可调整频率的天线装置及调整天线频率的方法

可调整频率的天线装置及调整天线频率的方法
【专利摘要】本发明提供一种可调整频率的天线装置及调整天线频率的方法。可调整频率的天线装置包括天线、控制电路与微控制器。控制电路耦接天线，控制电路具有等效阻抗值。微控制器具有序列周边接口，微控制器透过序列周边接口连接控制电路。微控制器透过控制电路使天线操作在第一操作频率，微控制器透过控制电路侦测天线所收到的讯号强度。微控制器依据天线所收到的讯号强度调整控制电路的等效阻抗值，以改变天线的第一操作频率。
【专利说明】可调整频率的天线装置及调整天线频率的方法

【技术领域】
[0001]本发明有关于一种天线，且特别是一种可调整频率的天线装置及调整天线频率的方法。

【背景技术】
[0002]天线是无线通信装置的重要组件，在天线设计上通常要考虑到操作频率、带宽、辐射场型等。依据天线所应用通讯规格与无线通信产品的使用环境，天线必须要被设计为具有符合通讯规格的操作频率与带宽。然而，天线的驻波比(Standing Wave Rat1, SffR)可能受到外在环境的影响而改变，进而使得天线在所需的操作频率得不到较好的驻波比。天线的工作频率会随着环境而飘移。如此，可能造成天线在使用上无法发挥其良好特性。


【发明内容】

[0003]本发明实施例提供一种可调整频率的天线装置及调整天线频率的方法，使用软件控制方式调整天线的操作频率。
[0004]本发明实施例提供一种可调整频率的天线装置，其包括天线、控制电路与微控制器。控制电路耦接天线，控制电路具有等效阻抗值。微控制器具有序列周边接口，微控制器透过序列周边接口连接控制电路。微控制器透过控制电路使天线操作在第一操作频率，微控制器透过控制电路侦测天线所收到的讯号强度。微控制器依据天线所收到的讯号强度调整控制电路的等效阻抗值，以改变天线的第一操作频率。
[0005]其中，当该天线所收到的讯号强度低于一临界值时，该微控制器提升该天线的该第一操作频率；
[0006]其中，当该天线所收到的讯号强度低于一临界值时，该微控制器降低该天线的该第一操作频率。
[0007]本发明实施例提供一种可调整频率的天线装置还包括:一阻抗匹配电路，耦接该天线。其中，该微控制器透过该控制电路使该天线操作在一第二操作频率，该第二操作频率高于该第一操作频率。
[0008]本发明实施例提供一种调整天线频率的方法，包括以下步骤。首先，微控制器透过控制电路使天线操作在第一操作频率，其中微控制器透过序列周边接口连接控制电路。然后，微控制器透过控制电路侦测天线所收到的讯号强度，其中微控制器依据天线所收到的讯号强度调整控制电路的等效阻抗值，以改变天线的第一操作频率。
[0009]本发明实施例提供一种调整天线频率的方法，还包括:
[0010]当该天线所收到的讯号强度低于一临界值时，该微控制器提升该天线的该第一操作频率；
[0011]当该天线所收到的讯号强度低于一临界值时，该微控制器降低该天线的该第一操作频率。
[0012]其中，该微控制器透过该控制电路使该天线操作在一第二操作频率，该第二操作频率高于该第一操作频率；
[0013]其中，该微控制器传送一数字编码讯号至该控制电路。
[0014]综上所述，本发明实施例提供一种可调整频率的天线装置及调整天线频率的方法，其在天线所收到的讯号强度因环境影响而改变时，以软件方式透过控制电路调整天线的操作频率。
[0015]为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例提供的可调整频率的天线装置的功能方块图。
[0017]图2是本发明实施例提供的序列周边接口的控制时序图。
[0018]图3是本发明实施例提供的可调整频率的天线装置的示意图。
[0019]图4是本发明实施例提供的天线的驻波比图。
[0020]图5是本发明实施例提供的天线的第一操作频率随着数字编码讯号变化的曲线图。
[0021]图6是本发明实施例提供的天线的效率图。
[0022]图7是本发明实施例提供的天线的第一操作频率的效率的示意图。
[0023]图8是本发明实施例提供的调整天线频率的方法的流程图。
[0024]附图标记说明:
[0025]1-可调整频率的天线装置；10_电路板；11_天线；12-控制电路；13-微控制器；14-阻抗匹配电路；CS、SCLK, DIN-讯号;131_ 序列周边界面;code_0、code_20、code_40、code_60、code_80、code_100、code_120_ 编码；S101、S103-步骤流程。

【具体实施方式】
[0026]〔可调整频率的天线装置的实施例〕
[0027]请参照图1，图1是本发明实施例提供的可调整频率的天线装置的功能方块图。可调整频率的天线装置I可以用于无线通信装置，例如:手机、平板计算机等。可调整频率的天线装置I包括天线11、控制电路12、微控制器(MCU) 13与阻抗匹配电路14。微控制器13具有序列周边接口(Serial Peripheral Interface, SPI),微控制器13透过序列周边接口连接控制电路12。在本实施例中，阻抗匹配电路14耦接天线11且用以调整天线11的阻抗匹配。
[0028]请参照图2，图2是本发明实施例提供的序列周边接口的控制时序图。序列周边接口可以包括讯号CS、SCLK, DIN等。讯号SCLK代表序列频率(Serial Clock)。讯号CS代表致能信号，讯号CS在低电位时为致能(Enable)。讯号DIN代表输出的编码数据(Data)。
[0029]复参照图1，控制电路12具有等效阻抗(如:等效电容值或等效电感值)。控制电路12可以具有至少一个电容或至少一个电感。微控制器13透过控制电路12使天线操作在第一操作频率Π与第二操作频率f2，第二操作频率f2高于第一操作频率H。微控制器13透过控制电路12侦测天线11所收到的讯号强度。微控制器13依据天线11所收到的讯号强度调整控制电路12的等效阻抗值，以改变天线11的第一操作频率fl。
[0030]在实务上，天线11可能会受外在的环境影响而使操作频率改变。微控制器13可以依系统所接收的讯号强度来判断讯号是否有所变化，若讯号强度变小时极有可能天线的工作频率已有所变动，当微控制器13发现讯号强度变弱时，可以通过微控制器13输出对应的控制讯号来改变天线11的操作频率。
[0031]请同时参照图1与图3，图3是本发明实施例提供的可调整频率的天线装置的示意图。可调整频率的天线装置I设置在电路板10上，电路板10上设置天线11、控制电路12、微控制器13与阻抗匹配电路14。天线11可以模块化的设置在电路板10上。阻抗匹配电路14是用于调整天线与系统之间的阻抗使其能达到最佳功率传输。在本实施例中，控制电路12与微控制器13可透过传输线相连接，所述线路是符合微控制器13的序列周边接口131规格(如图2揭示的三个讯号CS、SCLK、DIN)，但本发明并不因此限定。微控制器13传送数字编码讯号(code)至控制电路12，通过编码的控制使其天线11的频率产生对应的频率变化。
[0032]请参照图4，图4是本发明实施例提供的天线的驻波比图。依据不同的数字编码讯号，控制电路12可以改变第一操作频率fl的频率。如图4所示，编码code_0、code_20、code_40、code_60、code_80、code_100、code_120。在图 4 中，编码 code_0、code_20、code_40、code_60、code_80、code_100、code_120 逐渐增加第一操作频率 f I 的频率。例如:第一操作频率Π可以在704MHz至960MHz之间改变。每一个编码对应一个天线11的第一操作频率fl的频率值，且每一个编码可以对应控制电路12的一个特定的等效阻抗值。因此，天线11在所需的操作频率可以得到一个较好的驻波比，使得天线11所收到的讯号强度变强。
[0033]在实务上，为了要增加天线11在704MHz与960MHz之间的频率范围的第一操作频率fl的带宽，通常需要复杂的天线设计或较大的天线体积，如此可能增加设计成本及不能满足现有的行动通讯系统的需求。因此，本发明提出调整天线频率的设计，电路架构简单且可降低天线设计时所需的空间。例如:当天线11的第一操作频率fl的带宽不足以涵盖704MHz至960MHz之间的全部频率范围时，可将第一操作频率fl分切为数段的工作范围并依据微控制器13产生的数字编码讯号而调整。使得改变第一操作频率Π后的天线，可以在所选定的频率范围获得较好的驻波比。
[0034]在本发明一实施例中，微控制器13侦测天线11所收到的讯号强度。当天线11所收到的讯号强度低于一临界值时，微控制器13提升天线11的第一操作频率H。微控制器13可以产生数字编码讯号，以调整天线11的第一操作频率fl。接着，微控制器13则再次侦测天线11所收到的讯号强度，并判断是否要再次调整。
[0035]值得一提的是，在本实施例中，第二操作频率f2涵盖1900MHz附近的频率。在各种编码中，第二操作频率f2基本上不受改变。控制电路12仅主要改变天线11的第一操作频率Π，且第二操作频率f2的频率值(在1900MHz附近)距离第一操作频率fl的频率值(在900MHz附近)相当远，使得天线11的第一操作频率f I的驻波比改变时，第二操作频率f2的驻波比基本上不受影响。
[0036]请参照图5是本发明实施例提供的天线的第一操作频率fl随着数字编码讯号变化的曲线图。当数字编码讯号由编码code_0逐渐改变至编码Code_120时，第一操作频率fl逐渐由890MHzy增加至950MHz。例如:当在编码code_0时,若天线11所收到的讯号强度低于临界值，则微控制器13可以逐步改变编码，例如改变为Code_20、Code_40、Code_80等，以期在其中一个编码所对应的频率中找到一个较强的讯号。
[0037]请同时参照图6与图7，图6是本发明实施例提供的天线的效率图。图7是本发明实施例提供的天线的第一操作频率fl的效率图。由图4及图7可以得知天线的驻波频率改变时天线的效率也会随之改变，并可使天线在第一操作频率Π的频段内都可获得较佳的天线效率。天线在第二操作频率f2的效率基本上不随着编码而改变，因为第二操作频率f2的驻波比大致上不改变(参照图4)。
[0038]〔调整天线频率的方法的实施例〕
[0039]请同时参照图1与图8，图8是本发明实施例提供的调整天线频率的方法的流程图。本实施例提供一种调整天线频率的方法，所述方法以图1的可调整频率的天线装置I来实现。关于可调整频率的天线装置1，请参照前一实施例的说明。所述的调整天线频率的方法包括以下步骤。首先，在步骤SlOl中，微控制器13透过控制电路12使天线11操作在第一操作频率fl，其中微控制器13透过序列周边接口连接控制电路12。然后，在步骤S103中，微控制器13透过控制电路12侦测天线11所收到的讯号强度，其中微控制器13依据天线11所收到的讯号强度调整控制电路12的等效阻抗值，以改变天线11的第一操作频率fl。在本发明一实施例中，微控制器13也透过控制电路12使天线11操作在第二操作频率f2，第二操作频率f2高于第一操作频率H。微控制器13传送符合序列周边接口规格的数字编码讯号至控制电路12。
[0040]在本发明一实施例中，在步骤S103中，当天线11所收到的讯号强度低于一临界值时，微控制器13提升天线11的第一操作频率fl。在本发明一实施例中，当天线11所收到的讯号强度低于一临界值时，微控制器13降低天线11的第一操作频率fl。
[0041]〔实施例的可能功效〕
[0042]综上所述，本发明实施例所提供的一种可调整频率的天线装置及调整天线频率的方法，其在天线所收到的讯号强度因环境影响而改变时，以软件方式透过控制电路调整天线的操作频率。电路架构简单，并可避免天线的操作频率的带宽不足的问题。
[0043]以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。
【权利要求】
1.一种可调整频率的天线装置，其特征在于，包括: 一天线； 一控制电路，耦接该天线，该控制电路具有一等效阻抗值；以及一微控制器，具有一序列周边接口，该微控制器透过该序列周边接口连接该控制电路，该微控制器透过该控制电路使该天线操作在一第一操作频率，该微控制器透过该控制电路侦测该天线所收到的讯号强度，其中该微控制器依据该天线所收到的讯号强度调整该控制电路的该等效阻抗值，以改变该天线的该第一操作频率。
2.根据权利要求1所述的可调整频率的天线装置，其特征在于，当该天线所收到的讯号强度低于一临界值时，该微控制器提升该天线的该第一操作频率。
3.根据权利要求1所述的可调整频率的天线装置，其特征在于，当该天线所收到的讯号强度低于一临界值时，该微控制器降低该天线的该第一操作频率。
4.根据权利要求1所述的可调整频率的天线装置，其特征在于，更包括: 一阻抗匹配电路，耦接该天线。
5.根据权利要求1所述的可调整频率的天线装置，其特征在于，该微控制器透过该控制电路使该天线操作在一第二操作频率，该第二操作频率高于该第一操作频率。
6.一种调整天线频率的方法，其特征在于，包括: 一微控制器透过一控制电路使一天线操作在一第一操作频率，其中该微控制器透过一序列周边接口连接该控制电路；以及 该微控制器透过该控制电路侦测该天线所收到的讯号强度，其中该微控制器依据该天线所收到的讯号强度调整该控制电路的一等效阻抗值，以改变该天线的该第一操作频率。
7.根据权利要求6所述的调整天线频率的方法，其特征在于，更包括: 当该天线所收到的讯号强度低于一临界值时，该微控制器提升该天线的该第一操作频率。
8.根据权利要求6所述的调整天线频率的方法，其特征在于，更包括: 当该天线所收到的讯号强度低于一临界值时，该微控制器降低该天线的该第一操作频率。
9.根据权利要求6所述的调整天线频率的方法，其特征在于，该微控制器透过该控制电路使该天线操作在一第二操作频率，该第二操作频率高于该第一操作频率。
10.根据权利要求6所述的调整天线频率的方法，其特征在于，该微控制器传送一数字编码讯号至该控制电路。
【文档编号】H01Q1/22GK104425901SQ201310404478
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】陈志铭, 曾明灿, 谢立庭 申请人:佳邦科技股份有限公司