TWI536667B - 可調式天線 - Google Patents

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TWI536667B
TWI536667B TW102143486A TW102143486A TWI536667B TW I536667 B TWI536667 B TW I536667B TW 102143486 A TW102143486 A TW 102143486A TW 102143486 A TW102143486 A TW 102143486A TW I536667 B TWI536667 B TW I536667B
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鄭又福
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Description

可調式天線
本案是有關於一種天線，且特別是有關於一種可調式天線。
近年來，隨著通訊技術的日新月異，無線通訊裝置已是人們往來世界各地不可或缺的通訊媒介。此外，世界各地的無線通訊標準與所使用的通訊頻帶皆不相同，因此無線通訊裝置中的天線必須能夠接收或是傳送多個頻帶的無線電訊號，以致使無線通訊裝置可以支援各種不同的通訊標準。
然而，隨著無線通訊裝置的薄型化，無線通訊裝置中可用來配置天線的空間也就越來越有限。因此，如何在無線通訊裝置的有限空間中，設計出寬頻或是多頻天線，已是天線在研發上的一大挑戰。
本案提供一種可調式天線，可利用切換電路或是切換件 勢以外，還可達到寬頻且多頻操作的特性。
本案的可調式天線包括第一輻射件、第二輻射件、連接電路與切換電路。第一輻射件包括耦合部與第一饋入部。第二輻射件包括第二饋入部、短路部以及輻射部。短路部電性連接至接地面，且輻射部環繞耦合部以形成第一耦合間距與第二耦合間距。連接電路電性連接輻射部，並可藉由一控制訊號改變連接電路的狀態，以調整輻射部之共振路徑的長度。切換電路可將一饋入訊號傳送至第一饋入部或是第二饋入部。
在另一實施例中，本案的可調式天線包括第一輻射件、第二輻射件與切換件。第一輻射件包括耦合部與第一饋入部。第一饋入部與饋入訊號電性連接。第二輻射件電性連接至接地面，並環繞耦合部以形成第一耦合間距與第二耦合間距。切換件電性連接在第一輻射件與第二輻射件之間，並依據一控制訊號而決定是否導通第一輻射件與第二輻射件。
基於上述，本案利用切換電路或是切換件來選擇天線的饋入模式。藉此，可調式天線可產生多種不同的共振模態，進而達到寬頻且多頻操作的特性。
為讓本案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。
100、400、600、700、1000‧‧‧可調式天線
110、410、1010‧‧‧第一輻射件
111、1011‧‧‧耦合部
112、1012‧‧‧第一饋入部
120、620、720、1020‧‧‧第二輻射件
121‧‧‧第二饋入部
122‧‧‧短路部
123、623、723‧‧‧輻射部
123A、623A、723A、1020A‧‧‧第一區段
123B、623B、723B、1020B‧‧‧第二區段
123C、723C、1020C‧‧‧第三區段
130、630、730‧‧‧連接電路
140‧‧‧切換電路
101、1001‧‧‧饋入訊號
D11、D101‧‧‧第一耦合間距
D12、D102‧‧‧第二耦合間距
413‧‧‧延伸部
420、632‧‧‧耦合元件
501、502‧‧‧返回損失曲線
510‧‧‧第一操作頻段
520‧‧‧第二操作頻段
530‧‧‧第二操作頻段
631‧‧‧開關元件
1030‧‧‧切換件
1020D‧‧‧第四區段
圖1為依據本案第一實施例之可調式天線的結構示意圖。
圖2-3分別為圖1之可調式天線在不同饋入模式下的示意圖。
圖4為依據本案第二實施例之可調式天線的結構示意圖。
圖5為用以說明圖4之可調式天線的返回損失圖。
圖6為依據本案第三實施例之可調式天線的結構示意圖。
圖7為依據本案第四實施例之可調式天線的結構示意圖。
圖8-9分別為圖7之可調式天線在不同饋入模式下的示意圖。
圖10為依據本案第五實施例之可調式天線的結構示意圖。
圖1為依據本案第一實施例之可調式天線的結構示意圖。參照圖1，可調式天線100包括第一輻射件110、第二輻射件120、連接電路130與切換電路140。其中，第一輻射件110的形狀為L型，並包括耦合部111與第一饋入部112。第二輻射件120包括第二饋入部121、短路部122與輻射部123。
短路部122電性連接至一接地面。輻射部123環繞第一輻射件110的耦合部111，以形成第一耦合間距D11與第二耦合間距D12。舉例來說，輻射部123包括多個彎折，以形成多個區段。其中，所述多個區段在電性上相互串接，且所述多個區段包括相互平行的第一區段123A、第二區段123B與第三區段123C。第一區段123A與第二區段123B分別設置在耦合部111的兩側。第三區段123C電性連接第二饋入部121與短路部122。此外，第一區 段123A與耦合部111相隔第一耦合間距D11，且第二區段123B與耦合部111相隔第二耦合間距D12。
連接電路130電性連接輻射部123，並可藉由一控制訊號來改變連接電路130的狀態，以調整輻射部123之共振路徑的長度。舉例來說，連接電路130可例如是具有2個端子的第一開關元件。其中，第一開關元件的第一端電性連接第二區段123B，第一開關元件的第二端電性連接第三區段123C。此外，第一開關元件會依據控制訊號而決定是否導通其兩端。隨著第一開關元件的導通與否，連接電路130的狀態會產生對應地改變。藉此，第二區段123B將可選擇性地透過連接電路130導通至第三區段123C。
例如，當第一開關元件導通時，將可形成第二區段123B與第三區段123C之間的傳輸路徑，進而致使連接電路130導通第二區段123B與第三區段123C。反之，當第一開關元件不導通時，連接電路130將無法提供第二區段123B與第三區段123C之間的傳輸路徑，進而致使連接電路130無法導通第二區段123B與第三區段123C。換言之，連接電路130可依據控制訊號而決定是否導通第二區段123B與該第三區段123C，進而改變輻射部123之共振路徑的長度。
切換電路140可將一饋入訊號101傳送至第一饋入部112或是第二饋入部121。舉例來說，切換電路140可例如是具有3個端子的第二開關元件。其中，第二開關元件的第一端電性連接饋入訊號101，第二開關元件的第二端電性連接第一饋入部112， 且第二開關元件的第三端電性連接第二饋入部121。此外，第二開關元件會依據一訊號將其第一端導通至第二端或是第三端，進而致使饋入訊號101可以透過切換電路140傳送至第一饋入部112或是第二饋入部121。
換言之，可調式天線100可透過切換電路140來選擇天 線的饋入模式，並可透過連接電路130來調整輻射部123的共振路徑。藉此，可調式天線100可產生多種不同的共振模態，進而達到寬頻且多頻操作的特性。
舉例來說，圖2-3分別為圖1之可調式天線在不同饋入模 式下的示意圖。如圖2所示，在第一饋入模式下，切換電路140會將饋入訊號101傳送至第二饋入部121，且連接電路130不導通第二區段123B與第三區段123C。此時，可調式天線100透過第二輻射件120產生第一共振模態。
此外，如圖3所示，在第二饋入模式下，切換電路140 將饋入訊號101傳送至第一饋入部112，且連接電路130導通第二區段123B與第三區段123C。此時，第一輻射件110透過饋入訊號101的激發下產生第二共振模態。此外，來自第一輻射件110的饋入訊號101會透過第一耦合間距D11與第二耦合間距D12電磁耦合至第二輻射件120，進而致使可調式天線100產生第三共振模態。換言之，在第二饋入模式下，可調式天線100可透過第一輻射件110與第二輻射件120分別產生第二共振模態與第三共振模態。
值得一提的是，可調式天線100可透過第一共振模態涵蓋一第一操作頻段，且可調式天線100可透過第二共振模態與第三共振模態涵蓋一高頻頻段與一第二操作頻段。此外，如圖2所示，在第一饋入模式下，可調式天線100是採用直接式饋入，故有助於提升可調式天線100在第一操作頻段的輻射效率。再者，如圖3所示，在第二饋入模式下，可調式天線100是採用耦合式饋入，故有助於增加可調式天線100所操作之高頻頻段的頻寬。
除此之外，在不同的饋入模式下，可調式天線100可透過連接電路130致使輻射部123提供不同長度的共振路徑，進而致使第一共振模態不同於第三共振模態。相對地，隨著第一與第三共振模態的不同，可調式天線100所操作的第一操作頻段也將不同於第二操作頻段，進而有助於可調式天線100的多頻操作。 此外，在實際應用上，可調式天線100也可在不同的饋入模式下透過連接電路130致使輻射部123提供相同長度的共振路徑，進而致使第一共振模態相同於第三共振模態。
圖4為依據本案第二實施例之可調式天線的結構示意圖。其中，圖4所列舉的可調式天線400與圖1所列舉的可調式天線100相似。圖1與圖4實施例的主要不同之處在於，可調式天線400更包括耦合元件420且第一輻射件410的形狀為T型。
具體而言，第一輻射件410包括耦合部111、第一饋入部112與延伸部413，並透過耦合部111、第一饋入部112與延伸部413構成T型的形狀。此外，延伸部413具有至少一彎折，以減 少第一輻射件410所需的硬體空間。耦合元件420電性連接在第二饋入部121與切換電路140之間。此外，耦合元件420用以調整第二饋入部121與切換電路140之間的阻抗匹配，以提升可調式天線400的傳輸效率。其中，耦合元件420可例如是一被動元件，例如：電感、電容或是傳輸線等。
與圖1實施例相似地，在第一饋入模式下，可調式天線 400可透過第二輻射件120產生第一共振模態，以涵蓋第一操作頻段。在第二饋入模式下，可調式天線400可透過第一輻射件410與第二輻射件120分別產生第二共振模態與第三共振模態，以涵蓋高頻頻段與第二操作頻段。
舉例來說，圖5為用以說明圖4之可調式天線的返回損 失(Return Loss)圖。其中，返回損失曲線(虛線)501用以表示可調式天線400在第一饋入模式下的返回損失，且返回損失曲線(實線)502用以表示可調式天線400在第二饋入模式下的返回損失。 如返回損失曲線501與502所示，可調式天線400在第一饋入模式下可涵蓋第一操作頻段510，且可調式天線400在第二饋入模式下可涵蓋第二操作頻段520與第三操作頻段530。
圖6為依據本案第三實施例之可調式天線的結構示意 圖。其中，圖6所列舉的可調式天線600與圖1所列舉的可調式天線100相似。圖1與圖6實施例的主要不同之處在於，第二輻射件620的輻射部623包括相互平行的第一區段623A與第二區段623B，且連接電路630穿插在第二區段623B中。
具體而言，第一區段623A與耦合部111相隔第一耦合間距D11，且第二區段623B與耦合部111相隔第二耦合間距D12。 此外，第二區段623B電性連接第二饋入部121與短路部122。再者，連接電路630包括開關元件631與耦合元件632，且開關元件631與耦合元件632相互並聯。
在操作上，可調式天線600可透過連接電路630來調整輻射部623的共振路徑。例如，當開關元件631導通時，被激發之輻射部623所產生的電流將流經連接電路630中的開關元件631。相對地，當開關元件631不導通時，被激發之輻射部623所產生的電流將流經連接電路630中的耦合元件632，進而致使輻射部623可以利用耦合元件632延長其共振路徑。其中，耦合元件632可例如是一被動元件，例如：電感、電容或是傳輸線…等。
與圖1實施例相似地，在第一饋入模式下，可調式天線600可產生第一共振模態，以涵蓋第一操作頻段。在第二饋入模式下，可調式天線600可產生第二共振模態與第三共振模態，以涵蓋高頻頻段與第二操作頻段。
舉例來說，在第一饋入模式下，切換電路140會將饋入訊號101傳送至第二饋入部121，且連接電路630中的開關元件631不被導通。此時，可調式天線600將可透過第二輻射件620與耦合元件632產生第一共振模態，以涵蓋第一操作頻段。在第二饋入模式下，切換電路140會將饋入訊號101傳送至第一饋入部112，且連接電路630中的開關元件631被導通。此時，第一輻 射件110在饋入訊號101的激發下產生第二共振模態，以涵蓋高頻頻段。此外，來自第一輻射件110的饋入訊號101透過第一耦合間距D11與第二耦合間距D12耦合至第二輻射件620，進而致使可調式天線600產生可以涵蓋第二操作頻段的第三共振模態。
圖7為依據本案第四實施例之可調式天線的結構示意 圖。其中，圖7所列舉的可調式天線700與圖1所列舉的可調式天線100相似。此外，圖1與圖7實施例的主要不同之處在於，第二輻射件720的輻射部723包括第一區段723A、第二區段723B與第三區段723C，且連接電路730電性連接在第三區段723C與第一饋入部112之間。
具體而言，第一區段723A與第二區段723B相互平行。 第二區段723B電性連接第二饋入部121與短路部122，且第三區段723C電性連接第一區段723A。此外，第一區段723A與耦合部111相隔第一耦合間距D11，且第二區段723B與耦合部111相隔第二耦合間距D12。
在操作上，連接電路730可依據控制訊號而決定是否導通第一輻射件110與第二輻射件720，進而致使可調式天線700可透過連接電路730來調整輻射部723的共振路徑。藉此，與圖1實施例相似地，在第一饋入模式下，可調式天線700將可產生第一共振模態，以涵蓋第一操作頻段。在第二饋入模式下，可調式天線700將可產生第二共振模態與第三共振模態，以涵蓋高頻頻段與第二操作頻段。
舉例來說，圖8-9分別為圖7之可調式天線在不同饋入模式下的示意圖。如圖8所示，在第一饋入模式下，切換電路140將饋入訊號101傳送至第二讀入部121，且連接電路730可以導通第一輻射件110與第二輻射件720。此時，可調式天線700將可透過第一輻射件110來延長輻射部723之共振路徑的長度。藉此，可調式天線700將可透過第一輻射件110與第二輻射件720來產生第一共振模態，以涵蓋第一操作頻段。
如圖9所示，在第二饋入模式下，切換電路140將饋入訊號101傳送至第一饋入部112，且連接電路730不導通第一輻射件110與第二輻射件720。此時，第一輻射件110在饋入訊號101的激發下產生第二共振模態，以涵蓋高頻頻段。此外，來自第一輻射件110的饋入訊號101透過第一耦合間距D11與第二耦合間距D12耦合至第二輻射件720，進而致使可調式天線700產生可以涵蓋第二操作頻段的第三共振模態。
圖10為依據本案第五實施例之可調式天線的結構示意圖。參照圖10，可調式天線1000包括第一輻射件1010、第二輻射件1020與切換件1030。其中，第一輻射件1010包括耦合部1011與第一饋入部1012，且第一輻射件1010的第一饋入部1012與饋入訊號1001電性連接。
第二輻射件1020電性連接至一接地面，並環繞耦合部1011以形成第一耦合間距D101與第二耦合間距D102。舉例來說，第二輻射件1020包括多個彎折，以形成互串接的第一至第四 區段1020A~1020D。其中，第一區段1020A電性連接至接地面。第二區段1020B與耦合部1011相隔第一耦合間距D101。第三區段1020C電性連接在第二區段1020B與第四區段1020D之間。第四區段1020D與耦合部1011相隔第二耦合間距D102。
切換件1030電性連接在第一輻射件1010與第二輻射件1020之間，並依據一控制訊號而決定是否導通第一輻射件1010與第二輻射件1020。舉例來說，切換件1030可例如是具有2個端子的開關元件，且所述開關元件的兩端分別電性連接第一輻射件1010與第二輻射件1020。此外，開關元件依據控制訊號而決定是否導通其兩端，進而致使第一輻射件1010可選擇性地透過切換件1030導通至第二輻射件1020。
當切換件1030將第一輻射件1010導通至第二輻射件1020時，可調式天線1000將以直接式饋入的方式來形成一倒F天線(inverted-F antenna)，並可產生第一共振模態。另一方面，當切換件1030不導通第一輻射件1010與第二輻射件1020時，第一輻射件1010在饋入訊號1001的激發下產生第二共振模態。此外，來自第一輻射件1010的饋入訊號1001透過第一耦合間距D101與第二耦合間距D102耦合至第二輻射件1020，進而致使可調式天線1000產生第三共振模態。
亦即，當切換件1030不將第一輻射件1010導通至第二輻射件1020時，可調式天線1000將採用耦合式饋入，以透過第一輻射件1010與第二輻射件1020來分別產生第二共振模態與第 三共振模態。換言之，可調式天線1000可藉由切換件1030來選擇天線的饋入模式。藉此，可調式天線1000除了具有微型化的優勢以外，還可達到寬頻且多頻操作的特性。
綜上所述，本案利用切換電路或是切換件來選擇天線的饋入模式，且可更進一步地透過連接電路來調整第二輻射件之輻射部的共振路徑。藉此，可調式天線可產生多種不同的共振模態，進而達到寬頻且多頻操作的特性。
雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本案的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧可調式天線
110‧‧‧第一輻射件
111‧‧‧耦合部
112‧‧‧第一饋入部
120‧‧‧第二輻射件
121‧‧‧第二饋入部
122‧‧‧短路部
123‧‧‧輻射部
123A‧‧‧第一區段
123B‧‧‧第二區段
123C‧‧‧第三區段
130‧‧‧連接電路
140‧‧‧切換電路
101‧‧‧饋入訊號
D11‧‧‧第一耦合間距
D12‧‧‧第二耦合間距

Claims (17)

  1. 一種可調式天線，包括：一第一輻射件，包括一耦合部與一第一饋入部；一第二輻射件，包括一第二饋入部、一短路部以及一輻射部，其中該短路部電性連接至一接地面，且該輻射部環繞該耦合部以形成一第一耦合間距與一第二耦合間距；一連接電路，電性連接該輻射部，可藉由一控制訊號改變該連接電路的狀態，以調整該輻射部之共振路徑的長度；以及一切換電路，可將一饋入訊號傳送至該第一饋入部或是該第二饋入部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的可調式天線，其中該輻射部具有多個彎折以形成多個區段，該些區段包括相互平行的一第一區段與一第二區段，該第一區段與該耦合部相隔該第一耦合間距，該第二區段與該耦合部相隔該第二耦合間距。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的可調式天線，其中該些區段更包括與該第二區段相互平行的一第三區段，該第三區段電性連接該第二饋入部與該短路部，且該連接電路電性連接在該第二區段與該第三區段之間，並依據該控制訊號而決定是否導通該第二區段與該第三區段。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的可調式天線，其中當該切換電路將該饋入訊號傳送至該第二饋入部時，該連接電路不導通該第二區段與該第三區段，以致使該可調式天線透過該第二輻射件 產生一第一共振模態，當該切換電路將該饋入訊號傳送至該第一饋入部時，該連接電路導通該第二區段與該第三區段，以致使該可調式天線透過該第一輻射件與該第二輻射件分別產生一第二共振模態與一第三共振模態。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的可調式天線，其中該第二區段電性連接該第二饋入部與該短路部，且該連接電路穿插在該第二區段中。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的可調式天線，其中該連接電路包括：一開關元件；一耦合元件，與該開關元件相互並聯。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的可調式天線，其中該耦合元件為一被動元件。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的可調式天線，其中當該切換電路將該饋入訊號傳送至該第二饋入部時，該開關元件不被導通，以致使該可調式天線透過該第二輻射件與該耦合元件產生一第一共振模態，當該切換電路將該饋入訊號傳送至該第一饋入部時，該開關元件被導通，以致使該可調式天線透過該第一輻射件與該第二輻射件分別產生一第二共振模態與一第三共振模態。
  9. 如申請專利範圍第2項所述的可調式天線，其中該些區段更包括與該第一區段電性相連的一第三區段，該第二區段電性連接該第二饋入部與該短路部，且該連接電路電性連接在該第三區 段與該第一饋入部之間，並依據該控制訊號而決定是否導通該第一輻射件與該第二輻射件。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的可調式天線，其中當該切換電路將該饋入訊號傳送至該第二饋入部時，該連接電路導通該第一輻射件與該第二輻射件，以致使該可調式天線透過該第一輻射件來延長該共振路徑的長度，且該可調式天線透過該第一輻射件與該第二輻射件產生一第一共振模態，當該切換電路將該饋入訊號傳送至該第一饋入部時，該連接電路不導通該第一輻射件與該第二輻射件，以致使該可調式天線透過該第一輻射件與該第二輻射件分別產生一第二共振模態與一第三共振模態。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的可調式天線，其中當該切換電路將該饋入訊號傳送至該第一饋入部時，來自該第一輻射件的該饋入訊號透過該第一耦合間距與該第二耦合間距耦合至該第二輻射件。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的可調式天線，其中該第一輻射件的形狀為L型或是T型。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的可調式天線，更包括：一耦合元件，電性連接在該第二饋入部與該切換電路之間，並用以調整該第二饋入部與該切換電路之間的阻抗匹配。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的可調式天線，其中該耦合元件為一被動元件。
  15. 一種可調式天線，包括： 一第一輻射件，包括一耦合部與一第一饋入部，且該第一饋入部與一饋入訊號電性連接；一第二輻射件，電性連接至一接地面，並環繞該耦合部以形成一第一耦合間距與一第二耦合間距；以及一切換件，電性連接在該第一輻射件與該第二輻射件之間，並依據一控制訊號而決定是否導通該第一輻射件與該第二輻射件。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的可調式天線，其中該第二輻射件具有多個彎折以形成相互串接的一第一至一第四區段，該第一區段電性連接至該接地面，該第二區段與該耦合部相隔該第一耦合間距，該第四區段與該耦合部相隔該第二耦合間距。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的可調式天線，其中當該切換件導通該第一輻射件與該第二輻射件時，該可調式天線形成一倒F天線。
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