CN1964136B - 偶极天线 - Google Patents

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Abstract

设置一额外的发射体于偶极天线的二共振发射体所包含之一第一共振发射体上，以使得该额外的发射体与一该偶极天线所包含之一第二共振发射体形成一开口，该额外的发射体亦可称为一袖口端。通过该开口引发的电容效应大幅提升该偶极天线的有效频宽，以使得该偶极天线应用于一般的数字电视宽频天线时可接收到更多的频道。

Description

偶极天线
【技术领域】
本发明系有关于一种偶极天线，尤指一种形成于一基板上并用来发射一信号的偶极天线。
【背景技术】
一般偶极天线在使用时，系根据其有效频宽的影响来决定其用途。而其中使用范围最广的用途系有关于使用在数字家电上的整合型数字电视宽频天线，且此类整合型数字电视宽频天线的需求频宽系约为460至860百万赫(MHz)。但是由于受到结构上的限制，一般的偶极天线鲜少能完全涵盖该需求频宽，且一般的偶极天线所涵盖的有效频宽经由调整后皆约略只能涵盖约该需求频宽所包含的百分之二十的范围左右，此种现象对于想要扩展整合型数字电视宽频天线的有效频宽以扩大数字家电的使用范围的用途来说系为不小的限制。
请参阅图1，其为一种先前技术所提供的偶极天线100的示意图，偶极天线100系形成于一基板102上以用来发射一第一信号。如图1所示，偶极天线100系包含一第一发射体104，一馈入线106，耦合于第一发射体104之一端，一信号源108，耦合于馈入线106并用来提供该第一信号，一地线110，耦合于信号源108，以及一第二发射体112，耦合于地线110之一端。偶极天线100的运作方式系利用第一发射体104与第二发射体112的共振特性来传送与接收信号，意即第一发射体104与第二发射体112为一对共振的发射体。第一发射体104与第二发射体112的长度可以影响传送与接收信号的频率范围，因此将第一发射体104与第二发射体112的长度设计为该第一信号的四分之一波长以使得偶极天线100可以一有效功率发射该第一信号，并使得偶极天线100可在一特定的有效频宽内发射该第一信号。该有效频宽系如同以上所述，只能涵盖约该需求频宽所包含的百分之二十的范围左右。
【发明内容】
本发明提供一种偶极天线，形成于一基板上并用来发射信号，该偶极天线包含一第一发射体，一第二发射体，用来与该第一发射体共振以发射信号，及一开口状结构，其底部连接于该第二发射体。其中该第一发射体系形成于该开口状结构内部，且该第一发射体与该开口状结构分离。
【附图说明】
图1为一种先前技术的偶极天线形成于一基板上的示意图。
图2为本发明偶极天线形成于一基板上的示意图。
图3为图2的偶极天线以一微带线结构馈入信号的示意图。
图4为本发明所提供的另一种偶极天线形成于一基板上的示意图。
图5为本发明图2及图4所提供的偶极天线与先前技术图1所提供的偶极天线的信号量测实验比较图。
图6为图4的偶极天线以一微带线馈入信号的示意图。
【具体实施方式】
请参阅图2，其为本发明所提供的偶极天线200的示意图，偶极天线200系形成于一基板202上以用来发射一第二信号。偶极天线200系包含一第一发射体204，其长度系约为该第二信号的四分之一波长，一馈入线206，耦合于第一发射体204，一信号源208，耦合于馈入线206并用来提供该第二信号，一地线210，耦合于信号源208，一第二发射体212，接合于地线210，且第二发射体212的长度系约为该第二信号的四分之一波长，以及一开口状结构214，与第二发射体212接合于第二发射体212与地线210耦合的处，且开口状结构214路径的长度系约为该第二信号的四分之一波长。开口状结构214亦可称为一袖口端(sleeve)，且第一发射体208与第二发射体212系为一对共振的发射体。
如图2所示，开口状结构214系以形成一开口的方式接合于第二发射体212，且第一发射体204系形成于该开口内而未接合于开口状结构214。根据信号源208的设置方式可知，流经第一发射体204的电流方向必与流经第二发射体212的电流方向相反，且流经第一发射体204的电流方向必与流经开口状结构214的电流方向相反，因此开口状结构214与第一发射体204之间将因该开口的形成与相反的电流方向而造成一电容效应。本发明所使用的基板202系为一印刷电路板，以用来提升该电容效应的强度，并藉此大幅提升偶极天线200的有效频宽以使得偶极天线200的有效频宽可涵盖先前技术所提及的需求频宽约百分之七十以上，亦即460至860百万赫兹频宽约百分之七十以上。
请参阅图3，其为本发明提供的偶极天线220以一微带线(microstrip)结构馈入信号的示意图，且偶极天线220系由图2的偶极天线200设置该微带线结构所得到。如图3所示，一导体线216接合于第一发射体204之一端与馈入线206之间。一连接部218延伸自开口状结构214并接合于地线210。导体线216系用来经由馈入线206馈入信号源208之一信号至第一发射体204。连接部218系用来经由地线210馈入该信号至连接部218。导体线216和连接部218系与基板202所包含之一部分形成一微带线结构，且与导体线216和连接部218形成该微带线结构的基板202的部分区域即为图3所示的虚线S包围的区域。因此使用导体线216之后，偶极天线220可形成于一厚度较小的基板202，并连带缩小偶极天线220的体积，因此会提升偶极天线220于数字电视宽频天线的实用性。
请参阅图4，其为本发明所提供的另一种偶极天线300的示意图，偶极天线300系形成于一基板302上以发射一第三信号。偶极天线300系包含一第一发射体304，其长度系约为该第三信号的四分的一波长，一第一分支部306，其一端系耦合于第一发射体304的第二端并朝向第一发射体304的第一端弯折，且第一发射体304与第一分支部306长度的和系约为该第三信号的四分之一波长，一第二分支部308，其一端系耦合于第一发射体304的第二端并朝向第一发射体304的第一端弯折，且第一发射体304与第二分支部308长度的和系约为该第三信号的四分之一波长，一馈入线310，耦合于第一发射体304的第二端，一信号源312，耦合于馈入线310，一地线314，耦合于信号源312，一第二发射体316，其第一端系耦合于地线314，一底部360，连接于第二发射体316，一第一梁352，连接于第二发射体316，一第二梁322，连接于第二发射体316，底部360、第一梁352、与第二梁322形成一长度和约为该第三信号的四分之一波长的第一开口状结构，且第一发射体304系形成于该第一开口状结构内而未接合于该第一开口状结构，一第三分支部318，其一端系耦合于第二发射体316的第二端并朝向第二发射体316的第一端弯折，且第二发射体316与第三分支部318长度的和系约为该第三信号的四分之一波长，一第四分支部320，其一端系耦合于第二发射体316的第二端并朝向第二发射体的第一端弯折，且第二发射体316与第四分支部320长度的和系约为该第三信号的四分之一波长，一第三梁326，延伸自底部360，一第四梁324，延伸自底部360，底部360、第三梁326、与第四梁324形成一长度约为该第三信号的四分之一波长的第二开口状结构，且第二发射体316系形成于该第二开口状结构内而未接合于该第二开口状结构。第一发射体304与第二发射体316系为一对共振的发射体。
根据信号源312的设置方式可知，流经第一发射体304的电流方向必与流经第一梁352和第二梁322的电流方向相反，因此第一发射体304与第一梁352和第二梁322之间将因该第一开口状结构的形成与相反的电流方向而造成一电容效应。本发明所使用的基板302系为一印刷电路板，以用来提升该电容效应的强度，并藉此大幅提升偶极天线200的有效频宽以使得偶极天线200的有效频宽可涵盖先前技术所提及的需求频宽约百分之七十以上，亦即460至860百万赫兹频宽约百分之七十以上。
图4中，第一发射体304与第一分支部306长度的和系约为该第三信号的四分之一波长的设置方式系为了缩小偶极天线300于基板302实作上的大小，进而提高偶极天线300应用于一般数字电视宽频天线的实用性，第一发射体304与第二分支部308长度的和系约为该第三信号的四分之一波长的设置方式系基于同样的理由而设计，且第一分支部306与第二分支部308需同时接合于第一发射体304的第一端以使偶极天线300可于单一方向集中发射该第三信号。同理，第二发射体316与第三分支部318长度的和系约为该第三信号的四分之一波长，第二发射体316与第四分支部320长度的和系约为该第三信号的四分之一波长的设置方式系同样地用来缩小偶极天线300于基板302实作上的大小，进而提高偶极天线300应用于一般数字电视宽频天线的实用性。且第三分支部318与第四分支部320需同时接合于第二发射体316的第一端以使得偶极天线300可于单一方向集中发射该第三信号。再者，于第一发射体304的第一端与第二发射体316的第二端同时实施此种缩小偶极天线300于基板302实作上的大小的方法系为必要的方式，以使得偶极天线300可维持与先前技术的偶极天线100同样的基本架构，亦即维持相对于信号源312的两端的发射体长度相同的基本架构，且该基本架构于偶极天线200亦然。
图4中，第三梁326与第四梁324的设置虽然并非为必要的设置，但该设置仍需满足第四梁324、第三梁326与底部360形成一第二开口状结构，且该第二开口状结构的长度系约为该第三信号的四分之一波长，以及第二发射体316系形成于该第二开口状结构内的条件。反之，亦可不设置第四梁324与第三梁326，且并不会影响到偶极天线300达到涵盖需求频宽百分之七十以上的效果。
请参阅图5，其为本发明所提供的偶极天线200或300与先前技术所提供的偶极天线100的信号量测实验比较图。在图5中，偶极天线100、200、300系在驻波比(即VSWR)为3的情况下运作。如先前技术的偶极天线100所提及，偶极天线100的有效频宽约为所需频宽的百分之二十左右，在图5中，偶极天线100的波形A与驻波比为3的基准线的二交点系为有效频宽的长度，且约为所需频宽的百分之二十五左右。偶极天线200或300的波形B与驻波比为3的基准线系只有一交点，因此其有效频宽的长度系由该交点至约900百万赫兹长度，且该长度系约占所需频宽百分之八十以上。
请参阅图6，其为本发明所提供的偶极天线350以一微带线结构(microstrip)作为导体线馈入信号的示意图。导体线328的第一端系接合于第一发射体304的第二端，导体线328的第二端系耦合于馈入线310以馈入一信号，且一连接部330系延伸自第二梁322。导体线328和连接部330系与基板302所包含之一部分形成一微带线结构，且与导体线328和连接部330形成该微带线结构的基板302的部分区域即为图6所示的虚线T包围的区域。因此使用导体线328之后，偶极天线300可形成于一厚度较小的基板302，并连带缩小偶极天线300的体积，因此会提升偶极天线300于数字电视宽频天线的实用性。再者，使用微带线以馈入一信号的馈入方式同样的可用于偶极天线200，在此不予赘述。
本发明所提供的偶极天线，以增加额外的发射体而与其中一个共振发射体形成开口的方式来引发一电容效应，并配合该偶极天线形成于一印刷电路板上的方式使得原本共振的二发射体所发射信号的有效频宽可以由先前技术中约百分之二十的程度提高到百分之七十以上。如此一来，当本发明的偶极天线应用于一般的数字电视宽频天线时，可增加该数字电视宽频天线所能够收到的频道数目并同时增加该数字电视宽频天线的用途。除此以外，本发明所提供的偶极天线也可将原本共振的二共振发射体以共振长度不变但缩小体积的方式来实施，因此可缩小偶极天线整体的体积而提高运用于数字电视宽频天线时的实用性。本发明所提供的偶极天线可另以一微带线将欲发射的信号馈入至该偶极天线，并配合印刷电路板的体积以缩小偶极天线整体的体积，并藉此提高该偶极天线运用于数字电视宽频天线时的实用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (22)

1.一种偶极天线，形成于一基板上并用来发射信号，该偶极天线包含：
一第一发射体；
一第二发射体，用来与该第一发射体共振以发射信号；及
一开口状结构，其底部连接于该第二发射体；
其中该第一发射体系形成于该开口状结构内部，且该第一发射体与该开口状结构分离。
2.根据权利要求1所述的偶极天线，其特征在于，其系形成于一印刷电路板上。
3.根据权利要求1所述的偶极天线，其特征在于，该第一发射体的长度系约为馈入该第一发射体的信号的四分之一波长。
4.根据权利要求1所述的偶极天线，其特征在于，该第二发射体的长度系约为馈入该第一发射体的信号的四分之一波长。
5.根据权利要求1所述的偶极天线，其特征在于，该开口状结构的路径长度系约为馈入该第一发射体的信号的四分之一波长。
6.根据权利要求1所述的偶极天线，其特征在于，更包含一连接部，延伸自该开口状结构。
7.根据权利要求6所述的偶极天线，其特征在于，另包含一导体线，接合于该第一发射体之一端与该连接部之一端，用来馈入信号至该第一发射体与该第二发射体。
8.一种偶极天线，其形成于一基板上并用来发射信号，该偶极天线系包含：一第一发射体，具有一第一端以及一第二端，且该第一发射体的该第二端具有一第一分支部以及一第二分支部；
一第二发射体，具有一第一端以及一第二端，且该第二发射体的该第二端具有一第三分支部以及一第四分支部；及
一底部，连接一第一梁以及一第二梁，形成一第一开口状结构；
其中，该底部接合于该第二发射体的该第一端，且该第一发射体系形成于该第一梁、该底部以及该第二梁所形成的该第一开口状结构内部，且未接合于该第一开口状结构的该底部。
9.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，该第一发射体与该第一分支部长度的和系约为馈入该第一发射体的信号的四分之一波长。
10.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，该第一发射体与该第二分支部长度的和系约为馈入该第一发射体的信号的四分之一波长。
11.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，该第二发射体与该第三分支部长度的和系约为馈入该第一发射体的信号的四分之一波长。
12.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，该第二发射体与该第四分支部长度的和系约为馈入该第一发射体的信号的四分之一波长。
13.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，该第一梁、该底部以及该第二梁的长度和系约为馈入该第一发射体的信号的四分之一波长。
14.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，其另包含一第三梁以及一第四梁分别延伸自该底部，且该第三梁以及该第四梁与该底部形成一第二开口状结构，该第二发射体并形成于该第二开口状结构内。
15.根据权利要求14所述的偶极天线，其特征在于，该第三梁、该底部以及该第四梁的长度和系约为馈入该第一发射体的信号的四分之一波长。
16.根据权利要求14所述的偶极天线，其特征在于，更包含一连接部，延伸自该第一开口状结构与该第二开口状结构。
17.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，另包含一导体线，接合于该第一发射体的该第一端与该连接部之一端，用来馈入信号至该第一发射体与该第二发射体。
18.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，系形成于一印刷电路板上。
19.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，该第一分支部自该第一发射体的该第二端延伸并朝向该第一发射体的该第一端弯折。
20.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，该第二分支部自该第一发射体的该第二端延伸并朝向该第一发射体的该第一端弯折。
21.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，该第三分支部自该第二发射体的该第二端延伸并朝向该第二发射体的该第一端弯折。
22.根据权利要求8所述的偶极天线，其特征在于，该第四分支部自该第二发射体的该第二端延伸并朝向该第二发射体的该第一端弯折。
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