專利名稱：具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間的信號(hào)相互干擾且可同時(shí)分別收發(fā)不同頻帶/系統(tǒng)信號(hào)的電子裝置。
背景技術(shù)：
由于通訊科技發(fā)展快速，且使用成本日益降低的狀況下，有越來(lái)越多的產(chǎn)品進(jìn)行電子化，并結(jié)合3C技術(shù)，在此狀況下，將多頻帶與多系統(tǒng)整合于單一通信裝置，已然成為現(xiàn)在及未來(lái)通信設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)；因此，在同一裝置中整合多頻帶與多系統(tǒng)，意味著該裝置上同時(shí)安裝有多組天線，此為收發(fā)不同頻帶/系統(tǒng)信號(hào)的基本條件；然而，在同一裝置中同時(shí)安裝多組天線，必須面對(duì)的沖擊和挑戰(zhàn)是各天線之間的相互干擾，其將造成該通信設(shè)備收發(fā)信號(hào)不良的問(wèn)題，因此，天線間相互干擾的問(wèn)題勢(shì)必要先予以排除；其中，當(dāng)單一裝置安裝的多組天線是屬于不同頻帶，以手機(jī)為例，即有GSM900(900MHz)、DCS1800(1800MHz)、802.11b(2.4GHz)與802.11a(5GHz)等分屬于不同頻帶的通信協(xié)議，欲排除此種不同頻帶天線間的干擾問(wèn)題，一般可簡(jiǎn)單的使用濾波器將不需要的頻帶予以隔絕，即可解決干擾問(wèn)題，然而，當(dāng)多組天線均屬于同一頻帶時(shí)，例如無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用頻帶與藍(lán)牙頻帶皆為2.4GHz，則使用濾波器仍無(wú)法達(dá)成阻絕而避免相互干擾的目的。
按目前交通日益便利的今日科技時(shí)代，人類的活動(dòng)范圍逐漸擴(kuò)大，且為了能節(jié)省時(shí)間、提高效率，在廣大區(qū)域中精確地定出人或物所在的位置、及同時(shí)具有一可隨時(shí)隨地通信的系統(tǒng)，以減少人力、時(shí)間及資源的浪費(fèi)是相當(dāng)迫切的需求；然而，一般習(xí)知的手機(jī)天線(GSM天線)僅能接受通信信號(hào)，及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)天線(GPS天線)僅能接受坐標(biāo)信號(hào)，其中，該全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Globa1 Positioning System，GPS)導(dǎo)航的基礎(chǔ)原理是透過(guò)GPS天線接收由衛(wèi)星以單向發(fā)射(One-way ranging)廣播方式所傳送來(lái)的衛(wèi)星信號(hào)，并運(yùn)算出目前位置坐標(biāo)，而該GPS信號(hào)的頻帶是在兩個(gè)頻率上播放，主要的信號(hào)在1575.42MHz(L1)，而另一個(gè)信號(hào)則是在1227.6MHz(L2)，然而一般GPS用戶的設(shè)備性能等級(jí)應(yīng)該只能接收主要的L1信號(hào)而已，由于其屬習(xí)知技術(shù)，故不另贅述；此外，一般為了增加全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(Global System for Mobile Communication，GSM)對(duì)一般網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的適用性，也為了更有效率的利用無(wú)線資源，新的GSM通訊協(xié)議(GSM Phase2+ standard)中，增加了整合封包無(wú)線通訊服務(wù)(General Packet Radio Service，GPRS)協(xié)議。該GPRS是一種在現(xiàn)存GSM網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，提供數(shù)據(jù)傳輸(datacomm)的技術(shù)，讓用戶可以透過(guò)較高的速率上網(wǎng)，或進(jìn)行移動(dòng)數(shù)據(jù)相關(guān)應(yīng)用。GPRS是針對(duì)瞬間需要傳輸大量資料的狀況而設(shè)計(jì)。例如WWW、email等，應(yīng)用程序大部分的時(shí)間是處于靜止?fàn)顟B(tài)，但是一旦動(dòng)作，則希望能在最短的時(shí)間內(nèi)傳完大量的資料。再者，該GSM天線中DSC1800的發(fā)射頻帶為1710MHz～1785MHz，且距全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)天線的L1頻帶(1575.42MHz)較為接近，因此，在此狀況下，倘若將具有頻帶相近的手機(jī)天線(GSM天線)及一全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的天線(GPS天線)整合于單一通信裝置，其兩天線的近場(chǎng)區(qū)將會(huì)有所重疊，并產(chǎn)生天線間相互干擾的問(wèn)題；雖然該GSM天線在處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，是因待機(jī)狀態(tài)中的發(fā)射功率較低，而對(duì)于GPS天線的干擾較小，且一旦該GSM天線與GPS天線同時(shí)動(dòng)作時(shí)，該GPS天線就很容易受到GSM天線DSC1800的發(fā)射信號(hào)干擾，而對(duì)于兩相鄰天線的阻抗匹配及交互耦合效應(yīng)造成不好的影響，以致于該通信裝置有收發(fā)不良問(wèn)題存在。
因此，如何將各自獨(dú)立且具有不同頻帶的手機(jī)天線(GSM天線)及一全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的天線(GPS天線)整合于單一通信裝置，以使該裝置可同時(shí)接收通信信號(hào)及坐標(biāo)信號(hào)，且可排除天線間相互干擾的問(wèn)題，即為本案設(shè)計(jì)人所欲解決的技術(shù)困難點(diǎn)的所在。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的主要目的，是在提供一種具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置，且可同時(shí)分別清晰地接收不同頻帶/系統(tǒng)的信號(hào)。
本實(shí)用新型的另一目的，是在提供一種將具有頻帶相近的手機(jī)天線(GSM天線)及一全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的天線(GPS天線)整合于電子裝置，并改善在同一裝置內(nèi)的GSM天線對(duì)于GPS天線的信號(hào)干擾的影響，以使該裝置可同時(shí)且正常接收/發(fā)射全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(GSM)的通信信號(hào)及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的坐標(biāo)信號(hào)。
為達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的電子裝置，是包括一電路板；至少兩組天線，包含第一天線及第二天線，是分別設(shè)置于該電路板上；以及一耦合元件，是設(shè)置于該兩組天線之間的電路板上，且與該兩組天線分別天線具有一距離；其中，該電路板尚包含一接地平面區(qū)，且該第一天線為GPS天線、該第二天線為GSM天線、以及該耦合元件為一共振寄生結(jié)構(gòu)，其包含一被動(dòng)元件及一金屬線，該金屬線的一端是連接該電路板的接地平面區(qū)，而該被動(dòng)元件則設(shè)置于該金屬線的另一端，且用以吸收相鄰天線間可能直接耦合的電磁場(chǎng)。
于一較佳實(shí)施例中，該電子裝置可藉由改變共振寄生結(jié)構(gòu)與該相鄰天線之間的距離，以調(diào)整改善該相鄰天線間所產(chǎn)生頻帶干擾的影響。


圖1是本實(shí)用新型電子裝置較佳實(shí)施例的實(shí)施環(huán)境示意圖；圖2是本實(shí)用新型電子裝置較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)平面示意圖；圖3是本實(shí)用新型電子裝置未加寄生共振結(jié)構(gòu)的GSM天線阻抗對(duì)頻率的特性曲線圖；圖4是本實(shí)用新型電子裝置加上寄生共振結(jié)構(gòu)的GSM天線阻抗對(duì)頻率的特性曲線圖；圖5為本實(shí)用新型電子裝置未加寄生共振結(jié)構(gòu)的GPS天線阻抗對(duì)頻率的特性曲線圖；圖6為本實(shí)用新型電子裝置加上寄生共振結(jié)構(gòu)的GPS天線阻抗對(duì)頻率圖的特性曲線；圖7為本實(shí)用新型電子裝置加上寄生共振結(jié)構(gòu)前，GPS天線接收到來(lái)自GSM天線干擾的阻抗對(duì)頻率的特性曲線圖；圖8為本實(shí)用新型電子裝置加上寄生共振結(jié)構(gòu)后，GPS天線接收到來(lái)自GSM天線干擾的阻抗對(duì)頻率的特性曲線圖。
符號(hào)說(shuō)明1～電子裝置11～電路板111～接地平面區(qū)12～GPS天線13～GSM天線14～共振寄生結(jié)構(gòu)141～被動(dòng)元件142～金屬線2～無(wú)線基地臺(tái)
3～服務(wù)器4～衛(wèi)星5～電磁場(chǎng)D～距離具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是提供一種具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置，如圖1及圖2所示，其中該電子裝置1的較佳實(shí)施例是以設(shè)有兩組頻帶相近的較易受電磁波干擾的GPS天線12及較易輻射電磁波的GSM天線13為例(該GSM天線13中的DSC1800的發(fā)射頻帶為1710MHz～1785MHz，以及該GPS天線12的L1頻帶為1575.42MH，兩者頻帶接近)，其可分別接收一全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星4發(fā)送的坐標(biāo)信號(hào)，及由一無(wú)線基地臺(tái)2(Base Station，簡(jiǎn)稱BS)所發(fā)射的全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(GSM)的通信信號(hào)，且該通信信號(hào)是來(lái)自一移動(dòng)交換中心3(Mobile Services SwitchingCenter，簡(jiǎn)稱MSC)(系統(tǒng)服務(wù)器或服務(wù)業(yè)者)，其中該無(wú)線基地臺(tái)2設(shè)置有收發(fā)信機(jī)及天線饋線等設(shè)備，其天線高度及發(fā)射功率將決定通訊的服務(wù)范圍；而該移動(dòng)交換中心3主要是用來(lái)處理信息的交換與整個(gè)系統(tǒng)的集中控管；且透過(guò)該無(wú)線基地臺(tái)2及移動(dòng)交換中心3，即可讓兩部移動(dòng)電話互相傳話通信?；蛟谄渌兓?，天線12及天線13亦可分別為頻帶相近(皆為2.4GHz)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)天線與藍(lán)牙天線、或?yàn)榻邮諏掝l分碼多任務(wù)存取(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)、及分碼多任務(wù)存取(CDMA，Code-Division Multiple Access)頻帶(1850MHz～2100MHz)的天線等。于本實(shí)施例中，該電子裝置1是為一個(gè)人數(shù)字助理機(jī)(PDA)，如呼叫器、移動(dòng)電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)或其它具接收/發(fā)送無(wú)線信息功能的可攜式或固定式客戶端電子裝置…等等亦可適用。且該電子裝置1與無(wú)線基地臺(tái)2、移動(dòng)交換中心3(系統(tǒng)服務(wù)器或服務(wù)業(yè)者)亦可透過(guò)如POCSAG廣播協(xié)議、GSM、GPRS移動(dòng)通信協(xié)議或其它習(xí)知無(wú)線傳輸協(xié)議，進(jìn)行單向或雙向傳輸。
于本實(shí)施例中，本實(shí)用新型電子裝置1，是包括一電路板11、一GPS天線12、一GSM天線13、及一共振寄生結(jié)構(gòu)14，其主要在改善電子裝置1內(nèi)部的GSM天線13對(duì)于GPS天線12的信號(hào)干擾。其中該電路板11，于表面形成有一接地平面區(qū)111；而該呈平面狀的GPS天線12及呈螺旋狀的GSM天線13，是分別設(shè)置于該電路板11上且收發(fā)信號(hào)較為理想的位置；以及該共振寄生結(jié)構(gòu)14，設(shè)置于該GPS天線12及該GSM天線13之間的電路板11上，且與該GSM天線13具有一距離D；該共振寄生結(jié)構(gòu)14，是由一被動(dòng)元件141及一具有一定硬度的可撓性金屬線142(一般為銅線)組成，該金屬線142的一端是連接該電路板11的接地平面區(qū)111，而該被動(dòng)元件141則設(shè)置于該金屬線142的另一端；其是透過(guò)該被動(dòng)元件141吸收該GSM天線13對(duì)于往該GPS天線12方向、且與該GPS天線12所直接耦合的電磁場(chǎng)5，并利用該金屬線142而導(dǎo)引至電路板11的接地平面區(qū)111，使該GSM天線13的發(fā)射信號(hào)不會(huì)串回GPS天線12的內(nèi)部、而間接干擾坐標(biāo)信號(hào)的接收，即能改善該GSM天線13對(duì)于該GPS天線12所造成信號(hào)干擾的問(wèn)題，并使該GPS天線12及GSM天線13可同時(shí)且正常接收/發(fā)射全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的坐標(biāo)信號(hào)及全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(GSM)的通信信號(hào)。
其中，該被動(dòng)元件141較佳是為一呈螺旋狀的1/2波長(zhǎng)線圈結(jié)構(gòu)，并且在該GPS頻帶(1575.42MHZ)可達(dá)到共振，且用以吸收相鄰天線間可能直接耦合的電磁場(chǎng)5。(該波長(zhǎng)是指所使用發(fā)射頻率電磁波的波長(zhǎng)；波長(zhǎng)＝光速÷頻率；電磁波的速度在空氣或真空中皆為光速，即每秒行走30萬(wàn)公里，頻率為波長(zhǎng)在每一秒內(nèi)通過(guò)一定點(diǎn)的次數(shù)(我們稱為Hz赫茲)，大哥大900MHz的波長(zhǎng)為〔波長(zhǎng)＝30萬(wàn)公里÷(900×1百萬(wàn))〕其波長(zhǎng)為35公分。同理1800MHz波長(zhǎng)就只有16.5公分了。也由此可知，光速一定，則波長(zhǎng)愈長(zhǎng)，頻率愈少，反之，波長(zhǎng)愈短，頻率愈高。)請(qǐng)參閱圖2、圖4所示，是為未加本實(shí)用新型共振寄生結(jié)構(gòu)14前的GSM天線阻抗對(duì)頻率的特性曲線圖，其中可透過(guò)一般能檢測(cè)出阻抗匹配程度的網(wǎng)絡(luò)分析儀(圖未示)以針對(duì)GSM天線13的兩個(gè)頻帶900MHz及1800MHz進(jìn)行量測(cè)其阻抗匹配的成效，其中在824MHz及960MHz(900頻帶)所量測(cè)到的分別為-5.876dB及-5.579dB，而在1710MHz及1990MHz(1800頻帶)所量測(cè)到的分別為-6.221dB及-16.26dB；配合圖5所示，是為加上本實(shí)用新型寄生共振結(jié)構(gòu)14的GSM天線阻抗對(duì)頻率的特性曲線圖，其中在824MHz及960MHz(900頻帶)所量測(cè)到的分別為-5.116dB及-4.227dB，而在1710MHz及1990MHz(1800頻帶)所量測(cè)到的分別為-5.001dB及-15.61dB，且可看出在加上了共振寄生結(jié)構(gòu)14后，該GSM天線13的阻抗匹配程度只略減少1dB上下，因此，加上寄生共振結(jié)構(gòu)14其對(duì)于該GSM天線13的阻抗匹配的影響并不大，并可維持GSM天線13原有的效能。
再參閱圖2、圖6所示，是為未加本實(shí)用新型寄生共振結(jié)構(gòu)14前的GPS天線阻抗對(duì)頻率的特性曲線圖，其中針對(duì)GPS天線12的L1頻帶1575.42MHz進(jìn)行量測(cè)，得到其阻抗匹配的成效為-16.59dB；并配合圖7為加上寄生共振結(jié)構(gòu)14后的GPS天線阻抗對(duì)頻率的特性曲線圖，及針對(duì)該GPS天線12的L1頻帶1575.42MHz進(jìn)行量測(cè)，得到其阻抗匹配的成效為-17.49dB，其中該GPS天線12的阻抗匹配程度增加了約1dB，因此，加上寄生共振結(jié)構(gòu)14其對(duì)于該GPS天線12的阻抗匹配的影響亦不大。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D2、圖8所示，是為未加上本實(shí)用新型的寄生共振結(jié)構(gòu)14前，GPS天線12接收到來(lái)自GSM天線13干擾的阻抗對(duì)頻率的特性曲線圖，其中可將一般網(wǎng)絡(luò)分析儀的Port1接上該GSM天線13、Port2接上該GPS天線12，并量測(cè)出在該GPS天線12的L1頻帶(1575.42MHz)為-5.608dB；且配合圖九所示，是為加上本實(shí)用新型寄生共振14結(jié)構(gòu)后，該GPS天線12接收到來(lái)自該GSM天線13的干擾，其中在該GPS天線12的L1頻帶所量測(cè)出為-12.10dB；因此，由圖7、圖8可看出該GPS天線12接收到來(lái)自該GSM天線13在1575.42MHz的功率干擾減少了6.5dB(約77％)，因此，在添加了該寄生共振結(jié)構(gòu)14，且對(duì)于該GPS天線12及GSM天線13的原有效能并無(wú)很大的影響，但對(duì)于該GPS天線12的靈敏度(sensitivity)確有很大的改善。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D2所示，本實(shí)用新型的共振寄生結(jié)構(gòu)14是設(shè)置于該GPS天線12及該GSM天線13之間的電路板11上，且與該GSM天線13之間具有一距離D，其中決定該共振寄生結(jié)構(gòu)14設(shè)置于電路板11的位置、及距該GSM天線13的距離，可經(jīng)由微調(diào)以改變?cè)摴舱窦纳Y(jié)構(gòu)14相對(duì)于該GSM天線13的距離D，并透過(guò)一般能檢測(cè)出阻抗匹配程度的網(wǎng)絡(luò)分析儀，以找出能改善該GSM天線13對(duì)于GPS天線12抗干擾最多、且對(duì)于該GSM天線13及GPS天線12本身的阻抗匹配影響最少的電路板11位置及距該GSM天線13的距離D，以達(dá)到調(diào)整該相鄰天線間能產(chǎn)生最好的頻帶抗干擾效果，并且依然能維持該GPS天線12及該GSM天線13的原有效能。
權(quán)利要求1.一種具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置，其特征在于所述具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置是包括一電路板，包含一接地平面區(qū)；一易受電磁波干擾的天線，是設(shè)置于該電路板上；一易輻射電磁波的天線，是設(shè)置于該電路板上；以及一耦合元件，設(shè)置于上述兩組天線之間的該電路板上的該接地平面區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置，其特征在于該耦合元件包含一位于該兩組天線間的被動(dòng)元件，及一將該被動(dòng)元件導(dǎo)接至該接地平面區(qū)的金屬線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置，其特征在于該被動(dòng)元件為一1/2波長(zhǎng)螺旋式線圈結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置，其特征在于該金屬線為一銅線。
5.一種具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置，其特征在于所述具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置是包括一電路板，包含一接地平面區(qū)；一第一天線，設(shè)置于該電路板上；一第二天線，設(shè)置于該電路板上；以及一共振寄生結(jié)構(gòu)，設(shè)置于上述兩組天線之間的該電路板上，其包含一位于該兩組天線間的被動(dòng)元件，及一將該被動(dòng)元件導(dǎo)接至該接地平面區(qū)的金屬線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置，其特征在于該被動(dòng)元件為一1/2波長(zhǎng)螺旋式線圈結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置，其特征在于該金屬線為一銅線。
8.一種具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置，其特征在于所述具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置是包括一電路板，包含一接地平面區(qū)；一GPS天線及一GSM天線，皆設(shè)置于該電路板上；以及一共振寄生結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該GPS天線及該GSM天線之間的該電路板上，而包含一位于該兩組天線間的被動(dòng)元件，及一將該被動(dòng)元件導(dǎo)接至該接地平面區(qū)的金屬線。
專利摘要本實(shí)用新型是提供一種具有改善裝置內(nèi)部的多組天線間相互干擾的電子裝置，其是在改善裝置內(nèi)各組頻帶相近的天線之間所產(chǎn)生的信號(hào)相互干擾，其中將多組的天線分別設(shè)置在該裝置內(nèi)的電路板上且收發(fā)信號(hào)較為理想的位置，并于該相鄰天線之間的電路板上設(shè)置一共振寄生結(jié)構(gòu)，及該共振寄生結(jié)構(gòu)的一端并連接該電路板上的接地平面區(qū)；使當(dāng)天線在進(jìn)行發(fā)射/接收信號(hào)的動(dòng)作時(shí)，即可透過(guò)該共振寄生結(jié)構(gòu)吸收該相鄰天線之間可能直接耦合的電磁場(chǎng)，以排除因多組天線間相互干擾所造成通信裝置收發(fā)不良的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01Q1/52GK2749066SQ20042008439
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月19日
發(fā)明者鄭昌岳, 王幸男 申請(qǐng)人:倚天資訊股份有限公司