CN101453057A

CN101453057A - 具有天线元件和反射器的天线组件

Info

Publication number: CN101453057A
Application number: CNA2008100854571A
Authority: CN
Inventors: 理查德·E·施奈德; 约翰·埃德文·罗斯三世
Original assignee: Antennas Direct Inc
Current assignee: Antennas Direct Inc
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2028-03-17
Also published as: US7839347B2; US20090146899A1; CN101453057B

Abstract

本发明提供一种具有天线元件和反射器的天线组件。根据各个方面，提供了天线组件的示例性实施方式。在一个示例性实施方式中，天线组件大致包括至少一个天线元件。该天线组件还可包括至少一个与所述天线元件间隔开的反射器元件，用于大致向着所述天线元件反射电磁波。

Description

具有天线元件和反射器的天线组件

技术领域

本公开总体涉及构造成用于接收诸如高清晰电视(HDTV)信号的电视信号的天线组件。

背景技术

这一部分的陈述仅仅提供与本公开相关的背景信息，而可能不构成现有技术。

许多人都喜欢看电视。近来，由于高清晰电视(HDTV)而极大地改善了观看电视的感受。很多人通过他们现有的有线电视或卫星电视服务提供商为HDTV付费。实际上，许多人都不知道HDTV信号通常是经由免费的公共波段传播的。这意味着可通过合适的天线免费接收HDTV信号。

发明内容

根据各个方面，提供了天线组件的示例性实施方式。在一个示例性实施方式中，天线组件大致包括至少一个天线元件。所述天线组件可以还包括至少一个与所述天线元件间隔开的反射器元件，以大致向着所述天线元件反射电磁波。

从以下提供的详细描述将明了本公开的其他方面和特征。此外，本公开的任何一个或更多方面可单独地实施，或与本公开的任何一个或多个其他方面相组合地实施。应理解，详细的描述和具体的实施例尽管示出了本公开的示例性实施方式，但是它们仅仅用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。

附图说明

这里所描述的附图仅仅用于示例性的目的，而不旨在以任何方式限制本发明的范围。

图1为根据一示例性实施方式的包括渐变式环型天线元件、反射器、壳体(为清楚起见而移开了端件)和PCB巴伦(balun)的分解立体图；

图2为示出了在部件已经组装并封装在壳体内之后的图1所示的天线组件的立体图；

图3为示出了图1所示的渐变式环型天线元件、反射器和PCB巴伦的端视立体图；

图4为图3所示的部件的侧视图；

图5为图1所示的渐变式环型天线元件的正视图；

图6为图1所示的渐变式环型天线元件的后视图；

图7为图1所示的渐变式环型天线元件的仰视平面图；

图8为图1所示的渐变式环型天线元件的俯视平面图；

图9为图1所示的渐变式环型天线元件的右视图；

图10为图1所示的渐变式环型天线元件的左视图；

图11为示出了图2所示的天线组件的一示例性应用的立体图，其中天线组件支撑在电视的顶部上，由同轴电缆将天线组件连接到电视，从而所述天线组件可用来接收信号，并通过该同轴电缆将所述信号发送到电视；

图12为示出了用于具有75欧姆的非平衡同轴馈送的天线组件的示例性实施方式的计算机模拟的增益/方向性和S11对频率(以兆赫为单位)的关系的示例性曲线图；

图13为具有两个渐变式环型天线元件、反射器和PCB巴伦的天线组件的另一示例性实施方式的视图；

图14为具有渐变式环型天线元件和支撑件的天线组件的另一示例性实施方式的视图，并还示出了支撑在台面或桌面上的该天线组件；

图15是图14所示的天线组件的立体图；

图16为具有渐变式环型天线元件和室内墙壁安装件/支撑件的天线组件的另一示例性实施方式的立体图，并还示出了安装到墙壁上的该天线组件；

图17为具有渐变式环型天线元件和支撑件的天线组件的另一示例性实施方式的立体图，并还示出了在室外安装到垂直立柱或杆上的该天线组件；

图18为图17所示的天线组件的另一立体图；

图19为具有两个渐变式环型天线元件和支撑件的天线组件的另一示例性实施方式的立体图，并还示出了在室外安装到垂直立柱或杆上的该天线组件；

图20为示出了根据示例性实施方式的图13所示的天线组件的计算机模拟的方向性和S11对频率(以兆赫为单位)的关系的示例性曲线图；

图21为构造成用来接收VHF信号的天线组件的另一示例性实施方式的立体图；

图22为图21所示的天线组件的正视图；

图23为图21所示的天线组件的俯视图；

图24为图21所示的天线组件的侧视图；以及

图25为示出了根据示例性实施方式的图21至图24所示的天线组件的计算机模拟的方向性和VSWR(电压驻波比)对频率(以兆赫为单位)的关系的示例性曲线图。

具体实施方式

以下描述在本质上仅仅是示例性的，绝非以任何方式限制本公开、应用或使用。

图1至图4示出了实现本公开的一个或多个方面的示例性天线组件100。如图1所示，天线组件100大致包括渐变式环型天线元件104(在图5至图10中也示出了)、反射器元件108、巴伦112、以及具有可拆卸的端件或端部120的壳体116。

如图11所示，天线组件100可用于接收数字电视信号(高清晰电视(HDTV)信号是数字电视信号的一种)并将接收到的信号发送到诸如电视的外部装置。在所示出的实施方式中，采用同轴电缆124(图2和图11)将天线组件100接收到的信号传输到电视(图11)。天线组件100还可定位在其他的大致水平的表面上，诸如桌面、咖啡桌面、书桌面、书架等等。可选实施方式可包括定位在其他地方和/或利用其他装置支撑的天线组件。

在一个实施例中，天线组件100可包括装配有F型连接器的75欧姆的RG6同轴电缆124(不过也可采用其他合适的通信链路)。可选实施方式可包括其他的同轴电缆或其他合适的通信链路。

如图3、图5和图6所示，渐变式环型天线元件104具有由外围部或外周部140和内围部或内周部144相配合地限定的大致环形形状。外周部或外围部140大致呈圆形。内围部或内周部144也大致呈圆形，从而渐变式环型天线元件104具有大致圆形的开口148。

在一些实施方式中，该渐变式环型天线元件的外径约为220毫米，内径约为80毫米。在一些实施方式中，内径与外径相偏离，使得由内周部144大致限定的圆的中心(内径的中点)位于由外周部140大致限定的圆的中心(外径的中点)下方约20毫米处。换言之，该内径可与该外径相偏离，从而该内径的中点位于该外径中点下方约20毫米处。这样，内外径的偏离为渐变式环型天线元件104提供了逐渐缩减的形状，从而其至少一部分(图3、图5和图6中所示的顶部126)比另一部分(图3、图5和图6中所示的端部128)宽。已经发现，渐变式环型天线元件104的逐渐缩减的形状可提高性能、增强美感。如图1、图3、图5和图6所示，该渐变式环型天线元件104包括大致对称的第一半部或弯曲部150以及第二半部或弯曲部152，从而第一半部或弯曲部150是第二半部或弯曲部152的镜面映像。每个弯曲部150、152都大致在对应的端部128之间延伸，然后宽度逐渐缩减或逐渐增加，直到渐变式环型天线元件104的中部或顶部126为止。渐变式环型天线元件104与壳体116可以以这样的方位定位，即，渐变式环型天线元件104的宽部126位于上部，而较窄的端部128位于下部。

继续参照图3、图5和图6，渐变式环型天线元件104包括间隔开的端部128。在一个具体实施例中，渐变式环型天线元件104的端部128间隔开约2.5毫米的距离。可选实施方式可包括端部间隔开大于或小于2.5毫米的天线元件。例如，一些实施方式包括端部间隔开约2毫米至约5毫米距离的天线元件。间隔开的端部可在它们之间限定一开口槽，其用来提供用于平衡式传输线路的间隙馈送(gap feed)。

端部128包括紧固件孔132，这些紧固件孔132的型式对应于PCB巴伦112的紧固件孔136。因此，可在紧固件孔132、136对准后将机械紧固件(例如，螺钉等)插入穿过这些紧固件孔，以将PCB巴伦112连接到渐变式环型天线元件104上。可选实施方式可包括构造不同的紧固件孔(例如，更多或更少、不同形状、不同大小、不同位置的孔等等)。另外的实施方式可包括其他的连接方法(例如，焊接等)。

如图4和图7至图10所示，所示出的渐变式环型天线元件104基本是平坦的，且具有大致恒定或均匀的厚度。在一个示例性实施方式中，该渐变式环型天线元件104的厚度约为3毫米。其他的实施方式可包括更厚或更薄的天线元件。例如，一些实施方式可包括厚度约为35微米的天线元件(例如，1oz铜，等等)，其中天线元件固定、支撑或安装在印刷电路板上。其他的实施方式可包括由铝、铜等制成的厚度约为0.5毫米至约5毫米等的自立式、自支撑式天线元件等。在另一示例性实施方式中，该天线元件包括封装在支撑塑料罩内的相对薄的铝箔，采用支撑塑料罩是为了降低与铝相关的材料成本。

可选实施方式可包括与附图所示的渐变式环型天线元件104构造不同的天线元件。例如，其他实施方式可包括具有居中(无偏离)开口的非渐变式环型天线元件。其他实施方式可包括这样的环型天线元件，该环型天线元件限定没有间隔开的自由端部128的基本呈圆形的整环或箍。其他实施方式可包括具有外围部/外周部、内围部/内周部以及/或者开口尺寸或形状不同的、诸如具有非圆形形状(例如，椭圆形、三角形、矩形等)的天线元件。还可以以各种结构(例如，形状、尺寸等)设置天线元件104(或其任何部分)，这至少部分地取决于预期最终用途以及将要由天线组件接收的信号。

可采用各种材料用于天线组件104。仅举例而言，渐变式环型天线元件104可由诸如铝、铜、不锈钢或其他合金等的金属导电体形成。在另一实施方式中，渐变式环型天线元件104可从片状金属压制而成，或者通过在印刷电路板基板上有选择地蚀刻铜层而形成。

图1、图3和图4示出了可与天线组件100一起使用的示例性反射器108。如图3所示，反射器108包括大致为平整或平坦的表面160。反射器108还包括相对于表面160向外延伸的挡板、缘部或者侧壁部164。反射器108一般可用于大致朝向渐变式环型天线元件104反射电磁波。

至于反射器的尺寸以及其至天线元件的距离，发明人注意到以下情况。反射器的尺寸及其至天线元件的距离对性能有着强烈的影响。将天线元件放置成离反射器很近将使天线有着较好的增益，但是却有较窄的阻抗带宽和较差的VSWR(电压驻波比)。除尺寸减小外，这样的设计不适于预期的宽带应用。如果将天线元件放置成离反射器太远，则增益由于不适当定相而下降。如果适当地选择天线元件的尺寸和比例、发射器的尺寸、挡板尺寸以及天线元件与反射器之间的距离，则会产生这样一种最佳的构造，即，其充分利用与在电气方面较小的反射器元件的近区耦合，从而产生增大了的阻抗带宽，同时缓解了相位抵偿效应。总的效果是在阻抗带宽、方向性或增益、发射效率以及物理尺寸之间形成示例性平衡。

在该示出的实施方式中，反射器108通常是具有四个外周侧壁部164的方形。可选实施方式可包括具有不同构造(例如，不同形状、尺寸、较少的侧壁部等等)的反射器。甚至可以使侧壁反置，使其指向天线元件的相反一侧。侧壁的作用在于稍微增加反射器的有效电气尺寸并提高阻抗带宽。

在尺寸上，一个示例性实施方式的反射器108具有长和宽约为228毫米的大致方形表面160。而且，反射器108还可具有相对于表面160的高度均约为25.4毫米的外周侧壁部164。本自然段提供的尺寸(与本文所阐明的所有尺寸一样)仅仅是为了说明的目的而提供的示例，从而这里所公开的任何天线部件可例如根据特定的用途和/或将由天线组件接收或发送的信号而构造成具有不同的尺寸。例如，另一实施方式可包括具有高度约为10毫米的挡板、缘部或外周侧壁部164的反射器108。另一实施方式可具有挡板、缘部朝向天线元件相反方向的反射器108。在这样的实施方式中，还可为敞开的盒增加一顶部，该顶部可用作用于接收器板或其他电子元件的屏蔽罩。

参照图3，可在反射器的外周侧壁部164中设置切口、开口或凹口168以便于反射器108在壳体116内的安装和/或壳体端件120的连接。在一示例性实施方式中，反射器108可以可滑动地定位在壳体116内(图1)。壳体端件120的紧固件孔172可与反射器的开口168对准，从而可将紧固件插入穿过对准了的开口168、172。可选实施方式可具有没有这些开口、切口或凹口的反射器。

图1、图3和图4示出了可与天线组件100一起使用的示例性巴伦112，该巴伦用于将平衡线路转变为非平衡线路。在所示实施方式中，天线组件100包括具有巴伦112的印刷电路板。具有巴伦112的PCB可通过紧固件和紧固件孔132及136连接到渐变式环型天线元件104(图3)。可选实施方式可包括用于将巴伦112连接到渐变式环型天线元件上的不同的装置和/或除印刷电路板巴伦112之外的不同类型的变压器。

如图1所示，壳体116包括端件120以及中部180。在该具体实施例中，端件120通过机械紧固件、紧固件孔172、174以及螺纹插座176而可卸下地连接到中部180上。可选实施方式可包括具有一体形成的、固定的端件的壳体。其他实施方式可包括具有一个或多个可卸下的端件的壳体，这些端件与壳体的中部卡合配合、摩擦配合或干涉配合，而不需要机械紧固件。

如图2所示，壳体116大致呈U形，其具有由大致水平的构件或部分186连接的分隔开的直立部分或构件184。在本实施方式中，这些构件184、186相配合地限定用于壳体116的大致U形轮廓。

如图1所示，渐变式环型天线元件104可定位在与其中反射器108所定位的直立构件184不同的直立构件184上。在一个具体实施例中，壳体116构造为(例如，成形为、大小确定为)使得，在渐变式环型天线元件104和反射器108定位到壳体116的各不同侧上时，渐变式环型天线元件104与反射器108间隔开约114.4毫米。此外，壳体116可构造成使得壳体的侧部184为长和宽约为25.4厘米的大致方形。因此，天线组件100可因而设置有相对小的整体台面面积。这些形状和尺寸仅是为了说明的目的而提供的，因为壳体的具体构造(例如，形状、尺寸等)可例如根据特定的用途而加以改变。

壳体116可由各种材料形成。在一些实施方式中，壳体116由塑料形成。在其中天线组件将用作室外天线的那些实施方式中，壳体可由耐候材料(例如，防水和/或耐紫外线的材料等)形成。此外，壳体116(或其底部)还可由能为壳体116的底面提供相对高的摩擦系数的材料形成。这又有助于防止天线组件100相对于支撑组件100的表面(例如，如图11所示的电视顶面等等)滑动。

在一些实施方式中，所述天线组件还可包括内置或位于壳体内的数字调谐器/转换器(ATSC接收器)。在这些示例性实施方式中，数字调谐器/转换器可用于将天线组件接收的数字信号转换为模拟信号。在一个示例性实施例中，具有反置的挡板和盖的反射器可用作用于ATSC接收器的屏蔽罩。屏蔽盒降低了作用在调谐器电路上的发射或接收干涉的效应。将调谐器放置在该罩中节约了空间并消除(或降低)了天线元件与调谐器耦合的可能性，否则，它们的耦合将对天线的阻抗带宽和方向性产生不利的影响。

在各种实施方式中，天线组件100被调谐为(在一些实施方式中被优化为)接收频率与频率范围在约470兆赫到约690兆赫的高清晰电视(HDTV)相关的信号。在这样的实施方式中，在较窄的范围内调谐该天线组件100来接收这些HDTV信号使得天线元件104可以较小，却还能充分地发挥功能。通过该较小的各个物理尺寸，可减小天线组件100的总体尺寸，从而为天线组件100提供减小了的台面面积，例如在室内使用天线组件100以及将天线组件100放置在电视顶部上(例如图11等)时，这一点是有利的。

现在将仅仅为了说明的目的而提供天线组件100的示例性工作参数。这些工作参数可针对其他的实施方式，例如根据特定的用途和将要由天线组件接收的信号而加以改变。

在一些实施方式中，天线组件100可构造成具有基本如图12所示的工作参数，该图12示出了用于具有75欧姆的非平衡同轴馈线的天线组件100的示例性实施方式的计算机模拟的增益/方向性和S11对频率(以兆赫为单位)的关系。在其他实施方式中，可采用300欧姆的平衡双引线。

图12大致表明天线组件100在约470Mhz到约698Mhz内具有相对平的增益曲线。此外，图12还表明，天线组件100具有约8dBi的最大增益(各向同性增益分贝数)以及大约75欧姆的输出阻抗。

此外，图12还表明S11在约470MHz到约698MHz的频带内低于—6dB。低于该值的S11的值确保了天线进行良好的匹配并在较高效率下工作。

此外，天线组件还可构造为一定程度上无需指向目标。在这样的示例性实施方式中，天线组件不必在每次改变电视频道时重新指向目标或重新定向。

图13示出了实现本公开的一个或更多方面的天线组件200的另一实施方式。在该示出的该实施方式中，天线组件200包括两个大致并排的渐变式环型天线元件204A和204B，这两个天线元件大致呈数字8的构造(如图13所示)。天线组件200还包括反射器208以及印刷电路板巴伦212。天线组件200可设有与壳体116相同或不同的壳体。除了具有两个渐变式环型天线元件204A和204B(以及由此而实现的改进了的天线范围)之外，可与天线组件100的至少一些实施方式中的天线组件相类似地操作和构造天线组件200。图20为用于根据示例性实施方式的天线组件200的计算机模拟的方向性和S11对频率(以兆赫为单位)的关系的示例性曲线图。

图14至图19示出了实现本公开的一个或更多方面的天线组件的其他示例性实施方式。例如，图14和图15示出了具有渐变式环型天线元件304和支撑件388的天线组件300。在该示例性实施方式中，天线组件300被支撑在诸如桌面或台面的顶表面的水平表面390上。天线组件300还可包括印刷电路板巴伦312。在一些实施方式中，天线组件可包括具有沿着天线元件的中部和/或第一和第二弯曲部的开口(例如，孔、缺口、凹口、空口、凹处等等)的渐变式环型天线元件(例如，304、404、504等等)，其中，这些开口可例如用于帮助使天线元件与支撑件对准和/或将其保持到支撑件上。例如，具有这样开口的相对薄的金属天线元件可由具有与天线元件的所述开口对准并摩擦地接纳在其中的突出部、凸起物或凸出物的塑性支撑结构支撑，这样摩擦接合或卡合配合有助于将天线元件保持到塑性支撑结构上。

作为另一实施方式，图16示出了具有渐变式环型天线元件404和室内墙壁安装件/支撑件488的天线组件400。在该实施例中，所述天线组件安装到墙壁490上。天线组件400还可包括印刷电路板巴伦。然而在图10中由于该巴伦被支撑件488挡住而没有被示出。

图14至图16示出的天线组件300和400不包括与反射器108和208类似的反射器。在一些实施方式中，天线组件300、400没有反射器也提供了良好的VSWR(电压驻波比)。然而，在其它实施方式中，天线组件300和400包括这样的反射器。可与天线组件100和200的至少一些实施方式中的天线组件相类似地操作和构造天线组件300和400。支撑件388和488如图14至图16所示的圆形形状仅仅是示例性实施方式。支撑件388和488可具有各种形状(例如，方形、六角形等)。取下反射器可能导致天线的增益较小但是具有更宽的双向模式，这对于其中信号强度水平较高且信号来自多个方向的一些情况是有利的。

在图17至图19中示出了用于安装在室外的天线组件的其他示例性实施方式。图17和图18示出了具有渐变式环型天线元件504、印刷电路板巴伦512和支撑件588的天线组件500，其中天线组件500在室外安装到垂直立柱或杆592上。图19示出了具有两个渐变式环型天线元件604A和604B以及支撑件688的天线组件600，其中，天线组件500在室外安装到垂直立柱或杆692上。

天线组件500和600包括反射器508和608。与反射器108和208的大致实心平坦表面不同，反射器508和608具有栅格或网格表面560和660。反射器508还包括两个外周凸缘564，而反射器608包括两个外周凸缘664。对室外应用而言网格式反射器通常是优选的，其可降低风载。对室外应用而言，尺寸通常不太重要，从而可将网格式反射器制成为比相当的室内模型稍大，以补偿网格的低效率。网格式反射器增大的尺寸还使得无需挡板，或降低了对挡板的需求，在趋于处在尺寸对性能曲线边界附近处的室内模型上该挡板通常更为重要。

图14至图19所示的各种实施方式中的任何一种实施方式都可包括一个或更多个与天线组件100的部件类似的部件(例如，巴伦、反射器等)。此外，可与天线组件100的至少一些实施方式中的天线组件相类似地操作和构造图14至图19所示的各种实施方式。

根据一些实施方式，用于特高频率(VHF)范围(例如，170兆赫至216兆赫，等)内的信号的天线元件在形状上可以不是圆形，但是仍然基于这里公开的天线元件的基本电气几何形状。例如，VHF天线元件可构造成沿着天线元件的内周和外周提供多于一段的电路径。这些元件与在电气方面较小的反射器的适当组合可如这里所公开的其他示例天线组件一样在方向性、效率、带宽和物理尺寸之间形成优良的平衡。

例如，图21至图24示出了天线组件700的示例性实施方式，该天线组件可用于接收VHF信号(例如，在170兆赫至216兆赫的频率带宽内的信号，等等)。如示出的那样，天线组件700包括天线元件704和反射器708。

天线元件704具有外周部或外围部740以及内周部或内围部744。外周部或外围部740大致是矩形的。内周部或内围部744也大致是矩形的。此外，天线组件704还包括大致在天线元件704的两个侧构件794之间布置或延伸的调谐杆793。该调谐杆793大致平行于天线元件704的顶部构件795和底部构件796。该调谐杆793延伸越过天线元件704，从而天线元件704包括大致矩形的下部开口748以及大致矩形的上部开口749。天线元件704还包括间隔开的端部728。

通过调谐杆793，天线元件704包括长度不同的第一和第二电路径，其中较短的电路径包括调谐杆793，而较长的电路径不包括该调谐杆793。该较长的电路径由天线元件704的外环限定，其包括天线元件的间隔开的端部728、底部构件796、侧构件794和顶部构件795。较短的电路径由天线元件704的内环限定，其包括天线元件的间隔开的端部728、底部构件796、侧构件794的一些部分(即，调谐杆793和底部构件796之间的部分)和调谐杆793。按照复耦合理论，由天线元件704的内环和外环限定的电路径使得能在一些实施方式中在约170兆赫到约216兆赫的VHF带宽范围内有效工作。由于有更高的效率，从而可减小天线组件的尺寸(例如，减小尺寸75％，等)，但仍然提供令人满意的工作特性。

调谐杆793可构造为(例如，大小确定为、成形为、定位成)向天线元件704提供阻抗匹配。在一些示例性实施方式中，调谐杆793可为天线元件704提供与300欧姆变压器更加紧密匹配的阻抗。

在一具体实施例中，天线元件704的端部728大约间隔开2.5毫米的距离。另举一例，天线元件704可构造为宽度(图22中从左至右)约为600毫米，高度(图22中从上到下)约为400毫米，且调谐杆793位于底部构件796上方约278毫米的距离处。可采用各种材料用于天线元件704。在一个示例性实施方式中，天线元件704由横截面为3/4英寸乘3/4英寸的方形的铝制中空管制成。在该具体实施例中，天线元件704的各个部分(728、794、795、796、793)都由相同的铝管形成，但是并非所有的实施方式都要求这样。可选实施方式可包括构造不同的天线元件，例如由不同材料构成(例如除铝之外的其他材料、天线元件具有由不同材料形成的部分，等)、具有非矩形的形状和/或具有不同尺寸(例如，端部间距大于或小于2.5毫米，等)。例如，一些实施方式包括端部间隔开约2毫米至约5毫米的天线元件。间隔开的端部可在它们之间限定一开口槽，其用来提供用于平衡式传输线路的间隙馈送(gap feed)。

继续参照图21至图24，反射器708包括栅格或网格表面760。反射器708还包括两个外周凸缘764。外周凸缘764可从网格表面760向外延伸。此外，构件797可布置在网格表面760的后方，从而为网格表面760提供加强和/或提供用于将网格表面760支撑或联接到支撑结构上的装置。仅举例而言，反射器708可构造为宽度(图22中从左至右)约为642毫米，高度(图22中从上到下)约为505毫米，且与天线元件704相距约200毫米的距离，该距离即反射器的网格表面760与天线元件704的后表面相隔的距离。也仅举例而言，外围凸缘764可长约23毫米，并以约120度的角度从网格表面760向外延伸。可采用各种材料用于反射器708。在一个示例性实施方式中，反射器708包括涂布有聚乙烯基膜的钢。可选实施方式可包括构造不同的反射器(例如，材料、形状、尺寸、位置不同等等)、没有反射器或反射器定位成距离天线元件更远或更近。

图25为示出了用于根据示例性实施方式的天线组件700的计算机模拟的方向性和VSWR(电压驻波比)对频率(以兆赫为单位)的关系的示例性曲线图。

因此，本公开的实施方式包括这样的天线组件，即，其可例如根据特定的最终用途、将由天线组件接收或发送的信号、以及/或者天线组件的期望工作范围而扩展为任意数量(即，一个或更多个)的天线元件。仅仅举例而言，天线组件的另一示例性实施方式包括四个渐变式环型天线元件，它们可共同工作从而改进天线组件的整体范围。

其他实施方式涉及制作和/或使用天线组件的方法。各种实施方式涉及接收诸如频率范围在约174兆赫到约216兆赫和/或频率范围在约470兆赫到约690兆赫的高清晰电视信号的数字电视信号的方法。在一个示例性设施方式中，方法大致包括从天线组件到电视连接至少一个通信链路，以将所述天线组件接收到的信号发送到所述电视。在该方法实施方式中，所述天线组件(例如，100等)可包括至少一个天线元件(例如，104等)以及至少一个反射器元件(例如，108等)。在一些实施方式中，可以是没有任何反射器元件的自立式天线元件，其中该自立式天线元件可提供良好的阻抗带宽，但是对在强信号区域内工作的非常紧凑的技术方案来说提供的方向性较低。

天线组件可包括巴伦(例如112等)以及壳体(例如116等)。该天线组件可用来接收频率范围在约470兆赫到约690兆赫的高清晰电视信号。该天线元件可具有带开口(例如，148等)的大致环形形状。天线元件104(以及反射器大小、挡板和间距)可调谐为至少一个电谐振频率，以在从约470兆赫到约690兆赫的带宽内工作。反射器元件可与天线元件间隔开，用于大致向着天线元件反射电磁波，并大致影响阻抗带宽和方向性。天线元件可包括间隔开的第一和第二端部(例如，128等)、中部(例如，126等)、从相应的第一和第二端部延伸到中部的第一和第二弯曲部(例如150、152等)，从而天线元件的环形形状和开口大致呈圆形。所述第一和第二弯曲部的宽度可从相应的第一和第二端部向着中部逐渐增加，从而所述中部比所述第一和第二端部宽，且所述天线元件的外径偏离所述大致呈圆形的开口的直径。所述第一弯曲部可以是所述第二弯曲部的镜面映像。所述大致呈圆形的开口的中心可偏离所述天线元件的所述大致圆环形形状的中心。所述反射器元件可包括挡板(例如，164等)，以偏转电磁波。所述挡板可定位成至少部分地沿着所述反射器元件的至少一个外周边缘部分。所述反射器元件可包括基本平坦的表面(例如，160等)，该表面基本平行于所述天线元件，且至少一个侧壁部(例如，164等)大致向着所述渐变式环型天线元件相对于所述基本平坦的表面向外延伸。在一些实施方式中，所述反射器元件包括沿着所述反射器元件的外周边缘部分的侧壁部，所述侧壁部基本垂直于所述反射器元件的基本平坦的表面，从而所述侧壁部可用作偏转电磁波能的挡板。

这里公开的天线组件的实施方式可构造成提供一个和多个以下优点。例如，这里公开的实施方式可提供在物理和电气方面较小的天线组件，但是其仍能类似于物理和电气方面较大的天线组件工作和运转。所公开的示例性实施方式可提供相对较小且不显眼的天线组件，其可用于在室内接收信号(例如，与数字电视相关的信号(高清晰电视信号是其一种)，等等)。还举例而言，这里公开的示例性实施方式可具体构造为供接收(例如，调谐和/或指向)2009年数字电视(DTV)频谱(例如，位于约174兆赫到约216兆赫的第一频率范围内的HDTV信号以及在从约470兆赫到约690兆赫的第二频率范围内的信号，等等)。这里公开的示例性实施方式从而可具有相对高的效率(例如，约90％，在545MHz下约98％，等等)，并具有相对良好的增益(例如，约8dBi的最大增益，优良的阻抗曲线、平坦的增益曲线、2009DTV谱域内相对均匀的增益、相对高的增益，而台面面积仅为约25.4厘米乘约25.4厘米，等等)。通过这样相对较好的效率和增益，可实现较高质量的电视接收，而无需或不需要对通过一些示例性天线实施方式接收到的信号进行放大。此外，或可选的是，示例性实施方式还可构造成接收VHF和/或UHF信号。

这里已经公开了天线组件(例如，100、200等等)的示例性实施方式，它们用于接收诸如HDTV信号的数字电视信号。然而，可选实施方式可包括被调谐而用来接收非电视信号和/或频率与HDTV不相关的信号的天线元件。其他的实施方式可用来接收AM/FM无线电信号、UHF信号、VHF信号等等。因此，本公开的实施方式不应限制为仅仅接收频率与数字电视或HDTV相关、或频率在与数字电视或HDTV相关的频率范围内的电视信号。可选的是，这里公开的天线组件可与诸如收音机、计算机等的各种电子装置结合使用。因此，本公开的范围不应限制为仅仅用于电视和与电视相关的信号。

这里公开的数字尺寸和具体材料是仅仅为了说明性目的而提供的。这里公开的特定尺寸和具体材料不是为了限制本公开的范围，因为其他的实施方式可例如根据具体的应用和预期最终用途而形成为具有不同的尺寸、具有不同的形状，和/或由不同的材料和/或工艺形成。

本文使用的一些术语仅出于参照目的，因此并不是为了进行限制。例如，诸如“上”、“下”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“向前”和“向后”之类的术语指的是所涉及附图中的方向。诸如“前”、“后”、“后部”、“底部”和“侧”之类的术语描述元件的一些部分在相容但任意的参照系内的取向，该参照系通过参照对所讨论元件进行描述的文字和相关附图会变得清楚。这样的术语可包括以上特别提到的词语、其派生词和同源词。同样，术语“第一”、“第二”和其他这样的涉及结构的数字术语不暗示顺序或次序，除非上下文清楚指出。

当引入元件或特征和示例性实施方式时，冠词“一(a)”、“一(an)”、“所述(the)”和“所述(said)”旨在表示具有一个或多个这样的元件或特征。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包括性的，表示除了这些特别说明的之外，还可能具有其他的元件或特征。还应理解的是，本文描述的方法步骤、工艺和操作不应解释为必须要以讨论或示出的具体顺序进行，除非特别说明按顺序进行。还应理解的是，可采用其他步骤或可替换步骤。

本公开的描述本质上仅为示例性的，因而没有偏离本公开主旨的变型旨在落入本公开的范围内。这样的变型不应被认为偏离本公开的精神和范围。

Claims

1.一种天线组件，该天线组件包括：

至少一个具有开口的渐变式环型天线元件，该天线元件呈大致环形形状；以及

至少一个与所述渐变式环型天线元件间隔开的反射器元件，该反射器元件用于大致向着所述渐变式环型天线元件反射电磁波，所述反射器元件包括：

基本平坦的表面，该表面基本平行于所述渐变式环型天线元件，并与之间隔开；以及

至少一个侧壁部，该侧壁部大致向着所述渐变式环型天线元件相对于所述基本平坦的表面向外延伸。

2.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述渐变式环型天线元件具有间隔开的端部，所述端部限定至少部分地在所述间隔开的端部之间延伸的开口槽，从而所述开口槽可用来提供用于平衡式传输线路的间隙馈送。

3.根据权利要求1或2所述的天线组件，其中，所述渐变式环型天线元件包括大致圆形的内周部和外周部，从而所述渐变式环型天线元件的环形形状和开口大致呈圆形。

4.根据权利要求3所述的天线组件，其中，所述大致圆形的外周部的直径约为220毫米。

5.根据权利要求3所述的天线组件，其中，所述渐变式环型天线元件构造为使得所述大致呈圆形的内周部的直径偏离所述大致呈圆形的外周部的直径，并且其中所述偏离的直径提供至少一部分比至少另一部分宽的渐变式环型天线元件。

6.根据权利要求5所述的天线组件，其中，与所述大致呈圆形的内周部相关联的直径的中点位于与所述大致呈圆形的外周部相关联的直径的中点下方，从而所述渐变式环型天线元件具有较宽的上部。

7.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述渐变式环型天线元件具有间隔开的端部，并且其中所述渐变式环型天线元件的宽度从所述间隔开的端部向着较宽的中部增加。

8.根据权利要求7所述的天线组件，该天线组件还包括用于所述渐变式环型天线元件和反射器元件的壳体，并且其中所述渐变式环型天线元件与所述壳体以这样的方位定位，即，使得所述较宽的中部位于所述间隔开的端部的上方。

9.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，其中，所述渐变式环型天线元件包括：

中部；

第一和第二端部；以及

从相应的第一和第二端部向着所述中部延伸的第一和第二弯曲部，所述第一和第二弯曲部的宽度均从所述相应的第一和第二端部向着所述中部逐渐增加，从而所述中部比所述第一和第二端部宽。

10.根据权利要求9所述的天线组件，其中，所述第一弯曲部是所述第二弯曲部的镜面映像。

11.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，其中，所述反射器元件的所述至少一个侧壁部包括沿着所述反射器元件的外周边缘且基本垂直于所述反射器元件的基本平坦的表面的侧壁部，从而所述侧壁部可用来增大所述反射器的电气尺寸并用来改善与其耦合的所述天线元件的阻抗匹配。

12.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，该天线组件还包括巴伦。

13.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，该天线组件还包括具有巴伦的印刷电路板。

14.根据权利要求13所述的天线组件，其中，所述渐变式环型天线元件包括间隔开的端部，并且其中所述印刷电路板附连到所述间隔开端部中的至少一个端部上。

15.根据权利要求1或7所述的天线组件，该天线组件还包括壳体，该壳体包括用于以一间距分隔开地分别容纳所述渐变式环型天线元件和所述反射器元件的第一和第二间隔开的壳体部。

16.根据权利要求15所述的天线组件，其中，所述壳体还包括在所述第一和第二间隔开的壳体部之间延伸的中部，从而所述中部和所述第一和第二间隔开的壳体部相配合地限定所述壳体的大致呈U形的轮廓。

17.根据权利要求16所述的天线组件，该天线组件还包括位于所述壳体内的数字调谐器，该数字调谐器用于将所述天线组件接收到的数字信号转换为模拟信号。

18.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，其中，所述渐变式环型天线元件构造为在从约470兆赫到约690兆赫的带宽内工作。

19.根据权利要求18所述的天线组件，其中，所述渐变式环型天线元件构造为在从约174兆赫到约216兆赫的第二带宽内工作。

20.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，该天线组件还包括用于在平衡信号和非平衡信号之间进行转换的巴伦，并且其中所述天线组件构造为具有大约8dBi的最大增益(各向同性增益分贝数)和约为75欧姆的输出阻抗。

21.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，其中，所述天线组件包括两个或更多的所述渐变式环型天线元件。

22.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，其中，所述天线组件包括大致并排成大致数字8的构造的两个所述渐变式环型天线元件。

23.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，其中，所述渐变式环型天线元件包括大致呈圆形的外周部和偏离所述大致呈圆形的外周部的大致呈圆形的内周部，从而由所述内周部大致限定的圆的中心在由所述外周部大致限定的圆的中心的下方约20毫米。

24.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，其中，所述反射器元件的至少一个侧壁部沿着所述反射器元件的至少一个外周边缘，并基本垂直于所述反射器元件的基本平坦的表面，并且其中该至少一个侧壁部具有约2.54厘米的高度。

25.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，其中，所述反射器元件与所述渐变式环型天线元件间隔开约114.4毫米。

26.根据权利要求1、7或8所述的天线组件，其中，所述天线组件构造成具有至少一个基本上如图12所示的工作参数。

27.一种天线组件，该天线组件包括：

至少一个天线元件，该天线元件包括：

第一和第二端部；

中部；

第一和第二弯曲部，所述第一和第二弯曲部从相应的第一和第二端部向着所述中部延伸，从而所述天线元件呈具有大致圆形开口的大致圆环形形状；

所述第一和第二弯曲部的宽度从所述相应的第一和第二端部向着所述中部逐渐增加，从而所述中部比所述第一和第二端部宽，且使得所述天线元件的外径偏离所述大致呈圆形的开口的内径；

至少一个反射器元件，该反射器元件与所述天线元件间隔开，用于大致朝向所述渐变式环型天线元件反射电磁波，所述反射器元件包括：

与所述反射器元件的所述基本平坦的表面基本垂直的外周侧壁部，所述外周侧壁部可用作偏转电磁波能的挡板。

28.根据权利要求27所述的天线组件，其中，所述天线组件被调谐为至少一个电谐振频率，用于在从约470兆赫到约690兆赫的带宽内工作。

29.根据权利要求28所述的天线组件，其中，所述天线组件被调谐为第二电谐振频率，用于在从约174兆赫到约216兆赫的第二带宽内工作。

30.根据权利要求27、28或29所述的天线组件，其中，所述第一和第二端部彼此间隔开。

31.根据权利要求27、28或29所述的天线组件，该天线组件还包括用于所述天线元件和所述反射器元件的壳体，并且其中所述天线元件与所述壳体以这样的方位定位，即，所述中部位于所述端部上方。

32.根据权利要求27、28或29所述的天线组件，其中，所述第一弯曲部为所述第二弯曲部的镜面映象。

33.根据权利要求27、28或29所述的天线组件，其中，所述至少一个天线元件包括两个或更多个所述天线元件。

34.一种构成为在从约470兆赫到约690兆赫的带宽内工作的天线元件，该天线元件包括：

间隔开的第一和第二端部；

中部；

第一和第二弯曲部，所述第一和第二弯曲部从相应的所述第一和第二端部向着所述中部延伸，从而所述天线元件具有带大致圆形开口的大致圆环形形状；

所述第一和第二弯曲部的宽度从相应的所述第一和第二端部向着所述中部逐渐增加，从而所述中部比所述第一和第二端部宽，且所述天线元件的外径偏离所述大致呈圆形的开口的直径；

所述第一弯曲部为所述第二弯曲部的镜面映像。

35.根据权利要求34所述的天线组件，其中，所述天线元件的外径约为220毫米。

36.根据权利要求34或35所述的天线组件，其中，所述大致呈圆形的开口的直径的中点与所述天线元件的外径的中点间隔开约20毫米。

37.根据权利要求34或35所述的天线组件，其中，所述大致呈圆形的开口的中心偏离所述大致圆环形形状的中心。

38.根据权利要求34或35所述的天线组件，其中，所述天线元件构造成在从约174兆赫到约216兆赫的第二带宽内工作。

39.一种包括根据权利要求34或35所述的天线元件的天线组件。

40.根据权利要求39所述的天线组件，该天线组件还包括反射器元件。

41.一种可用来接收频率范围为从约470兆赫到约690兆赫的高清晰电视信号的天线组件，所述天线组件包括：

至少一个天线元件，所述天线元件具有带开口的大致环形形状，且构造成在从约470兆赫到约690兆赫的带宽内工作；以及

至少一个反射器元件，其与所述天线元件间隔开，用于大致向着所述天线元件反射电磁波。

42.根据权利要求41所述的天线组件，其中，所述天线元件包括：

间隔开的第一和第二端部；

中部；

第一和第二弯曲部，所述第一和第二弯曲部从相应的所述第一和第二端部向着所述中部延伸，从而所述天线元件的环形形状和开口呈大致圆形；

所述第一和第二弯曲部的宽度从相应的所述第一和第二端部向着所述中部逐渐增加，从而所述中部比所述第一和第二端部宽，且所述天线元件的外径偏离所述大致呈圆形的开口的直径。

43.根据权利要求42所述的天线组件，其中，所述第一弯曲部为所述第二弯曲部的镜面映像。

44.根据权利要求42或43所述的天线组件，其中，所述大致呈圆形的开口的中心偏离所述大致圆环形形状的中心。

45.根据权利要求41、42或43所述的天线组件，其中，所述反射器元件包括用于偏转电磁波的挡板。

46.根据权利要求45所述的天线组件，其中，所述挡板定位成至少部分地沿着所述反射器元件的至少一个外周边缘部分。

47.根据权利要求41、42或43所述的天线组件，其中，所述反射器元件包括：

基本平坦的表面，该表面基本平行于所述天线元件；以及

至少一个侧壁部，其大致向着所述渐变式环型天线元件相对于所述基本平坦的表面向外延伸。

48.根据权利要求41、42或43所述的天线组件，其中，所述反射器元件包括：

基本平坦的表面，该表面基本平行于所述天线元件；以及

侧壁部，所述侧壁部沿着所述反射器元件的外周边缘部分，并基本垂直于所述反射器元件的所述基本平坦的表面，从而所述侧壁部可用作偏转电磁波能的挡板。

49.一种天线组件，该天线组件包括：

至少一个天线元件，该天线元件包括上部、下部、从所述下部延伸到所述上部的第一和第二侧部、从所述第一侧部延伸到所述第二侧部的中间部，所述中间部大致布置在所述上部和所述下部之间，且在所述中间部的上方和下方分别限定有上开口和下开口；

第一电路径，其由所述天线元件的包括所述上部、下部和第一与第二侧部的外环限定；

比所述第一电路径短的第二电路径，所述第二电路径由所述天线元件的包括所述上部、下部、中间部、以及所述第一和第二侧部的布置在所述中间部和所述下部之间的对应部分的内环限定；以及

至少一个反射器元件，其与所述天线元件间隔开，用于大致朝向所述天线元件反射电磁波。

50.根据权利要求49所述的天线组件，其中，限定所述第一电路径的所述外环大致是矩形的，且其中限定所述第二电路径的所述内环大致是矩形的。

51.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述第一电路径不包括所述中间部。

52.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述反射器元件包括网格表面和相对于所述网格表面大致朝向所述天线元件向外延伸的至少一个外周凸缘。

53.根据权利要求52所述的天线组件，其中，所述网格表面基本是平坦的，且基本平行于所述天线元件，并且其中所述至少一个外周凸缘包括相对于所述网格表面向外延伸的上外周凸缘和下外周凸缘。

54.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述天线元件的所述上开口和下开口大致是矩形的。

55.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述上部、下部和第一与第二侧部相配合地为所述天线元件限定大致矩形的外周部，并且其中所述中间部大致平行于所述上部和下部从所述第一侧部延伸到所述第二侧部，从而所述天线元件包括分别限定所述上开口和所述下开口的大致矩形的上内周部和下内周部。

56.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述中间部大致垂直于所述第一和第二侧部并大致平行于所述上部和下部。

57.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述中间部比所述下部更加靠近所述上部。

58.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述中间部构造成改进所述天线组件在从约170兆赫到约216兆赫的带宽内的阻抗匹配和效率。

59.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述天线元件的所述下部包括间隔开的端部，该端部限定至少部分地在所述间隔开的端部之间延伸的开口槽，从而所述开口槽可用来提供用于平衡式传输线路的间隙馈送。

60.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述天线元件的宽度约为600毫米，高度约为400毫米，其中所述中间部在所述下部上方间隔开约278毫米的距离，其中所述反射器元件的宽度约为642毫米，高度约为505毫米，且其中所述反射器元件与所述天线元件间隔开约200毫米的距离。

61.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述天线元件由横截面为3/4英寸乘3/4英寸的方形的铝制中空管制成，且其中所述反射器元件由涂布有聚乙烯基膜的钢制成。

62.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述天线组件构造成用于接收约170兆赫到约216兆赫的频率范围内的电视信号。

63.根据权利要求49或50所述的天线组件，其中，所述天线组件构造成具有至少一个基本如图25所示的工作参数。

64.一种用于接收约170兆赫到约216兆赫的带宽范围内的电视信号的天线元件，所述天线元件包括：

分别具有第一和第二端部的第一和第二底部构件；

顶部构件；

从相应的第一和第二底部构件向上延伸到所述顶部构件的第一和第二侧构件；

从所述第一侧构件延伸到所述第二侧构件的调谐杆；

分别限定在所述调谐杆的上方和下方的上开口和下开口；

由所述天线元件限定的包括所述第一和第二底部构件、所述第一和第二侧构件以及所述顶部构件的第一电路径；

比所述第一电路径短的第二电路径，所述第二电路径由所述天线元件限定，从而包括所述第一和第二底部构件、所述顶部构件、所述调谐杆以及所述第一和第二侧构件的布置在所述调谐杆和所述相应的第一和第二底部构件之间的对应部分。

65.根据权利要求64所述的天线元件，其中，所述第一电路径不包括所述调谐杆。

66.根据权利要求64或65所述的天线元件，其中，所述上开口和下开口大致是矩形的。

67.根据权利要求64或65所述的天线元件，其中，所述顶部构件、底部构件和侧构件相配合地为所述天线元件限定大致矩形的外周部，并且其中所述调谐杆大致平行于所述顶部构件和所述底部构件从所述第一侧构件延伸到所述第二侧构件，从而所述天线元件包括分别限定所述上开口和所述下开口的大致矩形的上内周部和下内周部。

68.根据权利要求67所述的天线元件，其中，所述第一电路径由大致矩形的外周部限定，并且其中所述第二电路径由大致矩形的下内周部限定。

69.根据权利要求64或65所述的天线元件，其中，所述调谐杆大致垂直于所述第一和第二侧构件，并大致平行于所述顶部构件和底部构件。

70.根据权利要求64或65所述的天线元件，其中，所述调谐杆比所述第一和第二底部构件更加靠近所述顶部构件。

71.根据权利要求64或65所述的天线元件，其中，所述调谐杆构造成用于提高从约170兆赫到约216兆赫的带宽范围内的阻抗匹配和效率。

72.根据权利要求64或65所述的天线元件，其中，所述第一和第二端部间隔开，从而限定至少部分地在所述间隔开的端部之间延伸的开口槽，该开口槽可用来提供用于平衡式传输线路的间隙馈送。

73.根据权利要求64或65所述的天线元件，其中，所述天线元件具有约600毫米的宽度、约400毫米的高度，并且其中所述调谐杆在所述第一和第二底部构件上方间隔开约278毫米的距离。

74.根据权利要求64或65所述的天线元件，其中，所述天线元件由横截面为3/4英寸乘3/4英寸的方形的铝制中空管制成。

75.一种包括权利要求64或65所述的天线元件的天线组件，该天线组件还包括反射器元件，其中，所述天线组件可用于接收约170兆赫到约216兆赫的频率范围内的电视信号。