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CN110474168A - 天线装置及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线装置及电子装置。电子装置包括天线装置。天线装置包括辐射体、第一阻抗控制电路及第二阻抗控制电路。辐射体接收及发送射频信号。第一阻抗控制电路电性连接辐射体并传递射频信号。第二阻抗控制电路包括阻抗匹配电路及电感。阻抗匹配电路的第一端电性连接辐射体，用以调整辐射体的阻抗匹配并传递感测信号。电感电性连接阻抗匹配电路的第二端，传递感测信号并阻隔射频信号。藉此，可简化天线及电路结构，并降低感测信号与射频信号之间的影响。

Description

天线装置及电子装置
技术领域
本发明涉及一种天线技术，尤其涉及一种天线装置及电子装置。
背景技术
虽然现今笔记本电脑的设计是以窄边框及全金属为主要趋势，但长期演进(LongTerm Evolution，LTE)天线通常难以在前述外观趋势下被设计，且开发者通常利用印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)加净空区域作为设计概念。
另一方面，近年来电子产品(例如，台式电脑、笔记本电脑、智能手机等)逐渐微型化，使得产品所用的各元件或外观也需要对应调整，以符合需求。而为了有效利用空间，部分电子元件可能整合在一起。例如，无线通讯模块与接近(proximity)传感器共用天线的辐射元件。然而，电子元件的整合首要问题即是彼此之间的负面影响。由此可知，有必要提出改良技术。
发明内容
本发明提供一种天线装置及电子装置，在辐射体外设置阻抗控制电路，以在射频信号传递路径上阻隔感测信号，并在感测信号传递路径上阻隔射频信号。
本发明实施例的天线装置，其包括辐射体、第一阻抗控制电路及第二阻抗控制电路。辐射体接收及发送射频信号。第一阻抗控制电路电性连接辐射体并传递射频信号。第二阻抗控制电路包括阻抗匹配电路及电感。阻抗匹配电路的第一端电性连接辐射体，用以调整辐射体的阻抗匹配并传递感测信号。电感电性连接阻抗匹配电路的第二端，传递感测信号并阻隔射频信号。
另一方面，本发明实施例的电子装置，其包括天线装置。天线装置包括辐射体、第一阻抗控制电路及第二阻抗控制电路。辐射体接收及发送射频信号。第一阻抗控制电路电性连接辐射体并传递射频信号。第二阻抗控制电路包括阻抗匹配电路及电感。阻抗匹配电路的第一端电性连接辐射体，用以调整辐射体的阻抗匹配并传递感测信号。电感电性连接阻抗匹配电路的第二端，传递感测信号并阻隔射频信号。
在本发明的一实施例中，上述的阻抗匹配电路包括传输线段及电容。传输线段的第一端电性连接辐射体，用以调整辐射体的阻抗匹配并传递感测信号。电容的第一端电性连接传输线段的第二端及电感。电容的第二端接地，其中电容阻隔感测信号。
在本发明的一实施例中，上述的第一阻抗控制电路及第二阻抗控制电路电性连接辐射体的一端点。
在本发明的一实施例中，上述的第一阻抗控制电路电性连接辐射体的第一端点及第二端点中的一者，第二阻抗控制电路电性连接辐射体的第一端点及第二端点中的另一者。
在本发明的一实施例中，上述的第一阻抗控制电路阻隔感测信号。
在本发明的一实施例中，上述的辐射体包括第一支路单元及第二支路单元。第一支路单元及第二支路单元分别由辐射体的一端点延伸而出。
在本发明的一实施例中，上述的天线装置还包括第一寄生支路单元及第二寄生支路单元。第一寄生支路单元的第一端与第一支路单元之间有第一间距，且第一寄生支路单元的第一端或第二端接地。第二寄生支路单元的第一端与第二支路单元之间有第二间距，且第二寄生支路单元的第二端接地。
在本发明的一实施例中，上述的天线装置包括接地部。接地部与辐射体之间有第三间距。
在本发明的一实施例中，上述的辐射体感测外部物件是否接近，以产生感测信号。
在本发明的一实施例中，上述的电子装置还包括壳体。壳体具有边框，第一支路单元及第二支路单元构成边框的一部分。
在本发明的一实施例中，上述的电子装置还包括射频处理模块及感测模块。无线通讯模块耦接天线装置的第一阻抗控制电路，并用以处理射频信号。感测模块耦接天线装置的第二阻抗控制电路，并用以处理感测信号。
基于上述，本发明实施例的天线装置及电子装置，在边框中设计无线通讯相关频段的天线装置。此外，本发明实施例将天线辐射体整合接近传感器，提供阻抗控制电路以同时支持不同频段所需的匹配电路，并提供感测信号传输路径，使得整体天线与电路结构简易并降低接近传感器对天线装置造成的影响。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依据本发明一实施例的电子装置的元件方块图。
图2是依据本发明一实施例的天线装置的示意图。
图3A是依据本发明另一实施例的阻抗控制电路的示意图。
图3B是依据本发明再一实施例的阻抗控制电路的示意图。
图4是依据本发明另一实施例的天线装置的元件方块图。
图5A是图4中天线装置的示意图。
图5B是依据本发明另一实施例的天线装置的示意图。
图6A是图5A的散射参数图。
图6B是图2的散射参数图。
【符号说明】
1：电子装置
100、100A、100B：天线装置
110、110A：辐射体
120、125：射频电路板
130：第一阻抗控制电路
140、140’、140”：第二阻抗控制电路
141、141’、141”：阻抗匹配电路
142：传输线段
150：感测模块
160：无线通讯模块
610～680：模态
A1、A2：支路单元
A3、A4：寄生支路单元
A4G：寄生接地单元
B、D、E：端点
C：电容
G：接地部
L、L2、L3：电感
Gap1、Gap2：间距
Slot：槽孔
RF：射频信号
SS：感测信号
具体实施方式
图1是依据本发明一实施例的电子装置1的元件方块图。请参照图1，电子装置1可以是笔记本电脑、智能手机、平板电脑、掌上型游戏机等装置。电子装置1至少包括但不仅限于天线装置100、感测模块150、及无线通讯模块160。天线装置100包括但不仅限于辐射体110及射频电路板120。
图2是依据本发明一实施例的天线装置100的示意图。请参照图2，辐射体110包括支路单元A1,A2及端点D。支路单元A1,A2分别由端点D延伸而出并构成电子装置1机壳的边框的一部分，且分别对应到两个不同频段(例如，1800MHz及900MHz等)。端点D电性连接射频电路板120，且用以馈入无线通讯模块160的馈入信号(例如，图1所示相关于移动通讯网络的射频信号RF)，并据以将馈入信号传递到辐射体110的支路单元A1,A2。于本实施例中，天线装置100还包括寄生支路单元A3,A4。寄生支路单元A3由天线装置100的接地部G延伸而出，寄生支路单元A3并与支路单元A2之间有一段间距Gap2(约2毫米)(即，寄生支路单元A3一端接地，且另一端与支路单元A2形成耦合间距)。寄生支路单元A4由接地部G延伸而出，寄生支路单元A4并与支路单元A1之间有一段间距Gap1(约2毫米)(即，寄生支路单元A4一端接地，且另一端与支路单元A1形成耦合间距)。辐射体110的支路单元A1,A2及寄生支路单元A3,A4可与接地部G所形成的平面垂直。此外，支路单元A1,A2及寄生支路单元A3,A4与接地部G之间形成槽孔Slot(约2毫米宽)，并据以形成具双开口端(由间距Gap1,Gap2所形成)的槽孔天线，从而接收或发送相关于移动通讯网络的射频信号RF。此外，辐射体110的支路单元A1,A2还能感测外部物件(图未示)是否接近，以产生相关于接近(proximity)感测的感测信号SS。
需说明的是，图2所示辐射体110、寄生支路单元A3,A4及接地部G的外形、位置及连接方式仅是用于范例说明，并可能有不同变化(例如，增加或减少支路、增加或减少线段长度、转折线段、支路单元A2直线延伸、省略支路单元A1及寄生支路单元A4等)，从而支持不同频带或符合电子装置1的设计外观需求。
请参照图1，射频电路板120包括第一阻抗控制电路130及第二阻抗控制电路140。第一阻抗控制电路130电性连接于辐射体110与无线通讯模块160之间，以传递射频信号RF。第一阻抗控制电路130可以是具有固定电容值的电容或是可调式匹配电路、可变电容等受控而改变整体阻抗值的芯片或电路。例如，当第一阻抗控制电路130为可变电容时，其可依据不同电压电平，改变电容值(即，特定电压电平对应到特定电容值或电容值范围，并对应到特定操作频段)，从而改变第一阻抗控制电路130所形成的阻抗。
第二阻抗控制电路140包括阻抗匹配电路141及电感L。于本实施例中，阻抗匹配电路141包括传输线段142及电容C。传输线段142的一端电性连接辐射体110的端点D，其另一端电性连接电容C及电感L。电容C的另一端接地(例如，连接图2的接地部G，即传输线段142通过电容C连接至接地部G)。电感L的另一端连接到感测模块150。藉此设计，阻抗匹配电路141得以调整辐射体110的阻抗匹配并通过电感L传递感测信号SS至感测模块150。此外，形成于射频电路板120上的第一阻抗控制电路130和第二阻抗控制电路140可作为处理射频信号RF及感测信号SS的多工器。
感测模块150包含接近传感器芯片以处理感测信号SS。于本实施例中，感测模块150通过辐射体110的支路单元A1,A2作为感测金属片来检测外部物件(例如，人体)的接近。例如，通过支路单元A1,A2检测得到一电容值的改变，并产生感测信号SS传递至感测模块150，以判断是否有接近的外部物件。电容C可阻隔感测信号SS(即感测信号SS不会通过电容C至接地部G)。此外，第一阻抗控制电路130可阻隔感测信号SS，即感测信号SS不会通过第一阻抗控制电路130，更不会传递至无线通讯模块160。
无线通讯模块160可能整合放大器、数字-模拟转换器、混波器等电路，以产生射频信号RF。
阻抗匹配电路141用以调整辐射体110的阻抗匹配。例如，传输线段142可调整射频信号RF中相关于中高频段(例如，1710～2170MHz、及2300～2690MHz)的耦合量。在一实施例中，电容C可以具有固定电容值，并通过旁路电容作用来调节射频信号RF中相关于低频段(例如，698～960MHz)的耦合量(即，提供低频段匹配作用)，并提供相关于中高频段的射频信号RF短路下地路径(Bypass path)。另值得注意的是，辐射体110所接收的射频信号RF受电感L阻隔而不会通过电感L，射频信号RF更不会传递至感测模块150。
此外，第一阻抗控制电路130也可调整辐射体110的阻抗匹配。例如，第一阻抗控制电路130可调整射频信号RF中相关于低频段(例如，698～960MHz)的耦合量。换言之，第一阻抗控制电路130的电容值大小影响射频信号RF的频宽、共振频率或其他天线特性。
由此可知，本发明实施例的第一阻抗控制电路130及第二阻抗控制电路140可分别形成射频信号传递路径及感测信号传递路径，使接收的射频信号RF传递至无线通讯模块160但不会传递至感测模块150，并使感测信号SS传递至感测模块150但不会传递至无线通讯模块160，从而降低接近传感器与天线装置100的相互影响。
图3A是依据本发明另一实施例的第二阻抗控制电路140’的示意图。与图1的第二阻抗控制电路140不同之处在于，阻抗匹配电路141’中的传输线段142与电感L之间还耦接有一个电感L2，用以增加传输线段142的电感性，进而调整辐射体110的阻抗匹配。
图3B是依据本发明再一实施例的第二阻抗控制电路140”的示意图。与图1的第二阻抗控制电路140不同之处在于，阻抗匹配电路141”中的传输线段142与端点D之间还耦接有一个电感L3，用以增加传输线段142的电感性，进而调整辐射体110的阻抗匹配。
另一方面，图1所示天线装置100是单一脚位(即，通过端点D)馈入设计，但天线装置100还可能有其他变化。
图4是依据本发明另一实施例的天线装置100A的元件方块图。请参照图4，与图1的天线装置100不同之处在于，天线装置100A的辐射体110A是双脚位馈入设计，天线装置100A并包括射频电路板125。端点B可以是馈入端，且端点E可以是接地端；或者，端点E可以是馈入端，且端点B可以是接地端。端点B与端点E之间的距离亦影响信号传输路径的长度。于本实施例中，第一阻抗控制电路130及第二阻抗控制电路140可整合于一块射频电路板125(例如，印刷电路板)上，且固定于接地部G。此外，射频电路板125与图1中射频电路板120不同之处在于，第二阻抗控制电路140中的传输线段142连接端点B，且阻抗控制电路140连接端点E。
图5A是图4中天线装置100A的示意图。请参照图5A，与图2中天线装置100不同之处在于，辐射体110A的支路单元A1,A2分别由端点B,E延伸而出，并共用端点B,E作为馈入或接地。
值得注意的是，射频电路板125中的电感L同样能隔绝射频信号RF并使感测信号SS通过，电容C及第一阻抗控制电路130可阻隔感测信号SS并使射频信号RF通过。
需说明的是，依据不同设计需求，天线装置100A可能有其他变化。图5B是依据本发明另一实施例的天线装置100B的示意图。请参照图5B，与图5A中天线装置100A不同之处在于，寄生支路单元A4自接地部G延伸的寄生接地单元A4G的设置位置不同。图5B中的寄生接地单元A4G是设于寄生支路单元A4接近支路单元A1的一端，图5A中的寄生接地单元A4G是设于寄生支路单元A4远离支路单元A1的另一端。
图6A是图5A的散射参数图。请参照图5A及图6A，支路单元A1对应的基频共振模态610在698～960MHz附近。支路单元A1对应的倍频模态630与支路单元A2对应的共振模态620以及寄生支路单元A3对应的共振模态640产生在1710～2690MHz附近。
图6B是图2的散射参数图。请参照图2及图6B，支路单元A1对应的基频共振模态650在698～960MHz附近。支路单元A1对应的倍频模态670与支路单元A2对应的共振模态660以及寄生支路单元A3对应的共振模态680产生在1710～2690MHz附近。
需说明的是，天线装置100,100A,100B中的天线结构仅是用于范例说明，于其他实施例中的天线结构可能不同，本发明不加以限制。
此外，依据不同设计需求，天线装置100,100A,100B中的辐射体110,110A可能设置于电子装置1中的任何位置。例如，将前述天线结构天线装置100,100A,100B的支路单元A1,A2及寄生支路单元A3,A4设置于电子装置1的壳体的边框中(即，支路单元A1,A2及寄生支路单元A3,A4构成边框的一部分)，将可使其壳体具有更多空间容纳诸如显示屏幕、键盘、硬盘、主机板、触控板等电子元件。
综上所述，本发明实施例的天线装置及电子装置，其创造出天线结构的开路、短路及阻抗控制电路的设计，从而适用于窄边框及金属材质的应用上，并可达成边框天线的设计。此外，本发明实施例所提供的阻抗控制电路可改善天线的耦合量并对接近传感器所传输的感测信号进行优化。通过经设计的传输线段，可同时提供给射频信号及感测信号做不同功能的使用，且避免两信号相互影响功能运作。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (21)

1.一种天线装置，包括：
辐射体，接收及发送射频信号；
第一阻抗控制电路，其电性连接所述辐射体并传递所述射频信号；以及
第二阻抗控制电路，包括：
阻抗匹配电路，其第一端电性连接所述辐射体，用以调整所述辐射体的阻抗匹配并传递感测信号；以及
电感，其电性连接所述阻抗匹配电路的第二端，传递所述感测信号并阻隔所述射频信号。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述阻抗匹配电路包括：
传输线段，其第一端电性连接所述辐射体，用以调整所述辐射体的阻抗匹配并传递所述感测信号；以及
电容，其第一端电性连接所述传输线段的第二端及所述电感，所述电容的第二端接地，其中所述电容阻隔所述感测信号。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述第一阻抗控制电路及所述第二阻抗控制电路电性连接所述辐射体的第一端点。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述第一阻抗控制电路电性连接所述辐射体的第一端点及第二端点中的一者，所述第二阻抗控制电路电性连接所述辐射体的所述第一端点及所述第二端点中的另一者。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述第一阻抗控制电路阻隔所述感测信号。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述辐射体包括：
第一支路单元，由所述辐射体的端点延伸而出；以及
第二支路单元，由所述辐射体的所述端点延伸而出。
7.根据权利要求6所述的天线装置，还包括：
第一寄生支路单元，其第一端与所述第一支路单元之间有第一间距，且所述第一寄生支路单元的第一端或第二端接地；以及
第二寄生支路单元，其第一端与所述第二支路单元之间有第二间距，且所述第二寄生支路单元的第二端接地。
8.根据权利要求1所述的天线装置，还包括：
接地部，与所述辐射体之间有第三间距。
9.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述辐射体感测外部物件是否接近，以产生所述感测信号。
10.一种电子装置，包括：
天线装置，包括：
辐射体，接收及发送射频信号；
第一阻抗控制电路，电性连接所述辐射体并传递所述射频信号；以及
第二阻抗控制电路，包括：
阻抗匹配电路，其第一端电性连接所述辐射体，用以调整所述辐射体的阻抗匹配并传递感测信号；以及
电感，其电性连接所述阻抗匹配电路的第二端，传递所述感测信号并阻隔所述射频信号。
11.根据权利要求10所述的电子装置，其中所述阻抗匹配电路包括：
传输线段，其第一端电性连接所述辐射体，用以调整所述辐射体的阻抗匹配并传递所述感测信号；以及
电容，其第一端电性连接所述传输线段的第二端及所述电感，所述电容的第二端接地，其中所述电容阻隔所述感测信号。
12.根据权利要求10所述的电子装置，其中所述第一阻抗控制电路及所述第二阻抗控制电路电性连接所述辐射体的第一端点。
13.根据权利要求10所述的电子装置，其中所述第一阻抗控制电路电性连接所述辐射体的第一端点及第二端点中的一者，所述第二阻抗控制电路电性连接所述辐射体的所述第一端点及所述第二端点中的另一者。
14.根据权利要求10所述的电子装置，其中所述第一阻抗控制电路阻隔所述感测信号。
15.根据权利要求10所述的电子装置，其中所述辐射体包括：
第一支路单元，由所述辐射体的端点延伸而出；以及
第二支路单元，由所述辐射体的端点延伸而出。
16.根据权利要求15所述的电子装置，其中所述天线装置还包括：
第一寄生支路单元，其第一端与所述第一支路单元之间有第一间距，且所述第一寄生支路单元的第一端或第二端接地；以及
第二寄生支路单元，其第一端与所述第二支路单元之间有第二间距，且所述第二寄生支路单元的第二端接地。
17.根据权利要求15所述的电子装置，还包括：
壳体，具有边框，其中所述第一支路单元及所述第二支路单元构成所述边框的一部分。
18.根据权利要求16所述的电子装置，还包括：
壳体，具有边框，其中所述第一支路单元、所述第二支路单元、所述第一寄生支路单元及所述第二寄生支路单元构成所述边框的一部分。
19.根据权利要求10所述的电子装置，其中所述天线装置还包括：
接地部，与所述辐射体之间有第三间距。
20.根据权利要求10所述的电子装置，其中所述辐射体感测外部物件是否接近，以产生所述感测信号。
21.根据权利要求10所述的电子装置，还包括：
无线通讯模块，耦接所述天线装置的所述第一阻抗控制电路，并用以处理所述射频信号；以及
感测模块，耦接所述天线装置的所述第二阻抗控制电路，并用以处理所述感测信号。
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