TWI772713B

TWI772713B - 天線裝置及其靜電防護方法

Info

Publication number: TWI772713B
Application number: TW108141815A
Authority: TW
Inventors: 王智瑋
Original assignee: 和碩聯合科技股份有限公司
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2022-08-01
Also published as: US11417952B2; CN112821089B; TW202121733A; CN112821089A; US20210151872A1

Abstract

本揭示提出一種具有靜電防護功能的天線裝置及其靜電防護方法。天線裝置包括第一天線、第二天線、電壓準位判斷電路、切換電路以及射頻前端電路。切換電路選擇性地耦接至第一天線或第二天線。射頻前端電路耦接該切換電路，並控制切換電路耦接至第一天線及第二天線的其中一者，以進行通訊傳輸。電壓準位判斷電路感測第一天線及第二天線的其中該者的電壓準位。當電壓準位判斷電路判斷電壓準位大於臨界電壓時，電壓準位判斷電路傳送控制訊號至射頻前端電路，以控制切換電路耦接至第一天線以及第二天線的其中另一者，以續行通訊傳輸。

Description

天線裝置及其靜電防護方法

本揭示是有關於一種天線裝置，且特別是有關於一種具有靜電防護功能的天線裝置及其靜電防護方法。

為因應現代人的需求，當前的電子產品功能越來越多，使得靜電放電（Electrostatic Discharge，ESD）的問題變得更加複雜，因此當前的電子產品幾乎都需要經過相關的靜電測試。然而，特別是對於搭載有天線裝置的電子產品而言，由於靜電對於天線裝置的影響甚大，因此搭載有天線裝置的電子產品在開發的過程中，必須加以設計以克服靜電的問題。舉例而言，對於搭載有WiFi裝置的電子產品，由於WiFi裝置的天線常被放置在靠近電子產品的外部，因此WiFi裝置的天線容易被靜電電流擊中，而造成誤動作或是功能損毀的情況。有鑑於此，以下將提出幾個實施例的解決方案。

本揭示提供一種具有靜電防護功能的天線裝置及其靜電防護方法，可提供有效的靜電防護效果。

本揭示的具有靜電防護功能的天線裝置包括第一天線、第二天線、電壓準位判斷電路、切換電路以及射頻前端電路。切換電路選擇性地耦接至第一天線或第二天線。射頻前端電路耦接切換電路，並用以控制切換電路耦接至第一天線及第二天線的其中一者，以進行通訊傳輸。電壓準位判斷電路耦接至第一天線以及第二天線。電壓準位判斷電路用以感測第一天線及第二天線的其中該者的電壓準位，並用以判斷電壓準位是否大於臨界電壓。當電壓準位判斷電路判斷電壓準位大於臨界電壓時，電壓準位判斷電路傳送控制訊號至射頻前端電路，以控制切換電路耦接至第一天線以及第二天線的其中另一者，以續行通訊傳輸。

本揭示的天線裝置的靜電防護方法包括以下步驟：藉由射頻前端電路控制切換電路耦接至第一天線或第二天線；藉由一電壓準位判斷電路感測第一天線及第二天線的其中一者的電壓準位，並用以判斷電壓準位是否大於臨界電壓；以及當電壓準位判斷電路判斷電壓準位大於臨界電壓時，藉由電壓準位判斷電路傳送控制訊號至射頻前端電路，以控制切換電路耦接至第一天線以及第二天線的其中另一者，以續行通訊傳輸。

基於上述，本揭示的具有靜電防護功能的天線裝置及其靜電防護方法，可感測正在進行通訊傳輸的天線是否接收到靜電能量，而即時地將收到靜電能量的天線斷線，以達到良好的靜電防護效果，並且還可立即切換由其他天線來維持通訊傳輸功能。

為讓本揭示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。

為了使本揭示之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本揭示確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。

圖1是依照本揭示的一實施例的天線裝置的示意圖。參考圖1，天線裝置100包括第一天線110、第二天線120、電壓準位判斷電路（Voltage Level Circuit，VLC）130、切換電路140以及射頻前端電路（RF front end circuit）150。切換電路140選擇性地耦接至第一天線110或第二天線120。射頻前端電路150耦接切換電路140，並用以控制切換電路140耦接第一天線110以及第二天線120的其中一者，以進行通訊傳輸。電壓準位判斷電路130耦接第一天線110以及第二天線120。電壓準位判斷電路130用以即時感測第一天線110以及第二天線120的其中該者的電壓準位，以監控正在進行通訊傳輸的第一天線110以及第二天線120的其中該者是否接收到靜電能量。

在本實施例中，當電壓準位判斷電路130判斷第一天線110以及第二天線120的其中該者的電壓準位大於臨界電壓時，表示第一天線110以及第二天線120的其中該者接收到靜電能量。對此，切換電路140將第一天線110以及第二天線120的其中該者切換為斷路，並且將射頻前端電路150切換為耦接第一天線110以及第二天線120的其中另一者，以續行通訊傳輸。因此，本實施例的天線裝置100可提供良好的靜電防護效果。並且，在一實施例中，第一天線110以及第二天線120可具有重疊頻段，以使天線裝置100在天線在切換過程中仍可保持良好的通訊傳輸功能。此外，在又一實施例中，第一天線110以及第二天線120可操作在相同頻段，例如操作在WiFi、4G或5G的通訊頻段，但本揭示並不限於此。

圖2是依照本揭示的一實施例的天線裝置的訊號波形圖。參考圖1以及圖2，舉例而言，在時間t1前，當射頻前端電路150藉由切換電路140耦接第一天線110以進行通訊傳輸時，電壓準位判斷電路130可感測到第一天線110具有對應於通訊訊號的高電壓準位的電壓Vant1。在時間t1時，第一天線110接收到靜電能量（圖中未繪示，圖中所繪示的電壓Vant1的變化僅代表第一天線110是否正在進行通訊傳輸，並非第一天線110的電壓變化。電壓Vant2亦然），以使電壓準位判斷電路130感測到第一天線110的電壓準位發生變化。並且，當此電壓位準超過一臨界電壓值時，電壓準位判斷電路130判斷第一天線110接收到靜電能量，因此電壓準位判斷電路130的電壓VC從低電壓準位轉為高電壓準位，並據此輸出控制訊號CS1至射頻前端電路150。

在時間t2時，射頻前端電路150可依據控制訊號CS1輸出對應的切換訊號SS至切換電路140。切換電路140依據切換訊號SS將第一天線110切換為斷路（開路），亦即切換電路140的電壓SW切換為ON（高電壓準位）。並且，將射頻前端電路150切換為耦接至第二天線120，以續行經由第二天線120進行通訊傳輸。需要注意的是，時間t1和時間t2之間的差距非常短暫，使得靜電能量不會進到天線裝置100內，且用戶端不會感受到通訊中斷。並且，由於射頻前端電路150不再經由第一天線110進行通訊傳輸，因此第一天線110所對應於通訊訊號的電壓準位的電壓Vant1改變為低電壓準位，而第二天線120具有對應於通訊訊號的高電壓準位的電壓Vant2。

接著，在時間t3時，電壓準位判斷電路130感測到第一天線110的電壓準位恢復至小於或等於臨界電壓時，表示第一天線110靜電放電結束，則電壓準位判斷電路130的電壓VC從高電壓準位轉為低電壓準位，並輸出控制訊號CS2至切換電路140，亦即切換電路140的電壓SW切回OFF（低電壓準位）。因此，在時間t4時，切換電路140將第二天線120切換為斷路（開路），並且將射頻前端電路150切換為重新耦接第一天線110，以續行通訊傳輸。需要注意的是，時間t3和時間t4之間的差距同樣非常短暫，使得用戶端不會感受到通訊中斷。另外，第一天線110的靜電放電的時間長度為時間t2到時間t4。對此，由於靜電放電的過程亦相當快速，因此實際上時間t2和時間t4之間的差距也是非常短暫。

據此，本實施例的天線裝置100可自動地判斷正在進行通訊傳輸的天線是否接收到靜電能量，以將正在進行通訊傳輸的天線斷路而切換至另一天線，直到靜電放電結束後，再切換回原先進行通訊傳輸的天線，進而提供有效的靜電防護效果，並且可保持天線裝置100可持續進行通訊傳輸。於其他一些實施例中，即使天線裝置100判斷原先正在進行通訊傳輸的天線（例如第一天線110）靜電放電結束，還是繼續維持現在正在進行通訊傳輸的天線（例如第二天線120）進行通訊傳輸，直至第二天線120接收到靜電能量。

圖3是依照本揭示的一實施例的靜電能量的放電示意圖。參考圖1至圖3，圖3用於說明天線上的靜電能量的放電情形。在本實施例中，當正在進行通訊傳輸的天線（第一天線110或第二天線120）接收到靜電能量時，電壓準位判斷電路130可感測到天線的電壓準位發生劇烈的變化，並且電壓VC會從低電壓準位轉為高電壓準位。詳細而言，由於天線可能在極短的時間長度tr內接收到如圖3所示的靜電電流，天線的電壓準位將會突然地升高，其中時間長度tr可例如是幾個奈秒（ns）。因此，電壓準位判斷電路130依據正在進行通訊傳輸的天線的電壓準位是否高於臨界電壓，以使射頻前端電路150可即時地在小於時間長度tr的時間內立即地將正在進行通訊傳輸的天線斷路，並且切換由另一天線進行通訊傳輸。並且，附帶一提的是，由於靜電電流的放電速度很快，因此當電壓準位判斷電路130判斷正在放電的天線的電壓準位已低於臨界電壓時，射頻前端電路150可立即地切換耦接至原先進行通訊傳輸且放電後的天線，來續行通訊傳輸。換言之，由於切換天線的時間長度相當短暫，因此本實施例的天線裝置100的通訊品質在實際天線切換過程中不會受到太大影響。

圖4是依照本揭示的一實施例的靜電防護方法的流程圖。參考圖4，圖4的靜電防護方法可至少適用於圖1的天線裝置100，以使天線裝置100可藉由進行以下步驟S410~S430來達成靜電防護。

在步驟S410中，射頻前端電路150控制切換電路140耦接至第一天線110及第二天線120的其中一者，以進行通訊傳輸，其中切換電路140選擇性地耦接至第一天線110或第二天線120。

在步驟S420中，電壓準位判斷電路130感測第一天線110及第二天線120的其中該者的電壓準位，並用以判斷該電壓準位是否大於臨界電壓。若否，則天線裝置100繼續進行步驟S410，而繼續以第一天線110以及第二天線120的其中之一進行通訊傳輸。若是，則天線裝置100進行步驟S430。

在步驟S430中，當電壓準位判斷電路130判斷電壓準位大於臨界電壓時，藉由電壓準位判斷電路130傳送控制訊號CS1/CS2至射頻前端電路150，以控制切換電路140耦接至第一天線110以及第二天線120的其中另一者，以續行通訊傳輸。因此，本實施例的靜電防護方法可使天線裝置100具有良好的靜電防護效果。

另外，本實施例的靜電防護方法以及天線裝置100的其他實施方式、技術細節以及元件特徵可以由圖1至圖3實施例的敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，本揭示的具有靜電防護功能的天線裝置及其靜電防護方法，可即時地感測正在進行通訊傳輸的第一天線以及第二天線的其中之一的電壓準位。當第一天線以及第二天線的其中之一接收到靜電能量時，本揭示的天線裝置可立即地將第一天線以及第二天線的其中之一切換為斷路，以避免射頻前端電路因接收到具有過大的靜電能量而造成損壞。並且，本揭示的天線裝置還可對應地切換至第一天線以及第二天線的其中之另一來進行通訊傳輸，以避免通訊中斷。

雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:天線裝置 110:第一天線 120:第二天線 130:電壓準位判斷電路 140:切換電路 150:射頻前端電路 CS1、CS2:控制訊號 SS:切換訊號 VC、SW、Vant1、Vant2:電壓 t1、t2、t3、t4:時間 tr:時間長度 S410~S430:步驟

圖1是依照本揭示的一實施例的天線裝置的示意圖。圖2是依照本揭示的一實施例的天線裝置的訊號波形圖。圖3是依照本揭示的一實施例的靜電能量的放電示意圖。圖4是依照本揭示的一實施例的靜電防護方法的流程圖。

100:天線裝置

110:第一天線

120:第二天線

130:電壓準位判斷電路

140:切換電路

150:射頻前端電路

CS1、CS2:控制訊號

SS:切換訊號

Claims

一種具有靜電防護功能的天線裝置，包括：一第一天線；一第二天線；一切換電路，選擇性地耦接至該第一天線或該第二天線；一射頻前端電路，耦接該切換電路，並用以控制該切換電路耦接至該第一天線及該第二天線的其中一者，以進行通訊傳輸；以及一電壓準位判斷電路，耦接至該第一天線以及該第二天線，該電壓準位判斷電路用以感測該第一天線及該第二天線的其中該者的一電壓準位，並用以判斷該第一天線及該第二天線的其中該者的該電壓準位是否大於一臨界電壓，當該電壓準位判斷電路判斷該第一天線及該第二天線的其中該者的該電壓準位大於該臨界電壓時，該電壓準位判斷電路傳送一控制訊號至該射頻前端電路，以控制該切換電路耦接至該第一天線以及該第二天線的其中另一者，以續行通訊傳輸。
如申請專利範圍第1項所述的天線裝置，其中該射頻前端電路依據該控制訊號來輸出一切換訊號至該切換電路，以使該切換電路依據該切換訊號進行切換。
如申請專利範圍第1項所述的天線裝置，其中當該第一天線以及該第二天線的其中該者的該電壓準位高於該臨界電壓時，該第一天線以及該第二天線的其中一者接收到一靜電能量。
如申請專利範圍第1項所述的天線裝置，其中當該電壓準位判斷電路更判斷該第一天線以及該第二天線的其中該者的該電壓準位恢復至小於或等於該臨界電壓時，該電壓準位判斷電路傳送另一控制訊號至該射頻前端電路，以控制該切換電路重新耦接至該第一天線以及該第二天線的其中該者。
如申請專利範圍第1項所述的天線裝置，其中該第一天線以及該第二天線具有一重疊頻段。
一種天線裝置的靜電防護方法，包括：藉由一射頻前端電路控制一切換電路耦接至一第一天線及一第二天線的其中一者，以進行通訊傳輸；藉由一電壓準位判斷電路感測該第一天線及該第二天線的其中該者的一電壓準位，並判斷該第一天線及該第二天線的其中該者的該電壓準位是否大於一臨界電壓；以及當該電壓準位判斷電路判斷該第一天線及該第二天線的其中該者的該電壓準位大於該臨界電壓時，藉由該電壓準位判斷電路傳送一控制訊號至該射頻前端電路，以控制該切換電路耦接至該第一天線以及該第二天線的其中另一者，以續行通訊傳輸。
如申請專利範圍第6項所述的靜電防護方法，其中將控制該切換電路耦接至該第一天線以及該第二天線的其中另該者，以續行通訊傳輸的步驟包括：藉由該射頻前端電路依據該控制訊號來輸出一切換訊號至該切換電路，以使該切換電路依據該切換訊號進行切換。
如申請專利範圍第6項所述的靜電防護方法，其中當該第一天線以及該第二天線的其中該者的該電壓準位高於該臨界電壓，該第一天線以及該第二天線的其中該者接收到一靜電能量。
如申請專利範圍第6項所述的靜電防護方法，更包括：當該電壓準位判斷電路更判斷該第一天線以及該第二天線的其中該者的該電壓準位恢復以小於或等於該臨界電壓時，藉由該電壓準位判斷電路傳送另一控制訊號至該射頻前端電路，以控制該切換電路重新耦接至該第一天線以及該第二天線的其中該者。
如申請專利範圍第6項所述的靜電防護方法，其中該第一天線以及該第二天線具有一重疊頻段。