CN101606280A - 降低暴露于在不希望的电磁辐射的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明是一种降低暴露于不希望的电磁辐射的方法和设备。该设备使用目标天线来捕获来自有源发射源的一定辐射，该有源发射源诸如正在发信号的手机或正烹饪的微波炉。目标天线被调谐为从发射源所发射的不希望的辐射的频率。该设备把所捕获的辐射转换为电流，通过将所收集的电流用于操作热的、机械的或电的设备来耗散所收集的电流。在优选实施例中，该电流被引导给LED显示器，其在被供给电流时能点亮，次级目的是向用户示出该设备在工作。

Description

降低暴露于在不希望的电磁辐射的方法和设备

技术领域

[0002]本发明总体上涉及接收电磁辐射的天线。更具体地，本发明涉及适于放在有源(active)电磁辐射发射源附近以降低从该有源发射源发出的不希望的辐射的天线。

背景技术

[0003]许多设备在操作时发送(transmit)电磁辐射。例如，无线通信设备在发信号时有意地发出电磁辐射。其他设备非有意地发送，例如，当微波炉在烹饪时，微波非有意地从炉中漏出。随着对手持、便携式蜂窝式电话的广泛接受和使用，对这样的辐射的可能的有害作用的关注也随之增加。手持蜂窝式电话典型地具有伸长的壳体，其中，天线从该壳体垂直向上延伸。在使用此类型的电话中，当用户的头部贴近手机时，其头部就极接近天线。当该手机正发信号时，该天线发出辐射，这样的天线在此称为发射天线(transmitting antenna)。因此，当用户正通话时，该设备从发射天线发出辐射，因此相当大量的电磁能直接投射到近范围处的用户的头部上。

[0004]每个手机必须满足关于用户所暴露于的辐射量的一定的政府指导方针。人体吸收的RF辐射量以已知为SAR或者特定的吸收率为单位来测量。所希望的是，在不对电话的操作产生显著不利影响的情况下，降低SAR。

[0005]已经偿试使个体屏蔽于发射天线发出的电磁能。例如，授予Hunt的美国专利5,613,221，公开了一种放在发射天线和用户的头部之间的传导带，以传导辐射远离于用户的头部。还有一些偿试，是通过改变发射天线的位置或辐射图来使电磁能的源离开人体。例如，授予Rinot的美国专利6,356,773，让发射天线离开电话，把其放在用户头部的顶上。把绝缘屏蔽置于发射天线和用户头部之间，像帽子一样，阻挡发射使得它们不能穿透而到达用户。授予Simmons等人的美国专利6,031,495，在发射天线的两极之间使用传导带，以创建远离用户头部的端射式(end fire)双向图。其他人已经试图通过取消辐射来降低对有害发射的暴露。例如，授予Hsu等人的美国专利6,314,277是一种取消手机的发送辐射的手机天线，该天线具有能够将信号反馈回手机的吸收性定向屏蔽。

[0006]因此，本发明的目的在于提供一种在不显著地不利影响发射源的所希望的性能的情况下，减少对有源发射源的用户的SAR的方法和设备。具体目的是提供一种降低用户暴露于来自于手机的不希望的辐射的方法和设备。进一步的目的是提供一种方法和设备，用于在不需要连接到或重新设计该发射源时降低来自现有发射源的不希望的辐射。

发明内容

[0007]本发明是一种降低暴露于不希望的电磁辐射的方法和设备。该设备使用目标天线来捕获来自有源发射源的一定辐射，该有源发射源诸如正在发信号的手机或正在烹饪中的微波炉。目标天线被调谐为从发射源所发射出的不希望的辐射的频率。该设备将捕获的辐射转换为电流，并通过将所收集的电流用于操作热的、机械的或电的设备来耗散所收集的电流。在优选实施例中，电流被引导给LED显示器，当其被供给足够电流时能点亮，由此消耗所收集的电流，并用于向用户示出该设备正在工作的次级目的。

附图说明

[0008]图1是图示本发明的框图。

[0009]图2是图示本发明在发射源附近的框图。

[0010]图3是具有将本发明粘附于外壳的手机的立体图。

[0011]图4是具有将本发明粘附于外壳体的微波炉的立体图。

[0012]图5是具有将本发明放置在其附近的微波炉的立体图。

[0013]图6是用于手机的、本发明优选实施方式的印刷电路板的框图。

具体实施方式

[0014]本发明，通常称为10，降低不希望的辐射。其包括目标天线14和耗散件(dissipation assembly)17。参见图1。目标天线被调谐为附近有源发射源11的频率。对目标天线14进行调谐包括选择与所发射的辐射的不希望的波长对应的适当长度的天线。当发射源11处于操作中时，其发射电磁辐射。当目标天线14受到辐射轰击时，在目标天线14中电子被激起，生成电子流(电流)。在某点，需要将此电流从天线引出，否则该天线将不再吸收辐射。用传导器(conductor)12将此电流从目标天线14引出，并移动到耗散件17，耗散件17通过操作电的、机械的或热力的设备来消耗该电流。对于小型发射源，电流小，传导器可以简化为电线或印刷电路板导线。对于较大的发射源，可能需要重型(heavier-duty)传导器。

[0015]本文使用的天线，是用作电磁能的接收器或收集器的任何传导物质一本文的目标天线14不是有意地发送电磁能。天线具有许多重要参数，最重要的包括增益、辐射图、带宽和极化。在接收天线中，所应用的电磁场分布于贯穿接收不希望的辐射的天线的整个长度。如果信号撞击的目标天线14具有与所接收的辐射的波长相关的一定长度，则感应电流将会强得多。所希望的天线的长度能够通过使用已知公式(λ)(f)＝c来确定，其中λ是入射辐射的波长，f是入射辐射的频率。例如，如果信号以2.4GHz在空气中传播，则信号完成在近似12cm中的环(cycle)。如果信号撞击12cm的天线或其分数(1/2或1/4或1/16波长，分别＝6或3或0.75cm)，则感应电流将远远高于如果信号撞击不是波长的某明显分数的目标天线的情况。

[0016]典型地，蜂窝式电话和其他无线通信技术(PCS、G3或蓝牙)在发信号时，发射的辐射在无线电或微波范围中，或这两者中。这些和其他消费用产品常常发射多个波长(频率)。这意味着，目标天线14必须在频率范围上工作良好。因此，目标必须是使目标天线在那个频率范围的中间谐振(resonant)，该范围通常称为天线的带宽。例如，设备10的优选实施例用于降低来自手机的有害发射。优选实施例使用调谐到频率为1.88/2.1GHz、具有100MHz带宽的陶瓷RF天线，诸如来自Digi-Key公司的零件号311-1232-1-ND。然而，天线可用适合于发射源的任何材料、增益、辐射图、带宽和极化来制作。

[0017]降低手机的传输的负面效果是降低了发送到手机中继站的信号，其正面效果是降低了用户暴露于的有害辐射量。选择恰当的天线14，在仅仅忽略对所发送的信号的影响(所发送的信号能通过远程中继站而被放大到必要水平)时，使得相当大的有害辐射水平能够被降低。

[0018]除了用于手机之外，本发明可用于其他发射源，诸如其他无线通信设备，如卫星电话、黑

和其他电子邮件发送设备；微波炉；便携式无线电装置、音乐播放器和视频播放器；自动车库门和建筑物开门装置；警察雷达枪；短波和其他业余无线电装置；电视或其他阴极射线管和等离子显示器；输电线路；放射性化学物质；或任何其他的发射源。

[0019]设备10不是必须以任何方式与发射源11连接。并且，在优选实施例中，设备10未与发射源11电连接。然而，在优选实施例中，设备10与发射源11物理连接，如此简单以使得设备10不是非有意从发射源11分离，并如预期地停止工作。例如，设备10可粘接附着在手机30的外壳体31上，如图3所示。可使用其他机制把设备10附着在发射源11上，所述其它机制诸如象螺丝、销子、压缩或摩擦配合，或者设备10与发射源11形成为整体。可替换地，设备10能够由用户穿戴上，诸如在颈部周围的挂绳上，或别在或夹在衣服上。

[0020]图4和5示出了与微波炉40结合的设备10。如同与手机30接合一样，设备10可附着在微波炉40的外壳体上，如图4所示。或者，在某些情况下，不希望将设备10附着到发射源上，例如当微波炉40定期更换时。在这样的情况下，该设备可与发射源分离，如图5所示。无论设备10是否在物理上被附着，它必须在一定距离之内以捕获不希望的辐射。此距离取决于许多因数，包括发射频率、功率、辐射传播的介质等。可接受的距离20用虚线在图2中象征性地示出。

[0021]所收集的电流能够用于操作任何耗散件17，耗散件17被定义为一个或多个用电器。例如，耗散件17能够是一个或多个蜂鸣器、铃或将电能转换为声音的任何其他换能器；电机或将电能转换为运动的任何其他换能器；加热器或将电能转换为热的任何其他换能器；灯或将电能转换为光的任何换能器；或其组合。电流可用于催化化学反应。在优选实施例中，电流被引导给LED，当给该LED供应电流时其被点亮，次级目的是向用户示出设备10在工作的时间。在另一实施例中，电流被引导给LCD显示器。该耗散器组件17可用于运作该发射源11之内的一个或多个用电器。

[0022]图6图示了用于手机的优选实施例的印刷电路板。已发现该实施例在不显著不利影响从手机到蜂窝塔或基站的传输的情况下，减少对手机用户的SAR是有效的。目标天线14与电容器15和二极管16连接，以驱动LED 18。电容器和二极管用作电压倍增器，来生成足够的电压以驱动LED 18。例如，在低电平应用中，使用四个电容器15和两个二极管16。优选地，二极管16是高频RF肖特基(Schottky)二极管，其具有大约0.2-0.3V的非常低的正向电压。在商业上此二极管例如，可从加州桑尼维尔的Aeroflex/Metelics公司(Aeroflex/Metelics，Inc.of Sunnyvale，California)获得。

[0023]当与不同辐射水平的发射源一起使用时，可根据需要增加或减少电容器和二极管的数目。例如，当降低来自发出较高能的发射源的不希望的发射时，诸如短波无线电装置，由于从天线引出的电压的本身足以驱动耗散件，所以能够减少电容器的数目。

[0024]虽然已经对目前被认为是本发明的优选实施例进行了图示和描述，但本领域技术人员应当理解，在不背离本发明的真实范围的情况下，可进行各种改变和修改，以及可等效替换其元素。因此，目的是本发明并不限于所公开的具体实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围的所有实施例。

Claims (20)

1、一种降低暴露于从有源发射源发出的不希望的电磁辐射的方法，所述方法包括：

a)在目标天线处接收来自所述有源发射源的电磁辐射，由此在所述目标天线中感应出电流；

b)把所述电流传导到耗散件；以及

c)用所述电流操作所述耗散件。

2、如权利要求1所述的方法，其中，所述耗散件包括电的、机械的或热力的设备中的一个或多个。

3、如权利要求1所述的方法，其中，所述耗散件包括发光二极管。

4、如权利要求1所述的方法，其中，所述目标天线被调谐为所述有源发射源所发射的电磁辐射的波长。

5、如权利要求1所述的方法，还包括在物理上把所述目标天线连接到所述有源发射源。

6、如权利要求1所述的方法，其中，所述目标天线不与所述有源发射源电连接。

7、如权利要求1所述的方法，其中，所述有源发射源是手机。

8、如权利要求7所述的方法，其中，从所述手机发出的辐射是从发射天线发射的。

9、如权利要求8所述的方法，还包括在不显著地不利影响手机所发送的信号的情况下，降低SAR。

10、如权利要求1所述的方法，其中，所述有源发射源是微波炉。

11、一种降低从有源发射源发出的有害电磁辐射的设备，所述设备包括：

a)目标天线，用于接收所述有源发射源发射的电磁辐射，以及

b)连接到所述目标天线的耗散件。

12、如权利要求11所述的设备，其中，所述耗散件包括电的、机械的或热力的设备中的一个或多个。

13、如权利要求11所述的设备，其中，所述耗散件包括发光二极管。

14、如权利要求11所述的设备，其中，所述目标天线被调谐为从所述有源发射源发射的电磁辐射的波长。

15、如权利要求11所述的设备，还包括在物理上把所述目标天线连接到所述有源发射源。

16、如权利要求11所述的设备，其中，所述目标天线不与所述有源发射源电连接。

17、如权利要求11所述的设备，其中，所述有源发射源是手机。

18、如权利要求17所述的设备，其中，从所述手机发出的所述辐射是从发射天线发射的。

19、如权利要求18所述的设备，还包括在不显著地不利影响手机所发送的信号的情况下，降低SAR。

20、如权利要求11所述的设备，其中所述有源发射源是微波炉。

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