本发明专利技术提供一种可切换工作频率的主动天线系统及其相关控制方法。该主动天线系统，包含：一印刷电路板，该印刷电路板上定义一天线净空区域；一天线辐射单元，具有一馈入端、一第一物理位置与一第二物理位置；一金属接地面，设计于该印刷电路板的该天线净空区域外的一第一层上；以及一第一切换单元，具有一第一端连接于该第一物理位置、一第二端连接于该第二物理位置以及一控制端，其中该控制端所接收的信号用以控制该第一切换单元连接该第一物理位置与该第二物理位置或者控制该第一切换单元不连接该第一物理位置与该第二物理位置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种天线系统及其控制方法，且特别涉及一种。
技术介绍
一般来说，使用于消费性无线产品上的天线通常为单一天线馈入端的被动天线(Single-Fed Passive Antenna),这类天线通常结构单纯、应用简单、价格便宜、尺寸较小，单一支天线仅需要单一天线馈入端，且可同时支持系统所需的所有频段，例如:蓝牙(Bluetooth)天线、无线网络WiFi天线、与第二代(2G)/第三代(3G)移动通信手机天线。其中，第二代移动通信频带约为824MHz?960MHz与1710MHz?1990MHz，而第三代移动通信频带通常会特别关注1920MHz?2170MHz的Bandl频带。整体来看，2G/3G频带可归纳为824MHz?960MHz低频频带与1710MHz?2170MHz高频频带。随着技术演进，目前全球移动通信技术已经逐渐进入第四代(4G)移动通信长期演进技术(LTE, Long Term Evolut1n)的阶段。而全球各区域对于第四代移动通信所规范的工作频段也较2G/3G频带更为宽广，其中又以美国约700MHz的Bandl3与Bandl7 (LTEbandl3/17)和大陆 2300 ?2620MHz 的 Band38 与 Band40 最受关注。由于第四代移动通信手机天线必须同时支持旧有的2G与3G频段与最先进的4G频段，是具有一定难度的。再者，目前移动通信手机功能整合越来越丰富，外观上也追求更轻薄，因此也直接压缩了手机内部的天线空间。这些原因也使得第四代移动通信手机天线设计变得更为困难。请参照图1A至图1C，其所绘示为现有单一天线馈入端第四代移动通信被动天线架构、天线福射单元的二维尺寸、以及该架构的反射损耗(return loss)实验量测结果。其公开于 2011 年 11 月 IEEE 期刊第 4215 页(IEEE Transact1ns on Antennas and Propagation, Vol.59，N0.11，November2011page4215-4221)、其名称为 “WWAN/LTE 频段掌上型电话中整合于USB连接器的内I禹合馈入双回路天线”(Internal Coupled-Fed Dual-loop AntennaIntegrated with a USB Connector for WWAN/LTE Mobile Handset)。如图1A所示，该天线制作于FR4材质的印刷电路板(PCB, Printed CircuitBoard)上。该印刷电路板总长度为115厘米、总宽度为55厘米。该天线对应的金属接地面130 (Metal ground surface)长度为105厘米，宽度亦为55厘米。另外,天线净空区域(Antenna Clearance)宽度w为10厘米,长度则与印刷电路板同宽为55厘米。该天线净空区域即为天线福射单元(Radiat1n Unit) 120所在位置。如图1B所示，其为该架构中的天线辐射单元120的二维尺寸示意图。其中，A点为该天线福射单元120的唯一天线馈入端(Antenna Feed Port), B点为该天线福射单元120的唯一接地点。再者，该金属接地面130位于FR4材质的印刷电路板的底层(Bottomlayer)，而天线辐射单元120以及A点的天线馈入端皆位于FR4材质的印刷电路板的表层(Top layer)。天线福射单元120于B’点通过一钻孔(Via)直接与金属接地面130连接。一般而言，当天线净空区域宽度w越大，则越有利于天线设计与天线特性。但若以产品的角度对其进行思考，天线必须整合至手机机壳内部，此时，当w尺寸越大，则其对手机外观的影响势必非常明显，尤其是手机长度的影响。另一方面，手机内部电路系统整合度极高，于手机内部通常亦无法腾出太大空间为天线所使用。而该天线之净空区域宽度w为10厘米实际上已超过业界一般手机设计所能接受的范围，尺寸过大。如图1C所示，该反射损耗实验量测结果是以电压驻波比(以下简称VSWR) = 3:1(亦即反射损耗约为_6dB)作为计算频宽的标准，因此BW_a(700MHz-1170MHz)与BW_b(1705MHz-2740MHz)可定义为该天线频宽。然而，手机天线设计还必须同时考虑到天线与电路系统之间的整合。亦即，功率放大器(PA, Power Amplifier)、低噪放大器(LNA, Low Noise Amplifier)与天线之间的匹配问题。因此，必须以VSWR = 2:1(反射损耗约为-1OdB)作为标准，甚至更严苛。如此一来，天线与电路系统整合后才能达到最佳状态。若以VSWR = 2:1为标准，该天线频宽则缩小为Bff_c (725MHz-800MHz)与 BW_d (1900MHz_2700MHz)。由图1C 可知，Bff_c 与 BW_d 的频宽明显不足以同时涵盖2G/3G/4G所有工作频段。实际上并无法满足手机天线设计要求。请参照图2A至图2C，其所绘示为现有单一天线馈入端第四代移动通信被动天线架构、天线辐射单元的二维尺寸、以及该架构的反射损耗实验量测结果。其公开于2010年的 IEEE 期干丨J (Antennas and Propagat1n Society Internal Symposium (APSURSI), 2010IEEE, Conference datell_17July2010多伦多(Toronto)、其名称为“在掌上型电话中用于LTE/GSM/UMTS 频段操作的小尺寸平面型反 F 天线”(Internal Small-size PIFA for LTE/GSM/UMTS Operat1n in Mobile Phone)。如图2A所示，该天线制作于FR4材质的印刷电路板上。该印刷电路板总长度为115厘米、总宽度为45厘米。该天线对应的金属接地面230长度为100厘米，宽度亦为45厘米。另外，天线净空区域宽度w为15厘米，长度则与印刷电路板同宽为45厘米。该天线净空区域即为天线辐射单元220所在位置。如图2B所示，其为该架构中的天线辐射单元220的二维尺寸示意图。其中，A点为该天线辐射单元220的唯一天线馈入端，B点为该天线辐射单元220的唯一接地点。再者，该金属接地面230位于FR4材质的印刷电路板的底层，而天线辐射单元220以及A点天线馈入端皆位于FR4材质的印刷电路板的表层。天线辐射单元220于B点通过一钻孔直接与金属接地面230连接。很明显地，15厘米的天线净空区域宽度w实际上已超过业界一般手机设计所能接受的范围，尺寸过大。如图2C的反射损耗实验量测结果所示，若以VSWR = 3:1作为计算频宽的标准，则 BW_a(695MHz-1040MHz)与 BW_b (1580MHz-2840MHz)可定义为该天线频宽。同理，若依照VSWR = 2:1的标准，则该天线频宽会缩小为BW_c (700MHz-775MHz)、Bff_d(1750MHz-1950MHz)、Bff_e (2100MHz-2250MHz)与 BW_f (2650MHz_2800MHz)四个较小的频宽，因此亦无法满足手机天线设计需求。请参照图3A与图3C，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可切换工作频率的主动天线系统，其特征在于，包含：一印刷电路板，该印刷电路板上定义一天线净空区域；一天线辐射单元，具有一馈入端、一第一物理位置与一第二物理位置；一金属接地面，设计于该印刷电路板的该天线净空区域外的一第一层上；以及一第一切换单元，具有一第一端连接于该第一物理位置、一第二端连接于该第二物理位置以及一控制端，其中该控制端所接收的信号用以控制该第一切换单元连接该第一物理位置与该第二物理位置，或者控制该第一切换单元不连接该第一物理位置与该第二物理位置。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶明豪，
申请(专利权)人：叶明豪，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。