TWI416798B - 孔洞磁性天線 - Google Patents

Description

孔洞磁性天線

本發明係中華民國發明專利第098110021申請案之後續申請案。本發明係有關於一種磁性天線，尤指一種孔洞磁性天線，其磁性材料上具有至少一孔洞，藉以改變原有天線之場型與增益值，使該天線具有穩定指向性之優點。

近年來由於無線通訊實用化及科技產品的普及化，使得通訊產業有新的突破與發展，各類的電子通訊產品與無線通訊器材，已應用於日常生活中，因此廣泛應用在無線通訊系統中的天線，特別是平面天線，由於製作簡便、體積小，故其效能也大大地受到重視，平面型天線的種類繁多，常見的有微帶(microstripe)天線、印刷式(printed)天線與平面倒F天線(planar inverted-F antenna，PIFA)等等。

但無論是何種的天線，其特性通常都是固定的，如天線所輻射出的電磁波場型，大部分都是全向性(omni-direction)，無法改變，但是在許多場合中，常有增強某特定方向上的電磁波強度的需求，如在隧道中以手機進行無線通訊時，若可增強天線在隧道兩端出口方向的電磁波，或者將電磁場型改變為指向隧道出口的方向性波束，則可大幅增強手機在隧道內的通訊品質。

查台灣TW466,799號專利中提出了一種具有電磁干擾抑制器的天線，利用含有軟磁性粉末的混合磁構件，覆蓋在天線的周圍，進而可控制天線的部分波形成為方向性場型，以減少天線之無線電波輻射對於人體的影響，但所述專利中的磁構件，主要是用於屏蔽屏蔽或抑制電磁干擾，雖然部份的天線場型因此改變為方向性，但整體場型仍不具指向性。

此外，美國US6,768,476專利案「Capacitively-loaded bent-wire monopole on an artificial magnetic conductor」中揭示一種安排在種人造磁性導體(AMC)上的一薄型帶狀彎曲線單極(a thin strip bent-wire monopole)天線，以縮減天線尺寸而減小實體損失，適用於作為手持式裝置的天線。然而該專利是將天線安排在人造磁性導體上，其雖可減小實體損失，卻無法改變天線場型以增強某方向上之增益。

又，中華民國公告第466,799號之發明專利「具有方向性之天線」中揭示一種具有方向性之天線，其係在天線之周圍覆蓋一合成磁性構件，該合成磁性構件含有軟磁粉末並具有一氧化膜薄層。該專利之目的係用於屏蔽或抑制電磁干擾，但仍然無法改變天線場型以增強某方向上之增益，誠屬美中不足之處。

針對上述習知天線之缺點，本發明提供一種孔洞磁性天線，以改善上述之缺點。

本發明之一目的係提供一種孔洞磁性天線，其磁性材料上具有至少一孔洞，藉以改變原有天線之場型。

本發明之另一目的係提供一種孔洞磁性天線，其磁性材料上具有至少一孔洞，藉以增加該天線之增益值。

本發明之另一目的係提供一種孔洞磁性天線，其磁性材料上具有至少一孔洞，藉以使該天線具有指向性之優點。

本發明之另一目的係提供一種孔洞磁性天線，其磁性材料上具有至少一孔洞，藉以降低該天線之靈敏度。

為達上述之目的，本發明之一種孔洞磁性天線，其包括：一天線；一絕緣材質，置於該天線之一側；以及一磁性材料，其係位於該絕緣材質之另一側且與該天線之間有一距離，其上具有至少一孔洞。

為達上述之目的，本發明之一種孔洞場型改變裝置，用以改變一天線的一場型，其至少包括：一磁性材料，其上具有至少一孔洞，且係位於該天線旁而與該天線之間有一距離。

為使　貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如后。

請一併參照圖1至圖4，其中圖1繪示本案一較佳實施例之孔洞磁性天線之分解示意圖；圖2a繪示本案一較佳實施例之孔洞磁性天線之前視圖；圖2b繪示本案一較佳實施例之孔洞磁性天線之左側視圖；圖3繪示根據本案一較佳實施例之孔洞磁性天線之場型示意圖；圖4繪示根據本案一較佳實施例之磁性材料隨著距離改變之增益變化示意圖。

如圖所示，本發明之孔洞磁性天線1，其包括：一天線10；一絕緣材質20；以及一磁性材料30所組合而成者。

其中，該天線10為單極(monopole)微帶天線其已固定在一基板13上，該天線10具有直線型結構11a與饋入線11b兩個部分，直線型結構11a主要是作為共振頻率在2.4GHz時的共振腔，也就是主要輻射部分，饋入線11b用於饋入輻射信號至直線型結構11a，自饋入線11b以下的背面部分為接地端11c(ground)，直線型結構11a與饋入線11b的交接處則設為卡式座標的原點而分出x軸、y軸與z軸，基板13與x軸平行而與y軸垂直，夾角θ為xy平面上某一點與y軸間的角度。

該絕緣材質20，係置於該天線10之一側，例如但不限於為左側，且該絕緣材質20例如但不限於為保力龍(或稱珍珠板)，且其厚度約為3mm，本發明之孔洞磁性天線1可藉由該絕緣材質20之數量可控制該天線10與該磁性材料30間之距離。

該磁性材料30係以平行的方式位於該絕緣材質30之另一側，例如但不限於為左側，且與該天線10之間有一距離d，其上具有至少一孔洞31。該磁性材料30本身的厚度為t，其導磁係數μ>10H/m，該磁性材料30本身可視為是一種吸波材(absorber)，係由磁性物質與塑膠壓成之軟性塊材，原本用於屏蔽(shielding)某特定頻率之電磁波干擾，其吸收效果亦會隨其厚薄與磁性物質組成之密度有關，即與導磁係數(permeability)有密切關係。此外，本發明之距離d與該磁性材料30之厚度的比值例如但不限於為在14到15的範圍之間。

該孔洞31係位於該磁性材料30上對應於該天線10之電流強度最大值處。由於該孔洞31對於該天線10發射傳遞電磁波時，產生部份能通過，部份受該磁性材料30影響改變其傳播路徑之特性，進而改變場型。就性能而言，在某些特定挖洞形狀、大小、挖洞數量的磁性材料30，均能使其比未挖孔洞時之磁性材料更具穩定場型與容易提高增益之效果(在遮蔽距離d≧4mm時均能比原場型增益值大)，其增益的變化靈敏度小，即具有穩定場型變化之特性。當天線10不加任何具孔洞31之磁性材料30時，可以維持原本場型；若加入具孔洞31之磁性材料30後，可改變場型使其成為其他用途之天線1，有切換的效果。

如圖3所示，其顯示當本發明之磁性材料30上具有一圓形孔洞31時，其輻射場型E-plane圖。當本發明之磁性材料30上具有一圓形孔洞31時，藉由改變距離d之數值，可以改變該磁性天線之場型。例如當不加任何具孔洞31之磁性材料30時，該天線10之場型接近全向性場型；當將該絕緣材質20置於該天線10與磁性材料30間，且距離逐漸增加時，其場型將逐漸改變成具有指向性的波束，尤其是距離d為35mm時，其場型將明顯呈南北向之指向性的波束。由此可見，本發明於磁性材料30上挖一圓形孔洞30，且藉由改變其間之距離d，可以明顯改變原有天線之場型，使其由全向性場型轉變為指向性的波束，具有場型切換的效果。

如圖4所示，其顯示當本發明之磁性材料30上具有一圓形孔洞31時，且該磁性材料隨著距離改變之增益變化示意圖。當磁性材料30之厚度t為1單位，磁性材料30與天線10之間為平行的方式排列，在所述條件下，以實驗測量的方式，在夾角θ=180°時，分別測量放置不具有孔洞31之磁性材料30與放置具有孔洞31之磁性材料30時，不同距離d上的天線增益。圖4中具有兩種增益形態，包括了θ=180°時放置不具有孔洞31之磁性材料0以及放置具有孔洞31之磁性材料30的增益型態G。由圖4中可發現，在θ=180°且距離d為13.4mm時，具有孔洞31之磁性材料30其增益約可達3.7dB，不具孔洞31之磁性材料30之增益約0dB。且具有孔洞31之磁性材料30不論其距離d值為何皆具有正的增益值，而不具孔洞31之磁性材料30則完全沒有增益值。因此，具有孔洞31之磁性材料30除可增加天線10之增益值，在相同增益值之條件下，其需要較少之絕緣材質20，亦可降低製造成本。在圖4中，係以θ=180°為例加以說明，但並不以此為限，例如θ=0°時，亦可達到類似之效果。

參照圖5，其繪示本案另一較佳實施例之孔洞磁性天線之分解示意圖；如圖所示，本發明之磁性材料30亦可具有複數個孔洞31，其亦可達到上述實施例之效果。其詳情請參照上述之說明，在此不擬重複贅述。

參照圖6，其繪示本案另一較佳實施例之孔洞磁性天線之分解示意圖；如圖所示，本發明之磁性材料30亦可具有一方形孔洞31，其亦可達到上述實施例之效果。其詳情請參照上述之說明，在此不擬重複贅述。因此，本發明之孔洞磁性天線確實較習知之磁性天線具進步性。

綜上所述，藉由本發明之孔洞磁性天線之實施，其磁性材料上具有至少一孔洞，具有：1.可改變原有天線之場型；2.可增加該天線之增益值；3.可降低天線之靈敏度等優點，因此，本之孔洞磁性天線確實較習知磁性天線具有進步性。

本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。

綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。

1．．．孔洞磁性天線

10．．．天線

11a．．．直線型結構

11b．．．饋入線

11c．．．接地端

13．．．基板

20．．．絕緣材質

30．．．磁性材料

31．．．孔洞

圖1為一示意圖，其繪示本案一較佳實施例之孔洞磁性天線之分解示意圖。

圖2a為一示意圖，其繪示本案一較佳實施例之孔洞磁性天線之前視圖。

圖2b為一示意圖，其繪示本案一較佳實施例之孔洞磁性天線之左側視圖。

圖3為一示意圖，其繪示根據本案一較佳實施例之孔洞磁性天線之場型示意圖。

圖4為一示意圖，其繪示根據本案一較佳實施例之磁性材料隨著距離改變之增益變化示意圖。

圖5為一示意圖，其繪示本案另一較佳實施例之孔洞磁性天線之分解示意圖。

圖6為一示意圖，其繪示本案另一較佳實施例之孔洞磁性天線之分解示意圖。

1．．．孔洞磁性天線

10．．．天線

11a．．．直線型結構

11b．．．饋入線

13．．．基板

20．．．絕緣材質

30．．．磁性材料

31．．．孔洞

Claims (14)

1. 一種孔洞磁性天線，其包括：一天線，為一單極微帶天線，其已固定在一基板上，該天線具有一直線型結構、一饋入線與一接地端，該接地端位於該饋入線的背面，該基板位於該接地端與該饋入線間；一絕緣材質，置於該天線之一側；以及一磁性材料，其係位於該絕緣材質之另一側且與該天線之間有一距離，其上具有至少一孔洞，該接地端置於該基板與該絕緣材質之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之孔洞磁性天線，其中該絕緣材質為保力龍，且該保力龍之厚度約為3mm，藉由該保力龍之數量可控制該距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述之孔洞磁性天線，其中該磁性材料之導磁係數大於10H/m。
4. 如申請專利範圍第1項所述之孔洞磁性天線，其中該磁性材料主要係由一磁性物質以及一塑膠所組成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之孔洞磁性天線，其中該距離與該磁性材料之厚度的比值在14到15的範圍之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之孔洞磁性天線，其中該孔洞為一圓孔或方孔。
7. 如申請專利範圍第1項所述之孔洞磁性天線，其中該孔洞位於該磁性材料上對應於該天線之電流強度最大值處。
8. 一種孔洞改變場型裝置，用以改變一天線的一場型，其至少包括：一天線，為一單極微帶天線，其已固定在一基板上，該天線具有一直線型結構、一饋入線與一接地端，該接地端位於該饋入線的背面，該基板位於該接地端與該饋入線間；以及一磁性材料，其上具有至少一孔洞，且係位於該天線旁而與 該天線之間有一距離。
9. 如申請專利範圍第8項所述之孔洞改變場型裝置，其中該磁性材料與該天線間具有一絕緣材質，以控制該距離。
10. 如申請專利範圍第9項所述之孔洞改變場型裝置，其中該絕緣材質為保力龍，且該保力龍之厚度約為3mm。
11. 如申請專利範圍第8項所述之孔洞改變場型裝置，其中該磁性材料主要係由一磁性物質以及一塑膠所組成，且其導磁係數大於10H/m。
12. 如申請專利範圍第8項所述之孔洞改變場型裝置，其中該距離與該磁性材料之厚度的比值在14到15的範圍之間。
13. 如申請專利範圍第8項所述之孔洞改變場型裝置，其中該孔洞為一圓孔或方孔。
14. 如申請專利範圍第8項所述之孔洞改變場型裝置，其中該孔洞位於該磁性材料上對應於該天線之電流強度最大值處。