可携式电子装置的制作方法

本发明涉及一种通讯装置，且特别涉及一种可携式电子装置及其天线频率切换电路。

背景技术：

在无线通讯中，用来发射、接收无线电波的天线无疑是可携式电子装置中重要的组件。近年来，由于各种通讯系统及其应用不断的出现，为了涵盖多个系统操作频带，使得天线必须朝向多频带设计。

公知多频带可携式电子装置中，设计了可调整收发频率的天线架构。在部分公知的可调式天线架构下，其须在天线上加上调整单元(如开关元件或切换元件)以调整天线的路径。然而，由于调整单元为非线性元件，加上天线功率信号过大，调整单元便会产生电磁(EMI)信号干扰的问题，进而造成谐波失真(harmonic distortion)并影响天线效率。

在其他公知可调式天线架构中，其天线搭接可变电容芯片，通过不同的电容值来切换天线频率。然而，由于切换路径经过芯片，可变电容芯片式的可调式天线亦会造成路径损失。

为了达到可携式电子装置对操作频宽的要求，如何扩展可携式电子装置的操作频宽实属当前重要研发课题之一。

技术实现要素：

本公开内容的一方式是在提供一种可携式电子装置，包含天线单元、处理器、电路板及频率切换电路。天线单元包含接脚。处理器包含信号控制端，用以输出电压控制信号。频率切换电路配置于电路板上，其连接信号控制端及接脚，并依据电压控制信号以切换天线单元的频率。频率切换电路包含开关切换单元及抗噪声单元。开关切换单元耦接接脚，抗噪声单元耦接信号控制端以及开关切换单元。

本公开内容提供一种可携式通讯装置及其频率切换电路。在可携式通讯装置中设置有在电路板上的频率切换电路，其可经由处理器输出的电压控制信号切换频率切换电路的导通状态，藉此调整可携式通讯装置的天线接地路径并达到调频效果。此外，频率切换电路可包含抗噪声单元，以隔离天线与处理器，预防处理器的噪声影响天线效率，或天线端的高频信号影响处理器的运作。如此一来，通过在电路板上设计的频率切换电路，便不需要在天线上设置额外的调整单元或搭接可变电容芯片，即可完成可携式通讯装置的调频动作。藉此，不仅降低可携式通讯装置的设计成本，亦可避免不必要的电磁信号干扰或路径损耗。

附图说明

图1为根据本发明的一实施例中一种可携式通讯装置所绘示的电路示意图；

图2为根据本发明的一实施例所绘示的电容值对应低通滤波器穿透特性的示意图；

图3为根据本发明的一实施例所绘示的电感值对应低通滤波器穿透特性的示意图；

图4为根据本发明的一实施例所绘示应用平面倒F型天线的可携式电子装置示意图；

图5A为根据本发明的一实施例所绘示的平面倒F型天线示意图；

图5B为根据本发明的一实施例所绘示的耦合馈入天线示意图；以及

图5C为根据本发明的一实施例所绘示的回路天线示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、400：可携式电子装置

120：天线单元

122、122a、122b：接脚

140：处理器

142、142a、142b：信号控制端

131：电容组件的第一端

132：电容组件的第二端

133：电感组件的第一端

134：电感组件的第二端

135：开关电路的第一端

136：开关电路的第二端

137：开关电路的第三端

VCTL、VCTL1、VCTL2：电压控制信号

160：电路板

180、180a、180b：频率切换电路

182：开关切换单元

184：抗噪声单元

186：低通滤波器

188：开关电路

D1：第一二极管

D2：第二二极管

181：电容组件

183：电感组件

C1：第一电容器

C2：第二电容器

L1：第一电感器

L2：第二电感器

185：抗干扰元件

187：限流元件

501：频率切换电路及平面倒F型天线天线

502：频率切换电路及耦合馈入天线

503：频率切换电路及回路天线

S1、S2：可切换接地路径接脚

F、S：固定接地接脚

具体实施方式

下文举实施例配合所附附图作详细说明，但所提供的实施例并非用以限 制本发明所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。此外，附图仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为使便于理解，下述说明中相同元件将以相同的符号标示来说明。

于本文中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则『一』与『该』可泛指单一个或多个。将进一步理解的是，本文中所使用的『包含』、『包括』、『具有』及相似词汇，指明其所记载的特征、区域、整数、步骤、操作、元件与/或组件，但不排除其所述或额外的其一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件，与/或其中的群组。

关于本文中所使用的『第一』、『第二』、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的元件或操作而已。

关于本文中所使用的『约』、『大约』或『大致』一般通常指数值的误差或范围约百分之二十以内，较好地是约百分之十以内，而更佳地则是约百分之五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，即如『约』、『大约』或『大致』所表示的误差或范围。

另外，关于本文中所使用的『耦接』或『连接』，均可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个元件相互操作或动作。

请参照图1，图1为根据本发明的一实施例中一种可携式通讯装置所绘示的电路示意图。如图1所示，可携式通讯装置100包含天线单元120、处理器140、电路板160以及至少一频率切换电路180。

以下段落将提出各个实施例，来说明上述可携式通讯装置100的功能，但本公开内容并不仅以下所列的实施例为限。

于此实施例中，如图1所示，天线单元120包含至少一接脚122，处理器140包含信号控制端142，用以输出电压控制信号VCTL。频率切换电路180配置于电路板160上，并依据电压控制信号VCTL以切换天线单元120的操作频率。频率切换电路180包含开关切换单元182以及抗噪声单元184。

于本公开内容一实施例中，开关切换单元182相对抗噪声单元184较靠近天线单元120。由于天线单元120的高频信号会对处理器140造成影响， 处理器140本身的高频噪声亦会干扰天线效率，因此，抗噪声单元184配置于靠近处理器140的一端，藉此隔离天线单元120的高频信号以及处理器140的高频噪声。

于本公开内容一实施例中，开关切换单元182可包含低通滤波器186以及开关电路188。其中，低通滤波器186耦接抗噪声单元184及开关电路188，并可用以隔离处理器140和天线单元120间的噪声。开关电路188可包含第一端135、第二端136及第三端137。其第一端135耦接低通滤波器186，其第二端136耦接接脚122，其第三端137耦接至地。

于本公开内容一实施例中，开关电路188可至少包含第一二极管D1以及第二二极管D2。如图1所示，第一二极管D1及第二二极管体D2分别包含一阳极及一阴极，其中第一二极管D1的阳极以及第二二极管D2的阳极耦接开关电路188的第一端135，第一二极管D1的阴极耦接至开关电路188的第三端137，第二二极管D2的阴极耦接至接脚122。

于本公开内容一实施例中，电压控制信号VCTL可用以控制开关电路188的开启或关闭状态，从而调整天线单元120的接地路径。举例来说，当电压控制信号VCTL为低准位时，第一二极管D1与第二二极管D2皆呈现电容性，此时第一二极管D1及第二二极管D2等效截止，当电压控制信号VCTL为高准位时，第一二极管D1与第二二极管D2皆呈现电感性，此时第一二极管D1及第二二极管D2等效导通，则天线单元120等效为经接脚122与地短路，亦即改变了天线单元120的接地路径。由于本公开内容的频率切换电路180配置于电路板160上，因此不需调整天线单元120本体的路径，而仅需通过电压控制信号VCTL控制开关电路188时的开启或关闭状态便能调整天线单元120接地路径的长短，进而达到调整天线单元120频率的效果。

本公开内容一实施例中，如图1所示，低通滤波器186可包含电容组件181及电感组件183。其中，电容组件181的第一端131耦接抗噪声单元184，其第二端132耦接至地。电感组件183的第一端133耦接电容组件181的第一端131，电感组件183的第二端134耦接开关电路188的第一端135。

本公开内容一实施例中，如图1所示，电容组件181可包含第一电容器C1与第二电容器C2，其中第一电容器C1与第二电容器C2并联。第一电容器C1与第二电容器C2的电容值可用以调整低通滤波器186的穿透特性 (S21)。请一并参照图2，图2为根据本发明的一实施例所绘示的电容值对应低通滤波器穿透特性的示意图。如图2所示，由于小电容值的电容仅在高频带220的滤波效果较好，大电容值的电容在仅低频带210的滤波效果较好，因此本公开内容的电容组件181可选择一较小电容值的第一电容器C1搭配一较大电容值的第二电容器C2，以在可携式通讯装置100的应用频段内获得最佳的滤波效果。在一实施例中，第一电容器C1为33pF且第二电容器C2为220pF时，在可携式通讯装置100的应用频段内可得到较佳的滤波效果。

本公开内容一实施例中，如图1所示，电感组件183可包含第一电感器L1与第二电感器L2彼此串联。第一电感器L1与第二电感器L2的电容值可用以调整低通滤波器186的穿透特性。请一并参照图3，图3为根据本发明的一实施例所绘示的电感值对应低通滤波器穿透特性的示意图。如图3所示，较大电感值310的电感在低频虽然有较好的滤波效果，然而在高频时因为电感的电容性超过电感性，因此滤波效果反而变得较差。因此，为了在可携式通讯装置100的应用频段内得到较好的滤波效果，可选择两个中等电感值320的第一电感器L1和第二电感器L2串联，如此一来，低通滤波器186在低频及高频均可得到较佳的穿透特性。在一实施例中，第一电感器L1及第二电感器L2可为LQW 12AN系列，且第一电感器为91nH、第二电感器L2亦为91nH时，在可携式通讯装置100的应用频段内可得到较佳的滤波效果。

本公开内容一实施例中，抗噪声单元184可包含抗干扰元件185以及限流元件187。抗干扰元件185，耦接信号控制端142，用以隔离处理器140至天线单元120的高频噪声以及天线单元120至处理器的高频信号。本公开内容一实施例中抗噪声单元184可以是磁珠(bead)，但不以此为限。

如图1所示，限流元件187耦接抗干扰元件185以及低通滤波器186，用以限制流过开关电路188的电流。由于处理器140的输出电流较大，为避免不必要的功率消耗，可通过限流元件187限制流过开关电路188的电流为其正常操作的最小电流，藉此降低可携式通讯装置100的功耗。

本公开内容一实施例中，限流元件187可以是限流电阻，其中，电阻的阻值可随着第一二极管D1与第二二极管D2所需的最小操作电流而调整，但不以此为限。

请参照图4，图4为根据本发明的一实施例所绘示应用平面倒F型天线(Planar Inverted F Antenna，PIFA)的可携式电子装置示意图。请一并参照图5A，图5A为根据本发明的一实施例所绘示的频率切换电路及平面倒F型天线501示意图。S1、S2、F、S皆为天线接脚，其中S1、S2分别为可切换接地路径接脚，F、S分别为固定接地接脚。

应用平面倒F型天线的可携式电子装置400可包含第一接脚122a(对应图5A的S1)及第二接脚122b(对应图5A的S2)，因此处理器140提供第一电压控制信号VCTL1及第二电压控制信号VCTL2以分别调整第一频率切换电路180a及第二频率切换电路180b中开关电路的开启或关闭状态。

举例来说，当第一电压控制信号VCTL1为高准位且第二电压控制信号VCTL2为低准位时，天线单元120经第一接脚122a接地，而有一较短接地路径以及对应于较短路径的较低天线操作频率。当第一电压控制信号VCTL1为低准位且第二电压控制信号VCTL2为高准位时，天线单元120经第二接脚122b接地，而有一较长接地路径以及较高天线操作频率。

当可携式电子装置100处于待机状态时，第一电压控制信号VCTL1及第二电压控制信号VCTL2可同时为低准位，此时没有电流通过第一频率切换电路180a与第二频率切换电路180b，藉此达到省电的效果。须补充的是，于此实施例中电压控制信号VCTL1及第二电压控制信号VCTL2不会有同时为高准位的情况，这是为了避免同时有两组接地路径使天线单元120产生阻抗不匹配的问题。

请参照第5A至图5C。图5A至图5C为依据本发明的频率切换电路用于各式天线的示意图，S1、S2、F、S皆为天线接脚，其中S1、S2分别为可切换接地路径接脚，F、S分别为固定接地接脚。

请参照图5A，图5A为根据本发明的一实施例所绘示的频率切换电路及平面倒F型天线501示意图。频率切换电路可切换接脚S1及接脚S2的接地路径以调整天线的操作频率。请参照图5B，图5B为根据本发明的一实施例所绘示的频率切换电路及耦合馈入天线502示意图。其中，频率切换器可切换接脚S1的接地路径以调整天线的操作频率。请参照图5C，图5C为根据本发明的一实施例所绘示的频率切换电路及回路天线503示意图。其中，频率切换器可切换接脚S1的接地路径以调整天线的操作频率。

综上所述，本公开内容所示的可携式电子装置可依据处理器产生的电压控制信号控制电路板上的开关电路，以改变天线单元的接地路径，进而调整天线单元的操作频率。如此一来，可有效改善可携式电子装置的操作频宽。

尽管本文已参阅附图详细描述了本发明的说明性实施例，但应了解，本发明并不限于彼等相同的实施例。在不脱离由所附权利要求定义的本发明的范畴及精神的情况下，本领域技术人员可对本发明进行各种改变及修改。