CN205385106U - 天线结构 - Google Patents

Abstract

一种天线结构，覆设于一块具有一条轴线的介质基板上，且包含一个位于该轴线一侧的第一辐射体，及一个与该第一辐射体镜像地对称于该轴线的第二辐射体。该第一辐射体是由至少五个呈凸四边形的金属片相邻接，以形成一个具有一个缺口的环状外形，且包括一个高频辐射部、一个低频辐射部，及一个介于该高、低频辐射部之间的馈入部。借由所述独具设计巧思的金属片进行阻抗匹配，不仅能屏除巴伦电路的设置，而且有效地减少接收辐射部的覆设面积，以降低制造成本。此外，根据实验结果，还能提升数字电视信号的接收效能。

Description

天线结构

技术领域

本实用新型涉及一种天线结构，特别是涉及一种自调整匹配阻抗且薄型化的天线结构。

背景技术

随着数字化生活的到来，许多国家已全面地将电视信号数字化，不仅能更有效地利用通信频道资源，而且有助于提升收视画面的质量。其中，用来接收—由无线电视台所发出—数字电波的天线装置是作为影音装置与传播环境的重要中介组件，不但肩负着电信号与电磁场信号的转换，还必须利用自身的天线结构来产生合适的辐射场型，以降低特定带宽的电磁波的衰减损失率，从而提高接收信号的信号噪声比(Signal-to-NoiseRatio，SNR)。

图1是一种现有用于接收数字电视信号的天线结构710，是覆设于一块略呈矩形且具有一条轴线L的介质基板720上，并包括两个分别镜像地对称于该轴线L的耦合辐射部711，及一个由所述耦合辐射部711围绕形成，且略呈三角形的透空部712。该天线结构710虽然可以通过所述耦合辐射部711所产生的等效电容及电感，以形成慢波效果，而让整体结构得以小型化，且得以免除巴伦(Balun)电路的设置。但是，所述耦合辐射部711所占该天线结构710的面积比明显地过大，因而需要较多的金属材料，使得制造成本提高；同时根据图5中的虚线所表示出该天线结构710的信号衰减率，在目前所常用的数字电视频段—470MHz至700MHz—内的信号表现还有待进一步提升。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能有效降低制造成本，同时提升数字电视信号接收效能的天线结构。

本实用新型天线结构，覆设于一块具有一条轴线的介质基板上，且包含一个第一辐射体，及一个与该第一辐射体镜像地对称于该轴线的第二辐射体。

该第一辐射体是位于该轴线一侧，并由至少五个呈凸四边形的金属片相邻接，以形成一个具有一个缺口的环状外形，且包括一个高频辐射部、一个低频辐射部，及一个介于该高、低频辐射部之间的馈入部。

较佳地，每一个金属片具有一个内绕边、一个外绕边，及连接该内、外绕边的两个连接边；所述内绕边与该缺口共同围绕出一个透空部；相邻的两个金属片彼此邻接的连接边长度相等，而能相互拼接，且所述金属片的内绕边所夹的角度为钝角。

较佳地，该馈入部是形成于其中一个金属片，且该金属片的外绕边平行于该轴线。

较佳地，该馈入部具有一个馈入点。

较佳地，该高频辐射部具有一个高频末端，该低频辐射部具有一个低频末端；该高频末端与该低频末端皆平行于该轴线，且彼此间隔该缺口。

较佳地，该第一、二辐射体的高频辐射部相配合，而能用于接收一个高频操作频带；每一个辐射体中，该高频末端至该馈入点的有效电流路径接近该高频操作频带的中心频率的四分之一个波长。

较佳地，该高频操作频带涵盖400MHz至800MHz的频域。

较佳地，该第一、二辐射体的低频辐射部相配合，而能用于接收一个低频操作频带；每一个辐射体中，该低频末端至该馈入点的有效电流路径接近该低频操作频带的中心频率的四分之一个波长。

较佳地，该低频操作频带涵盖150MHz至250MHz的频域。

较佳地，该高频末端与该低频末端的长度介于30公厘至55公厘之间。

本实用新型的有益效果在于：借由所述独具设计巧思的金属片进行阻抗匹配，不仅能屏除巴伦电路的设置，而且有效地减少接收辐射部的覆设面积，以降低制造成本，同时还能提升数字电视信号的接收效能。

附图说明

本实用新型的其他特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是一个示意图，说明一个覆设于一块介质基板的现有天线结构；

图2是一个示意图，说明本实用新型天线结构的一个实施例，且该实施例覆设于一块介质基板；

图3是一个局部示意图，说明该实施例中的一个第二辐射体是由多个金属片邻接构成；

图4是一个示意图，说明调整该实施例中的所述金属片的各边长度，以得到另外一种天线结构的实施态样；

图5是一个天线增益比较图，比较该现有天线与该实施例在47MHz至700MHz之间频段的信号衰减率。

具体实施方式

参阅图2，本实用新型天线结构的一个实施例是覆设于一块具有一条轴线L的介质基板600上。其中，该介质基板600能采用塑料，或是玻璃纤维等绝缘材料制成，而能在其上涂布如银、铜等金属导体。同时，该介质基板600能依照使用者需求，增添挠曲特性或色彩，以增加整体运用弹性。

参阅图2，该实施例包含一个位于该轴线L一侧的第一辐射体100，及一个与该第一辐射体100镜像地对称于该轴线L的第二辐射体200。因此，该第二辐射体200所具有的组件均与该第一辐射体100相同，所以对于后续的说明内容及图式，该第一、二辐射体100、200中相同的组件是采用相同编号进行描述。

参阅图2，该第一辐射体100包括一个高频辐射部110、一个低频辐射部120，及一个介于该高、低频辐射部110、120之间的馈入部130。其中，该高频辐射部110具有一个高频末端111；该低频辐射部120具有一个低频末端121；该馈入部130具有一个馈入点131。而且，该高频末端111与该低频末端121皆平行于该轴线L，且彼此间隔一个缺口400，使得该第一辐射体100略呈C字形。

由于本实用新型天线结构可以视为由多个呈凸四边形的金属片相邻接而成，并且为了要能屏除一般偶极天线(DipoleAntenna)所必须安装的巴伦(Balun)电路，就必须根据每一个金属片的阻抗进行设计，使得该天线结构在接收信号而产生的高频电流，流向连接于所述馈入点131的一个同轴电缆屏蔽层(图未示)时，能够受到所述金属片的阻抗抑制，以避免该高频电流影响到天线的辐射场型。因此，整体天线结构布局必须要注意的细节，例如所述金属片的材料、几何尺寸，以及各金属片之间的配置等，就显得格外重要。

因此，将更进一步说明该实施例中的结构。

参阅图3，为该实施例中的第二辐射体200，并且根据其形状上的转折角点，将其划分成六个呈凸四边形的金属片，而分别给予310、320、…至360的组件编号。同时，对应于图2中该第一辐射体100的组件编号，所述金属片310、320是构成该高频辐射部110；该金属片330单一个构成该馈入部130，并且该馈入点131是设置于其上；所述金属片340、350、360则是构成该低频辐射部120。要说明的是，该实施例虽然是以六个金属片为实施态样，但不应以此为限，也能为六个以上或是五个金属片进行连接组合。只是愈多个金属片，表示需要考虑的长度及外形参数也愈多，造成天线结构设计上的复杂度提高。此外，虽然可以将形成该低频辐射部120的三个金属片340、350、360简化为两个，而仅共需五个金属片，但是由实验得知，如此的配置会对低频信号的接收造成不利的影响。因此，以六个金属片来进行设计，并组合成每一个辐射体是较佳的做法。

另外，如图2与图3所示，定义每一个金属片310～360的四个边，以该金属片310为例，该金属片310具有一个内绕边311、一个外绕边312，及连接该内、外绕边311、312的两个连接边313；其余金属片320～360均以此类推。如此一来，所述内绕边311～361与该缺口400共同围绕出一个透空部500；并且，在该实施例中，相邻的两个内绕边所夹的角度均为钝角，使得该透空部500略呈椭圆形，这不仅能让该第一、二辐射体100、200有更大的展开辐长，而且能减少电荷累积于相邻两个内绕边的转折处。此外，该馈入部130是形成于该金属片330，且该金属片330的外绕边332平行于该轴线L。

要说明的是，所述金属片310～360的边长、外形都与其材质及所设定的阻抗大小相关，因此都有一个定的范围界定。并且，相邻的两个金属片彼此邻接的连接边313～363长度相等，才能相互拼接。另外，未与其它连接边相连接的其中一个连接边313为该高频末端111；而同样未与其它连接边相连接的其中一个连接边363为该低频末端121。值得一提的是，经由实验结果能归纳出，该高、低频末端111、121的长度会大大地影响着接收信号质量，尤其是对于甚高频(VeryHighFrequency，VHF)频段的接收效能更为显著。并且，其长度与接收效能有着正相关性，因此不宜过短，应至少有30公厘；而最大长度则相关于整体天线尺寸，就该实施例而言，该高、低频末端111、121的长度最多为55公厘。

其它边长尺寸范围如下：

该内绕边311介于80公厘至120公厘之间；该外绕边312介于70公厘至110公厘之间；该金属片310与该金属片320相连接的连接边313(323)介于20公厘至30公厘之间；该内绕边321介于60公厘至90公厘之间；该外绕边322介于75公厘至115公厘之间；该金属片320与该金属片330相连接的连接边323(333)介于15公厘至25公厘之间；该内绕边331介于50公厘至80公厘之间；该外绕边332介于70公厘至120公厘之间；该金属片330与该金属片340相连接的连接边333(343)介于15公厘至25公厘之间；该内绕边341介于45公厘至75公厘之间；该外绕边342介于50公厘至80公厘之间；该金属片340与该金属片350相连接的连接边343(353)介于10公厘至15公厘之间；该内绕边351介于50公厘至75公厘之间；该外绕边352介于60公厘至90公厘之间；该金属片350与该金属片360相连接的连接边353(363)介于15公厘至25公厘之间；该内绕边361介于50公厘至75公厘之间；该外绕边362介于30公厘至60公厘之间。

此外，根据偶极天线的设计概念，当两个单极天线所展开的角度愈大，其相对低频—如VHF—的信号接收率愈好；但对于相对高频—如UHF(UltraHighFrequency，特高频)—的信号接收率愈差，而夹角约在90度附近对于两频段而言是为较佳的平衡点。因此，该第一、二辐射体100、200的外绕边342彼此所夹的角度介于80度至120度之间，以获得较佳的低频接收效能；该第一、二辐射体100、200的外绕边322彼此所夹的角度介于50度至100度之间，以获得较佳的高频接收效能。另外，该第一、二辐射体100、200的外绕边332彼此间隔5公厘至15公厘之间。

要说明的是，随着所述金属片310～360的材料电导率(ElectricConductivity)提高，虽然单位成本较高，但是能产生较低的阻抗，而让所述金属片310～360的面积缩小，减少制造材料的使用量。因此，若是要考虑到制造成本的降低，就必须全面地衡量成本及效益。举例来说，对图2的实施例而言，是以电导率(ElectricConductivity)最高的银进行制程，不过不应以此为限，也能混杂其它金属，以降低单位成本。但是，对应其所产生的阻抗进行匹配，可能会设计出如图4所示的另一种实施态样。

借此，该第一、二辐射体100、200的高频辐射部110相配合，且由每一个高频末端111至与其电导通的该馈入点131的有效电流路径接近125公厘。因此，根据天线设计原理，所述高频辐射部110足以接收一个涵盖400MHz至800MHz频域的高频操作频带。另外，该第一、二辐射体100、200的低频辐射部120相配合，且由每一个低频末端121至与其电导通的该馈入点131的有效电流路径接近375公厘。因此，所述低频辐射部120足以接收一个涵盖150MHz至250MHz频域的低频操作频带。

经由实验验证，本实用新型天线结构在接收47MHz至700MHz之间频段的信号衰减率如图5的实线所示，并与该现有天线—以虚线表示—进行比较。其中，在470MHz至600MHz的常用数字电视频段中，本实用新型的信号衰减率表现的确有所提升，意即可获得更佳的收讯质量。并且，本实用新型在174MHz至230MHz之间属于甚高频频段的信号衰减率同样有所改善，因此也适于接收如广播电台或无线电频道等短途传送媒体的信号。

综上所述，本实用新型天线结构借由独具设计巧思的金属片310～360进行阻抗匹配，不仅能免去巴伦电路的设置，同时还能有效地缩减接收辐射部的覆设面积，以降低制造成本。另外，根据实验验证，该天线结构不仅能提升数字电视信号的接收效能，同时也适于接收如广播电台或无线电频道等短途传送媒体的信号，所以确实能达成本实用新型的目的。

以上所述者，仅为本实用新型的实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型的范围。

Claims (10)

1.一种天线结构，覆设于一块具有一条轴线的介质基板上，并包含一个第一辐射体，及一个与该第一辐射体镜像地对称于该轴线的第二辐射体；其特征在于：

该第一辐射体是位于该轴线一侧，并由至少五个呈凸四边形的金属片相邻接，以形成一个具有一个缺口的环状外形，且包括一个高频辐射部、一个低频辐射部，及一个介于该高、低频辐射部之间的馈入部。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于：每一个金属片具有一个内绕边、一个外绕边，及连接该内、外绕边的两个连接边；所述内绕边与该缺口共同围绕出一个透空部；相邻的两个金属片彼此邻接的连接边长度相等，而能相互拼接，且所述金属片的内绕边所夹的角度为钝角。

3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于：该馈入部是形成于其中一个金属片，且该金属片的外绕边平行于该轴线。

4.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于：该馈入部具有一个馈入点。

5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于：该高频辐射部具有一个高频末端，该低频辐射部具有一个低频末端；该高频末端与该低频末端皆平行于该轴线，且彼此间隔该缺口。

6.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于：该第一、二辐射体的高频辐射部相配合，而能用于接收一个高频操作频带；每一个辐射体中，该高频末端至该馈入点的有效电流路径接近该高频操作频带的中心频率的四分之一个波长。

7.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于：该高频操作频带涵盖400MHz至800MHz的频域。

8.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于：该第一、二辐射体的低频辐射部相配合，而能用于接收一个低频操作频带；每一个辐射体中，该低频末端至该馈入点的有效电流路径接近该低频操作频带的中心频率的四分之一个波长。

9.根据权利要求8所述的天线结构，其特征在于：该低频操作频带涵盖150MHz至250MHz的频域。

10.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于：该高频末端与该低频末端的长度介于30公厘至55公厘之间。