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    • 专利摘要:
    本發明為一種調整模組、具有調整模組之電子裝置及其天線效能調整之方法。調整模組係用以調整天線模組。天線模組係設置於電子裝置內以輻射無線訊號。調整模組包括監測模組、判斷模組及電容調整單元。監測模組係電性連接於天線模組，用以於天線模組輻射無線訊號時，偵測出交流訊號波形。判斷模組係電性連接監測模組，用以接收交流訊號波形，並於交流訊號波形為非固定振幅之波形時產生調整電壓值。電容調整單元係與判斷模組及天線模組電性連接，用以根據調整電壓值改變電容值以調整天線模組之諧振點位置。
    公开号:TW201316611A
    申请号:TW100136527
    申请日:2011-10-07
    公开日:2013-04-16
    发明作者:Yin-Tsai Wang
    申请人:Wistron Corp；
    IPC主号:H01Q1-00
    专利说明:
    調整模組、具有調整模組之電子裝置及其天線效能調整之方法
    本發明係關於一種調整模組、具有調整模組之電子裝置及天線效能調整之方法，特別是一種利用調整電容值以調整天線效能之調整模組、具有調整模組之電子裝置及天線效能調整之方法。
    隨著科技的進步，市面上的電子產品利用無線通訊系統進行傳輸的方式已經越來越普及。也因此在先前技術中已經創作出許多不同設計的天線模組，例如環狀天線模組、單極天線模組、微帶天線模組、平板倒F形天線模組、平板天線模組及印刷式天線模組。不同的天線模組會因為使用頻率及適用方式的不同，而有不同的形狀外觀設計。
    但在先前技術中，當人體或是具有金屬材質的物體接近天線模組時，容易造成天線模組的諧振點(Resonance Point)的偏移。由天線模組之基本原理可知，天線模組之效率可在諧振點之頻率時達到最佳效率，但在天線模組之輻射頻率偏離諧振頻率時，天線模組之效率也隨之下降。
    在此請同時參考圖1A及圖1B關於本發明之天線模組之協振點示意圖，其中圖1A係先前技術之天線模組之最佳狀態下之諧振點示意圖，圖1B係先前技術之天線模組之諧振點偏移之示意圖。
    根據天線之基本原理，諧振點係為天線模組可達到最佳輻射效率之頻率點。就如同圖1A所示，設計天線模組時，係將諧振點P1之頻率調整為配合天線模組所要輻射之無線訊號之頻率。因此在人體或是具有金屬材質的物體並未接近天線模組時，天線模組所能傳輸之無線訊號頻率約在1.95GHz，其反射損失約-13dB。此時諧振點P1並無偏移的現象。
    但是如圖1B所示，當人體或是具有金屬材質的物體接近天線模組時，在頻率約1.95GHz時，天線模組之反射損失約-13dB，諧振點P2也明顯偏移。因此天線模組之輻射效率會下降，同時天線模組之阻抗或是電壓駐波比等特性也無法達到最佳狀態，無法完全輻射出所設定之無線訊號之功率，而可能造成通訊不良的現象。
    因此，有必要發明一種用以調整天線模組之調整模組、具有其調整模組之電子裝置及天線效能調整之方法，以解決先前技術之缺失。
    本發明之主要目的係在提供一種調整模組其具有利用調整電容值以調整天線效能之效果。
    本發明之另一主要目的係在提供一種具有上述調整模組之電子裝置。
    本發明之又一主要目的係在提供一種天線效能調整之方法。
    為達成上述之目的，本發明之調整模組係用以調整天線模組。天線模組係設置於電子裝置內以輻射無線訊號。調整模組包括監測模組、判斷模組及電容調整單元。監測模組係電性連接於天線模組，用以於天線模組輻射無線訊號時，偵測出交流訊號波形。判斷模組係電性連接監測模組，用以接收交流訊號波形，並於交流訊號波形為非固定振幅之波形時產生調整電壓值。電容調整單元係與判斷模組及天線模組電性連接，用以根據調整電壓值改變電容值以調整天線模組之諧振點位置。
    本發明之具有調整模組之電子裝置包括天線模組、無線訊號處理模組及調整模組。天線模組用以輻射無線訊號。無線訊號處理模組係電性連接天線模組，用以設定無線訊號之設定功率。調整模組用以調整天線模組，調整模組包括監測模組、判斷模組及電容調整單元。監測模組係電性連接於天線模組，用以於天線模組輻射無線訊號時，偵測出交流訊號波形。判斷模組係電性連接監測模組，用以接收交流訊號波形，並於交流訊號波形為非固定振幅之波形時產生調整電壓。電容調整單元係與判斷模組及天線模組電性連接，用以根據調整電壓改變電容值，以調整天線模組之諧振點位置。
    本發明之天線效能調整之方法包括以下步驟：於天線模組輻射無線訊號時，偵測出交流訊號波形；判斷交流訊號波形是否為固定振幅之波形；若交流訊號波形為非固定振幅之波形時，則產生調整電壓值；以及根據調整電壓值改變電容調整單元之電容值，以調整天線模組之諧振點位置。
    為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
    請先參考圖2係本發明之電子裝置及調整模組之架構圖。
    在本發明之一實施例中，電子裝置1可為筆記型電腦、平板電腦或是智慧型手機等可傳輸無線訊號之裝置，但本發明並不以上述所列舉之裝置為限。電子裝置1內包括天線模組2、無線訊號處理模組3及調整模組10。天線模組2用以輻射一無線訊號，本發明並不限定天線模組2之樣式或規格。
    無線訊號處理模組3係與天線模組2電性連接，無線訊號處理模組3係由軟體、韌體或硬體等方式架構而成，但本發明並不限於此。無線訊號處理模組3用以自天線模組2接收無線訊號或傳送無線訊號至天線模組2，同時要傳送至天線模組2之無線訊號的功率亦藉由無線訊號處理模組3來設定。無線訊號處理模組3與天線模組2之間還可包括功率放大器或是匹配電路(圖未示)等元件或是電容元件C及電阻元件R等被動元件，以作為訊號處理之用。由於上述電路元件已經廣泛地應用於天線設計上，且並非本發明所要改進的重點所在，故在此不再贅述。
    調整模組10係與天線模組2及無線訊號處理模組3電性連接，用以根據天線模組2之狀況以對調整天線模組2進行調整。調整模組10包括監測模組20、判斷模組30、電容調整單元40及保護模組50。監測模組20可為一耦合器，係電性連接於天線模組2及無線訊號處理模組3電性連接之間以傳輸無線訊號，並藉由一耦合埠(Coupled Port)將一部分的無線訊號輸出以得到交流訊號波形。
    由天線之原理可知，當天線模組2與無線訊號處理模組3的功率放大器完全匹配時，則無訊號之反射現象。因此此時監測模組20得到之交流訊號波形就如同圖3A所示，圖3A係本發明之固定振幅之交流訊號波形圖。由此固定振幅之波形W1也可得知天線模組2之諧振點並未偏移，亦即此時天線模組2之諧振點位置會如圖1A所示。
    但是當人體或是具有金屬材質的物體接近天線模組2時，會使得天線模組2與無線訊號處理模組3的功率放大器無法完全匹配，天線模組2之諧振點位置會因此偏移(如圖1B所示)。此時監測模組20得到之交流訊號波形就如同圖3B所示，圖3B係本發明之非固定振幅之交流訊號波形圖。監測模組20會得到非固定振幅之波形W2。
    判斷模組30係與監測模組20電性連接。判斷模組30可由軟體、韌體或硬體等方式架構而成，例如利用數位訊號處理器所架構而成，但本發明並不限於此。判斷模組30用以接收交流訊號波形，並根據此交流訊號波形得到電壓訊號。亦即當交流訊號波形為非固定振幅之波形W2時，判斷模組30根據須調整的大小產生一調整電壓值。此調整電壓可調整電容調整單元40之電容值。另一方面，若是交流訊號波形為固定振幅之波形W1時，判斷模組30係產生固定電壓值，以維持電容調整單元40之電容值。
    電容調整單元40可為一變容二極體，但本發明並不限與此。電容調整單元40係與天線模組2電性連接，因此電容調整單元40之電容值可視為天線模組2所具有之電容值。並且電容調整單元40與判斷模組30電性連接，以根據調整電壓值改變其電容值。由於電容調整單元40之電容值與其接收之電壓值呈反比，因此在本發明之一實施例中，當天線模組2之諧振點偏移時，判斷模組30係藉由增加調整電壓值之大小，以降低電容調整單元40之電容值。如此一來，即可調整天線模組2之諧振點。若天線模組2之諧振點並未偏移時，判斷模組30係產生固定電壓值，以維持電容調整單元40之電容值。
    判斷模組30與天線模組2之間還可電性連接保護模組50，以防止天線模組2所輻射之無線訊號干擾到調整電壓值。保護模組50可包括電感元件L及電容元件C。藉由電感元件L之特性，可阻擋大部份高頻之無線訊號，剩下的無線訊號係經由電容元件C傳輸到接地端G。如此一來，調整電壓值就不會被高頻之無線訊號所干擾。
    接著請參考圖4係本發明之調整模組所具有之判斷模組之架構圖。
    在本發明之一實施例中，判斷模組30包括半波整流模組31、濾波模組32、電壓比較模組33、輸出功率比較模組331及直流穩壓模組34。半波整流模組31係與監測模組20電性連接，以接收交流訊號波形，並將其轉換成半波訊號波形。濾波模組32係電性連接半波整流模組31，用以將該半波訊號波形過濾為一濾波訊號，此濾波訊號即可代表監測電壓值。如此一來，即可得知此時天線模組2所輻射之無線訊號的電壓值。由於過濾訊號之方式已經被本領域的相關技術人員所廣泛應用，故在此不再贅述其原理。
    電壓比較模組33係與濾波模組32電性連接，用以根據濾波模組32處理之監測電壓值與標準電壓值做比對。而其中標準電壓值係由輸出功率比較模組331根據無線訊號之設定功率所得到。輸出功率比較模組331係同時與電壓比較模組33及無線訊號處理模組3電性連接。由於當無線訊號處理模組3傳送無線訊號至天線模組2時，此無線訊號的功率亦藉由無線訊號處理模組3來設定。因此輸出功率比較模組331係自無線訊號處理模組3得知無線訊號的功率，而每一功率都有其對應之電壓值。舉例而言，當功率為2瓦特時，無線訊號之標準電壓值應為0.5伏特，當功率為3瓦特時，無線訊號之標準電壓值應為0.6伏特，當功率為4瓦特時，無線訊號之標準電壓值應為0.7伏特。因此輸出功率比較模組331可利用查表等方式，根據無線訊號處理模組3設定之功率比對出對應的標準電壓值。
    接著電壓比較模組33再比較監測電壓值與標準電壓值之大小，以控制直流穩壓模組34。直流穩壓模組34係與電壓比較模組33及電容調整單元40電性連接。當監測電壓值與標準電壓值大小相同時，係代表天線模組2之諧振點位置並未偏移(如圖1A所示)。因此電壓比較模組33係控制直流穩壓模組34係輸出固定電壓值至電容調整單元40，以改變電容值來調整天線模組2之諧振點。當濾波模組32處理得到之監測電壓值與標準電壓值不相同時，係代表天線模組2之諧振點位置產生偏移(如圖1B所示)。直流穩壓模組34係根據監測電壓值與標準電壓值間的差異產生調整電壓值，以傳輸至電容調整單元40。
    接著請參考圖5係本發明之天線效能調整之方法之步驟流程圖。此處需注意的是，以下雖以具有調整模組10之電子裝置1為例說明本發明之天線效能調整之方法，但本發明之天線效能調整之方法並不以使用在調整模組10為限。
    首先進行步驟501：於天線模組輻射無線訊號時，偵測出交流訊號波形。
    首先由無線訊號處理模組3傳送要經由天線模組2輻射之無線訊號，監測模組20於天線模組2輻射無線訊號時，偵測出無線訊號之交流訊號波形。
    其次進行步驟502：判斷交流訊號波形是否為固定振幅之波形。
    其次判斷模組30係判斷交流訊號波形之類型，以判斷出是否為固定振幅之波形W1(如圖3A所示)或是非固定振幅之波形W2(如圖3B所示)。其判斷方式可利用由交流訊號波形得到之監測電壓值進行判斷，但本發明並不以此為限。利用監測電壓值進行判斷之流程在之後會有詳細的說明，故在此先不贅述。
    若交流訊號波形為固定振幅之波形W1時，則進行步驟503：產生固定電壓值，以維持電容調整單元之電容值。
    當交流訊號波形為如圖3A之固定振幅之波形W1時，係代表天線模組2與無線訊號處理模組3間的電路元件可完全匹配，因此天線模組2之諧振點位置並未偏移(如圖1A所示)。判斷模組30就產生固定電壓值至電容調整單元40，以維持電容調整單元40之電容值。
    若交流訊號波形為非固定振幅之波形W2時，則進行步驟504：產生調整電壓值。
    當交流訊號波形為如圖3B之非固定振幅之波形W2時，係代表有人體或是具有金屬材質的物體接近天線模組2，因此天線模組2之諧振點位置會產生偏移(如圖1B所示)。判斷模組30係於交流訊號波形為非固定振幅之波形W2時，產生調整電壓值，以傳輸至電容調整單元40。
    接著進行步驟505：根據調整電壓值改變電容調整單元之電容值，以調整天線模組之諧振點位置。
    電容調整單元40根據調整電壓值改變其電容值，以調整天線模組2整體之電容值，即可進一步的調整天線模組2之諧振點位置，以回到原本的位置。
    最後判斷模組30再重複回到步驟502，以重新判斷交流訊號波形是否仍然為非固定振幅之波形W2。因此藉由上述重複調整的流程，即可將天線模組2之諧振點調整回未偏移的位置(如圖1A所示)。
    而關於步驟502中判斷交流訊號波形是否為固定振幅之波形W1或是非固定振幅之波形W2的其中一種實施方式請參考圖6係本發明之產生調整電壓之步驟流程圖。
    首先於步驟501，監測模組20偵測出無線訊號之交流訊號波形之後，判斷模組30係進行步驟601：將交流訊號波形整流為半波訊號波形。
    判斷模組30之半波整流模組31係接收交流訊號波形，並將其整流為半波訊號波形。
    其次進行步驟602：將半波訊號波形過濾為監測電壓值。
    濾波模組32係將半波整流模組31處理之半波訊號波形進行過濾，即可過濾出單一電壓之濾波訊號波形，此電壓即為監測電壓值。
    接著進行步驟603：根據無線訊號之設定功率以得到標準電壓值。
    當濾波模組32處理得到監測電壓值後，輸出功率比較模組331係同時自無線訊號處理模組3得知所設定之無線訊號的設定功率，再藉由查表等方式找出與此設定功率對應之標準電壓值。
    再進行步驟604：比較監測電壓值與標準電壓值是否相同。
    電壓比較模組33係比較由濾波模組32處理得到之監測電壓值與由輸出功率比較模組331比較得道之標準電壓值是否相同，藉此即可判斷出交流訊號波形之類型為固定振幅之波形W1(如圖3A所示)或是非固定振幅之波形W2(如圖3B所示)。
    當濾波模組32處理得到之監測電壓值與標準電壓值相同時，係代表天線模組2之諧振點位置並未偏移(如圖1A所示)，亦代表此時交流訊號波形之類型為固定振幅之波形W1。因此此時會執行步驟503，直流穩壓模組34輸出固定電壓值至電容調整單元40，以維持電容調整單元40之電容值。
    當濾波模組32處理得到之監測電壓值與標準電壓值不相同時，係代表天線模組2之諧振點位置產生偏移(如圖1B所示)，亦代表此時交流訊號波形之類型為非固定振幅之波形W2。因此即執行步驟504，直流穩壓模組34係根據監測電壓值與標準電壓值間的差異產生調整電壓值，以傳輸至電容調整單元40。最後當直流穩壓模組34輸出調整電壓值後，會再回到步驟505以改變電容調整單元40之電容值。
    並且判斷模組30與天線模組2之間還可電性連接保護模組50，以防止天線模組2所輻射之無線訊號干擾到直流穩壓模組34及其輸出的調整電壓值。
    此處需注意的是，本發明之天線效能調整之方法並不以上述之步驟次序為限，只要能達成本發明之目的，上述之步驟次序亦可加以改變。
    利用上述的調整模組10及天線效能調整之方法，即可隨時監測天線模組2之效能，並於人體或是具有金屬材質的物體接近天線模組2時，或是其他原因造成天線模組2之諧振點位置偏移而導致傳輸效果不佳時，隨時自動地對天線模組2進行調整。
    綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請　貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
    先前技術：
    P1、P2．．．諧振點
    本發明：
    1．．．電子裝置
    2．．．天線模組
    3．．．無線訊號處理模組
    10．．．調整模組
    20．．．監測模組
    30．．．判斷模組
    31．．．半波整流模組
    32．．．濾波模組
    33．．．電壓比較模組
    331．．．輸出功率比較模組
    34．．．直流穩壓模組
    40．．．電容調整單元
    50．．．保護模組
    C．．．電容元件
    G．．．接地端
    L．．．電感元件
    R．．．電阻元件
    W1．．．固定振幅之波形
    W2．．．非固定振幅之波形
    圖1A係先前技術之天線模組之最佳狀態下之諧振點示意圖。
    圖1B係先前技術之天線模組之諧振點偏移之示意圖。
    圖2係本發明之電子裝置及調整模組之架構圖。
    圖3A係本發明之固定振幅之交流訊號波形圖。
    圖3B係本發明之非固定振幅之交流訊號波形圖。
    圖4係本發明之調整模組所具有之判斷模組之架構圖。
    圖5係本發明之天線效能調整之方法之步驟流程圖。
    圖6係本發明之產生調整電壓之步驟流程圖。
    1．．．電子裝置
    2．．．天線模組
    3．．．無線訊號處理模組
    10．．．調整模組
    20．．．監測模組
    30．．．判斷模組
    40．．．電容調整單元
    50．．．保護模組
    C．．．電容元件
    G．．．接地端
    L．．．電感元件
    R．．．電阻元件
    权利要求:
    Claims (17)
    [1] 一種調整模組，係用以調整一天線模組，該天線模組係設置於一電子裝置內以輻射一無線訊號，該調整模組包括：一監測模組，係電性連接於該天線模組，用以於該天線模組輻射該無線訊號時，偵測出一交流訊號波形；一判斷模組，係電性連接該監測模組，用以接收該交流訊號波形，並於該交流訊號波形為一非固定振幅之波形時產生一調整電壓值；以及一電容調整單元，係與該判斷模組及該天線模組電性連接，用以根據該調整電壓值改變一電容值以調整該天線模組之一諧振點位置。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之調整模組，其中該判斷模組包括：一半波整流模組，係電性連接該耦合器，用以將該交流訊號波形整流為一半波訊號波形；一濾波模組，係電性連接該半波整流模組，用以將該半波訊號波形過濾為一監測電壓值；一輸出功率比較模組，係根據該無線訊號之一設定功率以得到一標準電壓值；一電壓比較模組，係與該濾波模組及該輸出功率比較模組電性連接，用以比較該監測電壓值與該標準電壓值；以及一直流穩壓模組，係與該電壓比較模組及該電容調整單元電性連接，當該監測電壓值與該標準電壓值不同時，該直流穩壓模組係輸出該調整電壓至該電容調整單元。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述之調整模組，更包括一保護模組，係與該直流穩壓模組及該天線模組電性連接，以避免該調整電壓值被該無線訊號干擾。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述之調整模組，其中該保護模組包括為一電感元件及一電容元件。
    [5] 如申請專利範圍第1項或第2項所述之調整模組，其中該判斷模組係為一數位訊號處理器。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之調整模組，其中該判斷模組係於該交流訊號波形為一固定振幅之波形時產生一固定電壓值，以維持該電容調整單元之該電容值。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述之調整模組，其中該監測模組係為一耦合器，係電性連接於該天線模組，以得到該交流訊號波形。
    [8] 一種具有調整模組之電子裝置，包括：一天線模組，用以輻射一無線訊號；一無線訊號處理模組，係電性連接該天線模組，用以設定該無線訊號之一設定功率；以及一調整模組，用以調整該天線模組，該調整模組包括：一監測模組，係電性連接於該天線模組，用以於該天線模組輻射該無線訊號時，偵測出一交流訊號波形；一判斷模組，係電性連接該監測模組，用以接收該交流訊號波形，並於該交流訊號波形為一非固定振幅之波形時產生一調整電壓；以及一電容調整單元，係與該判斷模組及該天線模組電性連接，用以根據該調整電壓改變一電容值，以調整該天線模組之一諧振點位置。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述之具有調整模組之電子裝置，其中該判斷模組包括：一半波整流模組，係電性連接該耦合器，用以將該交流訊號波形整流為一半波訊號波形；一濾波模組，係電性連接該半波整流模組，用以將該半波訊號波形過濾為一監測電壓值；一輸出功率比較模組，係電性連接無線訊號處理模組，用以根據該無線訊號之該設定功率以得到一標準電壓值；一電壓比較模組，係與該濾波模組及該輸出功率比較模組電性連接，用以比較該監測電壓值與該標準電壓值；以及一直流穩壓模組，係與該電壓比較模組及該電容調整單元電性連接，當該監測電壓值與該標準電壓值不同時，該直流穩壓模組係輸出該調整電壓值至該電容調整單元。
    [10] 如申請專利範圍第9項所述之具有調整模組之電子裝置，更包括一保護模組，係與該直流穩壓模組及該天線模組電性連接，以避免該調整電壓值被該無線訊號干擾。
    [11] 如申請專利範圍第10項所述之具有調整模組之電子裝置，其中該保護模組包括為一電感元件及一電容元件。
    [12] 如申請專利範圍第8項或第9項所述之具有調整模組之電子裝置，其中該判斷模組係為一數位訊號處理器。
    [13] 如申請專利範圍第8項所述之具有調整模組之電子裝置，其中該判斷模組係於該交流訊號波形為一固定振幅之波形時產生一固定電壓值，以維持該電容調整單元之該電容值。
    [14] 如申請專利範圍第8項所述之具有調整模組之電子裝置，其中該監測模組係為一耦合器，係電性連接於該天線模組，以得到該交流訊號波形。
    [15] 一種天線效能調整之方法，係用於一電子裝置內之一調整模組以調整一天線模組，該方法包括以下步驟：於該天線模組輻射一無線訊號時，偵測出一交流訊號波形；判斷該交流訊號波形是否為一固定振幅之波形；若該交流訊號波形為一非固定振幅之波形時，則產生一調整電壓值；以及根據該調整電壓值改變一電容調整單元之一電容值，以調整該天線模組之一諧振點位置。
    [16] 如申請專利範圍第15項所述之天線效能調整之方法，其中判斷該交流訊號波形是否為該固定振幅之波形之步驟更包括：將該交流訊號波形整流為一半波訊號波形；將該半波訊號波形過濾為一監測電壓值；根據該無線訊號之一設定功率以得到一標準電壓值；比較該監測電壓值與該標準電壓值是否相同；以及若該監測電壓值與該標準電壓值不同時，係判斷該交流訊號波形係為該非固定振幅之波形，並輸出該調整電壓值。
    [17] 如申請專利範圍第15項所述之天線效能調整之方法，包括以下步驟：若該交流訊號波形為該固定振幅之波形時，則產生一固定電壓值，以維持該電容調整單元之該電容值。
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