TWI414109B - 雙支路寬頻天線及其數位電視裝置 - Google Patents

Description

雙支路寬頻天線及其數位電視裝置

本發明係有關於一種寬頻天線，特別是有關於一種適用於可攜式多媒體播放器、數位電視裝置之雙支路寬頻天線。

在資訊傳播快速的時代，電視已是一般人們接收新聞、娛樂、休閒及資訊不可或缺的角色。隨著無線通訊的發展，過去電視節目以類比方式所傳遞訊號，再經由類比電視將其影像呈現出來，其訊號傳送過程不但易受雜訊干擾，所呈現的畫面清晰度和穩定度也因此降低許多。

相較之下，以數位方式所傳遞的訊號，不但在畫質上的呈現較佳，訊號也較穩定，更可以提供進一步的多媒體服務，因此，以數位電視系統取代傳統的類比電視系統已成為必然之趨勢，而結合數位電視功能的可攜式多媒體播放產品更可預期將具有相當大的市場商機。為了達到此一目的，如何設計出一結構簡單、外型輕薄且容易整合於可攜式裝置之數位電視天線，就成為需要解決的一大問題。

台灣專利公告號M269,583"數位電視接收天線"，其揭示一種數位電視接收天線，但該天線結構複雜，因而天線製作成本較高、阻抗頻寬較小。而台灣專利公告號D105,579"數位電視接收天線"所揭示之一種數位電視接收天線，其有天線尺寸過大之缺點，使得該天線在實際操作時，雖然可接收數位電視訊號，但不適合應用於一般可攜 式的行動產品中。為解決這些問題，我們提出一種創新的數位電視接收天線設計，不僅可產生一寬頻操作頻寬完全涵蓋數位電視頻道(470~862 MHz)，同時本發明天線結構簡單、製作容易，相當適合應用於可攜式數位電視產品或多媒體播放器上。

本發明之目的在於分別藉由一較短之第一輻射金屬臂共振出一較高頻(約700 MHz)模態，和一較長之第二輻射金屬臂共振出較低頻(約500 MHz)之模態，且以彎折之方式，使第二輻射金屬臂之末端朝向第一輻射金屬臂之末端方向延伸，且與第一輻射金屬臂之末端具有一特定間距。藉由調整該間距的方式，可以有效的改善較低頻率共振模態之匹配，進而與較高頻共振模態合成產生一操作頻寬完全涵蓋數位電視頻道(470~862 MHz)。

本發明係提供一種雙支路寬頻天線，包含一接地面；及一輻射部，大致為一平面結構，包含一第一輻射金屬臂，具有一起始端和末端，其起始端位於該接地面之一邊緣附近，為該天線之饋入點，其末端藉由至少一次彎折之方式，朝向該輻射部之中心線方向延伸；及一第二輻射金屬臂，具有一起始端和一末端，其起始端電氣連接至該第一輻射金屬臂之起始端附近，其末端藉由至少一次彎折之方式，朝向該第一輻射金屬臂之末端方向延伸，與該第一輻射金屬臂之末端具有一特定間距。

請參考第1圖，第1圖為本發明雙支路寬頻天線之第一實施例之示意圖。雙支路寬頻天線包含一接地面12及一輻射部13。輻射部13大致為一平面結構，包含一第一輻射金屬臂14以及一第二輻射金屬臂15。第一輻射金屬臂14具有一起始端141以及一末端142，起始端141位於接地面12之邊緣121附近，為天線之饋入點，末端142藉由至少一次彎折之方式，朝向輻射部13之中心線16方向延伸。第二輻射金屬臂15具有一起始端151以及一末端152，起始端151電氣連接至第一輻射金屬臂14之起始端141附近，末端152藉由至少一次彎折之方式，朝向第一輻射金屬臂14之末端142方向延伸，與第一輻射金屬臂14之末端142具有一特定間距g，一般特定間距g須為25 mm以下。輻射部13可由印刷或蝕刻技術形成於一介質基板11上，輻射部13也可由一單一金屬片沖壓或切割製作形成，固定於介質基板11上。接地面12為一可攜式多媒體播放器之接地系統。

請參考第2圖，第2圖為本發明雙支路寬頻天線應用於可攜式多媒體播放器21之示意圖。此雙支路寬頻天線大致為一平面結構，因此天線於未使用狀態時可摺疊置放於多媒體播放器21之液晶螢幕面板上，不但易於收藏，且不會破壞產品之外觀。請參考第3圖，第3圖為本發明雙支路寬頻天線之返回損失(return loss)量測結果之示意圖。在本實施例中，雙支路寬頻天線之尺寸如下：接地面12，長度約為130 mm，寬度約為80 mm；輻射部13，大 致為一130 mm×35 mm之平面結構，第一輻射金屬臂14之起始端141和末端142，其寬度分別為3 mm與12 mm，且起始端141與末端142的距離約為中心頻率700 MHz對應的波長的0.25倍，約為107 mm；第二輻射金屬臂15之起始端151與末端152，其寬度分別為2 mm與7m m，且起始端151與末端152的距離約為中心頻率500 MHz對應的波長的0.25倍，約為150 mm；第一輻射金屬臂之末端142與第二輻射金屬臂之末端152之特定間距g為15 mm。第3圖中，縱軸表示返回損失值，橫軸表示操作頻率。由量測結果可知，本發明天線在470~862 MHz數位電視頻帶內，天線返回損失值均高於5 dB，因此，天線返回損失位準能夠滿足數位電視系統之實際應用需求。

請參考第4圖以及第5圖。第4圖為本發明雙支路寬頻天線於500 MHz之輻射場型圖。第5圖為本發明雙支路寬頻天線於700 MHz之輻射場型圖。由所得之結果，本發明天線在x-y平面(水平面)，有一大致為全向性的輻射場型，滿足數位電視接收天線之操作需求。

請參考第6圖，第6圖為本發明雙支路寬頻天線於操作頻帶內之天線增益曲線與輻射效率曲線之圖表。第6圖中，右方縱軸表示天線輻射效率，左方縱軸表示天線增益，橫軸表示操作頻率。由所得之結果可知，在470~862 GHz之頻帶內，天線輻射效率皆在50%以上，天線輻射增益也都大於-2dBi，一般而言，可滿足實際應用之需求。

請參考第7圖，第7圖為本發明雙支路寬頻天線之第二實施例之示意圖。在第二實施例中，雙支路寬頻天線7 之輻射部73係由一金屬導線折繞而成。此外，第二輻射金屬臂75之折彎較第一實施例之第二輻射金屬臂15來得少。本發明雙支路寬頻天線同樣能滿足數位電視天線所需之阻抗頻寬與輻射效率需求。

綜上所述，本發明雙支路寬頻天線主要是分別藉由一較短之第一輻射金屬臂共振出一較高頻(約700 MHz)模態，和一較長之第二輻射金屬臂共振出較低頻(約500 MHz)之模態，且以彎折之方式，使第二輻射金屬臂之末端朝第一輻射金屬臂之末端方向延伸，與第一輻射金屬臂之末端具有一特定間距，藉由電流耦合的方式，可以有效的改善較低頻共振模態之匹配，進而與較高頻共振模態合成產生一操作頻寬完全涵蓋數位電視頻道(470~862 MHz)，同時本發明天線結構簡單、製作容易，相當適合應用於可攜式數位電視產品或多媒體播放器上。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧本發明之雙支路寬頻天線一實施例

11‧‧‧介質基板

12‧‧‧接地面

121‧‧‧接地面之邊緣

13‧‧‧輻射部

14‧‧‧第一輻射金屬臂

141‧‧‧第一輻射金屬臂之起始端及天線之饋入點

142‧‧‧第一輻射金屬臂之末端

15、75‧‧‧第二輻射金屬臂

151、751‧‧‧第二輻射金屬臂之起始端

152、752‧‧‧第二輻射金屬臂之末端

16‧‧‧天線之中心線

21‧‧‧多媒體播放器

61‧‧‧天線增益曲線

62‧‧‧輻射效率曲線

7‧‧‧本發明雙支路寬頻天線之第二實施例

g‧‧‧第一輻射金屬臂末端與第二輻射金屬臂末端之特 定間距

第1圖為本發明雙支路寬頻天線之第一實施例之示意圖。

第2圖為本發明雙支路寬頻天線應用於可攜式多媒體播放器之示意圖。

第3圖為本發明雙支路寬頻天線之返回損失量測結果之示意圖。

第4圖為本發明雙支路寬頻天線於500 MHz之輻射場型 圖。

第5圖為本發明雙支路寬頻天線於700 MHz之輻射場型圖。

第6圖為本發明雙支路寬頻天線於操作頻帶內之天線增益曲線與輻射效率曲線。

第7圖為本發明雙支路寬頻天線之第二實施例之示意圖。

1‧‧‧本發明之雙支路寬頻天線一實施例

11‧‧‧介質基板

12‧‧‧接地面

121‧‧‧接地面之邊緣

13‧‧‧輻射部

14‧‧‧第一輻射金屬臂

141‧‧‧第一輻射金屬臂之起始端及天線之饋入點

142‧‧‧第一輻射金屬臂之末端

15‧‧‧第二輻射金屬臂

151‧‧‧第二輻射金屬臂之起始端

152‧‧‧第二輻射金屬臂之末端

16‧‧‧天線之中心線

g‧‧‧第一輻射金屬臂末端與第二輻射金屬臂末端之特定間距

Claims (18)

1. 一種雙支路寬頻天線，包含：一接地面；及一輻射部，大致為一平面結構，該輻射部係設置於該接地面之一邊緣附近，該輻射部與該接地面係實質地位於同一平面，該輻射部包含：一第一輻射金屬臂，具有一起始端和一末端，其起始端位於該接地面之該邊緣附近，該起始端為該天線之饋入點，其末端藉由至少一次彎折之方式，朝向該輻射部之中心線方向延伸，該第一輻射金屬臂大致上呈現一第一U形結構，且該第一輻射金屬臂的延伸長度約為中心頻率700 MHz對應的波長的0.25倍；及一第二輻射金屬臂，具有一起始端和一末端，其起始端電氣連接至該第一輻射金屬臂之起始端附近，其末端藉由至少一次彎折之方式，朝向該第一輻射金屬臂之末端方向延伸，與該第一輻射金屬臂之末端具有一特定間距，該第二輻射金屬臂大致上呈現一第二U形結構，且該第二輻射金屬臂的延伸長度約為中心頻率500 MHz對應的波長的0.25倍，其中該第一U形結構之開口與該第二U形結構之開口係彼此相對。
2. 如請求項1所述之雙支路寬頻天線，其中該輻射部係由印刷或蝕刻技術形成於一介質基板上。
3. 如請求項1所述之雙支路寬頻天線，其中該輻射部係由一單一金屬片沖壓或切割製作形成。
4. 如請求項1所述之雙支路寬頻天線，其中該第一輻射金 屬臂末端與該第二輻射金屬臂末端之特定間距為25 mm以下。
5. 如請求項1所述之雙支路寬頻天線，其中該接地面為一可攜式多媒體播放器之系統接地面。
6. 如請求項1所述之雙支路寬頻天線，其中該輻射部係由一金屬導線折繞而成。
7. 如請求項1所述之雙支路寬頻天線，其中該第一輻射金屬臂之長度係約為107 mm，該第二輻射金屬臂之長度係約為150 mm。
8. 如請求項1所述之雙支路寬頻天線，其中該第一輻射金屬臂之該起始端與該末端具有不同寬度，該第二輻射金屬臂之該起始端與該末端具有不同寬度。
9. 如請求項8所述之雙支路寬頻天線，其中該第一輻射金屬臂之該起始端與該末端之寬度係分別約為3 mm與12 mm，該第二輻射金屬臂之該起始端與該末端之寬度係分別約為2 mm與7 mm。
10. 一種數位電視裝置，其包括：一數位電視裝置殼體，其內部具有一系統接地面；一外露地設於該數位電視裝置殼體上之雙支路寬頻天線，其包括：一輻射部，大致為一平面結構，該輻射部係設置於該系統接地面之一邊緣附近，該輻射部與該系統接地面係實質地位於同一平面，該輻射部包含： 一第一輻射金屬臂，具有一起始端和一末端，其起始端位於該系統接地面之該邊緣附近，該起始端為該天線之饋入點，其末端藉由至少一次彎折之方式，朝向該輻射部之中心線方向延伸，該第一輻射金屬臂大致上呈現一第一U形結構，且該第一輻射金屬臂的延伸長度約為中心頻率700 MHz對應的波長的0.25倍；及一第二輻射金屬臂，具有一起始端和一末端，其起始端電氣連接至該第一輻射金屬臂之起始端附近，其末端藉由至少一次彎折之方式，朝向該第一輻射金屬臂之末端方向延伸，與該第一輻射金屬臂之末端具有一特定間距，該第二輻射金屬臂大致上呈現一第二U形結構，且該第二輻射金屬臂的延伸長度約為中心頻率500 MHz對應的波長的0.25倍，其中該第一U形結構之開口與該第二U形結構之開口係彼此相對。
11. 如請求項10所述之數位電視裝置，其中該雙支路寬頻天線可相對於該數位電視裝置殼體進行摺疊。
12. 如請求項10所述之數位電視裝置，其中該輻射部係由印刷或蝕刻技術形成於一介質基板上。
13. 如請求項10所述之數位電視裝置，其中該輻射部係由一單一金屬片沖壓或切割製作形成。
14. 如請求項10所述之數位電視裝置，其中該第一輻射金屬臂末端與該第二輻射金屬臂末端之特定間距為25 mm以下。
15. 如請求項10所述之數位電視裝置，其中該輻射部係由一金屬導線折繞而成。
16. 如請求項10所述之數位電視裝置，其中該第一輻射金屬臂之長度係約為107 mm，該第二輻射金屬臂之長度係約為150 mm。
17. 如請求項10所述之數位電視裝置，其中該第一輻射金屬臂之該起始端與該末端具有不同寬度，該第二輻射金屬臂之該起始端與該末端具有不同寬度。
18. 如請求項17所述之數位電視裝置，其中該第一輻射金屬臂之該起始端與該末端之寬度係分別約為3 mm與12 mm，該第二輻射金屬臂之該起始端與該末端之寬度係分別約為2 mm與7 mm。