CN103996907B - 天线结构 - Google Patents

Abstract

一种天线结构，其包括：一基板单元、一第一天线单元、一第二天线单元及一天线耦合单元。基板单元包括一电路基板。第一天线单元包括一设置在电路基板的上方的低仰角天线及至少一同时贯穿低仰角天线及电路基板的第一馈入接脚，其中低仰角天线具有一贯穿开口。第二天线单元包括一通过贯穿开口以设置在电路基板的顶端上的高仰角天线及至少一同时贯穿高仰角天线及电路基板的第二馈入接脚，其中高仰角天线被贯穿开口所裸露。天线耦合单元包括一设置于高仰角天线的上方且对应于高仰角天线的天线耦合金属件。

Description

天线结构

技术领域

本发明涉及一种天线结构，尤指一种高增益天线结构。

背景技术

卫星广播（Satellite Radio）技术是继调幅、调频广播之后的第三代广播，其可通过较佳的频谱使用效率，解决长期以来广播电台频道取得困难的问题，同时如CD般的音质及附加的数据服务诸项功能，也能满足人们对于广播媒体多元化的需求。因此，卫星广播有取代类比广播的趋势。

卫星广播系统所使用的相关技术（如调制、编码）与传统的调幅、调频广播系统有很大的差别，因此，传统的调幅、调频广播解调器（收音机）无法适用于卫星广播系统。换句话说，使用者需购买一卫星广播解调器（或接收器），始可收听数字广播节目。然而，对于车用多媒体系统而言，由于车用多媒体系统整合于车壳、内装内，造成使用者无法通过更换卫星广播解调器的方式，在车上收听卫星广播节目。因此，为了相容于现有的车用调频广播解调器，已知技术已发展出一种车用卫星广播接收器，其不仅具有卫星广播解调器的功能，同时具有调频发射器的功能，用来将卫星广播的内容以调频信号的形式发射至车用调频广播解调器，使得车上乘客可通过车用音响聆听卫星广播的内容。

在传统数字卫星广播天线的设计上，先前大多以陶瓷基板平板圆极化天线设计，或是采用交叉线性Dipole天线，经由Wilkinson电路结合的设计，在此类传统的设计中，天线场形都朝天顶，以-3dB主波瓣衰减來看，大多在低仰角特性时便不能达到数字卫星广播天线的规格，这对数字卫星广播天线来说不是期望产生的状况。

发明内容

本发明实施例在于提供一种高增益天线结构，其可有效提升高仰角增益值与低仰角增益值，以利卫星广播信号的接收。

本发明其中一实施例所提供的一种高增益天线结构，其包括：一基板单元、一第一天线单元及一第二天线单元。所述基板单元包括一电路基板。所述第一天线单元包括一设置在所述电路基板上方的低仰角天线及至少一同时贯穿所述低仰角天线及所述电路基板的第一馈入接脚，其中所述低仰角天线具有一贯穿开口。所述第二天线单元包括一通过所述贯穿开口以设置在所述电路基板的顶端上的高仰角天线及至少一同时贯穿所述高仰角天线及所述电路基板的第二馈入接脚，其中所述高仰角天线被所述贯穿开口所裸露。

本发明另外一实施例所提供的一种高增益天线结构，其包括：一基板单元、一第一天线单元及一第二天线单元。所述基板单元包括一电路基板。所述第一天线单元包括一设置在所述电路基板上方的低仰角天线及至少一同时贯穿所述低仰角天线及所述电路基板的第一馈入接脚。所述第二天线单元包括一设置在所述低仰角天线的顶端上的高仰角天线及至少一同时贯穿所述高仰角天线、所述低仰角天线及所述电路基板的第二馈入接脚。

本发明的有益效果可以在于，本发明实施例所提供的高增益天线结构是采用两个天线设计，其分别针对高仰角与低仰角来激发高增益值特性，以产生较高增益与较宽的主波瓣，使得高仰角与低仰角都能够接收到极佳的信号值，并且分别采双馈入设计机制，使第一天线单元与第二天线单元分别产生左旋圆极化与右旋圆极化特性，并于高仰角天线上方加上一天线耦合金属件，以提升高仰角增益值，低仰角部分则设计成与接地（ground）有一设定高度，以提升低仰角增益值。

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者。

附图说明

图1A为本发明第一实施例的高增益天线结构的上视示意图。

图1B为本发明第一实施例的高增益天线结构的侧视示意图。

图1C为图1B的A部分的放大示意图。

图2为本发明第二实施例的高增益天线结构的侧视示意图。

图3A为本发明第三实施例的高增益天线结构的上视示意图。

图3B为本发明第三实施例的高增益天线结构的侧视示意图。

图3C为图3B的A部分的放大示意图。

图4为本发明第四实施例的高增益天线结构的侧视示意图。

【主要元件符号说明】

天线结构 Z

基板单元 1

电路基板 10

第一天线单元 2

低仰角天线 20

贯穿开口 200

第一绝缘基板 20A

第一电极层 20B

第一接地层 20C

第一馈入接脚 21

第一凸出部 21A

第一内嵌部 21B

第一接脚部 21C

接地接脚 22

第二天线单元 3

高仰角天线 30

第二绝缘基板 30A

第二电极层 30B

第二接地层 30C

第二馈入接脚 31

第二凸出部 31A

第二内嵌部 31B

第二接脚部 31C

天线耦合单元 4

天线耦合金属件 40

金属圆盘 5

具体实施方式

〔第一实施例〕

请参阅图1A至图1C所示，本发明第一实施例提供一种高增益天线结构Z，其包括：一基板单元1、一第一天线单元2、一第二天线单元3及一天线耦合单元4，其中高增益天线结构Z被放置在一直径约为1米的金属圆盘5的上方处（如图1B所示），以用来提升低仰角增益值。

首先，配合图1A与图1B所示，基板单元1包括一电路基板10。第一天线单元2包括一设置在电路基板10上方一设定距离的低仰角天线20、至少一同时贯穿低仰角天线20及电路基板10的第一馈入接脚21、及至少一同时贯穿低仰角天线20及电路基板10的接地接脚22，并且接地接脚22位于低仰角天线20的正中央处，以用来减少天线场形的变异。第二天线单元3包括一设置在低仰角天线20的顶端上的高仰角天线30及至少一同时贯穿高仰角天线30、低仰角天线20及电路基板10的第二馈入接脚31。天线耦合单元4包括一设置于高仰角天线30的正上方且对应于高仰角天线30的天线耦合金属件40，其中天线耦合金属件40可用来提升高仰角增益值。

再者，配合图1B与图1C所示，关于低仰角天线20与高仰角天线30，举例来说：低仰角天线20可为一远离电路基板10一设定距离的金属板体，也即低仰角天线20与电路基板10之间会形成一空气层。更进一步来说，低仰角天线20可通过任何种类的支撑结构（图未示），以支撑并定位在电路基板10的上方处。另外，高仰角天线30可为一种直接通过黏着层（未标号）以设置在低仰角天线20的顶端上的平板天线（Patch Antenna），更进一步来说，高仰角天线30可包括一第二绝缘基板30A（例如具有介电系数的陶瓷基板，以减少高仰角天线区域范围）、一设置在第二绝缘基板30A的顶端上的第二电极层30B、及一设置在第二绝缘基板30A的底端上的第二接地层30C，其中黏着层被设置于电路基板10与第二接地层30C之间。

此外，配合图1B与图1C所示，关于第一馈入接脚21与第二馈入接脚31，举例来说：每一个第一馈入接脚21具有一外露且设置于低仰角天线20的顶端上的第一凸出部21A、一从第一凸出部21A向下延伸且裸露在低仰角天线20与电路基板10之间的第一内嵌部21B、及一从第一内嵌部21B向下延伸且穿过电路基板10的第一接脚部21C，其中接地接脚22与第一馈入接脚21的外形可以是一样的。再者，每一个所述第二馈入接脚31具有一外露且设置于所述第二电极层30B的顶端上的第二凸出部31A、一从所述第二凸出部31A向下延伸且同时嵌入所述第二电极层30B、所述第二绝缘基板30A、所述第二接地层30C及所述低仰角天线20内的第二内嵌部31B、及一从所述低仰角天线20向下延伸且穿过所述电路基板10的第二接脚部31C。

〔第二实施例〕

请参阅图2所示，本发明第二实施例提供一种高增益天线结构Z，其包括：一基板单元1、一第一天线单元2、一第二天线单元3及一天线耦合单元4。由图2与图1C的比较可知，本发明第二实施例与第一实施例最大的差别在于：在第二实施例中，低仰角天线20可为一种平板天线（PatchAntenna），更进一步来说，低仰角天线20可包括一第一绝缘基板20A、一设置在第一绝缘基板20A的顶端上的第一电极层20B、及一设置在第一绝缘基板20A的底端上的第一接地层20C。另外，低仰角天线20可直接通过黏着层（未标号）以设置在电路基板10的顶端上，其中黏着层被设置于电路基板10与第一接地层20C之间，并且每一个第一馈入接脚21具有一外露且设置于第一电极层20B的顶端上的第一凸出部21A、一从第一凸出部21A向下延伸且同时嵌入第一电极层20B、第一绝缘基板20A及第一接地层20C内的第一内嵌部21B、及一从第一内嵌部21B向下延伸且穿过电路基板10的第一接脚部21C。换言之，依据不同的设计需求，低仰角天线20可为一远离电路基板10一设定距离的金属板体（如第一实施例所示）、或为一种可直接通过黏着层以设置在电路基板10的顶端上的平板天线（如第二实施例所示）。

〔第三实施例〕

请参阅图3A至图3C所示，其中图3C为图3B的A部分的放大示意图。配合上述图式可知，本发明第三实施例提供一种高增益天线结构Z，其包括：一基板单元1、一第一天线单元2、一第二天线单元3及一天线耦合单元4，其中高增益天线结构Z被放置在一直径约为1米的金属圆盘5的上方处（如图3B所示），以用来提升低仰角增益值。

首先，配合图3A与图3B所示，基板单元1包括一电路基板10。第一天线单元2包括一设置在电路基板10上方一设定距离的低仰角天线20及至少一同时贯穿低仰角天线20及电路基板10的第一馈入接脚21，其中低仰角天线20具有一贯穿开口200。第二天线单元3包括一通过贯穿开口200以设置在电路基板10的顶端上的高仰角天线30及至少一同时贯穿高仰角天线30及电路基板10的第二馈入接脚31，其中高仰角天线30被贯穿开口200所裸露。天线耦合单元4包括一设置于高仰角天线30的正上方且对应于高仰角天线30的天线耦合金属件40，其中天线耦合金属件40可用来提升高仰角增益值。

再者，配合图3B与图3C所示，关于低仰角天线20与高仰角天线30，举例来说：低仰角天线20可为一远离电路基板10一设定距离的金属板体，也即低仰角天线20与电路基板10之间会形成一空气层。更进一步来说，低仰角天线20可通过任何种类的支撑结构（图未示），以支撑并定位在电路基板10的上方处。另外，高仰角天线30可为一种直接通过黏着层（未标号）以设置在电路基板10的顶端上的平板天线（PatchAntenna），更进一步来说，高仰角天线30可包括一第二绝缘基板30A（例如具有介电系数的陶瓷基板，以减少高仰角天线区域范围）、一设置在第二绝缘基板30A的顶端上的第二电极层30B、及一设置在第二绝缘基板30A的底端上的第二接地层30C，其中黏着层被设置于电路基板10与第二接地层30C之间。

此外，配合图3B与图3C所示，关于第一馈入接脚21与第二馈入接脚31，举例来说：每一个第一馈入接脚21具有一外露且设置于低仰角天线20的顶端上的第一凸出部21A、一从第一凸出部21A向下延伸且裸露在低仰角天线20与电路基板10之间的第一内嵌部21B、及一从第一内嵌部21B向下延伸且穿过电路基板10的第一接脚部21C。再者，每一个第二馈入接脚31具有一外露且设置于第二电极层30B的顶端上的第二凸出部31A、一从第二凸出部31A向下延伸且同时嵌入第二电极层30B、第二绝缘基板30A及第二接地层30C内的第二内嵌部31B、及一从第二内嵌部31B向下延伸且穿过电路基板10的第二接脚部31C。

〔第四实施例〕

请参阅图4所示，本发明第四实施例提供一种高增益天线结构Z，其包括：一基板单元1、一第一天线单元2、一第二天线单元3及一天线耦合单元4。由图4与图3C的比较可知，本发明第四实施例与第三实施例最大的差别在于：在第四实施例中，低仰角天线20可为一种平板天线（PatchAntenna），更进一步来说，低仰角天线20可包括一第一绝缘基板20A、一设置在第一绝缘基板20A的顶端上的第一电极层20B、及一设置在第一绝缘基板20A的底端上的第一接地层20C。另外，低仰角天线20可直接通过黏着层（未标号）以设置在电路基板10的顶端上，其中黏着层被设置于电路基板10与第一接地层20C之间，并且每一个第一馈入接脚21具有一外露且设置于第一电极层20B的顶端上的第一凸出部21A、一从第一凸出部21A向下延伸且同时嵌入第一电极层20B、第一绝缘基板20A及第一接地层20C内的第一内嵌部21B、及一从第一内嵌部21B向下延伸且穿过电路基板10的第一接脚部21C。换言之，依据不同的设计需求，低仰角天线20可为一远离电路基板10一设定距离的金属板体（如第三实施例所示）、或为一种可直接通过黏着层以设置在电路基板10的顶端上的平板天线（如第四实施例所示）。

〔实施例的可能效果〕

在双极化高增益天线结构Z的设计上，本发明采用一针对数字卫星广播天线低仰角增益值设计的第一天线单元2及一针对数字卫星广播天线高仰角增益值设计的第二天线单元3，在低仰角天线与高仰角天线设计上，分别采用双馈入接脚的设计方式，使天线产生左旋圆极化天线特性与右旋圆极化天线特性，以提升数字广播接收品质。在高仰角增益天线上，本发明设置一耦合金属件40，利用耦合方式提升高仰角增益值。在低仰角增益天线上，本发明设计一模态天线，朝45度仰角集中最大天线增益值，由于天线3dB衰减量较大，所以经由控制天线与1m金属圆盘5之间的距离来降低增益值衰减量，并改变最大增益值略向低仰角偏移，经固定设计后，天线高低仰角都有不错的增益效果。在天线实际接收上，需再以Switch来进行切换，以使得天线能接收到最佳的信号值。换言之，本发明可利用高仰角天线来接收高仰角卫星信号，并且利用低仰角天线来接收低仰角卫星信号，通过此种天线设计方式，以产生具有高增益、低轴比、阻抗匹配的圆极化天线特性。

以上所述仅为本发明的优选可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图式内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种天线结构，其特征在于，所述天线结构包括：

一基板单元，包括一电路基板；

一第一天线单元，包括一设置在所述电路基板的上方的低仰角天线及至少一同时贯穿所述低仰角天线及所述电路基板的第一馈入接脚；

一第二天线单元，包括一设置在所述低仰角天线的顶端上的高仰角天线及至少一同时贯穿所述高仰角天线、所述低仰角天线及所述电路基板的第二馈入接脚；以及

一天线耦合单元，所述天线耦合单元包括一设置于所述高仰角天线的上方且对应于所述高仰角天线的天线耦合金属件，以用来提升高仰角增益值；

其中，所述天线结构放置在一金属圆盘的上方处，以用来提升低仰角增益值。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述低仰角天线为一远离所述电路基板一设定距离的金属板体，且所述高仰角天线包括一第二绝缘基板、一设置在所述第二绝缘基板的顶端上的第二电极层、及一设置在所述第二绝缘基板的底端上的第二接地层。

3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，至少一所述第一馈入接脚具有一向下延伸且穿过所述电路基板的第一接脚部，且至少一所述第二馈入接脚具有一向下延伸且穿过所述电路基板的第二接脚部。

4.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述低仰角天线包括一第一绝缘基板、一设置在所述第一绝缘基板的顶端上的第一电极层、及一设置在所述第一绝缘基板的底端上的第一接地层，且所述高仰角天线包括一第二绝缘基板、一设置在所述第二绝缘基板的顶端上的第二电极层、及一设置在所述第二绝缘基板的底端上的第二接地层。

5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述低仰角天线设置在所述电路基板的顶端上，至少一所述第一馈入接脚具有一向下延伸且穿过所述电路基板的第一接脚部，且至少一所述第二馈入接脚具有一向下延伸且穿过所述电路基板的第二接脚部。

6.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一天线单元包括至少一同时贯穿所述低仰角天线及所述电路基板的接地接脚。

7.一种天线结构，其特征在于，所述天线结构包括：

一基板单元，包括一电路基板；

一第一天线单元，包括一设置在所述电路基板的上方的低仰角天线及至少一同时贯穿所述低仰角天线及所述电路基板的第一馈入接脚，其中所述低仰角天线具有一贯穿开口；

一第二天线单元，包括一通过所述贯穿开口以设置在所述电路基板的顶端上的高仰角天线及至少一同时贯穿所述高仰角天线及所述电路基板的第二馈入接脚，其中所述高仰角天线被所述贯穿开口所裸露；以及

一天线耦合单元，所述天线耦合单元包括一设置于所述高仰角天线的上方且对应于所述高仰角天线的天线耦合金属件，以用来提升高仰角增益值；

其中，所述天线结构放置在一金属圆盘的上方处，以用来提升低仰角增益值。

8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述低仰角天线为一远离所述电路基板一设定距离的金属板体，且所述高仰角天线包括一第二绝缘基板、一设置在所述第二绝缘基板的顶端上的第二电极层、及一设置在所述第二绝缘基板的底端上的第二接地层。

9.根据权利要求8所述的天线结构，其特征在于，至少一所述第一馈入接脚具有一向下延伸且穿过所述电路基板的第一接脚部，且至少一所述第二馈入接脚具有一向下延伸且穿过所述电路基板的第二接脚部。

10.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述低仰角天线包括一第一绝缘基板、一设置在所述第一绝缘基板的顶端上的第一电极层、及一设置在所述第一绝缘基板的底端上的第一接地层，且所述高仰角天线包括一第二绝缘基板、一设置在所述第二绝缘基板的顶端上的第二电极层、及一设置在所述第二绝缘基板的底端上的第二接地层。

11.根据权利要求10所述的天线结构，其特征在于，所述低仰角天线设置在所述电路基板的顶端上，至少一所述第一馈入接脚具有一向下延伸且穿过所述电路基板的第一接脚部，且至少一所述第二馈入接脚具有一向下延伸且穿过所述电路基板的第二接脚部。