电磁特性分析方法及电子装置
技术领域
本发明涉及一种电磁特性分析方法及电子装置，尤其涉及一种模拟含金属涂层物件的电磁特性分析方法及电子装置。
背景技术
近年来，车辆上常装设无线通信装置，例如全球定位系统、数字电视、广播收音机等，且这些无线通信装置需依靠车用天线接收或发射无线信号，来进行测距、信息交换等应用。
车用天线通常设置于车辆保险杆，但车辆保险杆内含金属成分的烤漆，会影响车用天线的特性，造成特性衰减或产生误报，故需先期评估车辆保险杆中，含金属成分的烤漆对天线所造成的影响。然而，普遍所使用的电磁模拟软件中，缺乏金属粉尘效应的设定，以致无法进行相对应的模拟。
有鉴于此，如何改善电磁模拟软件的缺陷，并有效地评估含金属成分的物件与天线之间的影响，以达到更加精准的模拟预测。
因此，需要提供一种电磁特性分析方法及电子装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种电磁特性分析方法及电子装置，通过电磁模拟软件建构不同金属粉尘分布的物件来进行模拟，以判断其电磁特性的变化。
本发明的一实施方式提供一种电磁特性分析方法，其用以分析一物件搭配一功率发射元件的一电磁特性，电磁特性分析方法包括进行一电磁评估模型建立步骤、提供一电磁参照模型以及进行一比对步骤。电磁评估模型建立步骤包括建立一物件单元、建立一功率发射单元以及建立一模拟单元。物件单元为任意几何形状，且物件单元具有一物件信息。功率发射单元具有一电磁信号。模拟单元定义至少一基点发射多个射束形成多个投射点，且投射点用以模拟物件单元中的多个金属粉尘。其中，合并物件单元、功率发射单元以及模拟单元形成一电磁评估模型，并依据物件信息以及投射点的面积总和得到电磁评估模型的一投射点覆盖率，且投射点覆盖率为金属粉尘于物件单元的一金属覆盖率。电磁参照模型合并物件单元以及功率发射单元。比对步骤通过电磁信号分别得到电磁参照模型的一辐射场型数据及电磁评估模型的一辐射场型数据，并比对二辐射场型数据以取得一电磁增益差值。
本发明的另一实施方式在于提供一种电子装置，包括一存储器以及一处理器。存储器储存一电磁特性评估程序，处理器耦接于存储器，用以执行电磁特性评估程序，其中电磁特性评估程序包括一电磁评估模型建立模块、一电磁参照模型建立模块以及一比对模块。电磁评估模型建立模块包括一物件单元、一功率发射单元以及一模拟单元，物件单元为任意几何形状，且具有一物件信息，功率发射单元具有一电磁信号。模拟单元定义至少一基点发射多个射束形成多个投射点，且投射点用以模拟物件单元中的多个金属粉尘。其中，合并物件单元、功率发射单元以及模拟单元以得到一电磁评估模型，并依据物件信息以及投射点的面积总和得到电磁评估模型的一投射点覆盖率，且投射点覆盖率为金属粉尘于物件单元的一金属覆盖率。电磁参照模型建立模块用以将物件单元以及功率发射单元进行合并，以得到一电磁参照模型。比对模块以电磁信号分别得到电磁参照模型的一辐射场型数据及电磁评估模型的一辐射场型数据，并比对二辐射场型数据以取得一电磁增益差值。
藉此，本发明通过建构不同金属粉尘分布的电磁评估模型来模拟车辆保险杆以及车用天线，并进行电磁特性分析来判断车辆保险杆适合的金属成分以及车辆保险杆与车用天线之间较佳的设置位置，以利进行讨论与研拟因应对策，使车用天线的电磁衰减程度降到最低。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1绘示依照本发明的一实施方式的一种电磁特性分析方法的步骤流程图；
图2A绘示本发明实施例1的电磁评估模型的示意图；
图2B绘示本发明实施例1的模拟单元的示意图；
图3A绘示本发明实施例2的电磁评估模型的示意图；
图3B绘示本发明实施例2的模拟单元的示意图；
图4A绘示本发明实施例3的电磁评估模型的示意图；
图4B绘示本发明实施例3的模拟单元的示意图；
图5A绘示本发明比较例1的辐射场型图；
图5B绘示本发明实施例1的辐射场型图；
图5C绘示本发明实施例2的辐射场型图；
图5D绘示本发明实施例3的辐射场型图；
图6A绘示本发明比较例1、实施例1至实施例3的方位角辐射场型图；
图6B绘示本发明比较例1、实施例1至实施例3的仰角辐射场型图；以及
图7绘示本发明另一实施方式的一种电子装置的架构示意图。
主要组件符号说明：
100 电磁特性分析方法
110、120、130 步骤
200、300、400 电磁评估模型
210、310、410、611 物件单元
220、320、420、612 功率发射单元
230、330、430、613 模拟单元
231、331、431 基点
232、332、432 射束
233、333、433 投射点
500 电子装置
510 存储器
520 处理器
600 电磁特性评估程序
610 电磁评估模型建立模块
620 电磁参照模型建立模块
630 比对模块
具体实施方式
以下将参照附图说明本发明的实施方式。为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，阅读者应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些公知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示；并且重复的元件将可能使用相同的编号表示。
请参阅图1，其绘示依照本发明的一实施方式的一种电磁特性分析方法100的步骤流程图。电磁特性分析方法100用以分析一物件搭配一功率发射元件的一电磁特性，其包含步骤110、步骤120以及步骤130。
步骤110为进行一电磁评估模型建立步骤，其包含建立一物件单元、建立一功率发射单元以及建立一模拟单元。物件单元为任意几何形状，且物件单元具有一物件信息，而物件信息可为但不限于面积信息或体积信息。功率发射单元具有一电磁信号，其用来模拟车用天线。模拟单元定义至少一基点发射多个射束形成多个投射点，且投射点用以模拟物件单元中的多个金属粉尘。将物件单元、功率发射单元以及模拟单元合并形成一电磁评估模型，且物件单元设置于功率发射单元以及模拟单元之间，并依据物件信息以及投射点的面积总和得到电磁评估模型的一投射点覆盖率，且投射点覆盖率为金属粉尘于物件单元的一金属覆盖率。
步骤120为提供一电磁参照模型，其合并物件单元以及功率发射单元。详细来说，电磁参照模型与电磁评估模型的差别在于电磁参照模型未含模拟单元，而模拟单元用来模拟物件单元上的金属粉尘，故电磁参照模型中的物件单元未含金属粉尘，可用来作为电磁特性分析的参考值。
步骤130为进行一比对步骤，其通过功率发射单元中的电磁信号，分别得到电磁参照模型的一辐射场型数据及电磁评估模型的一辐射场型数据，并比对上述二辐射场型数据以取得一电磁增益差值。详细来说，辐射场型数据以一水平方向以及一垂直方向分别取得一方位角辐射场型数据以及一仰角辐射场型数据。另外，再从方位角辐射场型数据或仰角辐射场型数据中，取得电磁评估模型与电磁参照模型在一特定角度的一电磁增益值，而电磁参照模型的电磁增益值与电磁评估模型的电磁增益值在特定角度之间的差值即为电磁增益差值。
上述步骤皆于电磁模拟软件中进行，而本发明的电磁模拟软件可为但不限于IE3D、HFSS或CST。根据上述实施方式，以下提出具体实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图2A、图3A以及图4A，其中图2A绘示本发明实施例1的电磁评估模型200的示意图，图3A绘示本发明实施例2的电磁评估模型300的示意图，图4A绘示本发明实施例3的电磁评估模型400的示意图。实施例1至实施例3之间的差异在于模拟单元的不同，本发明的模拟单元藉由模拟光源光束的方式投影至物件单元，以取得投影面积，其中基点假设为光源，射束假设为光束，而由基点发射射束投射至物件单元的投射点则模拟光源发射光束投影至物件单元上的投影面积，因此投射点用来模拟物件单元中的金属粉尘的尺寸与分布。另外，本发明的比较例1为未含模拟单元的电磁参考模型(未另绘示)，其可参照前文，在此不另赘述。
在图2A中，实施例1的电磁评估模型200包含一物件单元210、一功率发射单元220以及一模拟单元230，其中物件单元210以及功率发射单元220可参照前文，在此不另赘述。然而，请配合参阅图2B，其绘示本发明实施例1的模拟单元230的示意图，模拟单元230先建构至少一基点231，且基点231的数量为至少二个，各基点231所发射的一射束232投射至物件单元210而形成多个投射点233，且在图2A的电磁评估模型200中，因各基点(请参考图2B的基点231)所发射的射束(请参考图2B的射束232)之间的间距相等，并彼此平行地往物件单元210的方向发射，故所形成的投射点(请参考图2B的投射点233)不会重叠，此投射点的一排列可定义物件单元210具有一均匀金属粉尘分布。
在图3A中，实施例2的电磁评估模型300包含一物件单元310、一功率发射单元320以及一模拟单元330，其中物件单元310以及功率发射单元320可参照前文，在此不另赘述。然而，请配合参阅图3B，其绘示本发明实施例2的模拟单元330的示意图，模拟单元330先建构至少一基点331，基点331所发射的多个射束332投射至物件单元310而形成多个投射点333，且在图3A的电磁评估模型300中，因基点(请参考图3B的基点331)所发射的射束(请参考图3B的射束332)之间的间距相等，并以任意方向由基点往物件单元310的方向散射，故所形成的投射点(请参考图3B的投射点333)不会重叠，此投射点的一排列可定义物件单元310具有一规律金属粉尘分布。详细来说，实施例1与实施例2的差别在于，实施例2的基点只有一个，其以任意方向发射多个射束，而非实施例1的基点数量为至少二个，且以水平方向发射，故实施例2的投射点在靠近基点的位置会较密集，而远离基点的位置则较稀疏，因此不为均匀分布。
在图4A中，实施例3的电磁评估模型400包含一物件单元410、一功率发射单元420以及一模拟单元430，其中物件单元410以及功率发射单元420可参照前文，在此不另赘述。然而，请配合参阅图4B，其绘示本发明实施例3的模拟单元430的示意图，模拟单元430先建构至少一基点431，且基点431的数量为至少二个，各基点431所发射的多个射束432投射至物件单元410而形成多个投射点433，且在图4A的电磁评估模型400中，因各基点(请参考图4B的基点431)所发射的射束(请参考图4B的射束432)之间的间距不相等，并且基点与物件单元410的表面法线的距离亦不相等，故会有重叠的投射点(请参考图4B的投射点433)也会有不重叠的投射点，此投射点的一排列可定义物件单元410具有一随机金属粉尘分布。
实施例1至实施例3以及比较例1的物件单元的面积皆为37088mm2，而投射点的面积总和约为5560mm2，故实施例1至实施例3所得出的投射点覆盖率为10％至20％，其模拟金属粉尘于物件单元的金属覆盖率，因此可假设实施例1至实施例3的金属覆盖率为10％至20％。
请参阅图5A、图5B、图5C以及图5D，其中图5A绘示本发明比较例1的辐射场型图，图5B绘示本发明实施例1的辐射场型图，图5C绘示本发明实施例2的辐射场型图，图5D绘示本发明实施例3的辐射场型图。藉由图5A至图5D可观察在特定角度受到金属粉尘影响而产生的变化，由于主波束的能量受到金属粉尘的影响而反射，其在侧向(±90度)与后方(±180度)皆可看出能量攀升的现象。
另外，可从图5A至图5D的辐射场型图中，以水平方向以及垂直方向分别取得方位角辐射场型数据以及仰角辐射场型数据。请参阅图6A以及图6B，其中图6A绘示本发明比较例1、实施例1至实施例3的方位角辐射场型图，图6B绘示本发明比较例1、实施例1至实施例3的仰角辐射场型图。
由图6A以及图6B可知，在实施例1至实施例3的金属覆盖率为10％至20％的情况下，整体电磁增益在功率发射单元的正前方(Theta＝0度)的位置。以图6A来看，功率发射单元在Theta为0度的位置时，比较例1与实施例1至实施例3之间的电磁增益差值为1.0dBi至2.0dBi，代表若车用天线设置于金属覆盖率为10％至20％的车辆保险杆的正前方时，车用天线的电磁特性衰减1.0dB至2.0dB。
另外，功率发射单元在Theta为-45度的位置时，比较例1与实施例1至实施例3之间的电磁增益差值为1.5dBi至5.0dBi，差异较大的原因除了由于金属粉尘分布不同而造成，可能是金属粉尘与功率发射单元之间距离相对较近，因此更为敏感。然而功率发射单元在Theta为+45度的位置时，比较例1与实施例1至实施例3之间的电磁增益差值为0.5dBi至1.5dBi，可能是因为金属粉尘与功率发射单元距离较远，而相对衰减幅度较一致。
关于比较例1与实施例1至实施例3在特定角度的电磁增益值与电磁增益差值的结果如下表一至表三所示。
本发明利用建构不同投射点分布来模拟物件单元中金属粉尘的分布，并由表一至表三可知，比较例1与实施例1至实施例3的金属粉尘分布有无与分布位置的差异，会致使在特定角度下有着不同的特性呈现，且在电磁增益差值小于一预定值，例如4.0dBi，作为预先判断车辆保险杆与车用天线之间的设置位置是否在特定角度会有增益衰减过大的问题。
藉此，在应用上，车用天线与车辆保线杆之间的距离可为车用天线的二分之一波长的倍数，其中车用天线可为但不限于阵列天线，而车辆保险杆由塑胶材质制成，其可为但不限于聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide,PEI)、ABS树酯或聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)与聚对苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate,PET)共混物，再经由本发明的电磁特性分析方法，来调整车辆保险杆中的金属粉尘含量或车用天线与车辆保险杆的设置位置，可使车用天线的电磁增益值合乎规格。
请参照图7，其绘示本发明另一实施方式的一种电子装置500的架构示意图。电子装置500包含一存储器510以及一处理器520，其中存储器510储存一电磁特性评估程序600，且处理器520耦接于存储器510，并用以执行电磁特性评估程序600。电磁特性评估程序600包含一电磁评估模型建立模块610、一电磁参照模型建立模块620以及一比对模块630。
详细来说，电磁评估模型建立模块610包含一物件单元611、一功率发射单元612以及一模拟单元613。物件单元611为任意几何形状，且具有一物件信息，而物件信息可为但不限于面积信息或体积信息。功率发射单元612具有一电磁信号。模拟单元613定义至少一基点发射多个射束形成多个投射点，且投射点用以模拟物件单元中的多个金属粉尘。将物件单元611、功率发射单元612以及模拟单元613合并形成一电磁评估模型，且物件单元611设置于功率发射单元612以及模拟单元613之间，并依据物件信息以及投射点的面积总和得到电磁评估模型的一投射点覆盖率，且投射点覆盖率为金属粉尘于物件单元611的一金属覆盖率。
另外，模拟单元613可根据不同数量的基点以及射束得到不同排列的投射点，以定义物件单元611的金属粉尘的分布，关于模拟单元613的实施例可参考图2A至图4B，在此不另赘述。
电磁参照模型建立模块620用以将物件单元611以及功率发射单元612进行合并，以得到一电磁参照模型。关于电磁参照模型的叙述可参照前文，在此不另赘述。
比对模块630以电磁信号分别得到电磁参照模型的一辐射场型数据及电磁评估模型的一辐射场型数据，并比对二辐射场型数据以取得一电磁增益差值。详细来说，辐射场型数据以一水平方向以及一垂直方向分别取得一方位角辐射场型数据以及一仰角辐射场型数据。另外，再从方位角辐射场型数据或仰角辐射场型数据中，取得电磁评估模型与电磁参照模型在一特定角度的一电磁增益值，而电磁参照模型的电磁增益值与电磁评估模型的电磁增益值在特定角度之间的差值即为电磁增益差值。
在其他实施例，也可以取得方位角辐射场型数据或仰角辐射场型数据，例如仅以方位角辐射场型数据，取得电磁评估模型与电磁参照模型在特定角度的电磁增益值，而电磁参照模型的电磁增益值与电磁评估模型的电磁增益值在特定角度之间的差值即为电磁增益差值。
另外，电磁特性评估程序600可还包含一评估模块(未另绘示)，其用以评估电磁评估模型与电磁参照模型在特定角度的电磁增益差值是否小于一预定值。
综上所述，本发明的电磁特性分析方法及电子装置可通过电磁模拟软件建构不同金属粉尘分布的物件来模拟分析车辆保险杆与车用天线之间的电磁增益衰减程度，并规范出可接受的金属成分或预先判断在应用上可能会发生问题的位置，以降低车用天线与车辆保险杆之间多次验证的成本与开发时程。
虽然本发明已以实施方式公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，应当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书所界定者为准。
