CN114122711A - 共辐射体双天线 - Google Patents

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Abstract

一种共辐射体双天线，包括：辐射体单元、第一馈入部单元、第二馈入部单元、感测模块以及接地单元。第一馈入部单元及第二馈入部单元分别与辐射体单元耦合；感测模块连接于辐射体单元实质中心位置，且感测模块用以通过辐射体单元感测辐射体单元与一外部物体的间隔距离；以及接地单元与感测模块连接，其中，第一馈入部单元及第二馈入部单元分别用以与辐射体单元共同发送或接收第一射频信号或第二射频信号。

Description

共辐射体双天线
技术领域
本发明涉及一种共辐射体双天线，尤指一种应用于人体吸收率(Specificadsorption rate,SAR)测试的共辐射体双天线。
背景技术
一般而言，为了避免手机或平板计算机等通信电子产品所产生的电磁波影响人体健康，这些电子产品都需要通过SAR测试。在现有技术中，会在电子产品的天线电性连接一感测模块，用以侦测天线与人体的间隔距离，并根据间隔距离调整射频信号的输出功率，以符合SAR测试的规范。由于用于通信的射频信号为一高频信号，而感测模块则是通过侦测天线辐射体的电容值的改变来判断间隔距离，此为低频信号，因此需要在天线的辐射体与接地面之间附加一电容以隔绝高低频信号，避免互相干扰。
然而，现有技术中所附加的电容一般为陶瓷电容，其电容值依天线的操作频率而有所不同，约为数十pF，与感测模块可侦测的电容值上限接近，因此附加电容会影响感测模块的侦测能力，使得可感测到的最大间隔距离减小。故如何能提供一种可隔离高低频信号，且又不会影响间隔距离侦测能力的共辐射体双天线，遂成为业界亟待解决的课题。
发明内容
为解决前述现有技术的种种问题，本发明的一目的，即在于提供一种可隔离高低频信号，且又不会影响间隔距离侦测能力的共辐射体双天线。
为了达到前述目的，本发明的共辐射体双天线，包括：辐射体单元、第一馈入部单元、第二馈入部单元、感测模块以及接地单元。
于本发明的一实施型态中，第一馈入部单元与辐射体单元耦合；第二馈入部单元与辐射体单元耦合；感测模块连接于辐射体单元的实质中心位置，且感测模块用以通过辐射体单元感测辐射体单元与一外部物体的间隔距离；以及接地单元与感测模块连接，其中，第一馈入部单元用以与辐射体单元共同发送或接收第一射频信号，以及第二馈入部单元用以与辐射体单元共同发送或接收第二射频信号。
于本发明的一实施型态中，第一馈入部单元与第二馈入部单元相对称。
于本发明的一实施型态中，第一馈入部单元及第二馈入部单元为环形(Loop)天线、单极(monopole)天线或PIFA(Planar Inverted-F Antenna)天线。
于本发明的一实施型态中，第一馈入部单元或第二馈入部单元与辐射体单元耦合部分的长度小于或等于1/4波长。
于本发明的一实施型态中，共辐射体双天线还包括第一射频信号模块以及第二射频信号模块。第一射频信号模块与第一馈入部单元连接，用以产生或接收第一射频信号；以及第二射频信号模块与第二馈入部单元连接，用以产生或接收第二射频信号，其中，第一射频信号模块及第二射频信号模块还与接地单元连接。
于本发明的一实施型态中，感测模块还用以根据与外部物体的间隔距离产生距离信号，以及第一射频信号模块及第二射频信号模块还用以根据距离信号分别调整第一射频信号或第二射频信号的输出功率。
于本发明的一实施型态中，辐射体单元为矩形结构。
于本发明的一实施型态中，辐射体单元的长度小于或等于1/2波长。
于本发明的一实施型态中，共辐射体双天线还包括至少一连接电容，至少一连接电容连接于第一馈入部单元与辐射体单元之间，或是连接于第二馈入部单元与辐射体单元之间。
于本发明的一实施型态中，共辐射体双天线还包括至少一连接电感，至少一连接电感连接于感测模块与辐射体单元之间。
相较于现有技术，本发明的共辐射体双天线的感测模块连接于辐射体单元的实质中心位置，由于第一射频信号模块及第二射频信号模块的射频信号在辐射体单元的中心位置将严重衰减，因此不会影响到感测模块的感测能力，同时连接于此位置的感测模块亦不会影响第一射频信号模块及第二射频信号模块的效能，故不需要在感测模块与其他单元之间附加电容或电感来隔离高低频信号，可减少整体的体积及成本，以及提升感测模块的可感测距离。
附图说明
图1为本发明第一实施例的共辐射体双天线的架构示意图。
图2为本发明第二实施例的共辐射体双天线的架构示意图。
图3为本发明第三实施例的共辐射体双天线的频率响应示意图。
图4为本发明第四实施例的于第一操作频率下的电流示意图。
图5为本发明第五实施例的于第二操作频率下的电流示意图。
图6为本发明第六实施例的共辐射体双天线的架构示意图。
图7为本发明第七实施例的共辐射体双天线的频率响应示意图。
符号说明：
10 辐射体单元
11 第一馈入部单元
12 第二馈入部单元
13 感测模块
14 接地单元
15 第一射频信号模块
16 第二射频信号模块
C1、C2 连接电容
D1 长度
D2 长度
L 连接电感
具体实施方式
以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可藉由其他不同的具体实施例加以施行或应用。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如「上」、「内」、「外」、「底」及「一」等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴，合先叙明。
请参阅图1，其为本发明第一实施例的共辐射体双天线的架构示意图。如图所示，本发明的共辐射体双天线，包括：辐射体单元10、第一馈入部单元11、第二馈入部单元12、感测模块13以及接地单元14。
在一实施例中，第一馈入部单元11与辐射体单元10耦合，且第二馈入部单元12与辐射体单元10耦合，其中，第一馈入部单元11用以与辐射体单元10共同发送或接收第一射频信号，以及第二馈入部单元12用以与辐射体单元10共同发送或接收第二射频信号。第一射频信号与第二射频信号的频率即为操作频率之一，且可以是同一频段或不同频段，举例而言，第一射频信号或第二射频信号可以是基于Wi-Fi频段、LTE频段或5G New Radio频段标准的电磁波信号，但不以此为限。此外，辐射体单元10有助于隔离第一射频信号及第二射频信号。
感测模块13连接于辐射体单元10的实质中心位置，且感测模块13用以通过辐射体单元10感测辐射体单元10与一外部物体(例如人体)的间隔距离，以及接地单元14与感测模块13连接。当外部物体接近时，感测模块13可感测辐射体单元10所产生的寄生电容的变化，藉此判断感测辐射体单元10与外部物体的间隔距离。若感测模块13与辐射体单元10连接的位置不在辐射体单元10的中心位置，将会导致频偏。
另一方面，由于第一射频信号或第二射频信号在传递至辐射体单元10的中心位置时已严重衰减，因此不会影响感测模块13的感测能力，故不需要如现有技术在感测模块13与其他单元之间附加电容或电感来隔离高低频信号，可减少整体的体积及成本，以及提升感测模块13的可感测距离。
更进一步而言，现有技术使用集总式(Lumped)电容组件具有较高的Q值(Qualityfactor)，这将导致天线的带宽较窄，而本发明的辐射体单元10与第一馈入部单元11、第二馈入部单元12之间形成分布式电容，其Q值较低，也因此具有较宽的带宽。
在一实施例中，第一馈入部单元11与第二馈入部单元12相对称，以通过辐射体单元10中心位置的直线为对称轴。
请参阅图2，图2为本发明第二实施例的共辐射体双天线的架构示意图。在一实施例中，第一馈入部单元11及第二馈入部单元12可为环形天线、单极天线或PIFA天线，但不以此为限。
请参阅图3，图3为本发明第三实施例的共辐射体双天线的频率响应示意图，其中纵轴为增益dB值，横轴为频率值。如图所示，本发明的共辐射体双天线可对应多个操作频率，此实施例中对应两个操作频率(N77 to N79,3.3to 5GHz)，但不以此为限。调整辐射体单元10、第一馈入部单元11或第二馈入部单元12的长度将影响频率响应。
请参阅图4，图4为本发明第四实施例的于第一操作频率下的电流示意图，其中以三角形表示电流，三角形越大表示该处电流越大。在一实施例中，第一馈入部单元11或第二馈入部单元12与辐射体单元10耦合部分的长度可小于或等于1/4波长(指操作频率的波长)。如图4所示，第一馈入部单元11与辐射体单元10耦合部分的长度为D1，此实施例中D1设计为小于或等于第一操作频率的1/4波长，当共辐射体双天线操作于第一操作频率时，电流留至辐射体单元10中心位置将严重衰减，因此连接于此处的感测模块13不会影响发送或接收射频信号的效能。
请参阅图5，图5为本发明第五实施例的于第二操作频率下的电流示意图，其中以三角形表示电流，三角形越大表示该处电流越大。在一实施例中，辐射体单元10的长度D2可小于或等于1/2波长(指操作频率的波长)。如图5所示，辐射体单元10的长度为D2，此实施例中D2设计为小于或等于第二操作频率的1/2波长，当共辐射体双天线操作于第二操作频率时，电流在辐射体单元10中心位置为最大值，因此连接于此处的感测模块13不会影响发送或接收射频信号的效能。
更详细来说，当本发明的共辐射体双天线对应第一及第二操作频率时，可将第一馈入部单元11与辐射体单元10耦合部分的长度为D1设计为小于或等于第一操作频率的1/4波长，以及将辐射体单元10的长度设计为小于或等于第二操作频率的1/2波长，以使得连接于辐射体单元10中心位置的感测模块13不会影响发送或接收射频信号的效能。
在一实施例中，共辐射体双天线还可包括第一射频信号模块15以及第二射频信号模块16。第一射频信号模块15与第一馈入部单元11连接，用以产生或接收第一射频信号；以及第二射频信号模块16与第二馈入部单元12连接，用以产生或接收第二射频信号，其中，第一射频信号模块15及第二射频信号模块16还与接地单元14连接。
在一实施例中，感测模块13还可用以根据与外部物体的间隔距离产生距离信号，以及第一射频信号模块15及第二射频信号模块16还用以根据距离信号分别调整第一射频信号或第二射频信号的输出功率。举例来说，当外部物体(例如人体)接近时，第一射频信号模块15或第二射频信号模块16降低射频信号的输出功率，以符合SAR测试的规范。
在一实施例中，辐射体单元10为矩形结构，但不以此为限。
请参阅图6，图6为本发明第六实施例的共辐射体双天线的架构示意图。在一实施例中，共辐射体双天线还可包括至少一连接电容C1、C2，连接电容C1连接于第一馈入部单元11与辐射体单元10之间，连接电容C2连接于第二馈入部单元12与辐射体单元10之间。在其他的实施例中，共辐射体双天线可仅具有连接电容C1或C2其中之一，或是有更多的连接电容。
加入连接电容C1、C2后，感测模块13可以通过辐射体单元10、第一馈入部单元11以及第二馈入部单元12感测与外部物体的间隔距离，因此可提升感测模块13对于外部物体由第一馈入部单元11或第二馈入部单元12方向靠近时的感测能力，进一步提高感测模块13的感测范围。
在一实施例中，共辐射体双天线还可包括至少一连接电感L，连接电感L连接于感测模块13与辐射体单元10之间。针对不同发射功率的射频信号，可在感测模块13与幅射体单元10之间附加连接电感L以隔离高功率的高频信号。
请参阅图7，图7为本发明第七实施例的共辐射体双天线的频率响应示意图，其中纵轴为增益dB值，横轴为频率值。如图所示，在感测模块13前加上不同大小的电感(10nH到40nH)可以针对不同发射功率的第一射频信号或第二射频信号起到不同衰减功率(20dB到45dB)的效果。
综上所述，本发明的共辐射体双天线的感测模块连接于辐射体单元的实质中心位置，由于第一射频信号模块及第二射频信号模块的射频信号在辐射体单元的中心位置将严重衰减，因此不会影响到感测模块的感测能力，同时连接于此位置的感测模块亦不会影响第一射频信号模块及第二射频信号模块的效能，故不需要在感测模块与其他单元之间附加电容或电感来隔离高低频信号，可减少整体的体积及成本，以及提升感测模块的可感测距离。
藉由以上较佳具体实施例的描述，本领域具有通常知识者当可更加清楚本发明的特征与精神，惟上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非用以限制本发明。因此，任何对上述实施例进行的修改及变化仍不脱离本发明的精神，且本发明的权利范围应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种共辐射体双天线，其特征在于，该共辐射体双天线包括：
辐射体单元；
第一馈入部单元，与该辐射体单元耦合；
第二馈入部单元，与该辐射体单元耦合；
感测模块，连接于该辐射体单元的实质中心位置，且该感测模块用以通过该辐射体单元感测该辐射体单元与一外部物体的间隔距离；以及
接地单元，与该感测模块连接，
其中，该第一馈入部单元用以与该辐射体单元共同发送或接收第一射频信号，以及该第二馈入部单元用以与该辐射体单元共同发送或接收第二射频信号。
2.如权利要求1所述的共辐射体双天线，其特征在于，该第一馈入部单元与该第二馈入部单元相对称。
3.如权利要求1所述的共辐射体双天线，其特征在于，该第一馈入部单元及该第二馈入部单元为环形天线、单极天线或PIFA天线。
4.如权利要求1所述的共辐射体双天线，其特征在于，该第一馈入部单元或该第二馈入部单元与该辐射体单元耦合部分的长度小于或等于1/4波长。
5.如权利要求1所述的共辐射体双天线，其特征在于，该共辐射体双天线还包括：
第一射频信号模块，与该第一馈入部单元连接，用以产生或接收该第一射频信号；以及
第二射频信号模块，与该第二馈入部单元连接，用以产生或接收该第二射频信号，
其中，该第一射频信号模块及该第二射频信号模块还与该接地单元连接。
6.如权利要求5所述的共辐射体双天线，其特征在于，该感测模块还用以根据与该外部物体的间隔距离产生距离信号，以及该第一射频信号模块及该第二射频信号模块还用以根据该距离信号分别调整该第一射频信号或该第二射频信号的输出功率。
7.如权利要求1所述的共辐射体双天线，其特征在于，该辐射体单元为矩形结构。
8.如权利要求1所述的共辐射体双天线，其特征在于，该辐射体单元的长度小于或等于1/2波长。
9.如权利要求1所述的共辐射体双天线，其特征在于，该共辐射体双天线还包括：
至少一连接电容，连接于该第一馈入部单元与该辐射体单元之间，或是连接于该第二馈入部单元与该辐射体单元之间。
10.如权利要求1所述的共辐射体双天线，其特征在于，该共辐射体双天线还包括：
至少一连接电感，连接于该感测模块与该辐射体单元之间。
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