CN101114727B

CN101114727B - 一种缩小化数字电视接收天线

Info

Publication number: CN101114727B
Application number: CN 200610103756
Authority: CN
Inventors: 翁金辂; 李伟宇; 苏绍文
Original assignee: National Sun Yat Sen University; Lite On Technology Corp
Current assignee: Sun Yat Sen University; National Sun Yat Sen University; Lite On Technology Corp
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: CN101114727A

Abstract

一种缩小化数字电视接收天线，包含：一第一辐射元件以及一第二辐射元件。该第一辐射元件由一金属片形成，其形状大致为一矩形片状。该第二辐射元件与该第一辐射元件之间具有一张角，且至少包含：一辐射金属片以及一辐射金属细片。该辐射金属细片的宽度小于3毫米，且其一端为该天线的信号馈入点，另一端则与该辐射金属片电气连接，且该信号馈入点与该第一辐射元件的一侧边具有一预设距离之间距。

Description

一种缩小化数字电视接收天线

技术领域

本发明有关于一种数字电视接收天线，特别是有关于一种缩小化数字电视接收天线。

背景技术

随着无线通信的发展，数字化产品的应用越来越广泛，而天线的尺寸与性能一直是影响产品价值的重要关键之一。数字化的电视广播(DigitalTelevision Broadcasting)信号，可以使用一些信号处理的方式除去数字信号在传送过程中所累积的噪声，因此相较于传统采用NTSC(NationalTelevision Standard Committee)系统的模拟电视广播(Analog TelevisionBroadcasting)系统，数字电视广播可以大幅的提高用户端的接收信号质量，而有效的避免用户端电视画面产生雪花、幻影等现象。并且数字信号可在信号传输前先行压缩来增加频宽的使用效率。目前全球数字电视地面广播主要有三套技术标准，分别为：美规ATSC(Advanced Television SystemsCommittee)、及欧规DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)、日本ISDB-T(Terrestrial Integrated Services Digital Broadcasting)。台湾于1991年6月宣布采用是欧规的DVB-T系统。

结合数字电视解调器模块的随插即用装置(USB，Universal Serial Bus)是近年来越来越热门的产品，有了这装置，我们能够以USB为传输接口来连接桌上型或笔记型计算机，并将接收到且解调后的数字电视信号传送至所连接的计算机装置，如此便能轻易实现随时随地利用桌上型或笔记型计算机来收看数字电视广播节目的目的。市面上随插即用数字电视接收器装置大部分仍使用外接式接收天线。此种外接式接收天线，必定需要一额外的传输线来实现天线与接收器装置之间的信号传输，此一额外的传输线往往造成使用者的携带不方便以及使用环境上的限制。台湾新型专利第M270,510号″设有天线的数字电视接收盒″，其揭示一种数字电视接收天线，该天线操作时，其天线尺寸过长，在实际应用上为一大缺点。而台湾新型专利第M269,583号″数字电视天线″，其揭示一种数字电视接收天线，该天线利用结构复杂的螺旋状结构来实现天线缩小化的目的，使其需要较高制作成本。为解决这些问题，我们提出一种创新的缩小化数字电视接收天线设计，其不仅可适用于接收UHF数字电视频道信号之用，且其可直接集成于随插即用装置的系统接地面上，并具有结构简单、外型轻巧、制作成本低廉的优点。本发明天线不但于使用状态时不会破坏产品的美观，而其于非使用状态时天线也非常容易被直接弯折收纳，因此本发明天线相当适合应用为随插即用装置的数字电视接收天线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种创新缩小化数字电视接收天线的设计，其不仅可适用于接收UHF数字电视频道信号的用，同时本发明天线具有结构简单、制作容易、外型轻巧、易于直接折迭收藏的优点，因此相当适合应用为随插即用装置的数字电视接收天线。

本发明天线的一实施例1，包括：一第一辐射元件以及一第二辐射元件。该第一辐射元件由一金属片形成，其形状大致为一矩形片状，且其为随插即用装置的系统接地面。该第二辐射元件与该第一辐射元件之间具有一张角，且至少包含：一辐射金属片；以及一长条状的辐射金属细片，其宽度小于3毫米，且其一端为该天线的信号馈入点，另一端则与该辐射金属片电气连接，且该信号馈入点与该第一辐射元件的一侧边具有一预设距离之间距。

本发明的实验结果显示，本发明天线的实施例1适用于接收UHF数字电视频道信号，且天线辐射场型与辐射效率可符合数字电视接收天线的实际应用。在本设计中，我们主要是通过使用一长条状的辐射金属细片来有效的增加天线谐振路径的电感性，使得天线谐振频率能有效下降而实现天线缩小化的目的，进而大幅减少天线展开所需总高度。同时，在该长条状的辐射金属细片上端电气连接一宽辐射金属片，来更加延长天线谐振电流路径，使得天线谐振频率下降，并使得天线输入阻抗变化较平缓进而增加天线阻抗频宽。由于本发明天线结构简单、制作容易、外型轻巧，且第一辐射元件具有完整的形状可用为随插即用装置的系统接地面，因此本设计相当适合应用为随插即用装置的数字电视接收天线。

配合下列附图、实施例的详细说明及权利要求范围，将上述本发明的其他目的与优点详述于后。

附图说明

图1为本发明天线实施例1的结构图。

图2为本发明天线实施例1于非使用状态的立体外观结构示意图。

图3为本发明天线实施例1的返回损失实验测量结果。

图4为本发明天线实施例1于570MHz的辐射场型图。

图5为本发明天线实施例1的天线辐射效率图。

图6为本发明天线实施例2的结构图。

图7为本发明天线实施例3的结构图。

图8为本发明天线实施例4的结构图。

图9为本发明天线实施例4的返回损失实验测量结果。

主要元件符号说明

11 第一辐射元件

111 第一辐射元件的一侧边

12，62，72，82 第二辐射元件

121，621，721，821 辐射金属片

122，622，722 辐射金属细片

13 信号馈入点

14 本发明天线于非使用状态时的收藏折弯线

15 第三辐射元件

151 第三辐射元件的第一辐射金属细片

152 第三辐射元件的第二辐射金属细片

16 电感元件

d 信号馈入点与第一辐射元件的一侧边的预设距离之间距

w 辐射金属细片的宽度

第一辐射元件与第二辐射元件的张角

具体实施方式

图1为本发明天线实施例1的结构图，包含：一第一辐射元件11以及一第二辐射元件12。该第一辐射元件11由一金属片形成，其形状大致为一矩形片状，且其为随插即用装置的系统接地面。该第二辐射元件12与该第一辐射元件11之间具有一张角α，且至少包含：一辐射金属片121；以及一长条状的辐射金属细片122，其宽度小于3毫米，且其一端为该天线的信号馈入点13，另一端则与该辐射金属片121电气连接，且该信号馈入点13与该第一辐射元件11的一侧边111具有一预设距离之间距d。该张角α介于四十五度到一百八十度之间，该预设距离之间距d小于5毫米。本发明天线主要是通过使用一长条状的辐射金属细片122来有效的增加天线谐振路径的电感性，使得天线谐振频率有效下降而实现天线缩小化的目的，进而大幅减少天线展开所需总高度。而本发明天线的该辐射金属片121具有更加延长天线谐振电流路径，使天线谐振频率下降以及使天线输入阻抗变化较平缓，而增加天线阻抗频宽的作用。

图2为本发明天线实施例1于非使用状态的立体外观结构示意图(张角α为零度时)。由于本发明天线的第一辐射元件11及第二辐射元件12均为简单的薄片状结构，因此本发明天线设计应用为随插即用装置的数字电视接收天线时，其不但在使用状态时，容易配合商业的目的完成各种美观的造型设计。于非使用状态时，本发明天线也相当易折迭收藏(本发明天线于非使用状态时的收藏折弯线如图1中所示的折弯线14)。

图3为本发明天线实施例1的返回损失(return loss)实验量测结果，本实施例1选择下列尺寸进行实验量测：第一辐射元件11由一金属片形成，其形状大致为一矩形片状，其长度为90毫米、宽度为20毫米。第二辐射元件12，其辐射金属片121，长度为25毫米、宽度为20毫米；以及其长条状的辐射金属细片122，长度为75毫米、宽度为1毫米，且其一端为天线的信号馈入点13，另一端则与辐射金属片121下端的中央位置电气连接。信号馈入点13与第一辐射元件11的一侧边111的预设距离之间距d为2毫米，而第一辐射元件11与第二辐射元件12之间的张角α为九十度。第一辐射元件11及第二辐射元件12由印刷或蚀刻技术形成于一厚度为0.8毫米的介质基板上(未显示于图中)。参考图3，由纵轴表示天线返回损失值，横轴表示天线操作频率，由返回损失的量测结果可以观察到，本发明天线在520-630MHz之间，天线返回损失值均高于5dB，此天线返回损失位准能够满足一般数字电视信号接收的实际应用需求。由图3我们可以得知，本发明天线第一辐射元件与第二辐射元件的长度总合约为谐振模态中心频率570MHz的0.36波长；而若未使用本发明天线的缩小化技术，第一辐射元件与第二辐射元件的长度总合必需约为谐振模态中心频率570MHz的0.5倍波长。因此本发明天线展开所需高度比起未使用缩小化技术时减少了约70毫米。若当本发明天线的预设距离之间距d大于5毫米时，会导致本发明天线的返回损失值变差。另外，本发明天线的张角α小于四十五度时，本发明天线的返回损失值将快速变差，因此导致本发明天线的阻抗频宽缩减。

图4为本发明天线实施例1于570MHz的辐射场型图，由所得的结果，水平面(x-y面)的辐射场型，均大致为一全向性(omnidirectional)辐射场型，满足一般数字电视频道的应用需求。

图5为本发明天线实施例1于其操作频带内的天线辐射效率图，由图5所得的结果，纵轴表示天线辐射效率，横轴表示天线操作频率，在500-650MHz之间的天线辐射效率均高于50％，满足一般数字电视频道操作的辐射效率需求。

图6为本发明天线实施例2结构图。实施例2除了辐射金属片621与辐射金属片121的外形差异外，其他结构均与实施例1相同。实施例2的长条状辐射金属细片622也能有效的增加天线谐振路径的电感性，使得天线谐振频率有效下降而实现天线缩小化的目的。而辐射金属片621也具有更加延长天线谐振电流路径使天线谐振频率下降，以及使天线输入阻抗变化较平缓而增加天线阻抗频宽的作用。因此实施例2也能具有相似于实施例1的阻抗频宽与辐射效率特性。

图7为本发明天线实施例3的结构图。实施例3除了辐射金属片721与辐射金属片121的外形差异，以及第二辐射元件72改由一单一金属片切割制作形成以外，其他结构均与实施例1相同。实施例3的长条状辐射金属细片722也能有效的增加天线谐振路径的电感性，使得天线谐振频率有效下降而实现天线缩小化的目的。而辐射金属片721也具有更加延长天线谐振电流路径使天线谐振频率下降，以及使天线输入阻抗变化较平缓而增加天线阻抗频宽的作用。因此实施例3也能具有相似于实施例1的阻抗频宽与辐射效率特性。

图8为本发明天线的实施例4结构图，包含：一第一辐射元件11以及一第二辐射元件82。第一辐射元件11，由一金属片形成，其形状大致为一矩形片状，且其为随插即用装置的系统接地面。第二辐射元件82，与第一辐射元件11之间具有一张角α，且至少包含：一辐射金属片821；以及一第三辐射元件15，其由第一辐射金属细片151、第二辐射金属细片152以及一电感元件16所组成，该第一辐射金属细片151与该第二辐射金属细片152的宽度均小于3毫米，该电感元件16位于该第一辐射金属细片151与该第二辐射金属细片152之间，该第三辐射元件15的一端与该辐射金属片821电气连接，其另一端为该天线的信号馈入点13，且该信号馈入点13与该第一辐射元件11的一侧边111具有一预设距离之间距d。该张角α介于四十五度到一百八十度之间，该预设距离之间距d小于5毫米，该电感元件16为一芯片电感。本发明天线的实施例4运用第一辐射金属细片151与第二辐射金属细片152以及一串联芯片电感16来有效的增加天线谐振路径的电感性，使得天线谐振频率能更有效下降而实现天线缩小化的目的，进而大幅减少天线展开所需总高度。而本发明天线的该辐射金属片821具有更加延长天线谐振电流路径，使天线谐振频率下降以及使天线输入阻抗变化较平缓，而增加天线阻抗频宽的作用。

图9为本发明天线的实施例4的返回损失实验量测结果，实施例4选择下列尺寸进行实验量测：该第一辐射元件11，由一金属片形成，其形状大致为一矩形片状，其长度为90毫米、宽度为20毫米。该第二辐射元件82，其辐射金属片821，长度为25毫米、宽度为20毫米。该第三辐射元件15，其第一辐射金属细片151，长度为53毫米、宽度为1毫米；其第二辐射金属细片152，长度为10毫米、宽度为1毫米；其电感元件16为一电感值15nH的芯片电感，其长度为2毫米、宽度为1.2毫米。该电感元件16位于该第一辐射金属细片151与该第二辐射金属细片152之间，该第三辐射元件15的一端与该辐射金属片821下端的中央位置电气连接，其另一端为该天线的信号馈入点13，该信号馈入点13与该第一辐射元件11的一侧边111的该预设距离之间距d为2毫米，而该第一辐射元件11与该第二辐射元件12之间的张角α为九十度。该第一辐射元件11、该第一辐射金属细片151与该第一辐射金属细片152由印刷或蚀刻技术形成于一厚度为0.8毫米的介质基板(未显示于图中)上。参考图9，由纵轴表示天线返回损失值，横轴表示天线操作频率，由返回损失的量测结果可以观察到，本发明天线在530-620MHz之间，天线返回损失值均高于5dB，此天线返回损失位准能够满足一般数字电视信号接收的实际应用需求。若当本发明天线的该预设距离之间距d大于5毫米时，会导致本发明天线的返回损失值变差。另外，本发明天线的该张角小于四十五度时，本发明天线的返回损失值将快速变差，因此导致本发明天线的阻抗频宽缩减。本发明天线的实施例比起实施例具有更降低天线展开所需总高度的优点。

本发明的辐射金属片，除了实施例1至实施例4所公开的形状外，亦可因应不同的需求与美观设计，而为梯形、多边形、椭圆形与圆形。

综合上述的说明，本发明天线只通过使用长条状的辐射金属细片，或辐射金属细片串联芯片电感的方式来有效的增加天线谐振路径的电感性，即可以使得本发明天线实现缩小化的目的，进而天线展开所需总高度大幅下降，所以本发明天线相当适合应用为随插即用装置的数字电视接收天线。又本发明天线结构简单、外型轻巧、制作容易、且制作成本低，功能明确，因此本发明天线甚具高度产业应用价值，足以符合发明的范畴。

在上述说明中所叙述的实施例仅为说明本发明装置的原理及其功效，而非限制本发明。因此，本领域技术人员可在不违背本发明的精神对上述实施例进行修改及变化。本发明的权利范围应所提出的权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种缩小化数字电视接收天线，包含：

一第一辐射元件，其由一金属片形成；以及

一第二辐射元件，其与该第一辐射元件电气连接并与该第一辐射元件之间具有介于四十五度到一百八十度之间的一张角，且至少包含：

一辐射金属片；以及

一辐射金属细片，其宽度小于3毫米，且其一端为该天线的信号馈入点，另一端则与该辐射金属片电气连接，且该信号馈入点与该第一辐射元件具有小于5毫米的一预设间距。

2.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该第一辐射元件为随插即用装置的系统接地面。

3.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该第一辐射元件由蚀刻或印刷技术形成于一介质基板上。

4.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该第二辐射元件由蚀刻或印刷技术形成于一介质基板上。

5.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该第二辐射元件由一单一金属片切割制作形成。

6.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属细片还包含一电感元件，且该电感元件不与该信号馈入点以及该辐射金属片连接。

7.如权利要求6所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片为一矩形。

8.如权利要求7所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片的一边具有一三角形的开口，而该辐射金属细片与该辐射金属片具有开口的一端连接。

9.如权利要求6所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片为一开口朝下的ㄇ字形，而该辐射金属细片与该辐射金属片具有开口的一端连接。

10.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片为一梯形。

11.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片为一多边形。

12.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片为一椭圆形。

13.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片为一矩形。

14.如权利要求13所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片的一边具有一三角形的开口，而该辐射金属片与该辐射金属片具有开口的一端连接。

15.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片为一ㄇ字形，而该辐射金属片与该辐射金属片具有开口的一端连接。

16.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片为一梯形。

17.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片为一多边形。

18.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片为一椭圆形。

19.如权利要求1所述的数字电视接收天线，其中该辐射金属片为一圆形。