TWI511366B - 電子裝置及其天線控制方法 - Google Patents

Description

電子裝置及其天線控制方法

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種電子裝置及其天線控制方法。

隨著無線通訊科技的迅速發展，使得人們的生活與手持電子裝置例如智慧型手機、平板電腦及筆記型電腦等，產生了密不可分的關係。同時，手持電子裝置的功能更是日益強大。當中，又以智慧型手機以及平板電腦的成長幅度最高，無線通訊技術的進步正在改變你我的生活。

為了取得消費者的青睞，各家大廠無不卯足全力投入大量的資源以及人力來開發更先進的軟硬體技術，以期能夠在這個變化劇烈快速的世代中不斷的搶得市場先機。以現階段的智慧型手機來說，雖然螢幕尺寸已經能夠放大到接近5吋的大小，但在考慮使用者在握持手機時的方便性與感覺的前提之下，螢幕之尺 寸應該無法再增加。所以有部分大廠已經在思考將可聚合裝置(Convertible device)技術導入行動通訊領域，以期能夠在有限的裝置尺寸之下提供使用者更大的螢幕可視範圍。

可聚合裝置其實看起來很像折疊式手機之概念，不過與折疊式手機不同的是，可聚合裝置可以設計成並列的兩個螢幕，或者為以單一可撓式螢幕呈現。目前市面上的可聚合裝置還是屬於兩個螢幕居多，主要是因為軟性顯示器尚無法達成可量產使用的階段。

以兩個螢幕所組成的可聚合裝置具有兩個獨立的部分，亦即兩個獨立的螢幕，並且各自具有CPU、螢幕、電池等元件。而上述的兩個部分可以個別獨立操作，或者是可以組合後，由其中一部份取得主控權進行操作，因此對於使用上的彈性又較可閉合裝置來的自由。不過相對的可聚合裝置的天線設計難度會比目前的手機複雜的許多。

例如，以一般的折疊式手機天線設計來說，當折疊式手機折疊而處於待機狀態(Close state)時，由於手機上蓋相當靠近天線，天線特性便因此受到影響。但在待機狀態下，折疊式手機天線的收發能力僅需維持在與基地台間保持連線即可，因此可以容許較差的天線效能。然以聚合式裝置的使用情況而言，在上下完全疊合的狀態時，使用者仍然可能操作此裝置，進行連網或通話的功能。因此，要如何在堆疊模式下，仍讓主天線具有足夠以滿足基本手機通訊效能之需求的輻射特性，即為設計聚合式裝置時 的一大考量。

另一方面，聚合式裝置亦有許多種的工作模式，例如上下完全重疊、上下部份重疊，以側邊相接延伸螢幕等。由於螢幕加上共同設置的主動元件以及電路，皆會對天線的特性造成影響。因此，要如何讓聚合式裝置的兩個獨立部分的天線在不同的工作模式下都能夠正常的操作，則亦為設計聚合式裝置時必須解決的問題。

本發明提供一種電子裝置及其天線控制方法，確保電子裝置在不同的工作模式下皆具有良好的天線之輻射特性。

本發明的一種電子裝置，包括第一本體及第二本體。第一本體包括第一系統電路板、第一接地元件以及主天線。第一接地元件設置於第一系統電路板上。主天線設置於第一系統電路板上並且電性連接第一接地元件，用以收發至少一射頻信號。第二本體包括第二系統電路板以及淨空區域。淨空區域位於第二系統電路板上，其中淨空區域中不包括任一電路。其中，當第一本體及第二本體以第一系統電路板及第二系統電路板平行的方式疊合時，淨空區域對應於主天線。

本發明的一種天線控制方法，適用於一電子裝置，其中該電子裝置包括一第一本體及一第二本體，所述方法包括以下步驟。首先，設置第一接地元件及主天線於第一本體的第一系統電路 板，其中主天線用以收發至少一射頻信號。然後，設置淨空區域於第二本體的第二系統電路板上，其中淨空區域中不包括任一電路。其中，當第一本體及第二本體以第一系統電路板及第二系統電路板平行的方式疊合時，淨空區域對應於主天線。

基於上述，本發明提供一種電子裝置及其天線控制方法，使得主天線對應於淨空區域而不受到裝置中其他電路及主動元件的影響，並藉此達到較佳之輻射特性。

為讓本發明的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。

10‧‧‧電子裝置

110‧‧‧第一本體

111‧‧‧第一系統電路板

112‧‧‧第一接地元件

113‧‧‧主天線

1131‧‧‧天線本體

1132‧‧‧天線阻抗調整單元

1133‧‧‧切換器

114‧‧‧非接地區域

123‧‧‧淨空區域

120‧‧‧第二本體

121‧‧‧第二系統電路板

122‧‧‧第二接地元件

1181~1186、1281~1286‧‧‧磁鐵

1151~1156、1151~115n‧‧‧感應元件

116‧‧‧偵測單元

117‧‧‧控制單元

L1~L5‧‧‧阻抗單元

SS1~SSn‧‧‧感應信號

DS‧‧‧偵測信號

CS‧‧‧控制信號

GP‧‧‧接地點

GND‧‧‧接點

D1‧‧‧距離

S301~S304、S801~S805‧‧‧步驟

圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的結構示意圖。

圖2為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的側視圖。

圖3為根據本發明一實施例所繪示天線控制方法的方法流程圖。

圖4A~圖4D為根據本發明一實施例繪示電子裝置的工作模式示意圖。

圖5為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的結構示意圖。

圖6為根據本發明一實施例所繪示電子裝置中第一本體的功能方塊圖。

圖7為根據本發明一實施例所繪示天線阻抗調整單元的功能 方塊圖。

圖8為根據本發明一實施例所繪示天線控制方法的方法流程圖。

圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的結構示意圖。請參照圖1，電子裝置10包括第一本體110以及第二本體120。第一本體110包括第一系統電路板111、第一接地元件112以及主天線113。第一接地元件112設置於第一系統電路板111上。主天線113設置於第一系統電路板111上並且透過接地點GP電性連接第一接地元件112，用以收發至少一射頻信號。第二本體120包括第二系統電路板121以及淨空區域123。淨空區域123位於第二系統電路板121上，且淨空區域123中不包括任一電路，例如是不包括接地元件。其中，當第一本體110及第二本體120以第一系統電路板111及第二系統電路板121平行的方式疊合時，淨空區域123對應於主天線113。

換句話說，當第一本體110與第二本體120疊合時，主天線113在第二系統電路板121的投影區域必須為淨空區域。同時，為了更進一步減少周遭環境對主天線113的輻射特性之影響，在本實施例中，第一系統電路板111亦設置了一非接地區域114，鄰近主天線113。

在本發明中，電子裝置10為一聚合式裝置，而第一本體 110則在上述設置外更包括了處理單元、顯示單元、電源單元以及輸入輸出單元等主要元件，可使得第一本體110可獨立於第二本體120運作。

另一方面，在本發明一實施例中，第二本體120上則亦包括了處理單元、顯示單元、電源單元以及輸入輸出單元等主要元件，在第二本體120與第一本體110分離的情況亦可獨立運作。而在此實施例中，第二本體120中則更包括了一副天線(未繪示)以及第二接地元件122，設置於第二系統電路板121上。副天線亦電性連接至第二接地元件122，用以於第二本體120獨立運作時收發至少一射頻信號。需特別注意的是，第二接地元件122影響輻射特性甚巨，不可被設置於淨空區域123之中。

值得一提的是，除了上述影響天線輻射特性較大的元件，例如第二接地元件122或是資料處理量較大的主動元件等，在淨空區域123及非接地區域114中，仍然可設置對主天線113的輻射特性影響較小的元件，例如麥克風、揚聲器、磁鐵或是資料傳輸量較低的連接埠等。

另一方面，圖1所示實施例中第一本體110及第二本體120的大小相同。但在其他實施方式中，第一本體110及第二本體120的則可為不同的大小。上述第一本體110及第二本體120所包括的處理單元之運算能力，和/或主天線113及副天線的信號收發能力可能有所不同。例如，第一本體110處理單元的運算能力較佳，並且具有播打/接聽通話的能力。而第二本體120之處理單元 的運算能力較弱，但具有較大的螢幕尺寸等。本發明並不限定於上述之實施方式。

在本發明一實施例中，當第一本體110及第二本體120電性連接時，電子裝置10則禁能副天線的收發能力，僅利用主天線113收發至少一射頻信號。因此，副天線可設置於第二系統電路板121上，除了淨空區域123外的任何一處。值得一提的是，當第一本體110及第二本體120電性連接時，可視實際實施狀況電性連接第一接地元件112及第二接地元件122。

圖2為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的側視圖。請參照圖2，由此圖可知，在考量電子裝置10內外部具有的元件、支撐結構或是包覆的機殼的情況下，第一系統電路板111及第二系統電路板121的距離D1仍可能十分的接近，例如小於10釐米。因此，若沒有淨空區域123的設置，當第一本體110及第二本體120堆疊時，設置於第二本體上的第二接地元件122及第二系統電路板120上的各主動元件及電路皆會對主天線113的輻射特性造成影響。

另外，圖1及圖2所示皆為第一主體110堆疊於第二主體120上。上述關於主天線113以及淨空區域123的設置方式，亦適用於第二主體120堆疊至第一主體110上的情況。而在圖1、圖2中主天線113及淨空區域123皆設置於電子裝置10的底端，但本發明並不限定主天線113及淨空區域123設置於第一本體110及第二本體120上的位置，只要當第一本體110及第二本體120 以第一系統電路板111及第二系統電路板121平行的方式疊合時，淨空區域123對應於主天線113即可。

主天線113及副天線的實施方式則根據實際實施時的狀態而定，例如用以收發的信號以及設置空間大小等，本發明並不限定。在本發明一實施例中，主天線113為一迴路天線，具有介於824~960兆赫(Million Hertz,MHz)以及1710~2170MHz的射頻信號的收發能力。

因此，在此實施例中，主天線113便可用以收發無線廣域網路(Wireless Wide Area Network,WWAN)中，全球行動通信系統(Global System for Mobile Communications,GSM)的850/900/180/1900兆赫(Million Hertz,MHz)，以及寬頻分碼多工(Wideband Code Division Multiple Access，之後簡稱為WCDMA)的第一頻帶(Band I)五種頻率的射頻信號。而副天線則可設置以收發與主天線113相同頻帶的射頻信號，亦可以設置以收發不同頻帶的信號，隨實際實施中狀況而調整，本發明並不限定於上述實施方式。

本發明亦提供一種天線控制方法，適用於如圖1所示實施例之電子裝置10。圖3為根據本發明一實施例所繪示天線控制方法的方法流程圖。請參照圖3，首先在步驟S301時，設置第一接地元件及主天線於第一本體的第一系統電路板，其中主天線用以收發至少一射頻信號。然後在步驟S302時，設置淨空區域於第二本體的第二系統電路板上，其中淨空區域中不包括任一電路。 其中，當第一本體及第二本體以第一系統電路板及第二系統電路板平行的方式疊合時，淨空區域對應於主天線。

請繼續參照圖3，在本發明一實施例中，所述方法在步驟S302步驟後更包括以下之步驟。首先，在步驟S303時，設置副天線於第二系統電路板上。在步驟S304時，也就是當第一本體的第一系統電路板與第二本體的系統電路板電性連接時，禁能副天線。至於上述各步驟的方法的詳細說明則可參考上述圖1、2所示實施例的說明。

再者，電子裝置10的第一本體110及第二本體120的堆疊方式並不僅限於如同圖1所示實施例的上下重合之堆疊方式。同時，在配合第一本體110與第二本體120所裝設的螢幕為觸控螢幕的情況下，第一本體110與第二本體120的堆疊方式更直接對應了電子裝置10不同的工作模式。圖1所示實施例中，第一本體110與第二本體120互相重合，可視為電子裝置的第一工作模式。在第一模式中，僅有第一本體110的銀幕外露，或是第一本體110與第二本體的銀幕外露並互相相對。在此工作模式下，通常可讓使用者用以進行通話等工作。

圖4A~圖4D為根據本發明一實施例繪示電子裝置的工作模式示意圖。請參考圖4A，圖4A所繪示為電子裝置10處於第二工作模式的示意圖。在第二工作模式中，第一本體110與第二本體120部份重疊。而第一本體110上的螢幕則主要作為顯示之用，第二本體120外露部份的則可設置多個虛擬按鍵接收使用者 的操作。圖4B所繪示為電子裝置10處於第三工作模式的示意圖。在第三工作模式中，第一本體110與第二本體120部份重疊，與圖4A所示第二工作模式相似。但與圖4A所示所不同的是，第一本體110與第二本體120之間所重疊的區域較小。在第一本體110作為顯示之用時，第二本體120的螢幕上則可設置完整的虛擬鍵盤供使用者鍵入資料。

圖4C所繪示為電子裝置10處於第四工作模式的示意圖。在第四工作模式中，第一本體110與第二本體120以平行的方式利用側邊相連，而電子裝置10便可透過第一本體110與第二本體120所合併的螢幕顯示資料。圖4D所繪示為電子裝置10處於第五工作模式的示意圖。在第五工作模式中，第一本體110與第二本體120為分開獨立運作的狀態，因此在圖4D中省略未繪示第二本體120。在第五工作模式時，使用者可分別獨立的使用第一本體110與第二本體120，例如將第一本體110靠近耳朵進行通話，並將第二本體120置於眼前以觀看視訊。值得注意的是，上述圖1、圖4A~圖4D的工作模式及各個工作模式對應的使用者動作僅為舉例說明，本發明並不限定於上述之工作模式。

值得一提的是，在本發明中，無論電子裝置10處於何種工作模式，例如第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式，主天線113於第二本體120上的投影區域皆必須為淨空區域(如圖1所示淨空區域123)，以確保主天線113的輻射特性。

另外，在上述各個工作模式中，第一本體110與第二本 體120的相對關係不同，第二本體120對主天線的輻射特性之影響亦有所不同，因此，本發明亦針對這樣的改變調整天線的輻射特性，使得主天線113的收發能力得以處於最佳狀態。

圖5為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的結構示意圖。請參照圖5，與圖1所示實施例不同的是，電子裝置50中，第一本體110更包括磁鐵1181~1186，以及感應元件1151~1156。第二本體120則更包括了磁鐵1281~1286，分別對應第一本體的磁鐵1181~1186設置。在本實施例中，磁鐵1181~1186、1281~1286可用以協助使用者在各個工作模式時固定第一本體110及第二本體120。

另外，在本實施例中，感應元件1151~1156分別為磁力感測器，對應設置於上述磁鐵1181~1186旁，根據感測的磁力產生感應信號。而電子裝置50則更可根據上述的感應信號判斷目前的工作模式，並且根據目前的工作模式調整主天線113的阻抗匹配值，以維持主天線113的輻射特性。以下則將配合圖式詳細說明。

圖6為根據本發明一實施例所繪示電子裝置中第一本體的功能方塊圖。請參照圖5及圖6，第一本體110中包括感應元件1151~115n、偵測單元116、控制單元117以及主天線113，而第一系統電路板111及第一接地元件112在圖6中則省略未繪示。感應元件1151~115n，對應於圖5所示感應元件1151~1156，透過感測磁力產生感應信號SS1~SSn。偵測單元116耦接感應元件 1151~1156，接收感應信號SS1~SSn，並且當感應信號SS1~SSn中部份或全部改變時，根據感應信號SS1~SSn，產生偵測信號DS。控制單元117，耦接偵測單元116及主天線113，根據偵測信號DS判斷目前的工作模式，並根據工作模式產生控制信號CS。主天線113則根據控制信號CS調整主天線的阻抗匹配值。

舉例而言，使用者將電子裝置50的工作模式從第一工作模式(如圖1所示)改變為第四工作模式(如圖4C所示)，使得第一本體110與第二本體120的相對位置改變。因此，由感應元件1151~115n(感應元件1151~1156)所感測得到的磁力便發生改變，由其所產生的感應信號SS1~SSn便隨之改變。由於電子裝置50從第一工作模式切換至第四工作模式，便可推得設置於電子裝置50之一側的感應元件(例如感應元件1151~1153)所感測到的磁力具有小幅度的變化，而另一側的感應元件(例如感應元件1154~1156)所感測到的磁力則具有較大幅度的變化。

偵測單元116接收感應信號SS1~SSn，當偵測到感應信號SS1~SSn中的部份或全部發生改變時，則根據變化不一的感應信號SS1~SSn產生偵測信號DS。控制單元117則根據偵測信號DS判斷得知目前的工作模式為第四工作模式。控制單元117則進一步根據第四工作模式產生控制信號CS傳送至主天線113，使得主天線113可對應第四工作模式調整阻抗匹配值。

而在本實施例中，控制單元117內預設多個工作模式於一表單中，例如圖1以及圖4A~4D所繪示之第一工作模式至第 五工作模式。控制單元117則根據偵測信號DS以及上述表單以一查表方式判斷目前電子裝置50的工作模式為何。

主天線113中包括天線本體1131以及天線阻抗調整單元1132。其中，天線阻抗調整單元1132耦接控制單元117以及天線本體1131，根據控制信號CS調整主天線113的阻抗匹配值。以下則將配合實施例及圖式說明天線阻抗調整單元1132的實施方式。

圖7為根據本發明一實施例所繪示天線阻抗調整單元的功能方塊圖。請參照圖5及圖7，天線阻抗調整單元1132包括阻抗單元L1~L5，以及切換器1133。阻抗單元L1~L5耦接於天線本體1131的接地點GP以及接點GND之間。其中，接點GND則耦接至第一本體110上的第一接地元件112。而切換器1133則耦接於阻抗單元L1~L5及接點GND之間，根據控制信號CS導通阻抗單元L1~L5之一與接點GND之間的路徑。

在本實施例中，阻抗單元L1~L5分別對應於由圖1、圖4A~圖4D所繪示的第一工作模式至第五工作模式，分別具有對應各個工作模式的最佳電感值。切換器1133便根據控制信號CS切換導通對應目前的工作模式之阻抗單元(阻抗單元L1~L5之一)與接點GND之路徑。例如，在上述的實力中，電子裝置50從第一工作模式切換至第四工作模式，切換器則根據控制信號CS，從導通阻抗單元L1與接點GND的路徑，切換成導通阻抗單 元L4與接點GND之間的路徑。

值得一提的是，控制單元117以查表方式判斷電子裝置50目前的工作模式配合圖7所示之天線阻抗調整單元1132的實施方式僅為本發明之一例示，本發明並不限定於此。任何利用感應元件所感應的信號判斷目前的工作模式，並進而利用工作模式調整天線的阻抗匹配值之裝置皆落入本發明之範疇中。

圖8為根據本發明一實施例所繪示天線控制方法的方法流程圖，其中在圖8所示的步驟為圖3所示步驟S302或步驟S304後接續之動作。請參照圖8，首先，接收多個感應信號(步驟S801)。然後，判斷感應信號中部份或全部是否改變(步驟S802)。當感應信號中部份或全部改變時，根據感應信號產生偵測信號(步驟S803)。接著，根據偵測信號判斷工作模式，並根據工作模式產生控制信號(步驟S804)。再者，根據控制信號調整主天線的阻抗匹配值(步驟S805)。至於天線控制方法中步驟S801~S805的詳細實施方式則可參考前述圖1~圖7的實施例之說明，在此則不贅述。

綜上所述，本發明提供一種電子裝置及其天線控制方法，確保當電子裝置的第一本體及第二本體堆疊時，第一本體上的主天線得以不受第二本體上的接地元件或其他主動元件的影響，而降低了對於射頻信號的收發能力。另外，本發明亦根據電子裝置的第一本體及第二本體的堆疊、排列方式，動態的調整主天線的阻抗匹配值，使得電子裝置無論於處在何種工作模式的操 作下，皆具有良好的射頻信號收發能力。

10‧‧‧電子裝置

110‧‧‧第一本體

111‧‧‧第一系統電路板

112‧‧‧第一接地元件

113‧‧‧主天線

114‧‧‧非接地區域

123‧‧‧淨空區域

120‧‧‧第二本體

121‧‧‧第二系統電路板

122‧‧‧第二接地元件

GP‧‧‧接地點

Claims (12)

1. 一種電子裝置，包括：一第一本體，包括：一第一系統電路板；一第一接地元件，設置於該第一系統電路板上；一主天線，設置於該第一系統電路板上並且電性連接該第一接地元件，用以收發至少一射頻信號；以及一第二本體，包括：一第二系統電路板；以及一淨空區域，位於該第二系統電路板上，其中該淨空區域中不包括任一電路，其中，當該第一本體及該第二本體以該第一系統電路板及該第二系統電路板平行的方式疊合時，該淨空區域對應於該主天線。
2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該第二本體包括：一第二接地元件，設置於該第二系統電路板上；以及一副天線，設置於該第二系統電路板上，用以收發該至少一射頻信號其中，該第二接地元件及該副天線皆設置於該淨空區域以外；以及當該第一本體的該第一系統電路板與該第二本體的該系統電路板電性連接時，該副天線被禁能。
3. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該第一本體包括： 多個感應元件，產生多個感應信號；一偵測單元，耦接該些感應元件，接收該些感應信號，並且當該些感應信號中部份或全部改變時，根據該些感應信號，產生一偵測信號；以及一控制單元，耦接該偵測單元及該主天線，根據該偵測信號判斷一工作模式，並根據該工作模式產生一控制信號，其中，該主天線根據該控制信號調整該主天線的一阻抗匹配值。
4. 如申請專利範圍第3項所述裝置，其中該主天線包括：一天線本體，包括一接地點；以及一天線阻抗調整單元，耦接該控制單元以及該天線本體，根據該控制信號調整該阻抗匹配值。
5. 如申請專利範圍第4項所述裝置，其中該天線阻抗調整單元包括：多個阻抗單元，耦接該天線本體的該接地點；以及一切換器，耦接於該接地點以及該第一接地元件之間，根據該控制信號導通該些阻抗單元之一與該第一接地元件之間的一路徑。
6. 如申請專利範圍第3項所述裝置，其中：該些感應元件分別為一磁力感測器；以及該第二本體更包括多個磁鐵，對應該些感應元件設置，其中，該些感應元件根據感測的磁力產生該些感應信號。
7. 如申請專利範圍第3項所述裝置，其中：該控制單元根據該工作模式以一查表方式產生該控制信號。
8. 一種天線控制方法，適用於一電子裝置，其中該電子裝置包括一第一本體及一第二本體，所述方法包括：設置一第一接地元件及一主天線於該第一本體的一第一系統電路板，其中該主天線用以收發至少一射頻信號；以及設置一淨空區域於該第二本體的一第二系統電路板上，其中該淨空區域中不包括任一電路，其中，當該第一本體及該第二本體以該第一系統電路板及該第二系統電路板平行的方式疊合時，該淨空區域對應於該主天線。
9. 如申請專利範圍第8項所述方法，其中所述方法更包括：設置一第二接地元件於該第二本體的該第二系統電路板上；以及設置一副天線於該第二系統電路板上，其中，當該第一本體的該第一系統電路板與該第二本體的該系統電路板電性連接時，禁能該副天線。
10. 如申請專利範圍第8項所述方法，其中所述方法更包括：接收多個感應信號；當該些感應信號中部份或全部改變時，根據該些感應信號產生一偵測信號；根據該偵測信號判斷一工作模式，並根據該工作模式產生一控制信號；以及 根據該控制信號調整該主天線的一阻抗匹配值。
11. 如申請專利範圍第10項所述方法，其中該電子裝置更包括多個阻抗單元，以及根據該控制信號調整該主天線的該阻抗匹配值的步驟更包括：導通該些阻抗單元之一與該第一接地元件之間的一路徑。
12. 如申請專利範圍第10項所述方法，其中所述產生該些感應信號的步驟包括：分別根據感測的磁力產生該些感應信號。