[发明专利]射频装置、无线通讯装置及提升天线隔离度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频装置、无线通讯装置及方法，特别是涉及一种可提升隔离度、确保良好数据吞吐量的射频装置、无线通讯装置及方法。 

背景技术

具有无线通讯功能的电子产品，如笔记型电脑、个人数字助理(PersonalDigital Assistant)等，通过天线来发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号，进而存取无线网路。因此，为了让使用者能更方便地存取无线通讯网路，理想天线的频宽应在许可范围内尽可能地增加，而尺寸则应尽量减小，以配合电子产品体积缩小的趋势。除此之外，随着无线通讯技术不断演进，电子产品所配置的天线数量可能增加。举例来说，长期演进(Long TermEvolution，LTE)无线通讯系统及无线区域网路标准IEEE 802.11n支援多输入多输出(Multi-input Multi-output，MIMO)通讯技术，亦即相关电子产品可通过多重(或多组)天线同步收发无线信号，以在不增加频宽或总发射功率耗损(Transmit Power Expenditure)的情况下，大幅地增加系统的数据吞吐量(Throughput)及传送距离，进而有效提升无线通讯系统的频谱效率及传输速率，改善通讯品质。 

由上述可知，要实现多输入多输出功能中空间多工、多样技术，先决条件必需搭配多组天线，以将空间分成许多通道，进而提供多个天线场型。因此，如何设计符合传输需求的天线，同时兼顾尺寸及功能，已成为业界所努力的目标之一。 

除此之外，随着无线通讯技术的演进，现有技术已发展出不同的无线通讯系统，如移动通讯系统(如GSM、3G、LTE)、无线区域网路(如Wi-Fi、WiMax)、无线个人区域网路(如Bluetooth、Zigbee)等。为了避免无线通讯系统间的干扰，不同无线通讯系统通常会采相异的操作频带并使用相异的通讯技术(包含调变、编码、加密等)。然而，在有限的无线资源下，势必 有部分无线通讯系统需采相同的操作频带，可能因此引起相互干扰的问题。 

举例来说，根据Bluetooth及Wi-Fi的通讯协定IEEE 802.15.1及IEEE802.11，两者的操作频段均在ISM(Industrial Scientific Medical)频段中的2.4GHz附近(IEEE 802.11a是在5GHz)。ISM频段即工业、科学和医用频段，其是世界各国保留的无线频段，用于工业、科学研究和微波医疗方面的应用。使用这些频段无需许可证，只需要遵守一定的规范，以避免对其它频段造成干扰。在此情形下，虽然Bluetooth及Wi-Fi的通讯协定不同，使用的调变、编码方式亦不同，但由于两者的频段相同，可能因此发生信号碰撞(Collision)，亦即(Bluetooth或Wi-Fi)接收机同时接收到Bluetooth及Wi-Fi的信号，因而导致错误的发生。 

当Bluetooth与Wi-Fi发生信号碰撞时，Wi-Fi可通过自动重传机制(Automatic Repeat reQuest，ARQ)重新传递数据至接收机，并通过传输速率调整机制(Rate Adaptation)降低传输速率，以提高数据传输成功率。然而，相比较于Wi-Fi，Bluetooth是一种低功率的无线连接技术，换言之，Wi-Fi信号很容易造成Bluetooth接收机「饱和」(Saturation)。详细来说，无线接收机在接收无线信号的过程中，需视信号传输状况，适当地调整放大器的增益(Gain)，以将射频信号有效地降频至基频，进而解调、解编码出正确的内容。在此情形下，当Bluetooth与Wi-Fi发生信号碰撞时，Bluetooth接收机会因突然收到功率相对较大的Wi-Fi信号，导致放大器饱和，以致无法正确运作。更有甚者，发生信号碰撞时，Wi-Fi传输机(Transmitter)会将传输速率降低，使得同一封包的传输时间会因此增加，意味着信号碰撞发生的机会更加提高，可能导致严重的错误。 

举例来说，若电脑系统通过Wi-Fi进行无线上网的同时，另通过Bluetooth与耳机、无线键盘、鼠标等周边设备建立连结。此时，若发生信号碰撞情形，则使用者仍可通过Wi-Fi进行较低速的无线上网，但Bluetooth的周边设备可能就此中断或连线状况不佳，因而降低了使用时的便利性。 

上述信号碰撞情形是以Bluetooth及Wi-Fi为例，这两种无线通讯技术常应用于同一电子产品，如笔记型电脑、个人数字助理等，故信号碰撞的问题较明显且严重。一般而言，要改善信号碰撞最有效的方式是提高天线隔离度，然而，在有限空间下，要提高天线隔离度同时又要维持多输入多输出的数据吞吐量，势必增加许多设计难度。