TWI688161B - 天線及電子裝置 - Google Patents
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Abstract
本案揭示一種天線，其適用於一電子裝置。天線包含腔體、第一液態導體、第二液態導體以及饋入部。第一液態導體容置於腔體之中。第二液態導體容置於腔體之中。第二液態導體的比重大於第一液態導體的比重，且第二液態導體的導電度小於第一液態導體的導電度。饋入部自腔體外延伸進入腔體之中。饋入部接觸於第一液態導體與第二液態導體中之一者。
Description
本案是關於天線技術，特別是一種運用液態導體製成的天線及涵蓋有運用液態導體製成之天線的電子裝置。
隨著科技之進步與發展，電子裝置日益普及。為了滿足大眾之需求，電子裝置通常具有無線通訊、無線上網等功能，以使得電子裝置可具備更多樣性的應用。
然而，近年來有研究顯示，電子裝置於使用時所發送出的電磁波恐會對使用者造成無形的傷害。並且，目前的電子裝置皆無法避免讓使用者暴露在有電磁波傳送的環境之下。尤其是目前的電子裝置之設計多追求輕薄化，致使傳送電磁波的天線相對地更加貼近於人體，而加劇了電磁波對人體健康的影響。
本案提供一種天線，其適用於一電子裝置。天線包含腔體、第一液態導體、第二液態導體以及饋入部。第一液態導體及第二液態導體容置於腔體之中。第二液態導體的比重大於第一液態導體的比重，且第二液態導體的導電度小於第一液態導體的導電度。饋入部自腔體外延伸進入腔體之中。饋入部接觸於第一液態導體與第二液態導體中之一者。
本案另提供一種電子裝置。電子裝置包含邊框以及天線，且天線設置於邊框。天線包含腔體、第一液態導體、第二液態導體以及饋入部。第一液態導體與第二液態導體容置於腔體中。第二液態導體的比重大於第一液態導體的比重，且第二液態導體的導電度小於第一液態導體的導電度。饋入部自腔體外延伸進腔體內，且饋入部接觸於第一液態導體與第二液態導體中之一者。
透過液態導體的應用，無論天線之使用狀態為傾斜、置放方向變動甚至擺動，具有較低輻射能力的第二液態導體仍可跟隨於重力之導引而位於具有較強輻射能力的第一液態導體之下，使得天線之輻射場型的方向可大致上可朝向上方，且由於第二液態導體的導電度較低，進而可降低使用者接受到天線的輻射量，提升使用者安全。
以下在實施方式中詳細敘述本案之詳細特徵及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本案之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本案相關之目的及優點。
圖1為天線之一實施例的概要示意圖。請參閱圖1，本案的天線100使用了至少二種液態導體，且此些液態導體的比重、導電度互不相同，以藉此對應於重力之導引來動態地配置輻射場型R1。以下，以配置了二種液態導體之天線100為例來進行說明。天線100可包含腔體110、第一液態導體120、第二液態導體130以及饋入部140。
腔體110之內部可具有密閉的容置空間S1。在一實施例中，腔體110之外殼可呈矩形、圓柱形等或其他任何合適的任意形狀。並且，腔體110之容置空間S1的形狀亦可呈矩形、圓柱形等或其他任何合適之任意形狀的空間。此外，腔體110的尺寸大小以及其內部之容置空間S1的尺寸大小，例如腔體110之外殼的厚度、長度、寬度、高度等皆可視天線100所需提供之功效、實施成本等考量而定。
在一實施例中，腔體110可由導電薄膜所形成，而具有彈性或可撓性（flexible）。例如，導電薄膜可為氧化銦錫（ITO）、氧化銦鋅（IZO）等。但本案並非以此為限，在另一實施例中，腔體110亦可由一或多種介質材料所形成。例如，介質材料可為塑膠、矽膠等。
第一液態導體120與第二液態導體130設置於腔體110的容置空間S1中，並且第一液態導體120與第二液態導體130可因受到重力之牽引而自由地於腔體110的容置空間S1中流動。其中，第一液態導體120與第二液態導體130彼此互不相溶且亦不發生化學反應，因而可共同容置於腔體110的容置空間S1中。
第二液態導體130的比重大於第一液態導體120的比重，使得第一液態導體120可浮在第二液態導體130之上。此外，第二液態導體130的導電度小於第一液態導體120的導電度。換言之，第一液態導體120的自由電子較第二液態導體130的自由電子密集。因此，於饋入部140饋入能量時，第一液態導體120會有較多的電子移動形成較高電流密度，且第一液態導體120所產生的輻射強度可較第二液態導體130所產生的輻射強度要來的強，進而使得天線100之輻射場型R1的強度位置、角度及方向可因第一液態導體120與第二液態導體130之流動而相應改變。於此，需注意的是，第二液態導體130的導電度雖然較低，但仍是具有輻射能力的。
請參閱圖2至圖8，透過液態導體的應用，無論天線100之使用狀態為何，即如何受到外力之影響而呈現傾斜、置放方向變動甚至擺動等，具有較低輻射能力的第二液態導體130仍可跟隨於重力之導引而位於具有較強輻射能力的第一液態導體120之下，使得天線100之輻射場型R1的方向大致上可朝向上方。
一般而言，由於無線通訊中的訊號中繼站，例如無線基地台（Base Station）與無線存取點（Access point），其大多設置在相對地勢較高的地方，因此，本案之天線100的輻射場型R1可不受其自身使用狀態影響而可更有效集中對位於無線基地台與無線存取點。此外，使用者於操作裝設有本案任一實施例之於天線100的電子裝置200時，因天線100中的液態導體可受到重力之牽引而移動，使得天線100中接近於人體處的液態導體大致上為具有較大比重的第二液態導體130，且由於第二液態導體130的導電度較低，進而可降低使用者受到天線100的輻射量。
饋入部140具有導電性，可用以接收饋入訊號。饋入部140從腔體110之外延伸入容置空間S1中，並且饋入部140可與第一液態導體120或第二液態導體130中之一者接觸，以將饋入訊號饋入至所接觸的液態導體中。於此，饋入部140可跟隨所接觸之第一液態導體120的流動或第二液態導體130的流動而一同擺動，以使得饋入訊號可持續饋入至同一個液態導體之中。
在一實施例中，饋入部140可接觸於此些液態導體之中具有較低導電度的液態導體，以於饋入饋入訊號時，可有電荷從具有較低導電度的液態導體移動至具有較高導電度的液態導體中而形成電荷流動。於此，饋入部140可接觸於導電度較低的第二液態導體130，但本案並非以此為限。
在一實施例中，饋入部140包含饋入線141以及饋入體142。饋入體142為導體且概呈球形。饋入體142位於腔室110的容置空間S1中，並且可漂浮於所欲饋入之液態導體之中。饋入線141之一小段可從腔體110外延伸進入容置空間S1中並且連接於饋入體142，以拉住饋入體142。在一些實施態樣中，饋入線141可為外層附有絕緣材質的導線。
在一實施例中，饋入體142之比重可根據所欲饋入之液態導體的比重而定。舉例而言，如欲將饋入訊號饋入至比重較大的第二液態導體130時，饋入體142之比重應比第二液態導體130的密度大。
在一些實施態樣中，饋入部140之饋入線141大致上是自腔體110之中央段部分從腔體110之外延伸入容置空間S1中，但本案並非以此為限，只要饋入部140的饋入體142最終可跟隨所接觸之液態導體，饋入線141可自腔體110之任何合適的位置從腔體110之外延伸入容置空間S1中。
在一實施例中，因天線100已具備可變換輻射場型R1之功能，故天線100可僅設置一個饋入部140，但本案並非僅限於此，饋入部140之數量亦可由設計者自行決定。
在一些實施例中，第一液態導體120之體積與第一液態導體120和第二液態導體130的總體積之間的百分比大致上大於或等於30%，以確保天線100含有足夠量的第一液態導體120來達到天線100之輻射場型R1可跟隨於重力之導引來變動且天線100之輻射場型R1大致上朝向上方的效果。而關係式可如後式所示：
，其中
V 1為第一液態導體120之體積，且
V 2為第二液態導體130的體積。
圖9為天線之一實施例的概要示意圖。請參閱圖1至圖9，在一些實施例中，天線100更包含氣體150，且氣體150設置於腔體110之容置空間S1中。因此，第一液態導體120與第二液態導體130可以氣密方式封在腔體110之容置空間S1內，以使得第一液態導體120與第二液態導體130得以對應於重力的導引在腔體110之容置空間S1內流動。換言之，腔體110之容置空間S1的體積應大於第一液態導體120和第二液態導體130的總體積。
在一些實施態樣中，氣體150可為一般的空氣，但本案並非以為限，氣體150亦可為惰性氣體，例如氦、氖、氬等，以降低腔體110之容置空間S1中發生化學反應之可能性。
圖10為天線之一實施例的概要示意圖。請參閱圖1至圖10，在一些實施例中，天線100更包含第三液態導體160。第三液態導體160設置於腔體110的容置空間S1中，並且第三液態導體160與第一液態導體120、第二液態導體130可因受到重力之牽引而自由地於腔體110的容置空間S1中流動。其中，第一液態導體120、第二液態導體130與第三液態導體160彼此互不相溶且亦不發生化學反應，因而可共同容置於腔體110的容置空間S1中。
於此，第三液態導體160的比重與第一液態導體120的比重、第二液態導體130的比重互不相同。並且，第三液態導體160的導電度與第一液態導體120的導電度、第二液態導體130的導電度亦互不相同。
在一實施例中，當第三液態導體160的比重是大於第二液態導體130的比重而位在第二液態導體130之下時，第三液態導體160的導電度可較第二液態導體130的導電度來的低，以降低天線100向下的輻射量，進而降低天線100輻射對人體的影響。而在另一實施例中，當第三液態導體160的比重是介於第一液態導體120之比重與第二液態導體130之比重間，或者甚至是小於第一液態導體120之比重時，第三液態導體160的導電度會可大於第二液態導體130的導電度，而第三液態導體160的導電度是否大於第一液態導體120的導電度則可視天線100之設計而定。換言之，在腔體110之容置空間S1中的所有液態導體中，具有比重較大的液態導體之導電度會低於其他各個液態導體之導電度。
在一些實施例中，第一液態導體120之體積與第一液態導體120、第二液態導體130和第三液態導體160的總體積之間的百分比大致上大於或等於30%，以確保天線100含有足夠量的第一液態導體120來達到天線100之輻射場型R1可跟隨於重力之導引來變動且天線100之輻射場型R1大致上朝向上方的效果。而關係式可如後式所示：
，其中
V 1為第一液態導體120之體積，
V 2為第二液態導體130的體積，且
V 3為第三液態導體160的體積。
在一些實施態樣中，第一液態導體120、第二液態導體130與第三液態導體160可分別選自鎵、鎵的化合物、銫、銫的化合物、鎂、鎂的化合物等種類的液態金屬，但本案並非以此為限。
本案任一實施例之天線100可裝設於電子裝置200之中，以致使電子裝置200可透過天線100來進行無線通訊。在一實施例中，電子裝置200包含邊框210。邊框210可用以遮擋電子裝置200中無需顯露於外部的各式組件。天線100可設置於電子裝置200之邊框210，以隱蔽於邊框210之內。
在一些實施例中，電子裝置200中所設置的天線100之數量至少為一個。
在一些實施例中，邊框210具有彼此相對的二端部。此二端部可分別稱為上端部與下端部。並且，邊框210可包含上邊框2101與下邊框2102。於此，上邊框2101是位於邊框210的上端部，且下邊框2102是位於邊框210的下端部。在一實施態樣中，天線100可設置於上邊框2101而隱蔽於上邊框2101之內，如圖11。在另一實施態樣中，天線100可設置於下邊框2102而隱蔽於下邊框2102之內。在又一實施態樣中，當天線100之數量為二個時，二天線100可分別設置於電子裝置200的上邊框2101及下邊框2102，如圖12所示。
在一些實施例中，電子裝置200之邊框210可為金屬材質，以減少天線100所需的淨空區，並且電子裝置200之外觀可因無需設置斷縫而顯得更加美觀。但本案並非僅限於此，在另一些實施例中，於邊框210之上邊框2101及/或下邊框2102中，可僅於天線100之設置處以金屬材質製成。
在一些實施例中，電子裝置100可為一種跟隨使用者之使用而改變其擺放狀態的行動裝置，例如手機。
綜上所述，本案實施例之天線及電子裝置，其透過二液態導體的比重以及導電度之不同，以對應於重力之導引來動態地配置輻射場型，使得輻射場型的方向可大致上可朝向上方，以有效集中對位於訊號中繼站，並且可有效降低使用者所受到的輻射量。
雖然本案的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本案的範疇內，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:天線
110:腔體
120:第一液態導體
130:第二液態導體
140:饋入部
141:饋入線
142:饋入體
150:氣體
160:第三液態導體
200:電子裝置
210:框體
R1:輻射場型
S1:容置空間
2101:上邊框
2102:下邊框
圖1為天線之一實施例的概要示意圖。 圖2為電子裝置之一實施例的概要示意圖。 圖3為使用者操作電子裝置時天線之液態導體的分布概要示意圖。 圖4為電子裝置（天線）直立且右傾時之一實施例的輻射場型概要示意圖。 圖5為電子裝置（天線）直立且左傾時之一實施例的輻射場型概要示意圖。 圖6為電子裝置（天線）平放時之一實施例的輻射場型概要示意圖。 圖7為電子裝置（天線）平躺且右傾時之一實施例的輻射場型概要示意圖。 圖8為電子裝置（天線）平躺且左傾時之一實施例的輻射場型概要示意圖。 圖9為天線之一實施例的概要示意圖。 圖10為天線之一實施例的概要示意圖。 圖11為天線設置在上邊框之一實施例的概要示意圖。 圖12為天線設置在下邊框之一實施例的概要示意圖。
100:天線
110:腔體
120:第一液態導體
130:第二液態導體
140:饋入部
141:饋入線
142:饋入體
150:氣體
S1:容置空間
Claims (10)
- 一種天線，應用於一電子裝置，該天線包含： 一腔體； 一第一液態導體，容置於該腔體中； 一第二液態導體，容置於該腔體中，其中該第二液態導體的比重大於該第一液態導體的比重，且該第二液態導體的導電度小於該第一液態導體的導電度；及 一饋入部，自該腔體外延伸進該腔體內，且該饋入部接觸於該第一液態導體與該第二液態導體中之一者。
- 如請求項1所述的天線，其中該第一液態導體之體積與該第一液態導體和該第二液態導體之總體積間的百分比大於或等於30%。
- 如請求項1所述的天線，更包含： 一氣體，存在於該腔體中。
- 如請求項1所述的天線，更包含： 一第三液態導體，容置於該腔體中，其中該第三液態導體的比重不同於該第二液態導體的該比重以及該第一液態導體的該比重，且該第三液態導體的導電度不同於該第二液態導體的該導電度以及該第一液態導體的該導電度。
- 如請求項4所述的天線，其中當該第三液態導體的該比重大於該第二液態導體的該比重時，該第三液態導體的該導電度係小於該第二液態導體的該導電度。
- 如請求項4所述的天線，其中該第一液態導體之體積與該第一液態導體、該第二液態導體和該第三液態導體之總體積間的百分比大於或等於30%。
- 如請求項1所述的天線，其中該饋入部隨所接觸之該第一液態導體之流動或所接觸之該第二液態導體之流動而擺動。
- 如請求項1所述的天線，其中該腔體之材質係為導電薄膜。
- 一種電子裝置，包含： 一邊框；以及 一天線，設置於該邊框，該天線包含： 一腔體； 一第一液態導體，容置於該腔體中； 一第二液態導體，容置於該腔體中，其中該第二液態導體的比重大於該第一液態導體的比重，且該第二液態導體的導電度小於該第一液態導體的導電度；及 一饋入部，自該腔體外延伸進該腔體內，且該饋入部接觸於該第一液態導體與該第二液態導體中之一者。
- 如請求項9所述的電子裝置，其中該邊框包含一上邊框與一下邊框，該上邊框與該下邊框分別位於該邊框的相對二端部，且其中該天線係設置於該上邊框或該下邊框。
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW107134545A TWI688161B (zh) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | 天線及電子裝置 |
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