CN102122749B - 孔洞磁性天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种孔洞磁性天线，其包括：一天线；一绝缘材质，置于该天线的一侧；以及一磁性材料，其是位于该绝缘材质的另一侧且与该天线之间有一距离，其上具有至少一孔洞。本发明的孔洞磁性天线具有：可改变原有天线的场型、提高其增益值、降低敏感度及使该天线具有稳定指向性的优点。
Description
技术领域
本发明是中国台湾发明专利第098110021申请案的后续申请案。本发明是有关于一种磁性天线，尤指一种孔洞磁性天线，其磁性材料上具有至少一孔洞，借以改变原有天线的场型与增益值，使该天线具有稳定指向性的优点。
背景技术
近年来由于无线通讯实用化及科技产品的普及化，使得通讯产业有新的突破与发展，各类的电子通讯产品与无线通讯器材，已应用于日常生活中，因此广泛应用在无线通讯系统中的天线，特别是平面天线，由于制作简便、体积小，故其效能也大大地受到重视，平面型天线的种类繁多，常见的有微带(microstripe)天线、印刷式(printed)天线与平面倒F天线(planar inverted-Fantenna，PIFA)等等。
但无论是何种的天线，其特性通常都是固定的，如天线所辐射出的电磁波场型，大部分都是全向性(omni-direction)，无法改变，但是在许多场合中，常有增强某特定方向上的电磁波强度的需求，如在隧道中以手机进行无线通讯时，若可增强天线在隧道两端出口方向的电磁波，或者将电磁场型改变为指向隧道出口的方向性波束，则可大幅增强手机在隧道内的通讯质量。
查中国台湾专利公告号466,799中提出了一种具有电磁干扰抑制器的天线，利用含有软磁性粉末的混合磁构件，覆盖在天线的周围，进而可控制天线的部分波形成为方向性场型，以减少天线的无线电波辐射对于人体的影响，但所述专利中的磁构件，主要是用于屏蔽或抑制电磁干扰，虽然部份的天线场型因此改变为方向性，但整体场型仍不具指向性。
此外，美国专利号6,768,476
「Capacitively-loaded bent-wire monopole on anartificial magnetic conductor」中揭示一种安排在人造磁性导体(AMC)上的一薄型带状弯曲线单极(a thin stripbent-wire monopole)天线，以缩减天线尺寸而减小实体损失，适用于作为手持式装置的天线。然而该专利是将天线安排在人造磁性导体上，其虽可减小实体损失，却无法改变天线场型以增强某方向上的增益。
又，中国台湾专利公告号466,799的发明专利「具有方向性的天线」中揭示一种具有方向性的天线，其是在天线的周围覆盖一合成磁性构件，该合成磁性构件含有软磁粉末并具有一氧化膜薄层。该专利的目的是用于屏蔽或抑制电磁干扰，但仍然无法改变天线场型以增强某方向上的增益，诚属美中不足之处。
发明内容
本发明的目的是提供一种孔洞磁性天线，以克服上述公知天线的缺点，借以改变原有天线的场型，增加该天线的增益值，使该天线具有指向性的优点，并降低该天线的灵敏度。
为达到上述的目的，本发明的技术解决方案是：
一种孔洞磁性天线，其包括：
一天线；
一绝缘材质，置于该天线的一侧；以及
一磁性材料，其是位于该绝缘材质的另一侧且与该天线之间有一距离，其上具有至少一孔洞。
所述的孔洞磁性天线，其所述天线具有一直线型结构与一馈入线。
所述的孔洞磁性天线，其所述该天线为一单极天线。
所述的孔洞磁性天线，其所述绝缘材质为保力龙，且该保力龙的厚度约为3mm，通过该保力龙的数量可控制该距离。
所述的孔洞磁性天线，其所述磁性材料的相对导磁系数大于10。
所述的孔洞磁性天线，其所述磁性材料包括一磁性物质以及一塑料。
所述的孔洞磁性天线，其所述距离与该磁性材料的厚度的比值在14到15的范围之间。
所述的孔洞磁性天线，其所述孔洞为一圆孔或方孔。
所述的孔洞磁性天线，其所述孔洞位于该磁性材料上对应于该天线的电流强度最大值处。
一种孔洞改变场型装置，其用以改变一天线的一场型，至少包括：
一磁性材料，其上具有至少一孔洞，且位于该天线旁而与该天线之间有一距离。
所述的孔洞改变场型装置，其所述天线具有一直线型结构与一馈入线。
所述的孔洞改变场型装置，其所述天线为一单极天线。
所述的孔洞改变场型装置，其所述磁性材料与该天线间具有一绝缘材质，以控制该距离。
所述的孔洞改变场型装置，其所述绝缘材质为保力龙，且该保力龙的厚度约为3mm。
所述的孔洞改变场型装置，其所述磁性材料包括一磁性物质以及一塑料，且其相对导磁系数大于10。
所述的孔洞改变场型装置，其所述距离与该磁性材料的厚度的比值在14到15的范围之间。
所述的孔洞改变场型装置，其所述孔洞为一圆孔或方孔。
所述的孔洞改变场型装置，其所述孔洞位于该磁性材料上对应于该天线的电流强度最大值处。
本发明的孔洞磁性天线具有：可改变原有天线的场型、提高其增益值、降低敏感度及使该天线具有稳定指向性的优点。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的孔洞磁性天线的分解示意图；
图2a为本发明一较佳实施例的孔洞磁性天线的前视图；
图2b为本发明一较佳实施例的孔洞磁性天线的左侧视图；
图3为根据本发明一较佳实施例的孔洞磁性天线的场型示意图；
图4为根据本发明一较佳实施例的磁性材料随着距离改变的增益变化示意图；
图5为本发明另一较佳实施例的孔洞磁性天线的分解示意图；
图6为本发明再一较佳实施例的孔洞磁性天线的分解示意图。
具体实施方式
为使能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，兹附以图式及较佳具体实施例的详细说明如后。
请一并参照图1至图4，其中图1绘示本发明一较佳实施例的孔洞磁性天线的分解示意图；图2a绘示本发明一较佳实施例的孔洞磁性天线的前视图；图2b绘示本发明一较佳实施例的孔洞磁性天线的左侧视图；图3绘示根据本发明一较佳实施例的孔洞磁性天线的场型示意图；图4绘示根据本发明一较佳实施例的磁性材料随着距离改变的增益变化示意图。
如图所示，本发明的孔洞磁性天线1，其包括：一天线10；一绝缘材质20；以及一磁性材料30所组合而成。
其中，该天线10为单极(monopole)微带天线，其已固定在一基板13上，该天线10具有直线型结构11a与馈入线11b两个部分，直线型结构11a主要是作为共振频率在2.4GHz时的共振腔，也就是主要辐射部分，馈入线11b用于馈入辐射信号至直线型结构11a，自馈入线11b以下的背面部分为接地端11c(ground)，直线型结构11a与馈入线11b的交接处则设为卡式坐标的原点而分出x轴、y轴与z轴，基板13与x轴平行而与y轴垂直，夹角θ为xy平面上某一点与y轴间的角度。
该绝缘材质20，是置于该天线10的一侧，例如但不限于为左侧，且该绝缘材质20例如但不限于为保力龙(或称珍珠板)，且其厚度约为3mm，本发明的孔洞磁性天线1可通过该绝缘材质20的数量来控制该天线10与该磁性材料30间的距离。
该磁性材料30是以平行的方式位于该绝缘材质20的另一侧，例如但不限于为左侧，且与该天线10之间有一距离d，其上具有至少一孔洞31。该磁性材料30本身的厚度为t，其相对导磁系数μr＞10，该磁性材料30本身可视为一种吸波材(absorber)，是由磁性物质与塑料压成的软性块材，原本用于屏蔽(shielding)某特定频率的电磁波干扰，其吸收效果亦会随其厚薄与磁性物质组成的密度有关，即与导磁系数(permeability)有密切关系。此外，本发明的距离d与该磁性材料30的厚度的比值，例如但不限于为在14到15的范围之间。
该孔洞31是位于该磁性材料30上对应于该天线10的电流强度最大值处。由于该孔洞31对于该天线10发射传递电磁波时，产生部份能通过，部份受该磁性材料30影响改变其传播路径的特性，进而改变场型。就性能而言，在某些特定挖洞形状、大小、挖洞数量的磁性材料30，均能使其比未挖孔洞时的磁性材料更具稳定场型与容易提高增益的效果(在遮蔽距离d≥4mm时均能比原场型增益值大)，其增益的变化灵敏度小，即具有稳定场型变化的特性。当天线10不加任何具孔洞31的磁性材料30时，可以维持原本场型；若加入具孔洞31的磁性材料30后，可改变场型使其成为其它用途的天线1，有切换的效果。
如图3所示，其显示当本发明的磁性材料30上具有一圆形孔洞31时，其辐射场型E-plane图。当本发明的磁性材料30上具有一圆形孔洞31时，通过改变距离d的数值，可以改变该磁性天线的场型。例如当不加任何具孔洞31的磁性材料30时，该天线10的场型接近全向性场型；当将该绝缘材质20置于该天线10与磁性材料30间，且距离逐渐增加时，其场型将逐渐改变成具有指向性的波束，尤其是距离d为35mm时，其场型将明显呈南北向的指向性的波束。由此可见，本发明于磁性材料30上挖一圆形孔洞31，且通过改变其间的距离d，可以明显改变原有天线的场型，使其由全向性场型转变为指向性的波束，具有场型切换的效果。
如图4所示，其显示当本发明的磁性材料30上具有一圆形孔洞31时，且该磁性材料随着距离改变的增益变化示意图。当磁性材料30的厚度t为1单位，磁性材料30与天线10之间为平行的方式排列，在所述条件下，以实验测量的方式，在夹角θ＝180°时，分别测量放置不具有孔洞31的磁性材料30与放置具有孔洞31的磁性材料30时，不同距离d上的天线增益。图4中具有两种增益形态，包括了θ＝180°时放置不具有孔洞31的磁性材料的增益型态0以及放置具有孔洞31的磁性材料30的增益型态G。由图4中可发现，在θ＝180°且距离d为13.4mm时，具有孔洞31的磁性材料30其增益约可达3.7dB，不具孔洞31的磁性材料30的增益约0dB。且具有孔洞31的磁性材料30不论其距离d值为何皆具有正的增益值，而不具孔洞31的磁性材料30则完全没有增益值。因此，具有孔洞31的磁性材料30除可增加天线10的增益值，在相同增益值的条件下，其需要较少的绝缘材质20，亦可降低制造成本。在图4中，是以θ＝180°为例加以说明，但并不以此为限，例如θ＝0°时，亦可达到类似的效果。
参照图5，其绘示本发明另一较佳实施例的孔洞磁性天线的分解示意图；如图所示，本发明的磁性材料30亦可具有复数个孔洞31，其亦可达到上述实施例的效果。其详情请参照上述的说明，在此不拟重复赘述。
参照图6，其绘示本发明再一较佳实施例的孔洞磁性天线的分解示意图；如图所示，本发明的磁性材料30亦可具有一方形孔洞31，其亦可达到上述实施例的效果。其详情请参照上述的说明，在此不拟重复赘述。因此，本发明的孔洞磁性天线确实较公知的磁性天线具进步性。
综上所述，通过本发明的孔洞磁性天线的实施，其磁性材料上具有至少一孔洞，具有：1.可改变原有天线的场型；2.可增加该天线的增益值；3.可降低天线的灵敏度等优点，因此，本的孔洞磁性天线确实较习知磁性天线具有进步性。
本发明所揭示的，乃较佳实施例，举凡局部的变更或修饰而源于本发明的技术思想而为熟习该项技艺的人所易于推知者，俱不脱本发明权利要求书的保护范畴。
Claims (7)
1.一种孔洞磁性天线，其特征在于，包括：
一天线，为一单极微带天线，其已固定在一基板上，该天线具有一直线型结构、一馈入线与一接地端，该接地端位于该馈入线的背面，该基板位于该接地端与该馈入线间；
一绝缘材质，置于该天线的一侧，其中，所述绝缘材质为保力龙，且该保力龙的厚度约为3mm，通过该保力龙的数量可控制该距离；以及
一磁性材料，其是位于该绝缘材质的另一侧且与该天线之间有一距离，其上具有至少一孔洞，该接地端置于该基板与该绝缘材质之间，其中，所述孔洞为一圆孔或方孔，且所述孔洞位于该磁性材料上对应于该天线的电流强度最大值处。
2.如权利要求1所述的孔洞磁性天线，其特征在于，所述磁性材料的相对导磁系数大于10。
3.如权利要求1所述的孔洞磁性天线，其特征在于，所述磁性材料包括一磁性物质以及一塑料。
4.如权利要求1所述的孔洞磁性天线，其特征在于，所述距离与该磁性材料的厚度的比值在14到15的范围之间。
5.一种孔洞改变场型装置，用以改变一天线的一场型，其特征在于，至少包括：
一天线，为一单极微带天线，其已固定在一基板上，该天线具有一直线型结构、一馈入线与一接地端，该接地端位于该馈入线的背面，该基板位于该接地端与该馈入线间；
一绝缘材质，置于该天线的一侧，其中，所述绝缘材质为保力龙，且该保力龙的厚度约为3mm，通过该保力龙的数量可控制该距离；以及
一磁性材料，其上具有至少一孔洞，且位于该天线旁而与该天线之间有一距离，其中，所述孔洞为一圆孔或方孔，且所述孔洞位于该磁性材料上对应于该天线的电流强度最大值处。
6.如权利要求5所述的孔洞改变场型装置，其特征在于，所述磁性材料包括一磁性物质以及一塑料，且其相对导磁系数大于10。
7.如权利要求5所述的孔洞改变场型装置，其特征在于，所述距离与该磁性材料的厚度的比值在14到15的范围之间。
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