CN102760938A - 一种增强型全向天线振子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电视信号接收天线领域，所要解决的技术问题是克服现有缺陷，提供一种具有全向、多频段信号结构功能，而且具有较小安装体积的增强型全向天线振子。结构包括至少两层上下叠加的全向振子，所述全向振子由环形均匀排列的多个振子，每个振子具有一个信号接收前端和一个信号接收后端，引线连接振子信号接收后端引出信号，每个振子与其所对应的引线构成振子单元，每层全向振子中的振子的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子的信号接收后端相互错开。通过将全向振子多层叠加，能够增强信号接收，另外可以设置不同大小的全向振子用于接收不同频段的信号。进一步的，通过层叠的安装结构，能够将整个振子安装在很小的空间内。

Description

一种增强型全向天线振子

技术领域

本发明涉及电视信号接收天线领域，更具体的说是一种具有全向、多频段信号结构功能的增强型全向天线振子。

背景技术

天线是一种在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。随着无线数字电视信号的普及，越来越多人在户外或移动中接收电视信号，而不只局限于室内。在户外特别是移动中接收电视信号，因为信号塔是固定的，而接收天线的位置会不断变化，因此需要使用全方位接收天线来保证较好的接收效果。

现有技术公开了一种全方位电视接收天线，其包含三对呈120度排列的半波振子天线阵，该天线阵通过75欧同轴电缆线接入混合器中。其中天线阵与同轴电缆线的连接方式为：用导线将两个振子的输出端连接至第三个振子的输出端，再从该第三个振子的输出端用导线接入同轴电缆的正极或负极。

现有技术还公开了一种电视接收天线，其包含U段折合振子，该U段振子由三个完全相同并弯成120度左右圆弧折合振子组成，并通过馈线与混合放大器相连。其中U段三对振子的接线方式为：三对弧形折合振子，通过铜箔环并联，再与同轴电缆相连。

可见上述全方位天线的接线方式都需要使用到额外的导线，接线复杂，且三对振子是相互独立的振子，需要配置混合器对信号进行混合处理。此外，传统的天线都是振子外露，空气填充在振子之间对振子的阻抗造成影响，在户外风速、气压、空气组成变化的环境下保证不了稳定的阻抗，从而影响接收信号的质量。

对于多个频段的接收天线，为了避免信号之间的干扰，不同频段的天线需要进行空间上的隔离，即需要保持一定的距离，这就导致现有的天线无法制作得很小。特别在安装空间有限的情况下，比如在游艇或房车上使用，可供安装的空间十分有限，为此只能牺牲部分频段的接收，降低了使用者的用户体验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有缺陷，提供一种具有全向、多频段信号结构功能，而且具有较小安装体积的增强型全向天线振子。

为实现上述发明目的，本专利采用以下改良技术方案。

本专利所改进的增强型全向天线振子，包括至少两层上下叠加的全向振子，所述全向振子包括环形均匀排列的多个振子，每个振子具有一个信号接收前端和一个信号接收后端，引线连接振子信号接收后端引出信号，每个振子与其所对应的引线构成振子单元，每层全向振子中的振子的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子的信号接收后端相互错开。由环形排列的振子构成的全向振子能够接收各个方向的信号，无需对信号角度进行校准，特别是在移动的平台上使用十分方便。通过将全向振子多层叠加，一方面能够增强信号接收，一方面可以设置不同大小的全向振子用于接收不同频段的信号。进一步的，通过层叠的安装结构，能够将整个振子安装在很小的空间内。

上述多层全向振子安装在一个较小的空间内，为避免层与层之间的全向振子的信号相互影响，需要对其具体安装结构做进一步的调整。根据信号接收理论，每个振子的信号接收前端的信号强度最弱，信号接收后端的信号强度最强，因此本专利将每层全向振子中的振子的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子的信号接收后端相互错开，这样就避免了层与层之间，信号最强的部分靠得太近而带来的信号干扰，保证了信号接收的质量。

为了最大程度的避免相邻层全向振子接收信号的相互影响，每层全向振子中的振子的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子的信号接收后端在周向上最大角度相互错开。由于本专利采用多层振子平行布置的方式，所以在周向上提供了很大的隔离空间。另外由于每层全向振子都均匀设有多个振子，因此通过周向的角度错开振子的信号接收后端能够使其之间距离最长，相互之间的干扰下降到最低。

为了方便相邻层的振子的信号接收后端的错开布置，每层全向振子包括偶数个振子，两两相邻振子的信号接收后端或前端相对，每层全向振子中的振子两两相对的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子两两相对的信号接收前端在同一方向上±2cm的区间内。将两两相邻振子的信号接收后端或前端相对，组成多对振子，使得每层全向振子上的信号接收后端成对出现，即信号最强端在全向振子的周向上分布的距离增加一倍。即相邻层的振子的信号接收后端的错开的角度可以增加一倍以上，进一步降低相邻层之间的信号干扰。在本专利中每层全向振子中的振子两两相对的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子两两相对的信号接收前端在同一方向上±2cm的区间内，理论上在同一方向上时，相邻层的信号强度最大处的距离最大，但在实际制作中，存在工程误差，因此在实际制作的时候，根据具体的工程调整，一般控制在同一方向左右2cm的工程误差内。

根据信号的干扰原理，低频信号对高频信号的影响明显，反之，高频信号对低频信号的影响却不大，对于接收不同频段信号的多个全向振子，相邻的振子之间的频段不应差距太大，以防止低频段的信号干扰高频段的信号接收。因此本专利的全向振子采用直径由下自上递减的叠加方式，不仅可以减少信号干扰，而且提高了结构稳定性。另外引线上的信号强度很大，本专利将引线设置在相应全向振子同一平面上，一端连接振子信号接收后端，另一端汇集至振子中心，使振子单元呈星型排列，将引线平铺的方式大大减少了各层之间引线上信号的相互干扰。

对于电视信号来说，一般包括高频段信号和低频段信号，高频段的频率在470Hz~862Hz之间，中心频率为650Hz，低频段的频率在47Hz~230Hz之间，中心频率为200Hz。针对这两种全球通用的频段，本专利包括上、下两层全向振子，每层全向振子包括偶数个振子，两两振子的信号接收后端或前端相对，即两两振子单元的引线相邻排列，构成星型排列的振子对。

为了提高全向的接收能力，尽量做到信号在每个方向上的接收无差异化，本专利所述多个振子在每个全向振子平面上呈圆环形排列，所述振子呈弧形，引线呈直线型连接，连接振子的信号接收后端至全向天线振子中心。这种结构使得信号无论从那个方向过来，均能够实现接收的均匀化，而且圆形结构无需区分安装方向，更方便安装，安装后的外形呈圆形，大大减少了体积。

具体的结构是每层全向振子包括6个振子，设置两层，上层振子长度在10~14cm之间，用于接收470Hz~862Hz的高频段信号，下层振子长度在38~42cm之间，用于接收47Hz~230Hz的低频段信号，每层全向振子上两两振子的信号接收后端或前端相对，引线相邻排列，构成呈星型排列的3对振子对，每对振子对相邻120°排列。即每对振子比邻的引线同样呈120°排列，考虑到工程误差，上下层之间每对引线的角度差为60°左右。

上述全向振子中的至少一个全向振子包括支撑盘、分别设置在支撑盘上下面的两个振子片；所述振子片包括中心的接线埠、从接线埠向外均布辐射的引线，引线末端连接振子的信号接收后端；两个振子片上的振子周向相互错开，支撑盘上下相邻的两个振子构成振子对。接线埠直接作为振子片的一个部分，无需额外的导线来连接，简化了接线操作并避免了导线损坏等带来的风险。两个振子片上的振子周向相互错开，其意思是两个振子片的振子在支撑盘的同一位置的正反面上不重合，以免产生干扰。具体的结构是所述振子片包括三个振子，呈120°排列，上下两个振子片构成呈星型排列的3对振子对，每对振子对相邻120°排列。两个振子片的振子一一对应，形成多对功能上的振子对，三对振子对的信号汇集到接线埠通过同轴电缆输出，无需额外设置混合器对信号进行混合，简化了天线组件的配置。上述支撑盘选用非金属材质，优选塑料材质，两个振子片紧贴于支撑盘的上下面，起到优秀的信号屏蔽作用。另外通过调节支撑盘的厚度能够灵活调整整个全向振子的阻抗，以便于与信号线匹配。

对于低频的全向振子，其每个振子的弧长较长，比如用于接收47Hz~230Hz的低频段信号的振子弧长达到38~42cm，为了减少天线的体积，本专利中至少一个全向振子上的振子的信号接收前端沿直径方向向内弯折，或者是至少一个全向振子上的振子的信号接收前端沿直径方向向内弯折后，沿周向再次弯折，这样便能够大大减小天线的体积，而且弯折的部分是振子的信号接收前端，信号较弱，弯折所带来对信号接收的影响较小，保证信号接收质量。

综上所述，本发明通过层叠全向振子的结构，并将相邻的全向振子的信号强部错开布置，这种结构在保证信号接收质量和最大程度降低各个频段信号干扰的情况下，将整个天线的体积降到最小。相对于现有的多频段的电视天线结构，本专利的体积大大减小，且具有无方向差异的信号接收效果，特别适用户外移动的平台上使用，如游艇或房车等经常跨不同信号区域的交通工具。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1的结构分解图；

图3为实施例1全向振子叠加示意图；

图4为实施例1全向振子叠加横向示意图；

图5为实施例1下层全向振子结构示意图；

图6为图5中一对振子对的结构示意图；

图7为实施例1上层全向振子结构分解图；

图8为图7全向振子上层振子片结构示意图；

图9为图7全向振子下层振子片结构示意图；

图10为图7全向振子结构示意图；

图11为图7全向振子上的振子分布图；

图12为图7中一对振子对的结构示意图；

图13为实施例1全向振子叠加俯视图；

图14为实施例2全向振子叠加俯视图；

图15为实施例2全向振子叠加横向示意图；

图16为实施例3全向振子叠加俯视图；

图17为实施例4全向振子叠加俯视图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的一种全向天线，包括天线外壳1和设置于天线外壳1下方的支座4，支座4居中设置，在天线外壳1下方一侧设有接线头5。所述天线外壳1整体呈圆盘形，内安装有全向天线振子，从外形上可以看出，整个天线外壳1的高度很小，结构十分紧凑。因此通过设置在天线外壳1下方中心的支座4，能够起到稳定的完全支撑，防止在使用过程中所带来的震动，如在车或船等移动交通工具上使用。整体体积的减小，一方面节省空间，能够在安装空间有限的平台上安装，如房车或游艇；另一方面有利于提高稳定性，防止在户外使用时，外界环境所带来的震动或偏移，如抗风和抗震能力的提高，由此所带来的信号接收的稳定性提升，提高用户体验。

从图2可以进一步了解上述全向天线的内部结构，如图所示，所述天线外壳1由上下壳体11、12相对拼接构成，壳体内由上而下依次安装有上层全向振子2、下层全向振子3、电路板6和导线板7。下壳体12起到支撑上述内部结构的作用，上壳体11起到密封和保护的作用。上层全向振子2和下层全向振子3电连接至电路板6，电路板6上的电线（图中未示出）穿过导线板7连接至接线头5。进一步如图3和图4所示，所述上层全向振子2和下层全向振子3同样呈圆形，上下同心设置，两个振子面相互平行。

下层全向振子3如图5所示，下层全向振子3包括六个振子单元，振子单元分别由振子31、32、33、34、35和36以及引线311、321、331、341、351和361构成，振子31、32、33、34、35和36呈弧形，引线311、321、331、341、351和361呈直线型。六个振子单元在全向振子平面上呈圆环形排列，两两相对构成三对呈星型排列的振子对，每对振子对相邻120°排列。如图6所示，以振子31和32构成的振子对为例，振子31、32各具有一个信号接收前端312、322和一个信号接收后端313、323，引线311、321分别连接振子的信号接收后端313、323至下层全向振子3中心，引出信号。所述振子31、32的信号接收前端312、322至信号接收后端313、323的长度为40cm，匹配47Hz~230Hz的低频段信号，由于振子的长度太长，安装后占用体积过大，因此在本实施例中将信号接收前端312、322沿直径方向向内弯折，这样安装后的体积大大减小。

上层全向振子2如图7~12所示，上层全向振子2包括支撑盘201、分别设置在支撑盘201上下面的上层振子片202和下层振子片203，如图7所示。如图8和9所示，所述上层和下层振子片202和203包括中心的接线埠204和205、从接线埠204和205向外均布辐射的引线211、231、251和221、241、261，引线211、231、251和221、241、261末端分别连接振子21、23、25和22、24、26。所述上层振子片202和下层振子片203上的弧形振子21、23、25和22、24、26周向相互错开，如图10所示。支撑盘201上下相邻的两个振子21和22、23和24、25和26构成三对呈星型排列的振子对，每对振子对相邻120°排列，如图11所示。如图12所示，以振子21和22构成的振子对为例，振子21、22各具有一个信号接收前端212、222和一个信号接收后端213、223，引线211、221分别连接振子的信号接收后端213、223至上层全向振子2中心的接线埠204、205，引出信号。

支撑盘201上设有凹槽，上层和下层振子片202和203部分或全部嵌入凹槽中。由于上层和下层振子片202和203安装在支撑盘201上，可以通过调整凹槽的形状、宽度、厚度等，来调节上层和下层振子片202和203之间的绝缘距离，以达到调节天线的阻抗的目的。优选地，当支撑盘的厚度为1 mm时，支撑盘上设置有凹槽处的厚度为0.5mm，调节凹槽形状后天线的阻抗为75欧姆。另外，上层和下层振子片202和203的接线埠204和205上设有接线柱，下层振子片203的接线柱穿过支撑盘201的接线孔与同轴线缆（图中未示出）相连，通过接线柱将两个接线埠204和205的输出端引至支撑盘201的同一侧，从而方便了与同轴线缆的连接。所述振子21、22的信号接收前端212、222至信号接收后端213、223的长度为12cm，匹配470Hz~862Hz的高频段信号。

根据信号的干扰原理，低频信号对高频信号的影响明显，反之，高频信号对低频信号的影响却不大，对于上述接收不同频段信号的两个全向振子2和3，采用直径由下自上递减的叠加方式，不仅可以减少信号干扰，而且提高了结构稳定性。另外由于信号接收末端的信号强度最大，在叠加时应尽量避免上下层振子之间信号最强的部位过于靠近，因此所述上层和下层全向振子2和3中的振子的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子的信号接收后端在周向上相互错开。理论上当上层全向振子2的信号接收末端与下层全向振子3的信号接收前端在同一方向上时，相邻层的信号强度最大处的距离最大，但在实际制作中，存在工程误差，因此在实际制作的时候，根据具体的工程调整，一般控制在同一方向左右2cm的工程误差内，如图中所示。如图13中的所示的上层全向振子2的信号接收后端213、223和下层全向振子312、362错开一定角度a。

基于上述实施例的原理，在本发明的构思的整体框架下，还可以有以下的实施方式。

实施例2

如图14、15所示，实施例2的全向天线由三层全向振子由下而上递减叠加构成，每层全向振子均具有一个方形支撑盘，每层全向振子包括八个振子，每个振子具有一个信号接收前端和一个信号接收后端，引线连接振子信号接收后端至全向振子中心引出信号。振子相间在支撑盘上下配置，构成四对振子对。两两相邻振子的信号接收后端或前端相对，每层全向振子中的振子两两相对的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子两两相对的信号接收前端在同一方向上±2cm的区间内。最底层全向振子的信号接收前端向内弯折。

实施例3

如图16所示，实施例3的全向天线由两层全向振子由下而上递减叠加构成，每层全向振子包括六个振子，每个振子具有一个信号接收前端和一个信号接收后端，引线连接振子信号接收后端引出信号。每层全向振子均呈三角形，振子两两一对构成三角形的一边。引线设置在相应全向振子同一平面上，一端连接振子信号接收后端，另一端汇集至振子中心，使振子单元呈星型排列。两两相邻振子的信号接收后端或前端相对，每层全向振子中的振子两两相对的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子两两相对的信号接收前端在同一方向上±2cm的区间内。

实施例4

如图17所示的一种增强型全向天线振子，包括上、下两层全向振子，每层全向振子包括八个振子，两两振子的信号接收后端或前端相对，即两两振子单元的引线相邻排列，构成星型排列的振子对。所述振子在每个全向振子平面上呈圆环形排列，所述振子呈弧形，引线呈直线型连接，连接振子的信号接收后端至全向天线振子中心。全向振子包括支撑盘、分别设置在支撑盘上下面的两个振子片；所述振子片包括中心的接线埠、从接线埠向外均布辐射的引线，引线末端连接振子的信号接收后端。每层全向振子中的振子两两相对的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子两两相对的信号接收前端在同一方向上±2cm的区间内。

Claims (10)

1.  一种增强型全向天线振子，包括至少两层上下叠加的全向振子，所述全向振子包括环形均匀排列的多个振子，每个振子具有一个信号接收前端和一个信号接收后端，引线连接振子信号接收后端引出信号，每个振子与其所对应的引线构成振子单元，其特征在于每层全向振子中的振子的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子的信号接收后端相互错开。

2.根据权利要求1所述的增强型全向天线振子，其特征在于每层全向振子中的振子的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子的信号接收后端在周向上相互错开。

3.根据权利要求2所述的增强型全向天线振子，其特征在于每层全向振子包括偶数个振子，两两相邻振子的信号接收后端或前端相对，每层全向振子中的振子两两相对的信号接收后端与相邻层全向振子中的振子两两相对的信号接收前端在同一方向上±2cm的区间内。

4.根据权利要求1所述的增强型全向天线振子，其特征在于所述全向振子直径由下自上递减，引线设置在相应全向振子同一平面上，一端连接振子信号接收后端，另一端汇集至全向振子中心，使振子单元呈星型排列。

5.根据权利要求4所述的增强型全向天线振子，其特征在于包括上、下两层全向振子，每层全向振子包括偶数个振子，两两振子的信号接收后端或前端相对，即两两振子单元的引线相邻排列，构成星型排列的振子对。

6.根据权利要求1至5任一项所述的增强型全向天线振子，其特征在于所述多个振子在每个全向振子平面上呈圆环形排列，所述振子呈弧形，引线呈直线型连接，连接振子的信号接收后端至全向天线振子中心。

7.根据权利要求6所述的增强型全向天线振子，其特征在于每层全向振子包括6个振子，设置两层，上层振子长度在10~14cm之间，下层振子长度在38~42cm之间，每层全向振子上两两振子的信号接收后端或前端相对，引线相邻排列，构成呈星型排列的3对振子对，每对振子对相邻120°排列。

8.根据权利要求6所述的增强型全向天线振子，其特征在于至少一个全向振子包括支撑盘、分别设置在支撑盘上下面的两个振子片；所述振子片包括中心的接线埠、从接线埠向外均布辐射的引线，引线末端连接振子的信号接收后端；两个振子片上的振子周向相互错开，支撑盘上下相邻的两个振子构成振子对。

9.根据权利要求8所述的增强型全向天线振子，其特征在于所述振子片包括三个振子，呈120°排列，上下两个振子片构成呈星型排列的3对振子对，每对振子对相邻120°排列。

10.根据权利要求6所述的增强型全向天线振子，其特征在于至少一个全向振子上的振子的信号接收前端沿直径方向向内弯折，或者是至少一个全向振子上的振子的信号接收前端沿直径方向向内弯折后，沿周向再次弯折。

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