TWI678684B - 距離偵測系統及距離偵測裝置 - Google Patents

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Abstract

一種距離偵測系統及距離偵測裝置。依據寄生元件與主 動天線耦合共振所產生的射頻信號來判斷第一物件與第二物件的距離。

Description

距離偵測系統及距離偵測裝置
本發明是有關於一種天線裝置,且特別是有關於一種距離偵測系統及距離偵測裝置。
市面上現有的防盜警報器,絕大多數都是使用磁簧的結構來設計,其利用磁鐵正負極的機制來偵測如門的開關狀態,如此雖可有效地偵測開關狀態,然以磁簧實施的偵測裝置需要體積較大的磁鐵,而難以實現裝置的小型化。此外,以磁簧實施的偵測裝置大多不具無線傳輸之功能,所以當門窗被打開時,也只能發出警報,而無法直接執行通知用戶的操作。
本發明提供一種距離偵測系統及距離偵測裝置,可應用在偵測開關狀態,具有使距離偵測裝置易於小型化並可進行無線通信的優點。
本發明的距離偵測裝置包括主動天線以及寄生元件。主 動天線,配置於第一物件上,收發第一頻帶的第一射頻信號。寄生元件配置於第二物件上,當與主動天線相隔預設距離範圍內時,與主動天線耦合共振,以產生第二頻帶的第二射頻信號,其中第二射頻信號的信號強度反應第一物件與第二物件的距離。
在本發明的一實施例中,上述的距離偵測裝置還包括收發器、警示器以及控制器。收發器耦接主動天線,透過主動天線進行資料傳收。控制器耦接收發器,依據收發器接收到的警示指令控制警示器發出警示信號。
在本發明的一實施例中,上述的第一物件為門框,第二物件為門板,門板與門框處於關閉狀態時,主動天線與寄生元件相隔1毫米。
在本發明的一實施例中,上述的主動天線包括單極天線。
在本發明的一實施例中,上述的主動天線的共振路徑的長度等於第一射頻信號的1/4波長的整數倍,寄生元件的共振路徑的長度等於第二射頻信號的1/2波長的整數倍。
在本發明的一實施例中,上述的第一頻帶在5150MHz至5850MHz之間,第二頻帶在2400MHz至2500MHz之間。
本發明還提供一種距離偵測系統包括距離偵測裝置、無線基地台以及無線通信裝置。距離偵測裝置偵測第一物件與第二物件間的距離。距離偵測裝置包括主動天線以及寄生元件。主動天線配置於第一物件上,收發第一頻帶的第一射頻信號。寄生元件配置於第二物件上,當與主動天線相隔在預設距離範圍內時, 與主動天線耦合共振,以產生第二頻帶的第二射頻信號,其中第二射頻信號的信號強度反應第一物件與第二物件的距離。無線基地台與距離偵測裝置進行無線通信,偵測第二射頻信號的信號強度,依據第二射頻信號的信號強度變化發送偵測資訊。無線通信裝置與無線基地台進行無線通信,依據偵測資訊判斷第一物件與第二物件的距離。
在本發明的一實施例中,其中當第一物件與第二物件的距離大於預設距離時,無線基地台傳送警示指令至距離偵測裝置,以控制距離偵測裝置發出警示信號。
在本發明的一實施例中,上述的距離偵測裝置還包括收發器、警示器以及控制器。收發器耦接主動天線,透過主動天線進行資料傳收。控制器耦接收發器,依據收發器接收到的警示指令控制警示器發出警示信號。
在本發明的一實施例中,上述的第一物件為門框,第二物件為門板,門板與門框處於關閉狀態時,主動天線與寄生元件相隔1毫米。
在本發明的一實施例中,上述的主動天線包括單極天線。
在本發明的一實施例中,上述的主動天線的共振路徑的長度等於第一射頻信號的1/4波長的整數倍,寄生元件的共振路徑的長度等於第二射頻信號的1/2波長的整數倍。
在本發明的一實施例中,上述的第一頻帶在5150MHz至5850MHz之間,第二頻帶在2400MHz至2500MHz之間。
基於上述,本發明的實施例藉由寄生元件與主動天線耦合共振所產生的第二頻帶的第二射頻信號來判斷第一物件與第二物件的距離,而可應用於偵測如門的開關狀態,由於不需如習知技術般設置磁鐵進行偵測,因此可有利於距離偵測裝置的小型化。此外,由於主動天線與寄生元件可提供用於通信的第一射頻信號以及第二射頻信號,因此距離偵測裝置本身即具有通信的功能。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧距離偵測裝置
102‧‧‧主動天線
104‧‧‧寄生元件
106‧‧‧收發器
108‧‧‧控制器
110‧‧‧警示器
112‧‧‧無線基地台
114‧‧‧無線通信裝置
202、204‧‧‧幅射件
206‧‧‧接地面
D‧‧‧距離
F1‧‧‧饋入點
OB1‧‧‧第一物件
OB2‧‧‧第二物件
C1、C2‧‧‧曲線
圖1是依照本發明一實施例的距離偵測系統的示意圖。
圖2是依照本發明一實施例的主動天線與寄生元件的設置示意圖。
圖3為依據圖2實施例之天線的返回損失圖。
圖4為依據圖2實施例之天線的天線效率圖。
圖1是依照本發明一實施例的距離偵測系統的示意圖。距離偵測系統包括距離偵測裝置10、無線基地台112以及無線通信裝置114,其中距離偵測裝置10包括主動天線102、寄生元件 104、收發器106、控制器108以及警示器110。主動天線102可用以收發第一頻帶的第一射頻信號,收發器106耦接主動天線102,而可透過主動天線102進行資料傳收。寄生元件104則可在與主動天線102相隔一個預設距離範圍內時與主動天線102耦合共振,以產生第二頻帶的第二射頻信號,其中第二射頻信號的信號強度可反應主動天線102與寄生元件104間的距離。舉例來說,假設在圖1中主動天線102與寄生元件104耦合共振產生的第二射頻信號的信號強度最強時,主動天線102與寄生元件104間的距離D,隨著寄生元件104與主動天線102間的距離變大時,第二射頻信號的信號強度將隨之減弱,如此便可藉由第二射頻信號的信號強度得知主動天線102與寄生元件104間的距離。
當將主動天線102與寄生元件104分別設置於第一物件與第二物件上時,可藉由第二射頻信號的信號強度得知第一物件與第二物件間的距離。舉例來說,在一實施例中,第一物件可為門框而第二物件可為門板,藉由第二射頻信號的信號強度可得知門框與門板間的距離,並藉此判斷門的開關狀態,例如當第二射頻信號的信號強度達到預設強度時,代表門板貼近門框,也就是門處於關閉狀態,而當第二射頻信號的信號強度未達到預設強度時,代表門板遠離門框,也就是門處於開啟狀態。
進一步來說,主動天線102與寄生元件104的實施方式可例如圖2所示。在圖2實施例中主動天線102為以單極天線來實施,單極天線可包括倒L形的幅射件202,其配置於接地面206 上。幅射件202可例如以金屬片來實施,其一端具有饋入點F1,饋入點F1耦接至收發器106,幅射件202可自饋入點F1接收饋入信號,而產生涵蓋第一頻帶的共振模態,其中第一頻帶可例如在5150MHz至5850MHz之間,主動天線102的共振路徑的長度等於第一射頻信號的1/4波長的整數倍。此外,在本實施例中,寄生元件104為以矩形的幅射件204來實施,其亦可例如以金屬片來實施。寄生元件104為浮動耦合天線(Floating coupled antenna),其可不需與其它元件進行電性連結(electric connected),而完全獨立於天線饋入端或是接地。
在本實施例中,主動天線102與寄生元件104可分別設置於第一物件OB1與第二物件OB2上,第一物件OB1與第二物件OB2可例如為門框與門板,當門關閉時,寄生元件104配置於幅射件202的一側(亦即幅射件202位於幅射件204與接地面206之間),而與幅射件202相距距離D,其中距離D可例如為1毫米,然不以此為限,此時幅射件204可與幅射件202耦合共振而產生涵蓋第二頻帶的共振模態,其中第二頻帶可例如在2400MHz至2500MHz之間,寄生元件104的共振路徑的長度等於第二射頻信號的1/2波長的整數倍。而當門開啟時,幅射件204將隨之遠離幅射件202,而使得第二頻帶的共振模態消失,亦即使第二射頻信號的信號強度大幅減弱。
圖3為依據圖2實施例之天線的返回損失圖,圖4為依據圖2實施例之天線的天線效率圖。在圖3中,實線表示輻射件 204與輻射件202間相距距離D時天線的返回損失,而虛線表示輻射件204遠離輻射件202後天線的返回損失。如圖3所示,當輻射件204遠離輻射件202後,2.4GHz的部分的共振模態消失。在圖4中,曲線C1表示輻射件204與輻射件202間相距距離D時的天線效率,而曲線C2表示輻射件204遠離輻射件202後的天線效率,如圖4所示,當輻射件204遠離輻射件202後,2.4GHz位置的效率最高落差可達7.5dB左右。如此藉由2.4GHz位置的返回損失或天線效率的變化即可輕易的監控到門被開啟或關閉。
值得注意的是,圖2實施例雖以單極天線為例進行說明,然主動天線102的實施方式並不以單極天線為限,在其它實施例中主動天線102亦可例如以其他種類的天線來實施,例如planar inverted-F antenna(PIFA)天線、偶極天線等等。此外寄生元件104的實施方式也不以圖2為限,只要可與主動天線102耦合共振出不同於第一頻帶的第二頻帶的第二射頻信號的天線皆可作為寄生元件104。又,第一物件OB1與第二物件OB2並不限定為門框與門板,也就是說距離偵測系統或距離偵測裝置10也可應用於其它裝置上,例如窗戶、冰箱或保險箱的開閉等等。
此外,上述的無線基地台112可例如為使用Wifi頻段的基地台,然不以此為限,其可與距離偵測裝置10進行無線通信,偵測第二射頻信號的信號強度,並依據第二射頻信號的信號強度變化發送偵測資訊給無線通信裝置114。無線通信裝置114可例如為具有通信功能的電子裝置,例如平板電腦或手機等等,無線通 信裝置114可依據偵測資訊判斷第一物件OB1與第二物件OB2的距離,並依據判斷結果發送通知信號,例如顯示通知信息,以告知使用者門的關閉狀態。由於距離偵測裝置10是使用Wifi的頻段(2.4GHz以及5GHz),因此能夠輕易的與家中或是工作場所的無線基地台112持續連線,一有問題無線基地台112就能隨時回傳給用戶端進行通知,達到持續監控的效果。
在部份實施例中,無線基地台112亦可在偵測到第一物件OB1與第二物件OB2的距離大於預設距離(亦即門被開啟)時,傳送警示指令至距離偵測裝置10,以控制距離偵測裝置10發出警示信號。進一步來說,控制器108可透過收發器106與主動天線102接收警示指令,而依據警示指令控制警示器110發出警示信號,而達到警示效果。
綜上所述,本發明的實施例藉由寄生元件與主動天線耦合共振所產生的第二頻帶的第二射頻信號來判斷第一物件與第二物件的距離,而可應用於偵測如門的開關狀態,由於不需如習知技術般設置磁鐵進行偵測,因此可有利於距離偵測裝置的小型化。此外,由於主動天線與寄生元件可提供用於通信的第一射頻信號以及第二射頻信號,因此距離偵測裝置本身即具有通信的功能。在部份實施例中,距離偵測裝置更可利用第一頻帶接收來自無線基地台的警示指令,並據以發出警示信號,而達到警示效果,也就是說距離偵測裝置能同時整合警報與通知的功能,而不需額外增加天線。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (11)

  1. 一種距離偵測裝置,包括:一主動天線,配置於一第一物件上,收發第一頻帶的第一射頻信號;以及一寄生元件,配置於一第二物件上,當與該主動天線相隔一預設距離範圍內時,與該主動天線耦合共振,以產生一第二頻帶的第二射頻信號,其中該第二射頻信號的信號強度反應該第一物件與該第二物件的距離,其中該主動天線的共振路徑的長度等於該第一射頻信號的1/4波長的整數倍,該寄生元件的共振路徑的長度等於該第二射頻信號的1/2波長的整數倍。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的距離偵測裝置,還包括:一收發器,耦接該主動天線,透過該主動天線進行資料傳收;一警示器;以及一控制器,耦接該收發器,依據該收發器接收到的警示指令控制該警示器發出警示信號。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的距離偵測裝置,其中該第一物件為門框,該第二物件為門板,該門板與該門框處於關閉狀態時,該主動天線與該寄生元件相隔1毫米。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的距離偵測裝置,其中該主動天線包括單極天線。
  5. 一種距離偵測裝置,包括:一主動天線,配置於一第一物件上,收發第一頻帶的第一射頻信號;以及一寄生元件,配置於一第二物件上,當與該主動天線相隔一預設距離範圍內時,與該主動天線耦合共振,以產生一第二頻帶的第二射頻信號,其中該第二射頻信號的信號強度反應該第一物件與該第二物件的距離,其中該第一頻帶在5150MHz至5850MHz之間,該第二頻帶在2400MHz至2500MHz之間。
  6. 一種距離偵測系統,包括:一距離偵測裝置,偵測一第一物件與該第二物件間的距離,該距離偵測裝置包括:一主動天線,配置於該第一物件上,收發第一頻帶的第一射頻信號;以及一寄生元件,配置於該第二物件上,當與該主動天線相隔一預設距離範圍內時,與該主動天線耦合共振,以產生一第二頻帶的第二射頻信號,其中該第二射頻信號的信號強度反應該第一物件與該第二物件的距離;一無線基地台,與該距離偵測裝置進行無線通信,偵測該第二射頻信號的信號強度,依據該第二射頻信號的信號強度變化發送一偵測資訊;以及一無線通信裝置,與該無線基地台進行無線通信,依據該偵測資訊判斷該第一物件與該第二物件的距離,其中該主動天線的共振路徑的長度等於該第一射頻信號的1/4波長的整數倍,該寄生元件的共振路徑的長度等於該第二射頻信號的1/2波長的整數倍。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的距離偵測系統,其中當該第一物件與該第二物件的距離大於一預設距離時,該無線基地台傳送一警示指令至該距離偵測裝置,以控制該距離偵測裝置發出警示信號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的距離偵測系統,其中該距離偵測裝置還包括:一收發器,耦接該主動天線,透過該主動天線進行資料傳收;一警示器;以及一控制器,耦接該收發器,依據該警示指令控制該警示器發出該警示信號。
  9. 如申請專利範圍第6項至第8項中任一項所述的距離偵測系統,其中該第一物件為門框,該第二物件為門板,該門板與該門框處於關閉狀態時,該主動天線與該寄生元件相隔1毫米。
  10. 如申請專利範圍第6項至第8項中任一項所述的距離偵測系統,其中該主動天線包括單極天線。
  11. 一種距離偵測系統,包括:一距離偵測裝置,偵測一第一物件與該第二物件間的距離,該距離偵測裝置包括:一主動天線,配置於該第一物件上,收發第一頻帶的第一射頻信號;以及一寄生元件,配置於該第二物件上,當與該主動天線相隔一預設距離範圍內時,與該主動天線耦合共振,以產生一第二頻帶的第二射頻信號,其中該第二射頻信號的信號強度反應該第一物件與該第二物件的距離;一無線基地台,與該距離偵測裝置進行無線通信,偵測該第二射頻信號的信號強度,依據該第二射頻信號的信號強度變化發送一偵測資訊;以及一無線通信裝置,與該無線基地台進行無線通信,依據該偵測資訊判斷該第一物件與該第二物件的距離,其中該第一頻帶在5150MHz至5850MHz之間,該第二頻帶在2400MHz至2500MHz之間。
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