TWI502808B - 行動通訊裝置 - Google Patents

Description

行動通訊裝置

本發明是有關於一種行動通訊裝置，且特別是有關於一種利用天線與系統接地面來形成感測電容的行動通訊裝置。

在無線通訊的發展過程中，美國聯邦通訊委員會(Federal Communications Commission，以下簡稱為FCC)規範了行動通訊裝置的特定吸收比率(specific absorption ratio，以下簡稱為SAR)，以藉此限定行動通訊裝置可放射的能量或可輻射的最高限制量，進而避免天線所輻射出的電磁波危害到人體的健康。

為了滿足FCC所規範的SAR值，現有的行動通訊裝置大多會在天線的側邊設置近接感測器(Proximity Sensor)。其中，近接感測器包括感測電容與感測控制器。藉此，當人體接近到天線時，感測電容的電荷量將會因應人體的接近而產生變化。此外，感測控制器會通知系統降低天線的輻射功率，進而避免過高的能量被人體吸收。

然而，為了提升感測電容的靈敏度，用以構成感測電容的金屬片通常必須設計的很大。此外，在實體配置上，感測電容的金屬片不能離系統接地面過近，以避免感測電容失效。再者，感測電容的金屬片也不能離天線過近，以避免影響天線的收訊品質。因此，行動通訊裝置往往不但 必須耗費龐大的硬體空間來設置感測電容中的金屬片，進而限制了行動通訊裝置在微型化的發展，並且在製造生產上也須額外加設該金屬片而造成材料採購與組裝工時之成本增加。

本發明提供一種行動通訊裝置，利用天線與系統接地面來形成一感測電容，以藉此提升行動通訊裝置在微型化的發展。

本發明提出一種行動通訊裝置，包括系統接地面、天線、訊號分配器、收發器以及感測控制器。天線用以將電磁波轉換成射頻訊號。此外，天線與系統接地面形成一感測電容，以偵測物體並據以產生偵測訊號。訊號分配器具有第一至第四連接端，並透過第一連接端與第二連接端電性連接天線。此外，訊號分配器將來自天線的射頻訊號導引至第三連接端，且將來自天線的偵測訊號導引至第四連接端。收發器電性連接第三連接端，並用以處理射頻訊號。感測控制器電性連接第四連接端，並依據偵測訊號而判別天線的周圍是否存在物體。

在本發明之一實施例中，上述之訊號分配器包括第一阻抗元件與第二阻抗元件。第一阻抗元件電性連接在第一連接端與第三連接端之間，且第一阻抗元件用以傳遞射頻訊號並阻隔偵測訊號。第二阻抗元件電性連接在第二連接端與第四連接端之間，且第二阻抗元件用以傳遞偵測訊號 並阻隔射頻訊號。

在本發明之一實施例中，上述之天線包括輻射部與饋入部。輻射部用以將電磁波轉換成射頻訊號，並與系統接地面形成感測電容。饋入部電性連接輻射部。其中，訊號分配器的第一連接端電性連接饋入部，且訊號分配器的第二連接端電性連接輻射部或是饋入部。

在本發明之一實施例中，上述之感測控制器更依據一判別結果而決定是否產生控制訊號，以控制天線的輻射功率。

在本發明之一實施例中，當判別結果為天線的周圍存在物體時，上述之感測控制器將產生控制訊號，且收發器將依據控制訊號降低天線的輻射功率。

基於上述，本發明是利用天線收發一電磁波，並利用天線與系統接地面來形成一感測電容，以偵測一物體。藉此，與現有技術相較之下，本發明之行動通訊裝置將無需額外設置金屬片就可形成感測電容，進而有助於行動通訊裝置在微型化的發展。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為依據本發明之一實施例之行動通訊裝置的示意圖。參照圖1，行動通訊裝置100包括天線110、訊號分配器120、收發器130、感測控制器140以及系統接地面150。 其中，天線110可例如是不具有接地部的一般天線，例如：單極天線(monopole antenna)、槽孔天線(slot antenna)、迴路天線(loop antenna)...等。因此，在圖1實施例中，天線110包括一輻射部111與一饋入部112。

請繼續參照圖1，天線110的輻射部111會將一電磁波轉換成一射頻訊號，以供行動通訊裝置100的內部電路使用。此外，天線110的輻射部111會與系統接地面150形成一感測電容。藉此，由輻射部111與系統接地面150所形成感測電容將可用以偵測一物體，並據以產生一偵測訊號。此外，天線110的饋入部112電性連接至輻射部111。

換言之，天線110除了用以轉換電磁波以外，其更與系統接地面150形成一感測電容。其中，天線110的輻射部111相當於感測電容的一金屬電極，而系統接地面150則相當於感測電容的另一金屬電極。此外，由天線110之輻射部111與系統接地面150所形成的感測電容將可用以偵測一物體，且行動通訊裝置100可透過天線110輸出相應的偵測訊號。舉例來說，當有物體接近天線110時，感測電容的電荷量，亦即輻射部111與系統接地面150之間的電荷量，將產生相應的變化，進而反應在偵測訊號上。

再者，訊號分配器120具有第一連接端T11、第二連接端T12、第三連接端T13與第四連接端T14。其中，訊號分配器120透過第一連接端T11與第二連接端T12電性連接至天線110。此外，訊號分配器120將來自天線110的射頻訊號與偵測訊號，分別導引至第三連接端T13與第 四連接端T14。

舉例來說，訊號分配器120包括非串接型態之第一阻抗元件121與第二阻抗元件122。其中，第一阻抗元件121電性連接在第一連接端T11與第三連接端T13之間。此外，第一阻抗元件121用以傳遞射頻訊號並阻隔偵測訊號，因此來自天線110的射頻訊號可被導引至第三連接端T13。另一方面，第二阻抗元件122電性連接在第二連接端T12與第四連接端T14之間。此外，第二阻抗元件122用以傳遞偵測訊號並阻隔射頻訊號，因此來自天線110的偵測訊號可被導引至第四連接端T14。

此外，在實體配置上，本領域具有通常知識者可依設計所需，將第一阻抗元件121與第二阻抗元件122設置在單一電路板上或是分別設置在不同的電路板上。例如，在一實施例中，第一阻抗元件121可與收發器130、感測控制器140一同設置在第一電路板(未繪示出)上，且第二阻抗元件122可與天線110一同設置在第二電路板(未繪示出)上。或者，第二阻抗元件122更可直接配置在天線110上，亦即第二阻抗元件122可無需透過任何導線而直接電性連接至天線110，以避免天線110受到其它導線的影響。此外，在另一實施例中，可將天線110單獨設置在第一電路板上，而第一阻抗元件121、第二阻抗元件122、收發器130與感測控制器140則可一同設置在第二電路板上。

值得一提的是，來自天線110的射頻訊號為一高頻訊號，且來自天線110的偵測訊號為一低頻訊號。且知，電 容的阻抗與訊號的頻率成反比。亦即，電容在低頻操作時將近似於斷路，且電容在高頻操作時將近似於短路。因此，如圖1所示，在一較佳實施例中，第一阻抗元件121可由一電容C1所構成，以透過電容C1傳遞高頻訊號(例如：射頻訊號)，並阻隔低頻訊號(例如：偵測訊號)的通過。相反地，電感的阻抗與訊號的頻率成正比。亦即，電感在低頻操作時將近似於短路，且電感在高頻操作時將近似於斷路。因此，如圖1所示，在一較佳實施例中，第二阻抗元件122可由一電感L1所構成，以透過電感L1傳遞低頻訊號(例如：偵測訊號)，並阻隔高頻訊號(例如：射頻訊號)的通過。

除此之外，圖1實施例雖然列舉了天線110與訊號分配器120的連接型態，但其並非用以限定本發明。舉例來說，在圖1實施例中，訊號分配器120的第一連接端T11電性連接至天線110的饋入部112，且訊號分配器120的第二連接端T12電性連接至天線110的輻射部111。然而，在另一實施例中，訊號分配器120的第一連接端T11與第二連接端T12也可皆電性連接至天線110的饋入部112。

更進一步來看，收發器130電性連接至訊號分配器120的第三連接端T13，以接收射頻訊號。此外，收發器130更用以對射頻訊號進行處理。再者，感測控制器140電性連接至訊號分配器120的第四連接端T14，以接收偵測訊號。此外，感測控制器140更依據偵測訊號而判別天線110的周圍是否存在一物體。

舉例來說，當有物體接近天線110時，輻射部111與系統接地面150之間的電荷量將產生相應的變化，進而反應在偵測訊號上。因此，感測控制器140可依據偵測訊號而判別天線110的周圍是否存在一物體。再者，感測控制器140更依據判別結果而決定是否產生一控制訊號，以藉此控制天線110的輻射功率。例如，當判別結果為天線110的周圍存在一物體時，則表示人體可能位在天線110的周圍，故此時的感測控制器140將產生控制訊號，且收發器130將依據此控制訊號降低天線110的輻射功率。藉此，將可降低電磁波對人體的影響，並致使行動通訊裝置100的SAR值符合測試規範。

值得注意的是，圖1實施例是以不具有接地部的一般天線來列舉天線110的實施型態，但其並非用以限制本發明。舉例來說，圖2為依據本發明之另一實施例之行動通訊裝置的示意圖。其中，為呈現對本發明之說明的一貫性，故在各個實施例中，若有功能與結構相同或相似的元件將會沿用相同的元件符號與名稱。

請同時參照圖1與圖2來看，兩者主要不同之處在於，圖2中的天線210為具有接地部的接地天線，且圖2所列舉的行動通訊裝置200更包括第三阻抗元件220。具體而言，天線210包括輻射部211、饋入部212與接地部213。其中，接地部213電性連接輻射部211，並透過第三阻抗元件220電性連接至系統接地面150，且第三阻抗元件220可例如是由一電容C2所構成。藉此，天線210所 激發出的激發電流將可透過第三阻抗元件220導通至系統接地面150。

此外，在圖2實施例中，訊號分配器120的第一連接端T11電性連接至天線110的饋入部112，且訊號分配器120的第二連接端T12電性連接至天線210的輻射部111，但其並非用以限定本發明。舉例來說，在另一實施例中，訊號分配器120的第一連接端T11可電性連接至天線210的饋入部212，而訊號分配器120的第二連接端T12則可電性連接至天線210的饋入部212或是接地部213。

另一方面，與圖1實施例相似的，輻射部211會將電磁波轉換成射頻訊號。此外，輻射部211會與系統接地面150形成一感測電容，並據以產生相應的偵測訊號。再者，饋入部212電性連接輻射部211。至於圖2實施例中的訊號分配器120、收發器130與感測控制器140的細部操作，皆涵蓋在圖1實施例中，故在此不予贅述。

值得一提的是，圖2實施例所列舉的天線210可例如是一倒F形天線(Inverted-F Antenna)。舉例來說，當天線210為一倒F形天線時，圖2實施例所列舉的行動通訊裝置200更可表示成如圖3所示。此時，如圖3所示，由輻射部211、饋入部212與接地部213所組合而成的天線210，其形狀將如同倒寫的英文字母F。此外，在實體配置上，圖1-2中的系統接地面150可例如是設置在行動通訊裝置200中的任一導電面、導電層或是一導電件，故在圖3中更以一導電面來表示系統接地面150。

綜上所述，本發明是利用天線收發一電磁波，並利用天線與系統接地面來形成一感測電容。藉此，與現有技術相較之下，本發明之行動通訊裝置將無需額外設置金屬片就可形成感測電容，進而有助於行動通訊裝置在微型化的發展與製造成本的降低。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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‧‧‧行動通訊裝置

110‧‧‧天線

111‧‧‧輻射部

112‧‧‧饋入部

120‧‧‧訊號分配器

T11‧‧‧訊號分配器的第一連接端

T12‧‧‧訊號分配器的第二連接端

T13‧‧‧訊號分配器的第三連接端

T14‧‧‧訊號分配器的第四連接端

121‧‧‧第一阻抗元件

122‧‧‧第二阻抗元件

130‧‧‧收發器

140‧‧‧感測控制器

150‧‧‧系統接地面

C1‧‧‧電容

L1‧‧‧電感

210‧‧‧天線

220‧‧‧第三阻抗元件

C2‧‧‧電容

圖1為依據本發明之一實施例之行動通訊裝置的示意圖。

圖2為依據本發明之另一實施例之行動通訊裝置的示意圖。

圖3為圖2所列舉之行動通訊裝置的另一示意圖。

100‧‧‧行動通訊裝置

110‧‧‧天線

111‧‧‧輻射部

112‧‧‧饋入部

120‧‧‧訊號分配器

T11‧‧‧訊號分配器的第一連接端

T12‧‧‧訊號分配器的第二連接端

T13‧‧‧訊號分配器的第三連接端

T14‧‧‧訊號分配器的第四連接端

121‧‧‧第一阻抗元件

122‧‧‧第二阻抗元件

130‧‧‧收發器

140‧‧‧感測控制器

150‧‧‧系統接地面

C1‧‧‧電容

L1‧‧‧電感

Claims (10)

1. 一種行動通訊裝置，包括：一系統接地面；一天線，用以將一電磁波轉換成一射頻訊號，且該天線與該系統接地面形成一感測電容，以偵測一物體並據以產生一偵測訊號；一訊號分配器，具有一第一至一第四連接端，其中該訊號分配器透過該第一連接端與該第二連接端電性連接該天線，並將來自該天線的該射頻訊號導引至該第三連接端，且將來自該天線的該偵測訊號導引至該第四連接端；一收發器，電性連接該第三連接端，並用以處理該射頻訊號；以及一感測控制器，電性連接該第四連接端，並依據該偵測訊號而判別該天線的周圍是否存在該物體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中該訊號分配器包括：一第一阻抗元件，電性連接在該第一連接端與該第三連接端之間，且該第一阻抗元件用以傳遞該射頻訊號並阻隔該偵測訊號；以及一第二阻抗元件，電性連接在該第二連接端與該第四連接端之間，且該第二阻抗元件用以傳遞該偵測訊號並阻隔該射頻訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之行動通訊裝置，其中該第一阻抗元件為一電容，且該第二阻抗元件為一電感。
4. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中該天線包括：一輻射部，用以將該電磁波轉換成該射頻訊號，並與該系統接地面形成該感測電容；以及一饋入部，電性連接該輻射部，其中，該訊號分配器的該第一連接端電性連接該饋入部，該訊號分配器的該第二連接端電性連接該輻射部或是該饋入部。
5. 如申請專利範圍第4項所述之行動通訊裝置，其中該天線為一單極天線、一槽孔天線或是一迴路天線。
6. 如申請專利範圍第4項所述之行動通訊裝置，其中該天線更包括：一接地部，電性連接該輻射部，並透過一第三阻抗元件電性連接至該系統接地面。
7. 如申請專利範圍第6項所述之行動通訊裝置，其中該第三阻抗元件為一電容。
8. 如申請專利範圍第6項所述之行動通訊裝置，其中該天線為一倒F型天線。
9. 如申請專利範圍第1項所述之行動通訊裝置，其中該感測控制器更依據一判別結果而決定是否產生一控制訊號，以控制該天線的輻射功率。
10. 如申請專利範圍第9項所述之行動通訊裝置，其中當該判別結果為該天線的周圍存在該物體時，該感測控制器產生該控制訊號，且該收發器依據該控制訊號降低該 天線的輻射功率。