CN101055935A - 用于运载工具的多波段天线 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种用于运载工具的多波段天线。所述多波段天线包括印刷电路板、至少一个辐射单元以及一个馈送单元。该印刷电路板形成于保护所述天线的天线罩内。所述至少一辐射单元形成于该印刷电路板上，所述辐射单元最优化成由单一式样构成的希耳伯特式曲折线，并且所述辐射单元设置成产生多波段谐振频率。该馈送单元设置成将信号施加于所述辐射单元。

Description

用于运载工具的多波段天线
技术领域
本发明通常涉及一种用于运载工具的多波段天线，尤其涉及一种用于运载工具的多波段天线，其中在印刷电路板上以最优化的希耳伯特(Hilbert)式曲折线形式形成有至少一个辐射单元，在该印刷电路板的两侧上可以对称地形成两个辐射单元，因而实现了高增益天线；并且利用单一式样(pattern)以及高次谐波，获得基本谐振频率波段的天线特性和调幅(AM)/调频(FM)波段、地面数字多媒体广播(terrestrial DMB)波段、个人通讯系统(PCS)波段及无线宽频(Wibro)波段的天线特性，从而使用户可通过单个天线来接收多波段服务。
背景技术
关于现有技术的集成天线，韩国实用新型申请号20-2005-0031949公开了一种安装于运载工具上的集成天线。根据该实用新型申请的所述集成天线包括：主板，其置于天线罩(radome)下方；第一天线单元，其设置成包括无线电广播天线及地面DMB天线，所述两个天线从该主板的中央部连接并置成向后倾斜以彼此集成；第二天线单元，其设置成包括多个置于该主板上的卫星DMB天线、全球定位系统(GPS)天线和置于所述多个卫星DMB天线之间的PCS天线；以及天线罩，其设置成容置该主板、该第一天线单元和该第二天线单元。
然而，现有技术的问题在于AM/FM天线、所述地面DMB天线、所述卫星DMB天线、所述GPS天线及所述PCS天线与所述天线罩组合，以用于相应的谐振频率波段，所以它们外部设计的尺寸及所述天线罩的尺寸会相应地增加，并在相应的天线之间产生干扰，从而降低所述天线的特性。
发明内容
因此，鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于运载工具的多波段天线，其利用具有由单一式样构成的希耳伯特式曲折线的辐射单元而可在多谐振波段下工作，所述多谐振波段包括AM/FM波段、地面DMB波段、PCS波段以及Wibro波段；并且该多波段天线设有天线罩，该天线罩基于所述天线的最优化式样结构而具有极大缩减的设计和尺寸。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于运载工具的多波段电线，该多频天线包括：印刷电路板，其形成于保护所述天线的天线罩内；至少一个辐射单元，形成于该印刷电路板上，所述辐射单元最优化成由单一式样构成的希耳伯特式曲折线，并且所述辐射单元设置成产生多波段谐振频率；以及馈送单元，其将信号施加于所述辐射单元。
根据本发明的实施例，所述至少一辐射单元包括两个辐射单元，所述两个辐射单元对称地形成于该印刷电路板的两侧上。
根据本发明的实施例，该印刷电路板具有流线鲨鱼形状。
根据本发明的实施例，所述辐射单元具有：基本频率，其由所述辐射单元的长度来确定；以及高次谐波，其由所述曲折线的线宽度及线间距离来调节。
根据本发明的实施例，所述曲折线的线长为422±3厘米，线宽为0.06±0.025厘米。
附图说明
通过以下结合附图的详细说明，可以更清楚地理解本发明的上述目的以及其它目的、特征和优点，在附图中：
图1为示出了根据本发明实施例的用于运载工具的多波段天线的式样的示意图；
图2为根据本发明实施例的多波段天线封闭在天线罩中的透视图；
图3为根据本发明实施例的辐射单元的各种式样；
图4为示出了本发明的天线在FM波段和DMB波段中的特性曲线图；以及
图5为示出了本发明的天线在PCS波段和Wibro波段中的特性曲线图。
具体实施方式
现在参看附图，在所有附图中，相同或相似的部件由相同的附图标记来表示。
图1示出了根据本发明实施例的用于运载工具的多波段天线的结构。该多波段天线包括：印刷电路板100，其形成于保护该天线的天线罩中；至少一个辐射单元110，其形成于该印刷电路板100上，以被最优化成以单一式样构成的希耳伯特式曲折线，并且所述辐射单元设置成产生多波段谐振频率；及馈送单元120，其将信号施加于该辐射单元110。
如图2详细所示，该天线罩200设置成防止该天线为外来因素所损坏，该天线罩200在外形上与运载工具相配合，从而提高该天线在审美效果上的竞争力，而且该天线罩200设置成封闭呈流线鲨鱼形状的单一式样结构，其中该单一式样结构最优化为希耳伯特式曲折线，因而降低空气阻力及噪音。
在印刷电路板100上形成有该辐射单元110及该馈送单元120。该印刷电路板100也形成为流线鲨鱼形状。该印刷电路板100可以容易地由环氧树脂、塑胶、FR4或聚四氟乙烯(Telfon)所制成。
该印刷电路板100竖直地形成于该天线罩200中。在该印刷电路板100的两侧可对称地形成有两个辐射单元110，从而可获得宽波段天线的特性。
该辐射单元110可利用希耳伯特式曲折线而最优化地形成，并在150MHz～1750MHz/88MHz～108MHz的AM/FM波段、174MHz～216MHz的地面DMB波段、1750MHz～1870MHz的PCS波段以及2300MHz～2400MHz的Wibro波段的谐振频率下工作。
此外，通过调节该辐射单元110的所述曲折线的总长度，该天线可在FM波段的基本频率下工作；而且，通过利用该FM波段的所述基本频率的高次谐波，可使用地面DMB波段、PCS波段及Wibro波段的谐振频率。
此外，该辐射单元110使输入阻抗与更高的阻抗匹配，并由此经由缓冲器及放大器来产生AM波段的谐振频率。
该辐射单元110的所述曲折线的总长度由以下公式给出：
L＝[L0×(5/3)N]×K
其中，L0为曲折线总长度的初始值，N为重复标量数(repetition scalenumber)，K为标量因子(scale factor)。
在优选实施例中，当该辐射单元110的所述曲折线的总长度为422厘米时，可呈现最优化的天线特性。该辐射单元110可在±3厘米的误差范围下工作。该辐射单元110的所述曲折线的线长度为422±3厘米，而所述曲折线的线宽度为0.06±0.025厘米。
此外，在该辐射单元110中，最优化的希耳伯特曲折线对称地形成在该印刷电路板100的两侧上，以使该天线的特性稳定并可获得高增益的天线特性。
特别地如图3所示，该辐射单元110可具有以下式样中的一种：图(a)中的希耳伯特式式样、图(b)中的Z字形(zig-zag)式样、图(c)中的三角形式样、图(d)中的S形式样、图(e)中的8字形式样以及图(f)中的圆环形式样。通过调整该辐射单元110的长度，该FM波段的所述基本谐振频率(即基本频率)得以确定；利用基于该FM波段的所述基本谐振频率而产生的高次谐波、以及在调节该辐射单元110的所述线宽度及线间距离时所产生的电容分量及电感分量，可确定地面DMB波段、PCS波段以及Wibro波段的谐振频率。
因此，该辐射单元110形成为具有单线的曲折线式样，并通过单个天线产生AM/FM波段、地面DMB波段、PCS波段以及Wibro波段的谐振频率。该辐射单元110的所述曲折线式样采用希耳伯特式结构，并因此构成非常小的最优化的天线。
馈送单元120将外部信号传送给辐射单元110。通过改变馈送单元120的位置，可以调节FM波段的所述基本谐振频率。因此，可以认识到，该馈送单元120的位置可根据所需的用途而改变。
图4为示出了本发明的天线在FM波段以及DMB波段中的特性的曲线图。从该图可以看出，在88MHz～108MHz的FM波段和174MHz～216MHz的地面DMB波段的谐振频率下，阻抗匹配得以实现，从而呈现精确的理想特性以及-12dB的回波损耗(return loss)。
图5为示出本发明的天线在PCS波段及Wibro波段中的特性的曲线图。从该图可以看出，在1750MHz～1870MHz的PCS波段和2300MHz～2400MHz的Wibro波段的谐振频率下，精确的阻抗匹配得以实现，从而呈现理想的特性以及-12dB的回波损耗。
如上所述，在本发明中，辐射单元可以希耳伯特式曲折线形式最优化地形成于该印刷电路板的两侧上，从而实现小体积、宽波段及高增益的天线特性，而且可使用该辐射单元的高阶谐波波段以及基本谐振频率波段，从而利用在AM/FM波段、地面DMB波段、PCS波段以及Wibro波段的谐振频率范围内工作的单个天线，可接收多频率波段服务。
尽管以示例的目的公开了本发明的多个优选实施例，但是本领域的技术人员将清楚的是，在不脱离如随附的权利要求所公开的本发明的保护范围及精神下，可对本发明进行任何修改、增加和替换。

Claims (5)

1.一种用于运载工具的多波段天线，包括：
印刷电路板，其形成在保护所述天线的天线罩内；
至少一个辐射单元，形成于该印刷电路板上，所述辐射单元最优化成由单一式样构成的希耳伯特式曲折线，而且所述辐射单元设置成产生多波段谐振频率；以及
馈送单元，其将信号施加于所述辐射单元。
2.如权利要求1所述的多波段天线，其中所述至少一辐射单元包括两个辐射单元，所述两个辐射单元对称地形成于该印刷电路板的两侧上。
3.如权利要求1或2所述的多波段天线，其中该印刷电路板具有流线鲨鱼形状。
4.如权利要求3所述的多波段天线，其中所述辐射单元具有：基本频率，其由所述辐射单元的长度来确定；以及高次谐波，其由所述曲折线的线宽度及线间距来调节。
5.如权利要求4所述的多波段天线，其中所述曲折线的线长为422±3厘米，线宽为0.06±0.025厘米。
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