TWI457574B - 感測元件與具有此感測元件的訊號感測裝置 - Google Patents

Description

感測元件與具有此感測元件的訊號感測裝置

本發明是有關於一種感測元件與具有此感測元件的訊號感測裝置，且特別是有關於一種平板化的感測元件與具有此感測元件的訊號感測裝置。

因應現代產品之高速度與高效能的需求，電子裝置的工作頻率不斷地往上提升。隨著工作頻率的提升，電子裝置所產生的諧波將可能會落在裝置所使用的通訊頻帶內，進而干擾到電子裝置的通訊品質。因此，在電子裝置的開發上，研發人員往往必須針對電子裝置的射頻干擾(radio frequency interference)與電磁干擾(electromagnetic interference)進行檢測，並針對電子裝置進行改良，以藉此降低射頻干擾與電磁干擾。

一般而言，在射頻干擾的測試上，研發人員主要是透過訊號感測裝置來感測電子裝置所輻射出的干擾訊號，進而依據感測結果對電子裝置進行改良。其中，現有的訊號感測裝置主要是透過一感測元件，來感測電子裝置的干擾訊號。此外，感測元件的擺放位置是藉由人為的操作來進行變更。因此，在實際測試上，研發人員必須不斷地透過手動的方式來變更感測元件的擺放位置，以針對電子裝置的各個部位進行全面性的檢測。

然而，此種感測方式，不僅過於耗時且感測效率也不 佳。此外，所感測出來的數據也往往會因應感測元件之擺放位置的不同也有所不同，進而降低測試結果的可信度。

本發明提供一種感測元件與訊號感測裝置，利用感測元件來提高訊號感測裝置的感測效率。

本發明提出一種感測元件，適於感測待測物所輻射出的干擾訊號，並包括基板、接地面以及感測天線。接地面設置在基板的第一表面。感測天線設置在基板的第一表面，並位在接地面的第一側邊，且與接地面相間隔一預定距離。其中，感測天線透過同軸線電性連接至接地面，並透過接地面來接收干擾訊號。

在本發明之一實施例中，上述之待測物適於置放在基板的第二表面，並隔著基板相對於接地面。

在本發明之一實施例中，上述之感測元件更包括輔助天線。其中，輔助天線設置在基板的第一表面，並位在接地面的第二側邊，且與接地面相間隔一預定距離，且輔助天線與接地面在電性上互不相連。

在本發明之一實施例中，上述之感測天線與輔助天線的結構相同，並點對稱於接地面的幾何中心。

在本發明之一實施例中，上述之感測元件更包括耦合件。其中，耦合件具有環形結構，以環繞在感測天線與輔助天線的周圍。

本發明提出一種訊號感測裝置，包括感測元件與多個 支撐件。感測元件適於感測待測物所輻射出的干擾訊號，並包括基板、接地面以及感測天線。其中，接地面設置在基板的第一表面。感測天線設置在基板的第一表面，並位在接地面的第一側邊，且與接地面相間隔一預定距離。此外，感測天線透過同軸線電性連接至接地面，並透過接地面來接收干擾訊號。所述多個支撐件鎖固於基板的第一表面，以支撐基板。此外，待測物適於置放在基板的第二表面，並隔著基板相對於接地面。

基於上述，本發明之感測元件具有平板化的架構，進而致使待測物可直接放置在感測元件上。此外，感測元件主要是透過具有較大面積的接地面，來接收待測物所幅射出的干擾訊號。因此，在實際應用上，無需不斷地更動感測元件的擺放位置，就可針對待測物的各個部位進行全面性的檢測。換言之，本發明之感測元件將有助於提高訊號感測裝置的感測效率，並可提升測試結果的可信度。

為讓本發明之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。

圖1為依據本發明之一示範性實施例之感測元件的仰視圖。參照圖1，感測元件100包括基板110、接地面120、感測天線130、輔助天線140以及耦合件150。其中，基板110可例如是一印刷電路板。

接地面120設置在基板110的第一表面111，並大致 位於基板110的中心處。感測天線130設置在基板110的第一表面111，並位在接地面120的第一側邊121，且與接地面120相間隔一預定距離。輔助天線140設置在基板110的第一表面111，並位在接地面120的第二側邊122，且與接地面120相間隔一預定距離。在本實施例中，接地面120的第一側邊121相對於第二側邊122。換言之，感測天線130與輔助天線140是分別設置在基板110之相對的兩側邊。耦合件150具有一環形結構，並藉此環繞在感測天線130與輔助天線140的周圍。

在電性連接上，感測天線130透過一同軸線160電性連接至接地面120。例如，感測天線130包括一饋入部131，且饋入部131電性連接至同軸線160的內導體161。此外，同軸線160的外導體162電性連接至接地面120。另一方面，輔助天線140與接地面在電性上互不相連。例如，輔助天線140包括一饋入部141，且饋入部141與接地面120在電性上是斷開的。換言之，輔助天線140是維持在浮接的狀態。

在操作上，感測元件100適於感測一待測物(例如：電子裝置)所輻射出的干擾訊號。其中，待測物適於置放在基板110的第二表面。舉例來說，圖2為依據本發明之一示範性實施例之感測元件的俯視透視圖。如圖2所示，待測物210適於置放在基板110的第二表面112。此外，圖2更以虛線標示出接地面120、感測天線130、輔助天線140以及耦合件150投射在第二表面112的位置。

請同時參照圖1與圖2來看。感測天線130主要是透過接地面120來接收待測物210所輻射出的干擾訊號。亦即，感測天線130主要是透過其負極所輻射出的磁場來接收干擾訊號。其中，接地面120相較於感測天線130具有較大的面積。因此，當待測物210放置在基板110的第二表面112時，大部份的待測物210都隔著基板110相對於接地面120。因此，感測元件100可以均勻地感測待測物的各個部位。

更進一步來看，感測天線130的負極(亦即，接地面120)會與輔助天線140產生耦合效應，進而致使輔助天線140可以等效成感測天線130的接地面。換言之，在操作上，感測天線130可以透過輔助天線140來擴展接地面120的等效面積。此外，由於耦合件150環繞在感測天線130與輔助天線140的周圍，因此耦合件150將可致使感測天線130的輻射場型朝向接地面120集中。

換言之，感測元件100是透過輔助天線140來增加感測天線130的感測範圍，並透過耦合件150來致使感測天線130的輻射場型更加地集中。如此一來，感測元件100將可以更加均勻地感測待測物的各個部位。值得一提的是，由於輔助天線140與耦合件150主要是用以進一步地增加感測元件100的操作性能，因此本領域具有通常知識者也可依設計所需，而決定是否設置輔助天線140與耦合件150。

請繼續參照圖1，感測天線130與輔助天線140具有 相同的結構，且兩者點對稱於接地面120的幾何中心。為了致使本領域具有通常知識者能更加了解本實施例，以下將針對感測天線130的細部結構進行說明。

圖3為依據本發明之一示範性之感測元件的局部仰視圖。參照圖3，感測天線130包括饋入部131、第一輻射部311、第二輻射部312、第三輻射部313以及第四輻射部314。其中，饋入部320配置在接地面120之第一側邊121的一凹槽320中。第一輻射部311電性連接饋入部131，並沿著接地面120的第一側邊121延伸。第二輻射部312電性連接饋入部131，並沿著垂直於第一側邊121的一延伸方向DR對稱於第一輻射部311。第三輻射部313電性連接饋入部131，並沿著接地面120的第一側邊121往第三側邊123延伸。第四輻射部314電性連接饋入部131，並沿著接地面120的第一側邊121往第四側邊124延伸。

在本實施例中，接地面120的形狀為一矩形，且第一側邊121相對於第二側邊122，第三側邊123相對於第四側邊124。因此，在配置上，感測天線130與輔助天線140可以說是環繞在接地面120的四周。此外，在操作上，感測天線130是透過第一輻射部311與第二輻射部312操作在第一通訊頻帶(例如：550MHz~824MHz)，並透過第三輻射部313與第四輻射部314操作在第二通訊頻帶(例如：1.5GHz~2.17GHz)。

更進一步來看，感測天線130更包括第一延伸部331、第二延伸部332、第三延伸部333以及第四延伸部334。其 中，第一延伸部331配置在第一輻射部311與第三輻射部313之間，並沿著接地面120的第一側邊121延伸。第二延伸部332配置在第二輻射部312與第四輻射部314之間，並沿著接地面120的第一側邊121延伸。第三延伸部333電性連接第一延伸部331，並沿著接地面120的第三側邊123延伸。第四延伸部334電性連接第二延伸部332，並沿著接地面120的第四側邊124延伸。

在操作上，感測天線130會透過第一延伸部331與第二延伸部332來擴展第二通訊頻帶。例如，隨著第一延伸部331與第二延伸部332的設置，第二通訊頻帶將可擴展至2.4GHz~2.5GHz。此外，感測天線130可透過第三延伸部333與第四延伸部334來擴展第一通訊頻帶。例如，隨著第三延伸部333與第四延伸部334的設置，第一通訊頻帶將可擴展至750MHz~960MHz。換言之，感測天線130可透過第一延伸部至第四延伸部331~334來擴展其可操作的通訊頻帶，進而致使感測元件100能夠針對寬頻帶的干擾訊號進行感測。

值得一提的是，感測元件100可例如是應用在訊號感測裝置中。舉例來說，圖4為依據本發明之一示範性實施例之訊號感測裝置的仰視圖。參照圖4，訊號感測裝置400包括感測元件100與多個支撐件410~480。其中，支撐件410~480鎖固於基板110的第一表面111，以藉此支撐基板100。藉此，感測元件100將可透過支撐件410~480而站立起來。此外，圖5為依據本發明之一示範性實施例之 訊號感測裝置的俯視透視圖。如圖5所示，由於支撐件410~480是設置在基板110的第一表面111，因此當感測元件100站立時，基板110的第二表面112將適於擺放一待測物(例如：電子裝置)。此外，圖5更以虛線標示出接地面120、感測天線130、輔助天線140、耦合件150以及同軸線160投射在第二表面112的位置。

更進一步來看，圖6為依據本發明之另一示範性實施例之訊號感測裝置的外觀示意圖。請同時參照圖5與圖6來看，兩者主要不同之處在於，圖6之訊號感測裝置400更包括一隔離箱610。其中，感測元件100與支撐件410~480皆設置在隔離箱610內，以藉此屏蔽外來的雜訊。

舉例來說，圖7為圖6之訊號感測裝置的局部示意圖。請同時參照圖6與圖7，隔離箱610包括上殼體611與下殼體612。此外，上殼體611與下殼體612之間設有樞軸710。藉此，上殼體611將可相對於下殼體612展開或閉合。再者，感測元件100透過支撐件410~480站立在隔離箱610內，且感測元件100的同軸線160貫穿隔離箱610，以從隔離箱610的內部延伸至外部。

在實際應用上，當上殼體611與下殼體612展開時，待測物可被置放至隔離箱610內，並擺放在感測元件100的上方。此外，在測試待測物的過程中，可將上殼體611與下殼體612閉合，以藉此隔離外來的雜訊。再者，訊號感測裝置400可透過同軸線160連接一訊號處理器(例如：頻譜分析儀)，以針對感測元件100所感測到的干擾訊號進 行分析。

綜上所述，本發明之感測元件具有平板化的架構。藉此，待測物將可因應感測元件的平板化而直接放置在感測元件上，進而致使感測元件與待測物的相對位置維持固定。此外，感測元件主要是透過具有較大面積的接地面，來接收待測物所幅射出的干擾訊號。因此，在實際應用上，研發人員無需不斷地更動感測元件的擺放位置，就可針對待測物的各個部位進行全面性的檢測。換言之，本發明之感測元件將有助於提高訊號感測裝置的感測效率，並可提升測試結果的可信度。

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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧感測元件

110‧‧‧基板

111‧‧‧第一表面

120‧‧‧接地面

121‧‧‧第一側邊

122‧‧‧第二側邊

130‧‧‧感測天線

131‧‧‧饋入部

140‧‧‧輔助天線

141‧‧‧饋入部

150‧‧‧耦合件

160‧‧‧同軸線

161‧‧‧內導體

162‧‧‧外導體

112‧‧‧第二表面

210‧‧‧待測物

123‧‧‧第三側邊

124‧‧‧第四側邊

311‧‧‧第一輻射部

312‧‧‧第二輻射部

313‧‧‧第三輻射部

314‧‧‧第四輻射部

320‧‧‧凹槽

DR‧‧‧延伸方向

400‧‧‧訊號感測裝置

410~480‧‧‧支撐件

610‧‧‧隔離箱

611‧‧‧上殼體

612‧‧‧下殼體

710‧‧‧樞軸

圖1為依據本發明之一示範性實施例之感測元件的仰視圖。

圖2為依據本發明之一示範性實施例之感測元件的俯視透視圖。

圖3為依據本發明之一示範性之感測元件的局部仰視圖。

圖4為依據本發明之一示範性實施例之訊號感測裝置的仰視圖。

圖5為依據本發明之一示範性實施例之訊號感測裝置的俯視透視圖。

圖6為依據本發明之另一示範性實施例之訊號感測裝置的外觀示意圖。

圖7為圖6之訊號感測裝置的局部示意圖。

100‧‧‧感測元件

110‧‧‧基板

111‧‧‧第一表面

120‧‧‧接地面

121‧‧‧第一側邊

122‧‧‧第二側邊

130‧‧‧感測天線

131‧‧‧饋入部

140‧‧‧輔助天線

141‧‧‧饋入部

150‧‧‧耦合件

160‧‧‧同軸線

161‧‧‧內導體

162‧‧‧外導體

Claims (18)

1. 一種感測元件，適於感測一待測物所輻射出的一干擾訊號，並包括：一基板，具有相對的一第一表面與一第二表面；一接地面，設置在該基板的該第一表面，並具有一第一側邊；以及一感測天線，設置在該基板的該第一表面，並位在該接地面的該第一側邊，且與該接地面相間隔一預定距離處，其中該感測天線透過一導電線體電性連接該接地面，並透過該接地面來接收該干擾訊號，該感測天線包括：一饋入部，與該導電線體電性連接；一第一輻射部，電性連接該饋入部，與該接地面的該第一側邊相間隔，並沿著該第一側邊朝一第一方向延伸；以及一第二輻射部，電性連接該饋入部，與該接地面的該第一側邊相間隔，並沿著該第一側邊朝一第二方向延伸，其中該第一方向與該第二方向相反；其中，該感測天線透過該第一輻射部與該第二輻射部操作在一第一通訊頻帶。
2. 如申請專利範圍第1項所述之感測元件，其中該基板的該第二表面用以承載該待測物，使該待測物隔著該基板相對於該接地面以使該接地面可均勻地感應與接收該待測物輻射出之該干擾訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之感測元件，更包括： 一輔助天線，設置在該基板的該第一表面，並位在該接地面的一第二側邊，且與該接地面相間隔該預定距離，且該輔助天線與該接地面在電性上互不相連。
4. 如申請專利範圍第3項所述之感測元件，其中該感測天線與該輔助天線的結構相同，並點對稱於該接地面的幾何中心。
5. 如申請專利範圍第1項所述之感測元件，更包括：一耦合件，設置於該基板的該第一表面，並具有一環形結構，以環繞在該感測天線與該接地面的周圍，並與該感應天線及該接地面相間隔。
6. 如申請專利範圍第1項所述之感測元件，其中該感測天線之該導電線體係一同軸線，並且該饋入部係配置在該接地面之該第一側邊的一凹槽中，並電性連接該同軸線的一內導體，其中該同軸線的一外導體電性連接該接地面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之感測元件，其中該感測天線更包括：一第三輻射部，電性連接該饋入部，具有相接觸的第一部分以及第二部分，該第三輻射部的第一部分與該接地面的該第一側邊及該第一輻射部相間隔，並沿著該接地面的該第一側邊朝該第一方向延伸，該第三輻射部的第二部份與該接地面之一第三側邊相間隔，並沿著該接地面的該第三側邊延伸；以及一第四輻射部，電性連接該饋入部，具有相接觸的第一部分以及第二部分，該第四輻射部的第一部分與該第一 側邊及該第二輻射部相間隔，並沿著該接地面的該第一側邊沿該第二方向延伸，該第四輻射部的第二部分與該接地面之一第四側邊相間隔，並沿該第四側邊延伸，其中，該感測天線透過該第一輻射部與該第二輻射部操作在一第一通訊頻帶，並透過該第三輻射部與該第四輻射部操作在一第二通訊頻帶。
8. 如申請專利範圍第7項所述之感測元件，其中該感測天線更包括：一第一延伸部，相間隔地配置在該第一輻射部與該第三輻射部之間，並與該接地面的該第一側邊相間隔，且沿著該第一方向延伸；以及一第二延伸部，相間隔地配置在該第二輻射部與該第四輻射部之間，並與該接地面的該第一側邊相間隔，且沿著該第二方向延伸，其中，該感測天線透過該第一延伸部與該第二延伸部擴展該第二通訊頻帶。
9. 如申請專利範圍第8項所述之感測元件，其中該感測天線更包括：一第三延伸部，電性連接該第一延伸部，與該接地面的該第三側邊相間隔，並沿著該接地面的該第三側邊延伸；以及一第四延伸部，電性連接該第二延伸部，與該接地面的該第四側邊相間隔，並沿著該接地面的該第四側邊延伸，其中，該感測天線透過該第三延伸部與該第四延伸部 擴展該第一通訊頻帶。
10. 一種訊號感測裝置，包括：一感測元件，適於感測一待測物所輻射出的一干擾訊號，並包括：一基板，具有相對的一第一表面與一第二表面；一接地面，設置在該基板的該第一表面，並具有一第一側邊；以及一感測天線，設置在該基板的該第一表面，並位在該接地面的該第一側邊，且與該接地面相間隔一預定距離，該感測天線透過一導電線體電性連接該接地面，並透過該接地面來接收該干擾訊號，該感測天線包括：一饋入部，與該導電線體電性連接；一第一輻射部，電性連接該饋入部，與該接地面的該第一側邊相間隔，並沿著該第一側邊朝一第一方向延伸；以及一第二輻射部，電性連接該饋入部，與該接地面的該第一側邊相間隔，並沿著該第一側邊朝一第二方向延伸，其中該第一方向與該第二方向相反；其中，該感測天線透過該第一輻射部與該第二輻射部操作在一第一通訊頻帶；以及多個支撐件，鎖固於該基板的該第一表面，以支撐該基板，其中該待測物適於置放在該基板的該第二表面，並隔著該基板相對於該接地面。
11. 如申請專利範圍第10項所述之訊號感測裝置，更 包括：一隔離箱，其中該感測元件與該些支撐件設置在該隔離箱內，且該同軸線貫穿該隔離箱。
12. 如申請專利範圍第10項所述之訊號感測裝置，其中該感測元件更包括：一輔助天線，設置在該基板的該第一表面，並位在該接地面的一第二側邊，且與該接地面相間隔該預定距離，且該輔助天線與該接地面在電性上互不相連。
13. 如申請專利範圍第12項所述之訊號感測裝置，其中該感測天線與該輔助天線的結構相同，並點對稱於該接地面的幾何中心。
14. 如申請專利範圍第10項所述之訊號感測裝置，其中該感測元件更包括：一耦合件，設置於該基板的該第一表面，並具有一環形結構，以環繞在該接地面的周圍，並與該感應天線及該接地面相間隔。
15. 如申請專利範圍第10項所述之訊號感測裝置，其中該感測天線之該導電線體係一同軸線，並且該饋入部係配置在該接地面之該第一側邊的一凹槽中，並電性連接該同軸線的一內導體，其中該同軸線的一外導體電性連接該接地面。
16. 如申請專利範圍第10項所述之訊號感測裝置，其中該感測天線更包括：一第三輻射部，電性連接該饋入部，具有相接觸的第 一部分以及第二部分，該第三輻射部的第一部分與該接地面的該第一側邊及該第一輻射部相間隔，並沿著該接地面的該第一側邊朝該第一方向延伸，該第三輻射部的第二部份與該接地面之一第三側邊相間隔，並沿著該接地面的該第三側邊延伸；以及一第四輻射部，電性連接該饋入部，具有相接觸的第一部分以及第二部分，該第四輻射部的第一部分與該第一側邊及該第二輻射部相間隔，並沿著該接地面的該第一側邊沿該第二方向延伸，該第四輻射部的第二部分與該接地面之一第四側邊相間隔，並沿該第四側邊延伸，其中，該感測天線透過該第一輻射部與該第二輻射部操作在一第一通訊頻帶，並透過該第三輻射部與該第四輻射部操作在一第二通訊頻帶。
17. 如申請專利範圍第16項所述之訊號感測裝置，其中該感測天線更包括：一第一延伸部，相間隔地配置在該第一輻射部與該第三輻射部之間，並與該接地面的該第一側邊相間隔，且沿著該第一方向延伸；以及一第二延伸部，相間隔地配置在該第二輻射部與該第四輻射部之間，並與該接地面的該第一側邊相間隔，且沿著該第二方向延伸，其中，該感測天線透過該第一延伸部與該第二延伸部擴展該第二通訊頻帶。
18. 如申請專利範圍第17項所述之訊號感測裝置，其 中該感測天線更包括：一第三延伸部，電性連接該第一延伸部，與該接地面的該第三側邊相間隔，並沿著該接地面的該第三側邊延伸；以及一第四延伸部，電性連接該第二延伸部，與該接地面的該第四側邊相間隔，並沿著該接地面的該第四側邊延伸，其中，該感測天線透過該第三延伸部與該第四延伸部擴展該第一通訊頻帶。