CN101924275A - 宽频数字电视天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽频数字电视天线结构，包括：一基板；一辐射面，其成型于该基板的一表面上，该辐射面包括一第一辐射区域、一第二辐射区域及一形成于该第一辐射区域与该第二辐射区域之间的狭缝，其中该第一辐射区域具有一第一馈入点与一第一连接点，该第二辐射区域具有一第二馈入点及一第二连接点，该第二馈入点对应该第一馈入点；一第一辐射元件，其枢接于该第一连接点；以及一第二辐射元件，其枢接于该第二连接点。

Description

宽频数字电视天线结构

技术领域

本发明涉及一种数字电视天线结构，尤指一种可宽频操作，且可便于调整天线接收态样的宽频数字电视天线结构。

背景技术

移动多媒体装置的应用日渐增多，例如数字电视的推广与普及，以提供使用者更为多样化的应用功能，比如车用数字接收系统可以提供乘客数字电视的观赏；一般用户也可以随时收看体育节目；或是随选视讯节目等等。传统的数字电视接收装置通常会利用一接收天线才能接受上述的节目信号，例如随身数字电视接收机盒设有金属棒的单极天线。

上述的金属棒单极天线，高度一般介于13至17厘米，并且会额外搭配一传输线，该传输线的长度一般介于100至150厘米。然而这类天线通常为窄频天线，天线的阻抗频宽仅有100至200MHz左右，因此，上述天线的频宽并无法完全涵盖较大的频宽应用，例如470至862MHz的数字电视频带，在数字电视广播服务信号较弱的区域，窄频天线并无法发挥较佳的功效。

另一方面，外接式的数字电视接收天线又衍生出平面形式的偶极天线，其一方面同样具有无法涵盖全部的数字电视频带的问题，且由于该天线的固定型态，在一般的应用上，使用者必须移动该天线的整体才能调整到较佳的信号接收，换言之，在使用上极为不便。

因此，本发明人有感上述缺失之可改善，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的本发明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种宽频数字电视天线结构，其为一种复合式、且内建有高阶模态匹配电路的偶极天线设计。本发明的宽频数字电视天线结构利用偶极天线与高阶模态匹配电路的整合，可产生一宽频操作的天线结构，以获致较佳的信号质量。

为了达成上述的目的，本发明提供一种宽频数字电视天线结构，包括：一基板；一辐射面，其成型于该基板的一表面上，该辐射面包括一第一辐射区域、一第二辐射区域及一形成于该第一辐射区域与该第二辐射区域之间的狭缝，其中该第一辐射区域具有一第一馈入点与一第一连接点，该第二辐射区域具有一第二馈入点及一第二连接点，该第二馈入点对应该第一馈入点；一第一辐射元件，其枢接于该第一连接点；以及一第二辐射元件，其枢接于该第二连接点，其中该第一辐射元件与该第二辐射元件建构成该宽频数字电视天线结构的偶极天线结构，且该偶极天线结构可相对于该辐射面进行枢转，以提升信号质量。

本发明具有以下有益的效果：本发明利用该辐射面的第一辐射区域、第二辐射区域与蜿蜒成型的狭缝所产生的高阶模态匹配电路与金属棒偶极天线的整合，使得高阶模态可以被有效的激发，并与偶极天线的基本模态相结合，以达成一在宽阔频带下操作的天线结构。再者，本发明所提出的宽频数字电视天线结构更具有易于收纳，易于调整天线接收角度与位置的功能。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1与图1A为本发明的第一实施例的宽频数字电视天线结构的示意图；

图2为本发明的宽频数字电视天线结构的返回损失(return loss)的测试图；

图3本发明的宽频数字电视天线结构的天线增益与辐射效率的量测曲线图；

图4为第一辐射元件与第二辐射元件呈现不同张角的示意图；

图5为本发明的第二实施例的宽频数字电视天线结构的示意图；

图6为本发明的第三实施例的宽频数字电视天线结构的示意图；

图7与图8为本发明的宽频数字电视天线结构装设于外壳体中的示意图；

图9为本发明的宽频数字电视天线结构操作于666MHz的3D辐射场型量测图。

其中附图标记为：

1宽频数字电视天线结构

10基板

11辐射面    110第一辐射区域

            1100第一馈入点

            1101第一连接点

            111第二辐射区域

            1110第二馈入点

            1111第二连接点

            113狭缝

13第一辐射元件

13第二辐射元件

14馈入信号线141中心导体

            143外层接地导体

3外壳体

30第一收容槽

31第二收容槽

33定位凸点

θ张角

具体实施方式

请参阅图1及图1A，本发明提供一种宽频数字电视天线结构1，其为一种内建有高阶模态匹配电路的接收天线结构，并配合可调整方向的拉杆式金属棒，以达成宽频操作的数字电视接收天线。该宽频数字电视天线结构1包括一基板10、一辐射面11、一第一辐射元件13及一第二辐射元件13。

其中，该基板10为一种承载板体，其用以成型上述的辐射面11，且该第一辐射元件13与该第二辐射元件13亦连接于该基板10上。而在一具体实施例中，该基板10为一种介质基板，例如FR4的介电材质。

该辐射面11成型于该基板10的一表面上，该辐射面11包括一第一辐射区域110、一第二辐射区域111及一形成于该第一辐射区域110与该第二辐射区域111之间的狭缝113。上述的第一辐射区域110、第二辐射区域111及狭缝113可形成一种匹配电路，而藉由匹配电路的作用，可以成功的激发天线结构的第二共振模态(即高阶模态)，且该狭缝113蜿蜒成型于该第一辐射区域110与该第二辐射区域111之间，且该狭缝113具有至少一个弯折部，藉以延长天线结构在第二共振模态的有效共振路径与电流路径，进而大幅降低第二共振模态的操作频率。

另一方面，该第一辐射区域110具有一第一馈入点1100与一第一连接点1101；该第二辐射区域111具有一第二馈入点1110及一第二连接点1111。该第二馈入点1110的位置对应于该第一馈入点1100的位置，以利信号的馈入。换言之，该宽频数字电视天线结构1更进一步包括一馈入信号线14，其中该馈入信号线14包含一中心导体141及一外层接地导体143，该中心导体141连接于该第一馈入点1100，该外层接地导体143连接于该第二馈入点1110。

再者，第一辐射元件13枢接于该第一连接点1101；同样地，第二辐射元件13枢接于该第二连接点1111。该第一辐射元件13与该第二辐射元件13均为一种拉杆式偶极金属棒，故其为一种偶极天线的架构，换言之，该第一辐射元件13与该第二辐射元件13可被激发产生基本共振模态(第一共振模态)。而本发明的目的即在于利用辐射面11所形成的匹配电路激发天线结构的第二共振模态(即高阶模态)，并降低第二共振模态的操作频率，使第二共振模态的操作频率接近于偶极天线的基本共振模态(第一共振模态)频率，以达成宽频操作的宽频数字电视天线结构1。而该第一辐射元件13与该第二辐射元件13建构成该宽频数字电视天线结构1的偶极天线结构，换言之，本发明的宽频数字电视天线结构1具有除了可拉伸亦可旋动的偶极天线结构，藉以调整上述偶极天线结构的空间角度与位置，以解决传统的平面形式的固定偶极天线所造成的信号不佳以及调整不易的问题。

请再参考图1，其为本发明的第一实施例。在本具体实施例中，该辐射面11的该第一辐射区域110与该第二辐射区域111为成型于该基板10的同一表面的金属结构；如图1所示，该狭缝113则蜿蜒形成一种位于上述两金属结构之间的类似U字型的结构，且该狭缝113为一种等宽结构，其宽度介于0.3毫米至5毫米。再者，本发明利用狭缝113的蜿蜒态样，可将第一辐射区域110与该第二辐射区域111的形状、面积形成特定的关系，例如在本实施例中，该第一辐射区域110为一多边形的金属结构，该第二辐射区域111为等宽度的金属带结构，且第一辐射区域110的面积大于该第二辐射区域111的面积。但第一辐射区域110与该第二辐射区域111的特征不以上述为限，例如该第一辐射区域110可为一不规则多边形的金属结构，而该第二辐射区域111可为不等宽度的金属带结构。

以下以图1的方位架构说明该狭缝113的结构，如图所示，该基板10为一四边形结构，而该狭缝113的一端位于该四边形结构的一长边，且由该狭缝113的一端朝下延伸，再弯折延伸以形成平行该四边形结构的短边的结构，而后再弯折朝上延伸，以使该狭缝113的另一端邻近于该基板10的一短边，进而形成类似U字形的结构的狭缝113。另外，该第一馈入点1100与该第二馈入点1110对应地设于该狭缝113位于该长边的一端；而一馈入信号线14的中心导体141连接于该第一馈入点1100，该馈入信号线14的外层接地导体143连接于该第二馈入点1110。

另一方面，该第一连接点1101邻近于该第一辐射区域110的顶缘，该第二连接点1111邻近于该第二辐射区域111的顶缘，且该第一连接点1101与该第二连接点1111大致位于同一水平面，该第一连接点1101与该第二连接点1111更彼此远离，例如分别位于基板10同侧的两个角落位置；而该第一辐射元件13为一金属材质的伸缩棒体，该第一辐射元件13可枢转地连接于第一连接点1101，同样地，该第二辐射元件13为一金属材质的伸缩棒体，且该第二辐射元件13可枢转地连接于该第二连接点1111。换言之，该第一辐射元件13可相对于该第一连接点1101进行二维或三维旋动；该第二辐射元件13可相对于第二连接点1111进行二维或三维旋动，藉以调整第一辐射元件13与第二辐射元件13的空间角度，以改善数字电视的信号接收与极化条件。在本发明的实施例中，该第一辐射元件13与该第二辐射元件13在一预定平面(如平行该基板10的平面)上的张角θ(如图4所示)介于45度至180度，以获致较佳的收讯品质。由于本发明的第一辐射元件13与该第二辐射元件13均可进行三维的枢转，当两者位于不同的平面上，两者的张角θ较不易界定，因此本发明的实施例仅界定两者在同一平面上的张角θ，换言之，当该第一辐射元件13与该第二辐射元件13位于同一平面上，例如平行该基板10的平面(请参考图4)，该张角θ的范围可介于45度至180度，但不以上述为限。

请参考图2、图3以及图9，以下将说明上述的宽频数字电视天线结构1的天线特性。图2为该宽频数字电视天线结构1的返回损失(return loss)的测试图，其显示在3∶1 VSWR的定义下产生一宽频操作UHF频带(470至862MHz)，而上述频带可涵盖大多数区域的广播数字电视频道。图3则为该宽频数字电视天线结构1的天线增益41与辐射效率43的量测曲线图，其中天线增益41在数字电视的接收频段中约在1dBi至3dBi间；而辐射效率43在数字电视的接收频段中亦约在70％以上，因此本发明的宽频数字电视天线结构1可满足于数字电视的接收需求。图9为该宽频数字电视天线结构1操作于666MHz的3D辐射场型量测图，其中宽频数字电视天线结构1的最大功率值约介于2dBi至3dBi之间(可同时参考图3的该宽频数字电视天线结构1的天线增益41)。综合上述的量测结果，该宽频数字电视天线结构1可利用辐射面11所形成的匹配电路激发天线结构的第二共振模态(即高阶模态)，并降低第二共振模态的操作频率，使第二共振模态的操作频率接近于偶极天线的基本共振模态频率，以达成在宽频下操作的天线结构。

请参考图4，其显示该宽频数字电视天线结构1的第一辐射元件13与第二辐射元件13不同的张角态样。在本发明的实施例中，该第一辐射元件13与该第二辐射元件13在一预定平面(如平行该基板10的平面)上的张角θ介于45度至180度，以获致较佳的收讯品质。本发明将辐射面11所形成的高阶模态匹配电路与金属棒偶极天线(即上述的第一辐射元件13与第二辐射元件13)加以整合，而该金属棒偶极天线可激发出基本共振模态频率，且将第一辐射元件13与第二辐射元件13以枢接的方式结合于该辐射面11上，让使用者可任意调整该第一辐射元件13与第二辐射元件13的空间角度，以达成较佳的数字电视信号的接收。

请参考图5，其为本发明的第二实施例，其中该狭缝113亦为一种类似于U字形的结构，但其蜿蜒的方向相反于第一实施例，且狭缝113的位置接近于该基板10的中间位置，而使第一辐射区域110的面积略大于该第二辐射区域111的面积。请参考图6，其为本发明的第三实施例，其中，与第一实施例不同之处在于，该辐射面11的狭缝113形成一种类似于W字形的结构，而与第一实施例同样的作用，该蜿蜒的狭缝113用以延长天线结构在第二共振模态的有效共振路径与电流路径，进而大幅降低第二共振模态的操作频率。

因此，综合上述实施例，该狭缝113的功能在于延长天线结构在第二共振模态的有效共振路径与电流路径，以大幅降低第二共振模态的操作频率，故本发明的狭缝113并不限于上述的态样，例如在一变化实施例中，该狭缝113可以是非等宽的结构。换言之，该狭缝113的特征在于，其具有至少一个弯折部，以使该狭缝113所延伸的距离具有一预定的长度，而该长度可用以调整该宽频数字电视天线结构1的第二共振模态的操作频率。

请参考图7及图8，该宽频数字电视天线结构1还包括一外壳体3，该基板10设于该外壳体3之中，且第一辐射元件13与第二辐射元件13则穿设于该外壳体3而裸露于外，藉此，使用者可以方便于调整该第一辐射元件13与第二辐射元件13的空间角度，或是伸缩该第一辐射元件13及/或第二辐射元件13的长度，以达成较佳的数字电视收视质量。再者，该外壳体上更设有第一收容槽30与第二收容槽31，其用以分别收纳第一辐射元件13与第二辐射元件13。换言之，在不使用的状态下，该第一辐射元件13与第二辐射元件13可收容于该第一收容槽30与第二收容槽31，以避免第一辐射元件13与第二辐射元件13因碰撞而损坏。另外，该第一收容槽30与该第二收容槽31的侧壁上更佳地设有至少一定位凸点33，其可用于紧密地将辐射元件13与13分别卡合收纳于收容槽30与31之中。而如图8所示，该第一收容槽30与该第二收容槽31位于该外壳体3的同一侧面，或是该第一收容槽30与该第二收容槽31亦可设于该外壳体3的相对两侧面(如图7所示)。

另外，该第一辐射元件13与第二辐射元件13与该基板10的连接态样可利用球轴、枢轴等各种具有枢接功能的机构所达成，以使该第一辐射元件13与第二辐射元件13可根据实施的应用情况进行二维或三维旋动，进而达成较佳的收视质量与方便收纳的功能。

综上所述，本发明具有下列诸项优点：

1、本发明一种复合式的天线架构，利用介质基板与偶极金属棒的配合，以整合高阶模态匹配电路与拉杆式偶极金属棒，降低被激发的高阶模态的操作频率，使其接近于拉杆式偶极金属棒的基本共振模态，以达成宽频数字电视接收天线。

2、本发明的宽频数字电视天线结构的架构简单，使其具有轻巧的特性，且可任意调整拉杆式偶极金属棒的空间位置、相对角度，以达到较佳的信号接收与极化；另外，该拉杆式偶极金属棒亦可收纳于外壳体的收容槽中，更使该天线易于携带。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种宽频数字电视天线结构，其特征在于，包括：

一基板；

一辐射面，其成型于该基板的一表面上，该辐射面包括一第一辐射区域、一第二辐射区域及一形成于该第一辐射区域与该第二辐射区域之间的狭缝，其中该第一辐射区域具有一第一馈入点与一第一连接点，该第二辐射区域具有一第二馈入点及一第二连接点，该第二馈入点对应该第一馈入点，且该狭缝具有至少一弯折，该狭缝蜿蜒成型于该第一辐射区域与该第二辐射区域之间；

一第一辐射元件，其枢接于该第一连接点以相对于该辐射面进行枢转；以及

一第二辐射元件，其枢接于该第二连接点以相对于该辐射面进行枢转，其中该第一辐射元件与该第二辐射元件建构成该宽频数字电视天线结构的偶极天线结构，以产生一第一共振模态；

其中该辐射面所形成的一匹配电路用以激发该宽频数字电视天线结构的一第二共振模态，并降低该第二共振模态的操作频率，使该第二共振模态的操作频率接近于该偶极天线结构的第一共振模态频率，以达成宽频操作。

2.如权利要求1所述的宽频数字电视天线结构，其特征在于：更进一步包括一馈入信号线，该馈入信号线包含一中心导体及一外层接地导体，该中心导体连接于该第一馈入点，该外层接地导体连接于该第二馈入点，且该第一辐射元件为一伸缩棒体，其可相对于该第一连接点进行三维旋动；该第二辐射元件为另一伸缩棒体，其可相对于该第二连接点进行三维旋动。

3.如权利要求2所述的宽频数字电视天线结构，其特征在于：该第一辐射元件与该第二辐射元件在一预定平面上的张角介于45度至180度。

4.如权利要求3所述的宽频数字电视天线结构，其特征在于：该狭缝所延伸的距离具有一预定的长度，而该长度可用以调整该宽频数字电视天线结构的该第二共振模态的操作频率。

5.如权利要求3所述的宽频数字电视天线结构，其特征在于：该基板为一四边形结构，该狭缝的一端位于该四边形结构的基板的一长边，而该狭缝则蜿蜒成型以使该狭缝的另一端位于该基板的一短边，该第一连接点邻近于该第一辐射区域的顶缘，该第二连接点邻近于该第二辐射区域的顶缘，且该第一连接点与该第二连接点大致位于同一水平面。

6.如权利要求3所述的宽频数字电视天线结构，其特征在于：该第一辐射区域的面积大于该第二辐射区域的面积。

7.如权利要求6所述的宽频数字电视天线结构，其特征在于：该第一辐射区域为一多边形的金属结构，且该第二辐射区域为等宽度的金属带结构，或者该第一辐射区域为一不规则多边形的金属结构，且该第二辐射区域为不等宽度的金属带结构。

8.如权利要求3所述的宽频数字电视天线结构，其特征在于：更包括一外壳体，其中该基板设于该外壳体之中，且该第一辐射元件与该第二辐射元件穿设于该外壳体而裸露于外，该外壳体上更设有一收容该第一辐射元件与该第二辐射元件的第一收容槽与第二收容槽。

9.如权利要求8所述的宽频数字电视天线结构，其特征在于：该第一收容槽与该第二收容槽设于该外壳体的相对两侧面，或者该第一收容槽与该第二收容槽设于该外壳体的同一侧面。

10.如权利要求9所述的宽频数字电视天线结构，其特征在于：该第一收容槽与该第二收容槽的侧壁上均设有至少一定位凸点。

Images