TWI511365B - 行動裝置及其控制方法 - Google Patents

Description

行動裝置及其控制方法

本發明係關於一種行動裝置，特別係關於一種行動裝置及其可調式天線。

目前智慧型手機已將全球定位系統(Global Positioning System，GPS)列為基本功能之一，GPS天線特性的好壞在手機GPS接收效能中扮演舉足輕重的地位。早期的功能手機多以圓極化陶瓷天線作為GPS天線之用，但由於目前的智慧型手機內部空間不足以放置上述圓極化陶瓷天線，因此幾乎都改為一般的線性極化天線。

為了增加手機與衛星定位的速度，在設計GPS天線時會盡量使天線的輻射場型朝向天空，以易於接收訊號。大部分的智慧型手機都會將GPS天線設置於手機上端之位置。然而，智慧型手機裝置之使用方式並不侷限於直立向上(Portrait mode)使用模式，而亦可轉動為橫放(Landscape mode)使用模式。如此一來，GPS天線原本朝向天空的場型就會變動，進而影響手機與衛星定位的速度。

為了解決前述問題，本發明提供一種行動裝置，包括：一介質基板；一接地面；一可調式天線，設置於該介質基板上，並鄰近於該接地面，其中該可調式天線包括：一饋入部，包括一第一區段和一第二區段，其中一信號源係耦 接至該第一區段和該第二區段之一接合處；一第一寄生部，其中該饋入部之該第一區段和該第一寄生部之間形成一第一耦合間隙；以及一第二寄生部，其中該饋入部之該第二區段和該第二寄生部之間形成一第二耦合間隙；以及一切換器，選擇性地耦接該第一寄生部或該第二寄生部至該接地面。

另外，本發明提供一種控制方法，適用於控制一行動裝置，其中該行動裝置包括一介質基板、一接地面、一可調式天線，以及一切換器，該可調式天線包括一饋入部、一第一寄生部，以及一第二寄生部，該饋入部包括一第一區段和一第二區段，一信號源係耦接至該第一區段和該第二區段之一接合處，該第一區段和該第一寄生部之間形成一第一耦合間隙，該第二區段和該第二寄生部之間形成一第二耦合間隙，而該控制方法包括下列步驟：藉由一感測器，偵測該行動裝置之一擺放模式是否改變；若是，則藉由該感測器，產生一偵測信號；藉由一處理器，根據該偵測信號判斷目前之該擺放模式；以及藉由該處理器，控制該切換器耦接該第一寄生部或該第二寄生部至該接地面，以調整該可調式天線之一輻射場型。

為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置 100之示意圖。行動裝置100可以是一智慧型手機(Smart Phone)或一平板電腦(Tablet Computer)。如第1圖所示，行動裝置100包括：一介質基板110、一接地面120、一可調式天線130，以及一切換器170。介質基板110可以是一系統電路板、一FR4基板，或是一軟性電路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。接地面120和可調式天線130可以設置於介質基板110上。可調式天線130係鄰近於接地面120而設置。接地面120和可調式天線130皆可用金屬製成，例如：銀、銅，或是鋁。在一些實施例中，行動裝置100更可包括其他必要元件，例如：一顯示器、一觸控模組、一電池，以及一外殼(未顯示)。

可調式天線130包括一饋入部140、一第一寄生部150，以及一第二寄生部160。第一寄生部150和第二寄生部160係與饋入部140分離。在一些實施例中，可調式天線130係設置於介質基板110之一角落處，而第一寄生部150和第二寄生部160係分別位於介質基板110之二垂直邊緣處。饋入部140包括一第一區段141和一第二區段142，其中一信號源190係耦接至第一區段141和第二區段142之一接合處。更詳細地說，饋入部140可以大致為一L字形，而信號源190係耦接至該L字形之一垂直彎折處。另一方面，第一寄生部150和第二寄生部160可以分別大致為一L字形、一I字形，或是其他形狀。在一些實施例中，饋入部140之第一區段141係大致平行於第一寄生部150，而饋入部140之第二區段142係大致平行於第二寄生部160。饋入部140之第一區段141和第一寄生部150之 間形成一第一耦合間隙G1，而饋入部140之第二區段142和第二寄生部160之間形成一第二耦合間隙G2。在一些實施例中，第一耦合間隙G1之寬度和第二耦合間隙G2之寬度皆應小於2mm。切換器170係選擇性地耦接第一寄生部150或第二寄生部160兩者擇一至接地面120。換言之，若第一寄生部150耦接至接地面120，則第二寄生部160將維持一開路狀態；而若第二寄生部160耦接至接地面120，則第一寄生部150將維持一開路狀態。

第2圖係顯示根據本發明較佳實施例所述之行動裝置200之示意圖。第2圖和第1圖相似。在本實施例中，行動裝置200更包括一感測器182、一處理器184、一射頻模組186、一第一電感器L1，以及一第二電感器L2。射頻模組186可視為第1圖中之信號源190。射頻模組186係耦接至饋入部140之第一區段141和第二區段142之該接合處，以激發可調式天線130。第一電感器L1係串聯耦接至第一寄生部150，而第二電感器L2係串聯耦接至第二寄生部160。第一電感器L1和第二電感器L2可以是晶片電感器，其用於縮短可調式天線130之共振路徑長度，進而縮小可調式天線130之整體尺寸。然而，第一電感器L1和第二電感器L2並非為本發明必要元件，可於其他實施例中移除之。

在一些實施例中，感測器182為一重力感測器(G-sensor)或一線性加速度計(Accelerometer)。感測器182係用以偵測行動裝置200之一擺放模式是否改變。例如，該擺放模式可以由一直立模式(Portrait mode)改變為一橫 放模式(Landscape mode)，或是由該橫放模式改變為該直立模式。若行動裝置200之該擺放模式改變，則感測器182會產生一偵測信號S1。處理器184係根據偵測信號S1判斷目前之該擺放模式，並控制切換器170耦接第一寄生部150或第二寄生部160至接地面120，以調整可調式天線130之一輻射場型。

第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200處於該直立模式之示意圖。第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200處於該橫放模式之示意圖。為簡化圖式，第3A、3B圖並未顯示行動裝置200之所有元件。在較佳實施例中，可調式天線130為一GPS(Global Positioning System，GPS)天線，而GPS天線之輻射場型應對準天空。在第3A圖之實施例中，若處理器184判斷目前之該擺放模式為該直立模式，則處理器184控制切換器170耦接第二寄生部160至接地面120。在第3B圖之實施例中，若處理器184判斷目前之該擺放模式為該橫放模式，則處理器184控制切換器170耦接第一寄生部150至接地面120。在一些實施例中，有接地之一寄生部大致朝一天空方向擺放，而未接地之另一寄生部大致朝一水平方向擺放。藉由控制切換器170於第一寄生部150和第二寄生部160之間進行切換，行動裝置200能夠輕易地調整可調式天線130之該輻射場型，並控制該輻射場型恆對準該天空方向。因此，本發明之行動裝置200及其可調式天線130將具有良好之通訊品質。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置 200之可調式天線130之返回損失(Return Loss)圖。曲線CC1代表當第二寄生部160耦接至接地面120時(直立模式)可調式天線130之返回損失；而曲線CC2代表當第一寄生部150耦接至接地面120時(橫放模式)可調式天線130之返回損失。如第4圖所示，無論行動裝置200處於該直立模式或是該橫放模式，可調式天線130均可激發產生一操作頻帶FB1。在較佳實施例中，操作頻帶FB1約介於1565MHz至1585MHz之間，可涵蓋一GPS頻帶。

第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置200之可調式天線130之天線效率圖。曲線CC3代表當第二寄生部160耦接至接地面120時(直立模式)可調式天線130之天線效率；而曲線CC4代表當第一寄生部150耦接至接地面120時(橫放模式)可調式天線130之天線效率。如第5圖所示，無論行動裝置200處於該直立模式或是該橫放模式，可調式天線130均可具有良好之天線效率。該天線效率於此二模式中均可達約46%至56%，能符合實際應用需求。

在一些實施例中，行動裝置200之元件尺寸和元件參數如下。接地面120之長度約為100mm，寬度約為60mm。可調式天線130之面積約為150mm² 。饋入部140之第一區段141之長度約為10mm，寬度約為1mm。饋入部140之第二區段142之長度約為10mm，寬度約為1mm。第一寄生部150之長度約為16.5mm，寬度約為1mm。第二寄生部160之長度約為16.5mm，寬度約為1mm。第一耦合間隙G1之寬度約為1.5mm。第二耦合間隙G2之寬度約為 1.5mm。第一電感器L1之電感值約為12nH。第二電感器L2之電感值約為12nH。

值得注意的是，以上所述之元件尺寸、元件參數，以及頻帶範圍皆非為本發明之限制條件。設計者可根據不同需求來調整這些元件尺寸、元件參數，以及頻帶範圍。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述適用於控制一行動裝置之一控制方法之流程圖。該行動裝置包括一介質基板、一接地面、一可調式天線，以及一切換器。該可調式天線包括一饋入部、一第一寄生部，以及一第二寄生部。該饋入部包括一第一區段和一第二區段。一信號源係耦接至該第一區段和該第二區段之一接合處。該第一區段和該第一寄生部之間形成一第一耦合間隙。該第二區段和該第二寄生部之間形成一第二耦合間隙。如第6圖所示，該控制方法包括下列步驟。首先開始，在步驟S610，藉由一感測器，偵測該行動裝置之一擺放模式是否改變。若否，流程結束。若是，在步驟S620，則藉由該感測器，產生一偵測信號。在步驟S630，藉由一處理器，根據該偵測信號判斷目前之該擺放模式。最後，在步驟S640，藉由該處理器，控制該切換器耦接該第一寄生部或該第二寄生部至該接地面，以調整該可調式天線之一輻射場型。必須注意的是，第1-5圖之實施例之所有特徵均可套用至第6圖之控制方法。

本發明之行動裝置可根據其擺放模式於可調式天線之不同寄生部之間進行切換，使得可調式天線能維持所需之輻射場型。另外，由於可調式天線之饋入部係直接耦接至 信號源，故可調式天線之輻射效率在此切換過程中幾乎不會受到影響。本發明可適用於各式各樣之小型化通訊裝置。

在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200‧‧‧行動裝置

110‧‧‧介質基板

120‧‧‧接地面

130‧‧‧可調式天線

140‧‧‧饋入部

141‧‧‧饋入部之第一區段

142‧‧‧饋入部之第二區段

150‧‧‧第一寄生部

160‧‧‧第二寄生部

170‧‧‧切換器

182‧‧‧感測器

184‧‧‧處理器

186‧‧‧射頻模組

190‧‧‧信號源

CC1、CC2、CC3、CC4‧‧‧曲線

FB1‧‧‧操作頻帶

G1‧‧‧第一耦合間隙

G2‧‧‧第二耦合間隙

L1‧‧‧第一電感器

L2‧‧‧第二電感器

S1‧‧‧偵測信號

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之示意圖；第2圖係顯示根據本發明較佳實施例所述之行動裝置之示意圖；第3A圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置處於直立模式之示意圖；第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置處於橫放模式之示意圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之可調式天線之返回損失圖；第5圖係顯示根據本發明一實施例所述之行動裝置之可調式天線之天線效率圖；第6圖係顯示根據本發明一實施例所述適用於控制行動裝置之控制方法之流程圖。

100‧‧‧行動裝置

110‧‧‧介質基板

120‧‧‧接地面

130‧‧‧可調式天線

140‧‧‧饋入部

141‧‧‧饋入部之第一區段

142‧‧‧饋入部之第二區段

150‧‧‧第一寄生部

160‧‧‧第二寄生部

170‧‧‧切換器

190‧‧‧信號源

G1‧‧‧第一耦合間隙

G2‧‧‧第二耦合間隙

Claims (10)

1. 一種行動裝置，包括：一介質基板；一接地面；一可調式天線，設置於該介質基板上，並鄰近於該接地面，其中該可調式天線包括：一饋入部，包括一第一區段和一第二區段，其中一信號源係耦接至該第一區段和該第二區段之一接合處；一第一寄生部，其中該饋入部之該第一區段和該第一寄生部之間形成一第一耦合間隙；一第二寄生部，其中該饋入部之該第二區段和該第二寄生部之間形成一第二耦合間隙；以及一切換器，選擇性地耦接該第一寄生部或該第二寄生部至該接地面；其中該行動裝置更包括：一感測器，用以偵測該行動裝置之一擺放模式是否改變，若是，則產生一偵測信號；以及一處理器，根據該偵測信號判斷目前之該擺放模式，並控制該切換器耦接該第一寄生部或該第二寄生部至該接地面，以調整該可調式天線之一輻射場型。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該行動裝置之該擺放模式包括一直立模式和一橫放模式。
3. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該饋入部大致為一L字形，而該信號源係耦接至該L字形之一 垂直彎折處。
4. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一寄生部和該第二寄生部分別大致為一L字形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，更包括：一第一電感器，串聯耦接至該第一寄生部；以及一第二電感器，串聯耦接至該第二寄生部。
6. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該可調式天線係設置於該介質基板之一角落處，而該第一寄生部和該第二寄生部係分別位於該介質基板之二垂直邊緣處。
7. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該第一耦合間隙之寬度和該第二耦合間隙之寬度皆小於2mm。
8. 如申請專利範圍第1項所述之行動裝置，其中該可調式天線係激發產生一操作頻帶，該操作頻帶約介於1565MHz至1585MHz之間。
9. 一種控制方法，適用於控制一行動裝置，其中該行動裝置包括一介質基板、一接地面、一可調式天線，以及一切換器，該可調式天線包括一饋入部、一第一寄生部，以及一第二寄生部，該饋入部包括一第一區段和一第二區段，一信號源係耦接至該第一區段和該第二區段之一接合處，該第一區段和該第一寄生部之間形成一第一耦合間隙，該第二區段和該第二寄生部之間形成一第二耦合間隙，而該控制方法包括下列步驟：藉由一感測器，偵測該行動裝置之一擺放模式是否改變； 若是，則藉由該感測器，產生一偵測信號；藉由一處理器，根據該偵測信號判斷目前之該擺放模式；以及藉由該處理器，控制該切換器耦接該第一寄生部或該第二寄生部至該接地面，以調整該可調式天線之一輻射場型。
10. 如申請專利範圍第9項所述之控制方法，其中該行動裝置之該擺放模式包括一直立模式和一橫放模式。