移動裝置的制作方法

本發明關于一種移動裝置，特別關于一種可節省傳輸線數量的移動裝置。

背景技術：

隨著移動通信技術的發達，移動裝置在近年日益普遍，常見的例如：手提式電腦、移動電話、多媒體播放器以及其他混合功能的攜帶型電子裝置。為了滿足人們的需求，移動裝置通常具有無線通信的功能。有些涵蓋長距離的無線通信范圍，例如：移動電話使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系統及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的頻帶進行通信，而有些則涵蓋短距離的無線通信范圍，例如：Wi-Fi、Bluetooth系統使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的頻帶進行通信。

為了使移動裝置能涵蓋各種頻帶，可調天線元件成為現今天線設計者常用的解決方案。然而，可調天線元件本身就需要一條獨立的控制信號線，若再加上其他電源信號線、射頻信號線的配置，將導致過多傳輸線無法同時容納于移動裝置的狹小內部空間中，從而衍生出許多設計問題。

技術實現要素：

為了克服現有技術所面臨的問題，在較佳實施例中，本發明提供一種移動裝置，包括：一天線結構；一可調電路元件，內嵌于該天線結構中；一T型偏壓器(Bias Tee)，其中該T型偏壓器的一第一輸入端用于接收一電源信號，該T型偏壓器的一第二輸入端用于接收一射頻信號，而該T型偏壓器的一輸出端用于輸出一混合信號；一電感元件，用于濾除該電源信號的高頻噪聲；以及一電容元件，用于濾除該射頻信號的低頻噪聲；其中該T型偏壓器的該輸出端耦接至該天線結構上的一饋入點，該天線結構 由該混合信號所激發，而該可調電路元件根據該混合信號來產生不同阻抗值。

在一些實施例中，該電感元件和該電容元件皆為該T型偏壓器的內部元件，該電感元件耦接于該T型偏壓器的該第一輸入端和該輸出端之間，而該電容元件耦接于該T型偏壓器的該第二輸入端和該輸出端之間。

在一些實施例中，該可調電路元件為一正本負二極管(PIN Diode)。

在一些實施例中，當該電源信號為一低電位時，該可調電路元件斷開且該天線結構操作于一低頻頻帶，而當該電源信號為一高電位時，該可調電路元件導通且該天線結構操作于一高頻頻帶。

在一些實施例中，該低頻頻帶介于704MHz至894MHz之間，而該高頻頻帶介于790MHz至960MHz之間。

在一些實施例中，該天線結構包括：一饋入部，其中該饋入點位于該饋入部的一第一端上；一主輻射部，其中該饋入部的一第二端耦接至該主輻射部上的一第一連接點；以及一短路部，其中該短路部的一第一端耦接至一接地電位，而該短路部的一第二端耦接至該主輻射部上的一第二連接點，而該可調電路元件內嵌于該短路部的一中間部份。

在一些實施例中，該可調電路元件為一鈦酸鍶鋇(Barium Strontium Titanate，BST)可調電容器。

在一些實施例中，當該電源信號的電位上升時，該可調電路元件的一電容值將下降且該天線結構的一操作頻率將上升，而當該電源信號的電位下降時，該可調電路元件的該電容值將上升且該天線結構的該操作頻率將下降。

在一些實施例中，該天線結構包括：一饋入部，其中該饋入點位于該饋入部的一第一端上，該饋入部的一第二端耦接至該可調電路元件；一主輻射部，其中該可調電路元件內嵌于該主輻射部的一中間部份；一電容器；一連接部，其中該饋入部的一第三端經由該電容器耦接至該連接部的一第一端，而該連接部的一第二端耦接至該主輻射部上的一連接點；以及一短路部，其中該短路部的一第一端耦接至一接地電位，而該短路部的一第二端耦接至該連接部的該第一端。

附圖說明

圖1為顯示根據本發明一實施例所述的移動裝置的示意圖；

圖2為顯示根據本發明一實施例所述的天線結構的示意圖；

圖3為顯示根據本發明一實施例所述的天線結構的返回損失圖；

圖4為顯示根據本發明一實施例所述的天線結構的示意圖；以及

圖5為顯示根據本發明一實施例所述的天線結構的返回損失圖。

其中，附圖標記說明如下：

100～移動裝置；

110、200、400～天線結構；

120、280、480～可調電路元件；

130～T型偏壓器；

131～T型偏壓器的第一輸入端；

132～T型偏壓器的第二輸入端；

133～T型偏壓器的輸出端；

140～電容元件；

150～電感元件；

210、410～饋入部；

211、411～饋入部的第一端；

212、412～饋入部的第二端；

220、420～主輻射部；

221、421～主輻射部的第一端；

222、422～主輻射部的第二端；

223～第一連接點；

224～第二連接點；

230、450～短路部；

231、451～短路部的第一端；

232、452～短路部的第二端；

413～饋入部的第三端；

423～連接點；

430～電容器；

440～連接部；

441～連接部的第一端；

442～連接部的第二端；

481～可調電路元件的第一端；

482～可調電路元件的第二端；

483～可調電路元件的控制端；

CC1～第一曲線；

CC2～第二曲線；

CC3～第三曲線；

CC4～第四曲線；

CC5～第五曲線；

FP～饋入點；

S1～電源信號；

S2～射頻信號；

S3～混合信號；

VSS～接地電位。

具體實施方式

為讓本發明的目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明的具體實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

圖1為顯示根據本發明一實施例所述的移動裝置100的示意圖。移動裝置100可以是一智能手機(Smart Phone)、一平板電腦(Tablet Computer)，或是一筆記型電腦(Notebook Computer)。如圖1所示，移動裝置100包括：一天線結構110、一可調電路元件(Tunable Circuit Element)120、一T型偏壓器(Bias Tee)130、一電感元件140，以及一電容元件150。必須理解的是，雖然未顯示于圖1中，移動裝置100更可包括其他元件，例如：一處理器、一顯示器、一觸控模組、一電池、一揚聲器，以及一外殼。

天線結構110可以用導體材料制成，例如：銅、銀、鋁、鐵，或是其合金。天線結構110可設置于一介質基板(Dielectric Substrate)上，例如： 一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)或是一FR4(Flame Retardant 4)基板。天線結構110的種類和形狀在本發明中并不特別限制。舉例而言，天線結構110可以是一單極天線(Monopole Antenna)、一偶極天線(Dipole Antenna)、一回圈天線(Loop Antenna)、一補釘天線(Patch Antenna)，或是一螺旋天線(Helical Antenna)。可調電路元件120內嵌于天線結構110中，并用于提供不同阻抗值。T型偏壓器130具有一第一輸入端131、一第二輸入端132，以及一輸出端133，其中T型偏壓器130的第一輸入端131用于接收一電源信號(Power Signal)S1，T型偏壓器130的第二輸入端132用于接收一射頻信號(Radio Frequency Signal)S2，而T型偏壓器130的輸出端133用于輸出一混合信號(Mixed Signal)S3。大致而言，電源信號S1為一低頻信號，射頻信號S2為一高頻信號，而混合信號S3則為電源信號S1和射頻信號S2二者單純作線性疊加的結果。T型偏壓器130的輸出端133耦接至天線結構110上的一饋入點FP。天線結構110由混合信號S3(特別是射頻信號S2)所激發。可調電路元件120根據混合信號S3(特別是電源信號S1)來產生不同阻抗值。電感元件140可以是一繞線式電感器(Coil Inductor)或是一芯片電感器(Chip Inductor)。電感元件140用于濾除電源信號S1的高頻噪聲。電容元件150可以是一平行板電容器(Parallel-plate Capacitor)或是一芯片電容器(Chip Capacitor)。電容元件150用于濾除射頻信號S2的低頻噪聲。在圖1的實施例中，電感元件140和電容元件150皆為T型偏壓器130的內部元件，其中電感元件140耦接于T型偏壓器130的第一輸入端131和輸出端133之間，而電容元件150耦接于T型偏壓器130的第二輸入端132和輸出端133之間。在其他實施例中，電感元件140和電容元件150亦可改為獨立于T型偏壓器130的外部的元件。

在移動裝置100的前述設計中，通過使用T型偏壓器130，低頻的電源信號S1與高頻的射頻信號S2二者互相結合，形成單一混合信號S3，因此，僅需要單一條傳輸導線來傳送此混合信號S3，即可同時達成激發天線結構110和控制可調電路元件120的阻抗值的雙重效果。天線結構110更可根據可調電路元件120的不同阻抗值來操作于多重頻帶。本發明可避免傳統可調天線元件中導線數量過多的問題，并可減少移動裝置100內有限設計空間的浪費，是以其很適合應用于各種小型化的移動通信裝置 當中。

以下實施例用于說明天線結構110及可調電路元件120二者搭配的各種實際案例。必須理解的是，這些實施例僅為舉例說明本發明的細部特征，而非用于限制本發明的專利范圍。

圖2為顯示根據本發明一實施例所述的天線結構200的示意圖。天線結構200可套用于圖1的移動裝置100。在圖2的實施例中，一可調電路元件280為一正本負二極管(PIN Diode)。天線結構200包括：一饋入部210、一主輻射部220，以及一短路部230。饋入部210、主輻射部220，短路部230皆可用金屬材料制成，且皆設置于一介質基板205上。主輻射部220大致為一倒U字形。主輻射部220具有一第一端221和一第二端222，其皆為開路端(Open End)。主輻射部220上更有一第一連接點223和一第二連接點224，其位于不同位置。饋入部210大致為一直條形。饋入部210大致垂直于主輻射部220。饋入部210具有一第一端211和一第二端212，其中天線結構200的一饋入點FP位于饋入部210的第一端211上，而饋入部210的第二端212耦接至主輻射部220上的第一連接點223。天線結構200的饋入點FP更可連接至一T型偏壓器的一輸出端，以接收一混合信號，如圖1的實施例所述。短路部230大致為一N字形。短路部230具有一第一端231和一第二端232，其中短路部230的第一端231耦接至一接地電位VSS，而短路部230的第二端232耦接至主輻射部220上的第二連接點224。可調電路元件280內嵌于短路部230的一中間部份。詳細而言，可調電路元件280(正本負二極管)的一陽極經由短路部230的上半部耦接至第二連接點224，而可調電路元件280的一陰極經由短路部230的下半部耦接至接地電位VSS。可調電路元件280根據混合信號(特別是電源信號S1)選擇性地導通或斷開，以提供不同阻抗值，使得天線結構200可操作于多重頻帶。

圖3為顯示根據本發明一實施例所述的天線結構200的返回損失(Return Loss)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，縱軸代表返回損失(dB)。請一并參考圖2、3。當混合信號中的電源信號為一低電位(例如，低于0.7V)時，可調電路元件280斷開且天線結構200操作于一低頻頻帶，如一第一曲線CC1所示。反之，當混合信號中的電源信號為一高電位(例如，高于 0.7V)時，可調電路元件280導通且天線結構200操作于一高頻頻帶，如一第二曲線CC1所示。在一些實施例中，前述低頻頻帶介于704MHz至894MHz之間(美國標準)，而前述高頻頻帶介于790MHz至960MHz之間(歐盟標準)。因此，通過調整混合信號中的電源信號，天線結構200可以在不改變天線尺寸的情況下，同時能涵蓋美規和歐規的LTE(Long Term Evolution)頻帶。

圖4為顯示根據本發明一實施例所述的天線結構300的示意圖。天線結構400可套用于圖1的移動裝置100。在圖4的實施例中，一可調電路元件480為一鈦酸鍶鋇(Barium Strontium Titanate，BST)可調電容器。天線結構400包括：一饋入部410、一主輻射部420、一電容器430、一連接部440，以及一短路部450。饋入部410、主輻射部420、連接部440，以及短路部450皆可用金屬材料制成，且皆設置于一介質基板405上。主輻射部420大致為一倒U字形。主輻射部420具有一第一端421和一第二端422，其皆為開路端(Open End)。主輻射部420上更有一連接點423。可調電路元件480為內嵌于主輻射部420的一中間部份。饋入部410大致為一N字形。饋入410具有一第一端411、一第二端412，以及一第三端413，其中天線結構400的一饋入點FP位于饋入部410的第一端411上，饋入部410的一第二端412耦接至可調電路元件480。天線結構400的饋入點FP更可連接至一T型偏壓器的一輸出端，以接收一混合信號，如圖1的實施例所述。混合信號中的電源信號可經由饋入部410的第二端412傳送至可調電路元件480，以控制可調電路元件480的阻抗值。詳細而言，可調電路元件480為一三端口元件(Three-port Element)，并具有一第一端481、一第二端482，以及一控制端483，其中可調電路元件480的一第一端481和一第二端482皆耦接至主輻射部420(類似一可變電容器的二端)，而可調電路元件480的控制端483耦接至饋入部410的第二端412，以接收混合信號中的電源信號。舉例而言，可調電路元件480可根據電源信號來提供不同的電容值，使得天線結構400可操作于多重頻帶。電容器430則具有一固定電容值，其作為饋入部410的一直流阻斷器。連接部440大致為一直條形。連接部440大致垂直于主輻射部320。連接部440具有一第一端441和一第二端442，其中饋入部410的第三端413經由電容器430 耦接至連接部440的第一端441，而連接部440的第二端442耦接至主輻射部420上的連接點423。短路部450大致為一L字形。短路部450具有一第一端451和一第二端452，其中短路部450的第一端451耦接至一接地電位VSS，而短路部450的第二端452耦接至連接部440的第一端441。

圖5為顯示根據本發明一實施例所述的天線結構500的返回損失(Return Loss)圖，其中橫軸代表操作頻率(MHz)，縱軸代表返回損失(dB)。請一并參考第4、5圖。一第三曲線CC1可代表電源信號的電位為0V時天線結構400的操作特性，此時可調電路元件480的一電容值約為8pF。一第四曲線CC4可代表電源信號的電位為10V時天線結構400的操作特性，此時可調電路元件480的電容值約為5pF。一第五曲線CC5可代表電源信號的電位為18V時天線結構400的操作特性，此時可調電路元件480的電容值約為2pF。亦即，當混合信號中的電源信號的電位上升時，可調電路元件480的電容值將下降且天線結構400的操作頻率將上升；而當混合信號中的電源信號的電位下降時，可調電路元件480的電容值將上升且天線結構400的操作頻率將下降。因此，通過調整混合信號中的電源信號，天線結構400可以在不改變天線尺寸的情況下，同時能涵蓋高低頻的操作頻帶，例如：美規和歐規的LTE頻帶。

本發明提供一種新穎的移動裝置和天線結構。和傳統可調天線元件相比，本發明至少有以下優勢：(1)減少傳輸線的數量；(2)減少天線結構的整體面積；(3)增加天線結構的操作頻寬；(4)簡化天線的復雜度；以及(5)降低制造成本。因此，本發明很適合應用于各種小型化的移動通信裝置當中。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形狀，以及頻率范圍皆非為本發明的限制條件。天線設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明的移動裝置和天線結構并不僅限于圖1-5所圖示的狀態。本發明可以僅包括圖1-5的任何一或多個實施例的任何一或多項特征。換言之，并非所有圖示的特征均須同時實施于本發明的移動裝置和天線結構當中。

在本說明書以及權利要求中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間并沒有順序上的先后關系，其僅用于標示區分兩個具有相同名字的不同元件。

本發明雖以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發明的范圍，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視所附的權利要求所界定者為準。