天线系统

技术领域

本发明是关于一种天线系统，特别是关于一种可调整天线传输功率的天线系统。

背景技术

因应通信技术的发展，消费性电子产品发展也相当普及化，使用者在使用消费性电子产品带来的方便时，对于这些消费性电子产品所产生的电磁辐射是否会造成人体健康影响也日益受到关注。

在消费性电子产品使用的无线通信天线设计中，除了重视总辐射功率(TotalRadiated Power，TRP)及总全向灵敏度(Total Isotropic Sensitivity，TIS)的传输效率之外，也相当重视一个指标，电磁波能量特定吸收比(SAR)，这是衡量电磁辐射对人体健康影响的重要指标。由于SAR数值的大小与无线通信装置的辐射功率息息相关，通常SAR数值的大小会与总辐射功率成正比，因此，为避免电磁波对人体健康产生不良的影响，在SAR数值的大小与总辐射功率之间取得一个平衡就显得相当重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种天线系统，其位于电子装置内并包含多个天线、无线射频模块、至少一温度传感器及处理器。无线射频模块电性连接该些天线。至少一温度传感器用以感测电子装置的环境温度。处理器电性连接至少一温度传感器及无线射频模块，处理器根据至少一温度传感器感测的环境温度在时间区间内产生的温度变化来判断使用者的使用情境，处理器依据使用情境输出至少一组功率设定参数给无线射频模块，使无线射频模块分别根据功率设定参数调整天线的传输功率。

在一实施例中，当温度变化位于第一温度区间时，处理器根据第一温度区间判断使用情境为第一使用情境，使无线射频模块分别根据功率设定参数对应调整传输功率降低第一数值。当温度变化位于第二温度区间时，且第二温度区间的温度值大于第一温度区间的温度值，处理器根据第二温度区间判断使用情境为第二使用情境，使无线射频模块分别根据功率设定参数对应调整传输功率降低第二数值，且第二数值大于第一数值。

在一实施例中，天线系统系位于电子装置壳体内，至少一温度传感器更包含第一温度传感器及第二温度传感器，其分别位于壳体的上表面及下表面。处理器根据第一温度传感器感测的环境温度产生的温度变化判断使用情境为第一使用情境，使无线射频模块分别根据功率设定参数对应调整传输功率降低第一数值。处理器根据第二温度传感器感测的环境温度产生的温度变化判断使用情境为第二使用情境，使无线射频模块分别根据功率设定参数对应调整传输功率降低第二数值，且第二数值大于第一数值。

综上所述，根据本发明所提出的天线系统，此种天线系统可以根据不同的温度变化来判断不同的使用情境，以根据使用情境阶段性调整天线的传输功率大小，以降低辐射对人体的影响，符合SAR的安全规范，并能够维持电子装置良好的传输效能。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的天线系统的方块示意图。

图2为根据本发明一实施例的电子装置的示意图。

图3为根据本发明应用的电子装置处于第一使用情境的示意图。

图4为根据本发明应用的电子装置处于第二使用情境的示意图。

图5为根据本发明应用的电子装置处于第三使用情境的示意图。

图6为根据本发明另一实施例的天线系统的方块示意图。

图7为根据本发明再一实施例的天线系统的方块示意图。

图8为根据本发明再一实施例的电子装置的示意图。

图9为根据本发明又一实施例的天线系统的方块示意图。

附图标记

10:天线系统

12,14,16,18:天线

20:无线射频模块

22:温度传感器

24:处理器

26:第一温度传感器

28:第二温度传感器

30:电子装置

32:壳体

321:上表面

322:下表面

323:第一开窗

324:第二开窗

34:使用者操作界面

36:天线模块

37:第一天线模块

38:第二天线模块

40:桌面

42:手部

44:人体

46:外接周边装置

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1为根据本发明一实施例的天线系统的方块示意图，图2为根据本发明一实施例的电子装置的示意图，请同时参阅图1及图2所示，一天线系统10位于一电子装置30内，此天线系统10包含有多个天线12、14、16、18、一无线射频模块20、至少一温度传感器22以及一处理器24。无线射频模块20电性连接该些天线12、14、16、18，以通过天线12、14、16、18收发无线射频信号，至少一温度传感器22用以感测电子装置30的环境温度，且处理器24电性连接至少一温度传感器22及无线射频模块20。处理器24会根据至少一温度传感器22感测到的环境温度在一时间区间内产生的温度变化来判断使用者的使用情境，所述使用情境可对应于使用者使用电子装置30的方式或使用者与电子装置30之间的贴近程度。在一实施例中，此时间区间为5～10秒，但不限于此。处理器24可依据使用情境对应输出多组功率设定参数给无线射频模块20，使无线射频模块20分别根据该些功率设定参数调整这些天线12、14、16、18的传输功率。在一实施例中，处理器24可依据使用情境对应输出一组功率设定参数给无线射频模块20，使无线射频模块20根据此组功率设定参数调整该些天线12、14、16、18的传输功率。在一实施例中，处理器24可依据使用情境控制无线射频模块20对应调整所有天线12、14、16、18的输出功率或对应调整其中一部分天线12、14、16、18的输出功率。

在一实施例中，温度传感器22可为热敏电阻传感器、红外线传感器或数位式温度传感器，但不以此为限。

在一实施例中，电子装置30可为笔记型计算机、平板计算机等等消费性电子产品，但不以此为限，在本实施例中，电子装置30是以笔记型计算机为例。此电子装置30包含一壳体32，天线系统10设置于壳体32内，壳体32具有一上表面321及一下表面322，在壳体32的上表面321上设有一使用者操作界面34，例如键盘、触控面板或是触控屏幕，在此以键盘为例，壳体32的下表面322则为置放在承载物上的置放面。

如图1及图2所示，在本实施例中，天线12、14、16、18有四个，这四个天线12、14、16、18可以设置于电子装置30的壳体32周围边框的内表面上。在其他实施例中，天线12、14、16、18也可为其他任意数量，电子装置30可依据实际电路设计需求而选择适当的天线数量及其安装位置，但不以此为限。并且，温度传感器22可以设置在壳体32上且靠近人体的前侧边上，以利于感测电子装置30的环境温度，且有助于强化温度传感器22感测的环境温度与使用者的使用情境之间的关联性，但不能以此为限，温度传感器22亦可设置于电子装置30的壳体32上的其他适当位置。

如图1及图2所示，在开启电子装置30时，天线系统10会被启动，温度传感器22会开始运作，此时温度传感器22会开始感测电子装置30周围的环境温度，当环境温度在时间区间内产生温度变化时，处理器24就会根据温度变化来判断使用者的使用情境，并依据不同的使用情境，进行不同阶段的功率调整。当此温度变化位于一第一温度区间时，处理器24根据第一温度区间判断使用情境为第一使用情境，处理器24会依据第一使用情境输出对应的功率设定参数给无线射频模块20，使无线射频模块20分别根据功率设定参数对应调整天线12、14、16、18的传输功率降低一第一数值。在此实施例中，如图3所示，第一使用情境为电子装置30的置放面放置于桌面40上，人体的手部42接近或接触电子装置30的使用情境，以根据此第一使用情境调降天线12、14、16、18的传输功率。当温度变化位于一第二温度区间时，且第二温度区间的温度值大于第一温度区间的温度值，处理器24根据此第二温度区间判断使用情境为第二使用情境，处理器24会依据第二使用情境输出对应的功率设定参数给无线射频模块20，使无线射频模块20分别根据该些功率设定参数对应调整天线12、14、16、18的传输功率降低一第二数值，其中第二数值大于第一数值。在本实施例中，如图4所示，第二使用情境为电子装置30的置放面位于人体44上的使用情境，人体44例如是使用者的大腿。由于电子装置30于第二使用情境较第一使用情境更为接近人体44，也就是说，第二使用情境中的使用者与电子装置30之间的紧密程度是高于第一使用情境中的使用者与电子装置30之间的紧密程度，因此，天线12、14、16、18的传输功率需要调降的比较多(第二数值大于第一数值)。

在一实施例中，此第一温度区间为2～3℃，且第二温度区间为4～5℃，但不限于此。在第一使用情境中，使用者是将电子装置30置放在桌上使用，仅有手部42会接触电子装置30；而在第二使用情境中，使用者是将电子装置30直接置放在大腿上使用，即人体44是以相对更大面积的方式接触电子装置30，如此一来，在同样时间区间内，第二使用情境的温度变化会大于第一使用情境的温度变化，且第二使用情境的温度值会高于第一使用情境的温度值，因此使用情境可藉由温度区间与温度值来判断。

并且，当温度变化位于一第三温度区间时，且第三温度区间的温度值小于第一温度区间的温度值，处理器24根据第三温度区间判断使用情境为第三使用情境，处理器24仍会维持相同的功率设定参数给无线射频模块20，使无线射频模块20分别根据功率设定参数对应维持天线12、14、16、18的传输功率。在本实施例中，如图5所示，第三使用情境为使用有线的外接周边装置46操作电子装置30的使用情境，由于人体相对不靠近电子装置30(也就是说，相较于第一使用情境与第二使用情境，第三使用情境的使用者离电子装置30较远)，天线12、14、16、18的辐射对人体的影响较少，所以可以维持相同的天线12、14、16、18传输功率。在一实施例中，此第三温度区间为1～2℃，但不限于此。

在一实施例中，当处理器24依据前述的第一使用情境、第二使用情境或第三使用情境对应调整天线12、14、16、18的传输功率后，可以先等待一预设时间后，例如此预设时间为180秒，温度传感器22才又开始运作感测电子装置30的环境温度。在一实施例中，当处理器24依据前述的第一使用情境、第二使用情境或第三使用情境对应调整天线12、14、16、18的传输功率且等待所预设时间后，温度传感器22再度开始运作感测电子装置30的环境温度，且此次感测的温度值与前一次感测的温度值相同或变化低于一阈值(例如1～2℃)，则表示使用情境不变，处理器24不会对应调整天线12、14、16、18的传输功率。

在一实施例中，若温度传感器22感测到的环境温度没有变化，或是温度变化非常小的情况下，可以视为第四使用情境，处理器24会依据此第四使用情境输出对应的功率设定参数给无线射频模块20，使无线射频模块20分别根据该些功率设定参数对应调高或维持天线12、14、16、18的传输功率的数值，使天线12、14、16、18发挥较佳的收发效能。此第四使用情境为人体距离电子装置30足够远的使用情境，例如以无线周边装置操作电子装置30，所以使用者可以距离电子装置30一个较远的安全距离，此时即使调高了天线12、14、16、18的传输功率或维持天线12、14、16、18的预设较高的传输功率，亦不会对人体健康造成伤害。

在一实施例中，温度传感器22更可以和至少其中一天线12、14、16、18整合成一个实体模块，如图2及图6所示，温度传感器22与天线18整合成一实体的天线模块36，在此以天线18为例，但不以此为限，温度传感器22亦可以与其他天线12、14、16整合在一起。天线12、14、16、18电性连接无线射频模块20，且温度传感器22电性连接至处理器24，使处理器24根据温度传感器22感测到的环境温度在时间区间内产生的温度变化来判断使用者的使用情境，以确定电子装置10处于第一使用情境、第二使用情境、第三使用情境或是第四使用情境，处理器24并藉此调整或维持天线12、14、16、18的传输功率。

图7为根据本发明再一实施例的天线系统的方块示意图，图8为根据本发明再一实施例的电子装置的示意图，请同时参阅图7及图8所示，在该天线系统10中包含有二温度传感器，第一温度传感器26及第二温度传感器28，第一温度传感器26及第二温度传感器28分别电性连接至处理器24，且第一温度传感器26位于壳体32的上表面321，第二温度传感器28位于壳体32的下表面322，并且，在壳体32的上表面321上更设有一第一开窗323，以露出第一温度传感器26，在壳体32的下表面322上更设有一第二开窗324，以露出第二温度传感器28，以利用第一温度传感器26及第二温度传感器28分别感测电子装置30的环境温度。当第一温度传感器26感测到的环境温度在时间区间(5～10秒)内产生温度变化时，处理器24根据此温度变化判断使用情境为第一使用情境，处理器24会依据第一使用情境输出对应的功率设定参数给无线射频模块20，使该无线射频模块20分别根据功率设定参数对应调整天线12、14、16、18的传输功率降低一第一数值。在此实施例中，第一使用情境为电子装置30放置于桌面上，人体手部接近或接触电子装置30的使用情境(如图3所示)，第一温度传感器26通过第一开窗323可更精确地感测到使用者的手部的热度所导致的温度变化。另一方面，若是第二温度传感器28感测到的环境温度在时间区间内产生温度变化时，处理器24根据此温度变化判断使用情境为第二使用情境，处理器24会依据第二使用情境输出对应的功率设定参数给无线射频模块20，使无线射频模块20分别根据功率设定参数对应调整天线12、14、16、18的传输功率降低一第二数值，其中第二数值大于第一数值。在本实施例中，第二使用情境为电子装置30的置放面直接放置在人体上的使用情境(如图4所示)，第二温度传感器28通过第二开窗324可更精确地感测到使用者的大腿的热度所导致的温度变化。

如图7及图8所示，若第一温度传感器26及第二温度传感器28同时感测到的环境温度都在时间区间内产生温度变化时，表示人体极为接近电子装置30，此时会以第二使用情境为主，处理器24会直接依据第二使用情境，使无线射频模块20调整天线12、14、16、18的传输功率降低较大的第二数值，以将天线12、14、16、18的传输功率直接调降至安全范围内。或者，若第一温度传感器26及第二温度传感器28同时感测到的环境温度都在时间区间内产生温度变化，且第二温度传感器28感测到的环境温度的温度变化较高时，处理器24会判断为第二使用情境；若第一温度传感器26及第二温度传感器28同时感测到的环境温度都在时间区间内产生温度变化，且第一温度传感器26感测到的环境温度的温度变化较高时，处理器24会判断为第一使用情境。

在一实施例中，第一温度传感器26、第二温度传感器28更可以依据设置位置而与其中二天线12、14、16、18整合成一个实体模块，如图8及图9所示，第一温度传感器26与天线16整合成一实体的第一天线模块37，第二温度传感器28与天线18整合成一实体的第二天线模块38，在此以天线16、18为例，但不以此为限，第一温度传感器26或第二温度传感器28亦可以与其他天线12、14整合在一起。天线12、14、16、18亦电性连接无线射频模块20，第一温度传感器26及第二温度传感器28分别电性连接至处理器24，使处理器24根据第一温度传感器26或第二温度传感器28感测到的环境温度在时间区间内产生的温度变化来判断使用者的使用情境，以确定电子装置130处于第一使用情境或第二使用情境，处理器24并藉此调整天线12、14、16、18的传输功率。

本发明在电子装置上人体常靠近的方向，设置一个或数个温度传感器，以便在不影响天线接收发射性能的同时，能更准确地判断使用情境并有条件的降低多天线的传输功率，减少对人体辐射的危害，以因应5G多天线的未来趋势。此外，本发明可以沿用现有天线设计架构，无需对已经设计成型的天线、电路和结构做出重大改动，可以节约成本，同时也节省空间。

综上所述，根据本发明所提出的天线系统的实施例，此天线系统可以根据不同的温度变化来判断不同的使用情境，以根据使用情境阶段性调整天线的传输功率大小，以降低辐射对人体的影响，符合SAR的安全规范，例如美国联邦电信委员会(FCC)的1.6W/kg或是欧盟CE的2.0W/kg，并能够维持电子装置良好的传输效能。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。