TWI677199B - 通訊裝置之介面模組 - Google Patents

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洪崇育
Chung-Yu Hung
戴禎坊
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Abstract

本發明內容包含一種通訊裝置之介面模組，包含：第一開關，配置該第一開關以形成第一匹配元件與第一接地元件中之一個元件與該通訊裝置之天線之第一饋電點之間之第一連接；第二開關，配置該第二開關以形成第二匹配元件與第二接地元件中之一個元件與該天線之第二饋電點之間之第二連接；以及第三開關，配置該第三開關以形成在該第一匹配元件與該第二匹配元件中之一個元件與收發機之間之第三連接。

Description

通訊裝置之介面模組
本發明係有關於一種無線通訊裝置之介面模組(interface module)。更具體地，本發明涉及一種連接無線通訊裝置之天線與收發機之低功耗介面模組。
於此所述之背景內容係一般用以表示本發明之習知技術與本案之前後關係。就於此背景部分敘述之發明人之作品而言，不應表達或暗示性地被當作核駁本發明之先前技術，亦不適格作為申請時之先前技術。
當無線通訊裝置處於發送(TX)模式或接收(RX)模式時，可使用天線通過空中發送或接收射頻(RF)信號。當在無線通訊裝置(例如，行動電話)使用天線時，天線會在特定場景中降低效能。例如，通過使用者手持行動電話之方式，會降低行動電話中天線之效能。當使用者使用右手、左手或雙手持握行動電話時，使用者之手會阻擋RF信號，並且由此降低天線之性能。在另一場景中，當使用行動電話通話時，使用者會將行動電話靠近右耳或左耳。除了手持行動電話，使用者之頭部會進一步降低天線性能。
為了改善不同場景中天線性能，通過改變天線饋電點(feeding point)與接地點之位置，設計天線能生成不同輻射場型(radiation pattern)。例如，在先前技術中，能夠改變饋電點與接地點位置之天線需要調諧元件(tunable component)，例如，調諧電容器，這導致天線製作成本之增大。
此外，當天線工作在不同共振頻率下，具有固定饋電點之天線生成之輻射場型可朝向不同方向。在這種情況下，先前技術中之天線不適用於載波聚合(Carrier Aggregation，CA)，其中，CA是長期演進(LTE)高級標準之重要特徵。因此，如何在使得天線適用CA情況下降低天線之製作成本成為待討論之話題。
有鑑於此，本發明方面提供一種通訊裝置之介面模組，包含：第一開關，配置該第一開關以形成第一匹配元件與第一接地元件中之一個元件與該通訊裝置之天線之第一饋電點之間之第一連接；第二開關，配置該第二開關以形成第二匹配元件與第二接地元件中之一個元件與該天線之第二饋電點之間之第二連接；以及第三開關，配置該第三開關以形成在該第一匹配元件與該第二匹配元件中之一個元件與收發機之間之第三連接。
其他實施方式與優勢將在下面作詳細描述。上述概要並非以界定本發明為目的。本發明由權利要求範圍所界定。
10、30、50‧‧‧介面模組
100、102、104、300、302、304、500、502、504‧‧‧開關
參考下列圖檔詳細描述作為示例提出之本發明各種實施例，其中，相同數字涉及相同元件，其中：第1圖係根據本發明實施例描述之介面模組之示意圖；第2圖係根據本發明實施例描述之工作在模式M2中之介面模組之示意圖；第3圖係根據本發明實施例描述之介面模組之示意圖；第4圖係根據本發明實施例描述之工作在模式M4之介面模式之示意圖； 第5圖係根據本發明實施例描述之介面模式之示意圖。
在說明書及後續之申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續之申請專利範圍並不以名稱之差異來作為區分元件之方式，而是以元件在功能上之差異來作為區分之準則。在通篇說明書及後續請求項當中所提及之「包括」和「包含」係為一開放式用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接之電氣連接手段。間接電氣連接手段包括通過其他裝置進行連接。
接下來之描述是實現本發明之最佳實施例，其是為了描述本發明原理之目的，並非對本發明之限制。可以理解的是，本發明實施例可由軟體、硬體、韌體或其任意組合來實現。
請參考第1圖，第1圖係依據本發明實施例描述之一介面模組10之示意圖。可在無線通訊裝置(例如，行動電話、平板電腦以及手提電腦)中使用介面模組10，用於連接無線通訊裝置之天線與收發機。在本示例中，將收發機配置在無線通訊裝置之主板(main board)上，以及將天線配置在無線通訊裝置之子板(secondary board)上。主板與子板可為無線通訊裝置之金屬外殼之不同部分。例如，無線通訊裝置可包含金屬後蓋，並且主板與子板是金屬後蓋之不同部分，其通過溝道(trench)進行分割。此外，溝道可為天線槽孔。
如第1圖所示，介面模組10包含開關100、102、104、匹配元件MC1、MC2以及接地元件GC1、GC2，其中，上述元件皆位於無線通訊裝置之主板上。開關100包含耦接天線之饋電點FP1之杆端(pole end)P1、耦接匹配元件MC1之擲端(throw end)T1以及耦接接地元件GC1之擲端T2，並且使用該開關100生成 匹配元件MC1、接地元件GC1中一個元件與饋電點FP1之間之連接。開關102包含耦接天線之饋電點FP2之杆端P2、耦接接地元件GC2之擲端T3以及耦接匹配元件MC2之擲端T4，並且使用該開關102生成接地元件GC2、匹配元件MC2中一個元件與饋電點FP2之間之連接。值得注意的是，匹配元件MC1與MC2可為電容器，並且每個接地元件GC1與GC2可包含連接主板接地端之電感元件、電容元件或路徑。開關104包含耦接通訊裝置之收發機之杆端P3、耦接匹配元件MC1之擲端T5以及耦接匹配元件MC2之擲端T6。通過採用第1圖所示之結構，可最小化用於連接天線與收發機以及形成發射信號之信號饋電路徑之電路元件數量。進一步地，在不使用調諧元件(例如，調諧電容器)情況下實現介面模組10。因此，可降低通訊裝置之製造成本。
詳細地，介面模組10工作在模式M1或模式M2，以生成不同輻射場型。在第1圖所示之示例中，介面模組10工作在模式M1。開關100形成饋電點FP1與匹配元件MC1之間之連接，開關102形成饋電點FP2與接地元件GC2之間之連接，以及開關104形成收發機與匹配元件MC1之間之連接。在這種情況下，形成穿過匹配元件MC1、饋電點FP1、天線、饋電點FP2以及接地元件GC2之信號饋電路徑，以建立朝向方向DD1之輻射場型RP1。
請參考第2圖，第2圖係依據本發明實施例描述之工作在模式M2中之一介面模組10之示意圖。如第2圖所示，開關100形成饋電點FP1與接地元件GC1之間之連接，開關102形成饋電點FP2與匹配元件MC2之間之連接，以及開關104形成收發機與匹配元件MC2之間之連接。在這種情況下，形成穿過匹配元件MC2、饋電點FP2、天線、饋電點FP1以及接地元件GC1之信號饋電路徑，以建立朝向方向DD2之輻射場型RP2。值得注意的是，方向DD1不同於方向DD2。例如，方向DD1與DD2可為不同方向(例如，左與右，或者上與下)。
此外，根據不同應用以及設計概念，可改變接地元件GC1與GC2。例 如，接地元件GC1與GC2可為與收發機接地端(即，主板之接地端)之導通路徑、電感元件或電容元件中之一個，但本發明並不局限於此。通過改變接地元件GC1與GC2，可改變介面模組10之工作頻率，以滿足各種通訊協議之標準。
請參考第3圖，第3圖係依據本發明實施例描述之一介面模組30之示意圖。值得注意的是，介面模組30與第1圖所示之介面模組10相似，並且具有相似功能之元件使用相同符號。如第3圖所示，介面模組30包含開關300、302、304、電容CC1、CC2、C1、C2以及電感L1、L2。在第3圖中，開關300包含耦接天線之饋電點FP1之杆端P4、耦接電容器CC1之擲端T7、耦接電容器C1之擲端T8、耦接電感器L1之擲端T9以及耦接接地端GND之擲端T10。利用開關300形成杆端P4(即，饋電點FP1)與任意擲端T7-T10之一個之間之連接。相似地，開關302包含耦接天線之饋電點FP2之杆端P5、耦接電容器CC2之擲端T11、耦接電容器C2之擲端T12、耦接電感器L2之擲端T13以及耦接接地端GND之擲端T14。利用開關302形成杆端P5(即，饋電點FP2)與任意擲端T11-T14之一個之間之連接。開關304包含耦接收發機之杆端P6、耦接電容器CC1之擲端T15、耦接電容器CC2之擲端T16，並且利用開關304形成杆端P6(即，收發機)與任意擲端T15-T16之一個之間之連接。在示例中，開關300與302是單刀四擲(SP4T)開關，開關304是單刀雙擲(SP2T)開關。通過切換開關300、302以及304，介面模組30能通過最少電路元件提供兩個不同輻射場型。
接下來將簡要描述介面模式30之工作細節。當工作在與介面模組10之模式M1相似之模式M3時，開關300形成饋電點FP1與擲端T7之間之連接，開關302形成饋電點FP2與擲端T12-T14之一個之間之連接，以及開關304形成收發機與擲端T15之間之連接。換句話說，電容器C2、電感器L2以及接地端GND中之一個可與第1圖所示之接地元件GC2相似。
在第3圖所示之示例，開關304形成饋電點FP2與擲端T14之間之連 接。在這種情況下，形成穿過電容器CC1、饋電點FP1、天線、饋電點FP2以及任意電容器C2、電感器L2以及接地端GND中之一個之導通路徑，以建立朝向方向DD3之輻射場型RP3。
值得注意的是，當介面模式30工作在模式M3時，通過將開關302切換至耦接擲端T12、T13或T14，可改變天線之共振頻率。在示例中，當工作在模式M3時將天線之共振頻率設定在900MHz，並且開關302形成杆端P5與擲端T14之間之連接。當介面模組30工作在模式M3時，通過將開關302切換至形成杆端P5與擲端T12之間之連接，信號饋電路徑之電容增大，並且天線之共振頻率相應增大(例如，增大至950MHz)。換句話說，通過改變開關302形成杆端P5與擲端T13之間之連接，信號饋電路徑之電感增大。介面模組30之共振頻率相應降低(例如，降低至850MHz)。在本示例中，通過改變開關302形成之連接，介面模組30之共振頻率能在850MHz-950MHz中進行變化。
在示例中，介面模組30工作在模式M4，其中，該模式M4與介面模組10之模式M2相似。在本示例中，開關300形成擲端T8-T10之任意一個擲端與饋電點FP1之間之連接，開關302形成饋電點FP2與擲端T11之間之連接，以及開關304形成收發機與擲端T16之間之連接。在這種情況下，形成穿過電容器CC2、饋電點FP2、天線、饋電點FP1與任意電容器C1、電感L1、接地端GND中一個之信號饋電路徑，以創建朝向方向DD4之輻射場型RP4。即，電容C1、電感L1以及接地端GND中之一個與第1圖所示之接地元件GC1類似。在示例中，方向DD3與DD4可為相反方向(例如，左與右，或上與下)。
請參考第4圖，第4圖係依據本發明實施例描述之工作在模式M4之介面模式30之示意圖。在第4圖中，開關300形成饋電點FP1與擲端T10之間之連接。在這種情況下，形成穿過電容器CC2、饋電點FP2、天線、饋電點FP1以及任意電容器C1、電感器L1、接地端GND中之一個之導通路徑，以創建輻射場型RP4。
請參考第5圖，第5圖係依據本發明實施例描述之一介面模式50之示意圖。介面模組50與第3圖所示之介面模組30類似，並且具有相似功能之元件與信號使用相同符號。不同於介面模式30，介面模組50增加電容元件CE，其中，該電容元件CE之一個終端耦接天線，以及另一個終端耦接主板之終端E_CE。通過增加電容元件CE，生成附加導通路徑(例如，從饋電點FP1至終端E_CE之路徑，以及從饋電點FP2至終端E_CE之另一路徑)，並且天線具有新共振模式。因此，第5圖所示之天線之共振頻率範圍擴展到較高共振頻率。
此外，當天線工作在不同頻率下，天線之單一輻射場型之方向可通過增加電容元件CE而相同。即，介面模組50使得天線適用CA應用。
在示例中，終端E CE耦接主板之接地端GND。在另一示例中，天線係槽狀天線並且電容元件CE橫穿槽狀天線之一個槽孔。即，終端E_CE耦接天線之槽孔之一個終端。在示例中，子板位於通訊裝置之金屬後蓋之上部分，主板位於金屬後蓋之下部分，以及將天線之槽孔配置在金屬後蓋之上部分與下部分之間。在本示例中，電容元件CE之一個終端耦接金屬後蓋之上部分，並且電容元件CE之另一終端耦接金屬後蓋之下部分。
值得注意的是，電容元件CE與天線耦接之位置並不限於第5圖所示(即，饋電點FP1與FP2之間之位置)。例如，電容元件CE可變為在饋電點FP2之右側終端處或者饋電點FP1之左側終端處耦接天線。
總之，在不使用高成本元件情況下，在緊湊結構中實現本示例之介面模組。通過在天線與介面模組之間增加電容元件，擴展天線之頻率範圍，並且當天線工作在不同頻率時，輻射場型之方向保持相同。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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，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。

Claims (13)

  1. 一種通訊裝置之介面模組，包含：一第一開關，配置該第一開關以形成一第一匹配元件與一第一接地元件中之一個元件與該通訊裝置之一天線之一第一饋電點之間之一第一連接；一第二開關，配置該第二開關以形成一第二匹配元件與一第二接地元件中之一個元件與該天線之一第二饋電點之間之一第二連接；以及一第三開關，配置該第三開關以形成在該第一匹配元件與該第二匹配元件中之一個元件與一收發機之間之一第三連接，其中，該第一匹配元件包含耦接在該第一開關之一第一擲端與該第三開關之一第二擲端之間之一第一耦合電容，以及該第二匹配元件包含耦接在該第二開關之一第三擲端與該第三開關之一第四擲端之間之一第二耦合電容。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置之介面模組，其中，該第一接地元件與該第二接地元件中之至少一個包含一電感元件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置之介面模組，其中，該第一接地元件與該第二接地元件中之至少一個包含一電容元件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置之介面模組，其中，該第一接地元件包含耦接在該第一開關之一第六擲端與接地端之間之一第五導通路徑，以及該第二接地元件包含耦接在該第二開關之一第五擲端與該接地端之間之一第一導通路徑。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之通訊裝置之介面模組，其中，該第一接地元件包含耦接在該第一開關之一第七擲端與主板之該接地端之間之一第一電容，以及該第二接地元件包含耦接在該第二開關之一第八擲端與該接地端之間之一第二電容。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之通訊裝置之介面模組，其中，該第一接地元件包含耦接在該第一開關之一第九擲端與該接地端之間之一第一電感，以及該第二接地元件包含耦接在該第二開關之一第十擲端與該接地端之間之一第二電感。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置之介面模組，其中，當該介面模組工作在第一模式中時，該第一開關形成該第一饋電點與該第一匹配元件之間之該第一連接，該第二開關形成該第二饋電點與該第二接地元件之間之該第二連接，以及該第三開關形成該收發機與該第一匹配元件之間之該第三連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之通訊裝置之介面模組，其中，該第二接地元件是連接主板之接地端之電感器、電容器以及導通路徑中之一個。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置之介面模組，其中，當該介面模組工作在第二模式中時，該第一開關形成該第一饋電點與該第一接地元件之間之該第一連接，該第二開關形成該第二饋電點與該第二匹配元件之間之該第二連接，以及該第三開關形成該收發機與該第二匹配元件之間之該第三連接。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之通訊裝置之介面模組，其中，該第一接地元件是連接主板之接地端之電感器、電容器以及導通路徑中之一個。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置之介面模組，其中，進一步包含：一電容元件，耦接在該天線以及該收發機之收發機接地端之間。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置之介面模組，其中，進一步包含：一電容元件，耦接穿過該天線之一槽孔。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之通訊裝置之介面模組，其中，進一步包含：一電容元件，耦接在該通訊裝置之一金屬外殼之第一部分與第二部分之間。
TW106128696A 2016-09-23 2017-08-24 通訊裝置之介面模組 TWI677199B (zh)

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