042、8044、13064、13066．．．短邊
3044．．．分支
306、806、1006、1206．．．耦合單元
3060、8060．．．水平邊
3062、7064、7066、8062．．．垂直邊
308、808．．．切換單元
5042、6040、12042‧‧‧彎折
10088‧‧‧彎折邊
X、Y‧‧‧方向
1、2、A、B‧‧‧狀態
θ、θ 1、θ 2‧‧‧夾角
第1圖為本發明實施例一無線通訊環境之示意圖。
第2圖為本發明實施例一無線通訊裝置之示意圖。
第3圖為本發明實施例一電調天線之示意圖。
第4A圖為電調天線在不同切換狀態的VSWR之示意圖。
第4B圖為電調天線在不同切換狀態的輻射效率之示意圖。
第5A至5E圖為本發明實施例一電調天線之示意圖。
第6A至6C圖為本發明實施例一電調天線之示意圖。
第7A至7C圖為本發明實施例一電調天線之示意圖。
第8圖為本發明實施例一電調天線之示意圖。
第9A圖為電調天線在不同切換狀態的VSWR之示意圖。
第9B圖為電調天線在不同切換狀態的輻射效率之示意圖。
第10A至10E圖為本發明實施例一電調天線之示意圖。
第11A及11B圖為本發明實施例一電調天線之示意圖。
第12A及12B圖為本發明實施例一電調天線之示意圖。
第13A及13B圖為本發明實施例一電調天線之示意圖。
30．．．電調天線
300．．．接地部
302．．．訊號饋入端
304．．．輻射單元
3040．．．長邊
3042．．．短邊
3044．．．分支
306．．．耦合單元
3060．．．水平邊
3062．．．垂直邊
308．．．切換單元
X．．．方向
Claims (16)
- 一種電調天線，包含有：一接地部，用來提供接地；一訊號饋入端；一輻射單元，包含有一長邊、一短邊及一分支，電性連接於該訊號饋入端，該長邊由該訊號饋入端向一第一方向延伸，該短邊由該訊號饋入端向一第二方向延伸，該分支電性連接於該訊號饋入端與該接地部之間；一耦合單元，用來耦合該長邊；以及一切換單元，用來連接或分離該耦合單元與該接地部，以改變該耦合單元與該長邊之間的一耦合關係，使該電調天線分別運作於一第一頻段與一第二頻段；其中該耦合單元包含有一水平邊，大致平行該長邊；以及複數個垂直邊，電性連接於該水平邊，大致垂直該水平邊，藉由該切換單元連接該複數個垂直邊之一垂直邊至該接地部，使得該耦合單元與該長邊產生不同的耦合關係。
- 如請求項1所述之電調天線，其中該第一方向與該第二方向係相反。
- 如請求項1所述之電調天線，其中該第二頻段之頻率大於該第一頻段之頻率。
- 如請求項1所述之電調天線，其中該長邊與該短邊另包含至少一彎折。
- 一種射頻裝置，用於一無線通訊裝置，該射頻裝置包含有：一電調天線，包含有：一接地部，用來提供接地；一訊號饋入端；一輻射單元，包含有一長邊、一短邊及一分支，電性連接於該訊號饋入端，該長邊由該訊號饋入端向一第一方向延伸，該短邊由該訊號饋入端向一第二方向延伸，該分支電性連接於該訊號饋入端與該接地部之間；一耦合單元，用來耦合該長邊；以及一切換單元，用來連接或分離該耦合單元與該接地部，以改變該耦合單元與該長邊之間的一耦合關係；其中該耦合單元包含有一水平邊，大致平行該長邊；以及複數個垂直邊，電性連接於該水平邊，大致垂直該水平邊，藉由該切換單元連接該複數個垂直邊之一者至該接地部，使得該耦合單元與該長邊產生不同的耦合關係；一射頻訊號處理模組，用來處理該電調天線收發之射頻訊號，並根據該射頻訊號，輸出一控制訊號；以及一控制單元，耦接於該射頻訊號處理模組與該切換單元之間， 用來根據該控制訊號，控制該切換單元，以調整該耦合元件與該接地部之連結，使該電調天線分別運作於一第一頻段與一第二頻段。
- 如請求項5所述之射頻裝置，其中該第一方向與該第二方向係相反。
- 如請求項5所述之射頻裝置，其中該第二頻段之頻率大於該第一頻段之頻率。
- 如請求項5所述之射頻裝置，其中該輻射單元之該長邊與該短邊另包含至少一彎折。
- 一種電調天線，包含有：一接地部，用來提供接地；一訊號饋入端；一耦合單元，電性連接於該訊號饋入端，用來耦合饋入該電調天線；一輻射單元，包含有：一長邊，沿一第一方向延伸；以及至少一短邊，電性連接於該長邊，並沿一第二方向延伸；以及一切換單元，用來切換該至少一短邊之一短邊與該接地部之連 結，以改變該輻射單元之一耦合電流路徑，使該電調天線分別運作於一第一頻段與一第二頻段；其中該耦合單元包含有複數個水平邊，沿該第一方向延伸，以及複數個垂直邊，大致與該第二方向平行，該複數個垂直邊之一者分別電性連接於該複數個水平邊之一者與該訊號饋入端之間，用來耦合該輻射單元，使得該耦合單元產生不同的耦合饋入路徑。
- 如請求項9所述之電調天線，其中該第一方向大致與該第二方向係垂直。
- 如請求項9所述之電調天線，其中該第二頻段之頻率大於該第一頻段之頻率。
- 如請求項9所述之電調天線，其中該輻射單元之該長邊及該耦合單元之該水平邊另包含至少一彎折。
- 一種射頻裝置，用於一無線通訊裝置，該射頻裝置包含有：一電調天線，包含有：一接地部，用來提供接地；一訊號饋入端；一耦合單元，電性連接於該訊號饋入端，用來耦合饋入該電調天線； 一輻射單元，包含有一長邊，並沿一第一方向延伸，至少一短邊，電性連接於該長邊，並沿一第二方向延伸；以及一切換單元，用來切換該至少一短邊之一短邊與該接地部之連結；其中該耦合單元包含有複數個水平邊，沿該第一方向延伸，以及複數個垂直邊，大致與該第二方向平行，該複數個垂直邊之一者分別電性連接於該複數個水平邊之一者與該訊號饋入端之間，用來耦合該輻射單元，使得該耦合單元產生不同的耦合饋入路徑；一射頻訊號處理模組，用來處理該電調天線收發之射頻訊號，並根據該射頻訊號，輸出一控制訊號；以及一控制單元，耦接於該射頻訊號處理模組與該切換單元之間，用來根據該控制訊號，控制該切換單元，以調整該輻射單元之一耦合電流路徑，使該電調天線分別運作於一第一頻段與一第二頻段。
- 如請求項13所述之電調天線，其中該第一方向大致與該第二方向係垂直。
- 如請求項13所述之電調天線，其中該第二頻段之頻率大於該第一頻段之頻率。
- 如請求項13所述之電調天線，其中該輻射單元之該長邊及該耦合單元之該水平邊另包含至少一彎折。
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Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101292482B1 (ko) * | 2012-03-08 | 2013-07-31 | 주식회사 팬택 | 안테나를 포함하는 단말기 |
| JP6033693B2 (ja) * | 2013-01-22 | 2016-11-30 | 京セラ株式会社 | 電子機器 |
| US20140253398A1 (en) * | 2013-03-06 | 2014-09-11 | Asustek Computer Inc. | Tunable antenna |
| US9257750B2 (en) * | 2013-05-15 | 2016-02-09 | Apple Inc. | Electronic device with multiband antenna |
| US9979096B2 (en) * | 2013-08-20 | 2018-05-22 | Futurewei Technologies, Inc. | System and method for a mobile antenna with adjustable resonant frequencies and radiation pattern |
| KR101821077B1 (ko) | 2013-12-20 | 2018-01-22 | 후아웨이 디바이스 (둥관) 컴퍼니 리미티드 | 안테나와 단말기 |
| CN104752824B (zh) * | 2013-12-30 | 2019-06-18 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 天线结构及应用该天线结构的无线通信装置 |
| TW201533981A (zh) * | 2014-01-22 | 2015-09-01 | Galtronics Corp Ltd | 雙分支共用導體天線 |
| US9786994B1 (en) * | 2014-03-20 | 2017-10-10 | Amazon Technologies, Inc. | Co-located, multi-element antenna structure |
| CN103928752B (zh) * | 2014-04-11 | 2016-09-21 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种手机及其天线 |
| CN103928751A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-07-16 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种手机及其天线 |
| US9363794B1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-07 | Motorola Solutions, Inc. | Hybrid antenna for portable radio communication devices |
| GB2533339A (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-22 | Vertu Corp Ltd | Multiband slot antenna system and apparatus |
| KR102288148B1 (ko) * | 2015-04-24 | 2021-08-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 안테나 모듈 |
| WO2017107057A1 (zh) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | 华为技术有限公司 | 一种移动终端 |
| KR20170115716A (ko) * | 2016-04-08 | 2017-10-18 | 현대자동차주식회사 | 안테나 장치, 안테나 장치의 제어 방법, 및 안테나 장치를 포함하는 차량 |
| GB2572280A (en) * | 2016-12-12 | 2019-09-25 | Skyworks Solutions Inc | Frequency and polarization reconfigurable antenna systems |
| US10951260B2 (en) * | 2017-01-26 | 2021-03-16 | Lg Electronics Inc. | Mobile terminal |
| EP3583659A1 (en) | 2017-02-20 | 2019-12-25 | Smart Antenna Technologies Ltd | Triple wideband hybrid lte slot antenna |
| CN108134202B (zh) * | 2017-12-14 | 2020-03-10 | Oppo广东移动通信有限公司 | 天线调谐电路及移动终端 |
| GB2573149B (en) * | 2018-04-26 | 2022-08-10 | Airspan Ip Holdco Llc | Technique for tuning the resonance frequency of an electric-based antenna |
| CN109244682B (zh) * | 2018-08-30 | 2023-12-19 | 深圳市信维通信股份有限公司 | 一种可增加带宽的天线及采用该天线的移动终端 |
| CN111430888B (zh) * | 2019-01-10 | 2022-08-26 | 青岛海信移动通信技术股份有限公司 | 一种天线及移动终端 |
| US11342671B2 (en) | 2019-06-07 | 2022-05-24 | Sonos, Inc. | Dual-band antenna topology |
| JP7645443B2 (ja) | 2019-12-11 | 2025-03-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | アンテナ装置 |
| CN113675581B (zh) * | 2020-05-13 | 2024-06-14 | 启碁科技股份有限公司 | 电子装置 |
| TWI725846B (zh) | 2020-05-14 | 2021-04-21 | 緯創資通股份有限公司 | 天線結構 |
| CN114156636B (zh) * | 2020-09-08 | 2023-01-06 | 华为技术有限公司 | 终端设备及其天线结构 |
| CN112928470A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-08 | Oppo广东移动通信有限公司 | 天线组件及电子设备 |
| TWI825720B (zh) * | 2022-05-16 | 2023-12-11 | 宏碁股份有限公司 | 具有通訊及感測功能之行動裝置 |
| TWI838762B (zh) * | 2022-06-08 | 2024-04-11 | 啟碁科技股份有限公司 | 天線模組與電子裝置 |
| TWI853429B (zh) * | 2023-02-02 | 2024-08-21 | 啟碁科技股份有限公司 | 電子裝置與天線結構 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040041734A1 (en) * | 2002-08-30 | 2004-03-04 | Fujitsu Limited | Antenna apparatus including inverted-F antenna having variable resonance frequency |
| TWI227576B (en) * | 2004-03-30 | 2005-02-01 | Kin-Lu Wong | Dual-band inverted-F antenna with a shorted parasitic element |
| US20070069958A1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-03-29 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Multi-band bent monopole antenna |
| TW200805777A (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-16 | Advanced Connectek Inc | Integrated multi-band antenna device with wide band function |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI119667B (fi) * | 2002-08-30 | 2009-01-30 | Pulse Finland Oy | Säädettävä tasoantenni |
| US7301502B2 (en) * | 2005-08-18 | 2007-11-27 | Nokia Corporation | Antenna arrangement for a cellular communication terminal |
| WO2008059509A2 (en) * | 2006-11-16 | 2008-05-22 | Galtronics Ltd | Compact antenna |
| US7830320B2 (en) * | 2007-08-20 | 2010-11-09 | Ethertronics, Inc. | Antenna with active elements |
| TWI399887B (zh) * | 2008-11-17 | 2013-06-21 | Wistron Neweb Corp | 用於一無線通訊裝置之多頻天線 |
-
2011
- 2011-12-20 TW TW100147446A patent/TWI491107B/zh active
-
2012
- 2012-07-30 US US13/561,086 patent/US8854268B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040041734A1 (en) * | 2002-08-30 | 2004-03-04 | Fujitsu Limited | Antenna apparatus including inverted-F antenna having variable resonance frequency |
| TWI227576B (en) * | 2004-03-30 | 2005-02-01 | Kin-Lu Wong | Dual-band inverted-F antenna with a shorted parasitic element |
| US20070069958A1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-03-29 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Multi-band bent monopole antenna |
| TW200805777A (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-16 | Advanced Connectek Inc | Integrated multi-band antenna device with wide band function |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20130154888A1 (en) | 2013-06-20 |
| TW201328029A (zh) | 2013-07-01 |
| US8854268B2 (en) | 2014-10-07 |
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