TWI754944B - 電磁波收發裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種電磁波收發裝置，包括檢測和控制單元、電磁激勵器、介電調整單元以及定位單元，電磁波收發裝置與外部介電體的表面接合時，電磁激勵器、介電調整單元和接合的外部介電體的表面構成一特定電磁波頻譜的共振體。考慮到了電磁波收發裝置所接合的外部介電體的影響，當電磁波收發裝置與外部介電體的表面接合時，電磁激勵器、介電調整單元和所接合的外部介電體可以通過檢測和控制單元調節電磁激勵器和介電調整單元來形成所需頻率的諧振器，電磁波訊號的發射和接收效能將不受接觸的介電材料的影響。

Description

電磁波收發裝置
本發明是關於一種電磁波訊號的收發裝置。
現有的射頻電磁波收發裝置主要是利用導電材料形成特定的形狀和尺寸來收發特定頻譜的電磁波，具體的實例像是專利申請EP0378905A1、US 10,224,630、US 7,136,021、US 6,825,819、US 6,580,402、US 8,178,457、US 7,122,891、CN 101118985、US 3,866,234、US 6,154,176、US 6,320,547、US 6,650,303、US 8,154,464、US 6,750,820、US 6,195,049、US 8,497,804、以及US 8,952,858。這類裝置的訊號收發表現會因使用環境中其他介電物體的靠近、接觸其他介電材料以及導電材料而受到影響，所以實際應用時存在因使用環境的不同而產生訊號收發時的頻譜偏移及效能衰减問題，請參閱第3圖，其為現有的電磁波收發裝置以2.5GHz的工作頻率受到使用環境中介電材料接近時產生頻偏影響的示意圖。如圖所示，受使用環境中介電物體接近，會產生頻譜偏移的效應。
為解決上述習知技術當中電磁波收發裝置現有的缺陷所形成的技術問題，本發明提供一種電磁波收發裝置，其發射和接收電磁波的性能不受所接觸的介電材料的影響。
根據本發明之一目的，提出一種電磁波收發裝置，其包含檢測和控制單元、電磁激勵器、介電調整單元、以及定位單元。其中，檢測和控制單元用於檢測電壓駐波比或反射係數，電磁激勵器與檢測和控制單元連接，檢測和控制單元調節電磁激勵器發出的電磁波的頻譜，電磁激勵器用於產生和接收電磁波。介電調整單元與電磁激勵器連接，定位單元用於接合及固定電磁波收發裝置於外部介電體的表面，電磁波收發裝置固定於外部介電體的表面時，電磁激勵器、介電調整單元和介電體的表面構成一特定電磁波頻譜的共振體。
電磁波收發裝置發射電磁波時，電磁激勵器產生第一頻譜的電磁波，第一頻譜的電磁波被傳導至介電調整單元並調節為第二頻譜的電磁波，第二頻譜的電磁波進入接合的外部介電體並傳導至該外部介電體的表面後形成第三頻譜的電磁波並向外界發射。電磁波收發裝置接收電磁波時，第三頻譜的電磁波由外界經所接合的外部介電體進入介電調整單元後被調節成第二頻譜的電磁波，第二頻譜的電磁波傳送至電磁激勵器並被調節成第一頻譜的電磁波。
較佳地，電磁激勵器可為單極型、偶極型、槽孔型、螺旋型或貼片型電磁激勵器。
較佳地，電磁激勵器可用於收發至少一頻譜的電磁波。
較佳地，電磁激勵器可用於調整並收發至少一頻譜的電磁波。
較佳地，介電調整單元可為固定介電常數值的介電結構，介電調整單元的介電常數值的範圍為1~10000。
較佳地，介電調整單元可為可調介電常數值的介電結構，檢測和控制單元用於控制介電調整單元的介電常數值，介電調整單元的介電常數值的範圍為1~10000。
較佳地，介電調整單元可由多塊不同介電常數值的介電體構成複合式介電調整單元，複合式介電調整單元的等效介電常數值的範圍為1~10000。
較佳地，介電調整單元的厚度可為0.1mm至20mm。
較佳地，外部介電體的介電常數值的範圍可為1~100。
較佳地，第一頻譜與第二頻譜或第三頻譜可相同。
較佳地，第二頻譜與第三頻譜可相同。
較佳地，介電調整單元可部分介於電磁激勵器以及接合的外部介電體的表面之間。
較佳地，介電調整單元可進一步包含至少一介電材料層，其各層的介電常數值介於1~10000之間。
較佳地，介電調整單元可進一步包含空間隙區。
較佳地，空間隙區可介於介電調整單元以及接合的外部介電體的表面之間。
較佳地，空間隙區可設置於介電調整單元內部，而不接觸外部介電體的表面。
較佳地，定位單元可部分介於介電調整單元以及接合的外部介電體的表面之間。
較佳地，定位單元可進一步包含至少一介電材料層，其各層的介電常數值介於1~10000之間。
較佳地，定位單元可進一步包含空間隙區。
根據本發明提出之電磁波訊號收發裝置，由於考慮電磁波收發裝置所接合的外部介電體的影響，當電磁波收發裝置接合到外部介電體的表面時，電磁激勵器、介電調整單元和接合的外部介電體可以通過檢測和控制單元調節電磁激勵器和介電調整單元來形成所需頻率的諧振器，電磁波訊號的發射和接收性能將不受接觸的介電材料的影響。
1:檢測和控制單元
2:電磁激勵器
3:介電調整單元
4:定位單元
5:外部介電體
20:槽孔
21:金屬層
22:饋點
以下將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
第1A圖是根據本發明的一種電磁波收發裝置的實施例的示意圖。
第1B圖是第1A圖所示的電磁波收發裝置與外部介電體的表面接合時的示意圖。
第2圖是槽孔型電磁激勵器的結構示意圖。
第3圖是現有的電磁波收發裝置以2.5GHz的工作頻率受到使用環境中介電材料接近時產生頻偏影響的示意圖。
第4圖是本發明的一種電磁波收發裝置的實施例由電磁激勵器產生的第一頻譜的S11示意圖。
第5圖是本發明的一種電磁波收發裝置的實施例中經介電單元調節後發射的第二頻譜的S11示意圖。
第6圖是本發明的一種電磁波收發裝置的實施例中裝置與外部介電體接合後發射的第三頻譜的S11示意圖。
第7圖是以2.5GHz為目標頻率的另一實施例中第一至第三頻譜的S11示意圖。
為利貴審查委員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的申請專利範圍，合先敘明。
請參閱第1A圖，其為根據本發明的一種電磁波收發裝置的實施例的示意圖。如圖所示，電磁波收發裝置可用於通信或雷達收發電磁波。該實施例的電磁波收發裝置包括檢測和控制單元1、電磁激勵器2、介電調整單元3、以及定位單元4。其中，電磁激勵器2與檢測和控制單元1連接，介電調整單元3與電磁激勵器2連接，定位單元4接合本裝置與外部介電物的表面。檢測和控制單元1可利用VSWR(電壓駐波比)電橋等效電路檢測電壓駐波比或反射係數以確定裝置與電磁波發射頻譜是否匹配，檢測和控制單元1還可用來調節電磁激勵器2發出的電磁波頻譜，電磁激勵器2用於產生和接收所需要頻譜的電磁波，定位單元4用於將電磁波收發裝置接合及固定於外部介電體的表面上。
請參閱第1B圖，其為第1A圖所示的電磁波收發裝置與外部介電體的表面接合時的示意圖。如圖所示，當電磁波收發裝置貼附於外部介電體5的表面5時，電磁激勵器2、介電調整單元3、定位單元4和外部介電體5構成一特定電磁波頻譜的共振體。電磁波收發裝置發射電磁波時，電磁激勵器2產生第一頻譜 的電磁波，第一頻譜的電磁波被引導至介電調整單元3並調整為第二頻譜的電磁波，第二頻譜的電磁波傳導至接合的外部介電體5後形成第三頻譜的電磁波並向外界發射。
請參閱第5至第7圖，其示出以2.5GHz為目標工作頻率的實施例之頻譜示意圖，其中，第5圖為本發明的實施例中由電磁激勵器2發出的第一頻譜的電磁波頻譜示意圖，第6圖為第一頻譜的電磁波導入介電調整單元3後產生第二頻譜的電磁波頻譜示意圖，第7圖為第二頻譜電磁波導入接合的外部介電體5後由外部介電體表面發射的第三頻譜的電磁波頻譜示意圖，第三頻譜的電磁波即為所需要的工作頻譜。
請參閱第8圖，其為本發明以2.5GHz為目標頻率的另一實施例中第一至第三頻譜電磁波的頻譜示意圖。第三頻譜的電磁波經由裝置接合的外部介電體5傳導至裝置內的介電調整單元3後被調整為第二頻譜的電磁波，第二頻譜的電磁波傳送至電磁激勵器2被調整為第一頻譜的電磁波且被接收。
在根據本揭露的電磁波收發裝置的實施例中，檢測和控制單元1可以是VSWR(電壓駐波比)電橋，但不侷限於上述可檢測電壓駐波比或反射係數的電路。電磁激勵器2可以是單極型、偶極型、槽孔型、螺旋型或貼片型電磁激勵器，但並不限於上述電磁激勵器，也可以是其他常規適宜可以收發電磁波的電磁激勵器。請參閱第2圖，其為槽孔型電磁激勵器的結構示意圖，其中20為槽孔，21為金屬層，22為餽點。利用金屬層21對槽孔20進行遮蔽可以調整電磁激勵器2的收發電磁波的工作頻率，槽孔20的佔空比越大，工作頻率也越低，佔空比越小，工作頻率也越高，通過這種方式可以調節電磁激勵器2收發電磁波的頻率。
在本揭露的電磁波收發裝置的實施例中，介電調整單元3可為固定介電常數值的介電結構，其介電常數值的範圍為1~10000。介電調整單元3也可以是可調介電常數值的介電結構，檢測和控制單元1用於控制介電調整單元3的介電常數值，其介電常數值的範圍為1~10000。介電調整單元3還可以是由多塊不同介電常數值的介電體構成的複合式介電調整單元，其等效介電常數值範圍為1~10000。以下為可使用的代表性材料但本揭露不侷限於這些材料，這些材料包括低介電常數值材料：PTFE、PE、PC、PVC、Acrylic、PU、Epoxy、Silicone等；中介電常數值材料：石英、玻璃、氧化鋁晶體及陶瓷、氮化鋁晶體及陶瓷、碳化矽晶體及陶瓷、氧化鋯晶體及陶瓷等；高介電常數值材料：氧化鈦晶體及陶瓷、鈦酸鋇陶瓷及高分子複合材料等。這些高介電常數值和低介電常數值的介電材料的混合物可以製造出具有所需介電常數值的物質以供介電調整單元使用。介電調整單元3的厚度可以為0.1mm至20mm。
在本揭露的實施例中，定位單元4可以是但不侷限由至少一種介電物所構成。其可採用樹脂、高分子黏膠、吸盤、以及真空吸引器等方式連接電磁波收發裝置及外部介電體的表面。
在本揭露的實施例中，外部介電體5表面的介電常數值為1~100。
在本揭露的實施例中，第一頻譜可與第二頻譜或第三頻譜相同。在其他實施例中，第二頻譜可與第三頻譜相同。
由於本揭露的電磁波收發裝置中，已經考慮到了電磁波收發裝置所接合的外部介電體的影響，當電磁波收發裝置與外部介電體接合後，電磁激勵器2、介電調整單元3和外部介電體5所構成的複合結構可以通過檢測和控制單 元1調節電磁激勵器2和介電調整單元3來形成所需頻率的共振體，電磁波訊號的發射和接收性能將不受接觸的介電材料的影響。
以上結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明並不侷限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅是示意性的，而不是限制性的，本領域中具有通常知識的技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明之精神與範疇下，對其進行等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1:檢測和控制單元
2:電磁激勵器
3:介電調整單元
4:定位單元
5:外部介電體

Claims (11)

  1. 一種電磁波收發裝置，其包含：一檢測和控制單元，該檢測和控制單元用於檢測電壓駐波比或反射係數；一電磁激勵器，該電磁激勵器與該檢測和控制單元連接，該檢測和控制單元調節該電磁激勵器發出的電磁波的頻譜，該電磁激勵器用於產生和接收電磁波；一介電調整單元，該介電調整單元與該電磁激勵器連接；以及一定位單元，該定位單元用於接合及固定該電磁波收發裝置於一外部介電體的表面，該電磁波收發裝置固定於該外部介電體的表面時，該電磁激勵器、該介電調整單元和該外部介電體的表面構成一特定電磁波頻譜的共振體；其中，該電磁波收發裝置發射電磁波時，該電磁激勵器產生一第一頻譜的電磁波，該第一頻譜的電磁波被傳導至該介電調整單元並調節為一第二頻譜的電磁波，該第二頻譜的電磁波進入接合的該外部介電體並傳導至該外部介電體的表面後形成一第三頻譜的電磁波並向外界發射；該電磁波收發裝置接收電磁波時，該第三頻譜的電磁波由外界經所接合的該外部介電體進入該介電調整單元後被調節成該第二頻譜的電磁波，該第二頻譜的電磁波傳送至該電磁激勵器並被調節成該第一頻譜的電磁波。
  2. 如請求項1所述之電磁波收發裝置，其中該電磁激勵器為單極型、偶極型、槽孔型、螺旋型或貼片型電磁激勵器。
  3. 如請求項1所述之電磁波收發裝置，其中該電磁激勵器用於收發至少一頻譜的電磁波。
  4. 如請求項1所述之電磁波收發裝置，其中該電磁激勵器用於調整並收發至少一頻譜的電磁波。
  5. 如請求項1所述之電磁波收發裝置，其中該介電調整單元為固定介電常數值的介電結構，該介電調整單元的介電常數值的範圍為1~10000。
  6. 如請求項1所述之電磁波收發裝置，其中該介電調整單元為可調介電常數值的介電結構，該檢測和控制單元用於控制該介電調整單元的介電常數值，該介電調整單元的介電常數值的範圍為1~10000。
  7. 如請求項1所述之電磁波收發裝置，其中該介電調整單元由多塊不同介電常數值的介電體構成一複合式介電調整單元，該複合式介電調整單元的等效介電常數值的範圍為1~10000。
  8. 如請求項1所述之電磁波收發裝置，其中該介電調整單元的厚度為0.1mm至20mm。
  9. 如請求項1所述之電磁波收發裝置，其中該外部介電體的介電常數值的範圍為1~100。
  10. 如請求項1所述之電磁波收發裝置，其中該第一頻譜與該第二頻譜或與該第三頻譜相同。
  11. 如請求項1所述之電磁波收發裝置，其中該第二頻譜與該第三頻譜相同。
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