TWI427858B - Digital TV antenna - Google Patents

Description

數位電視天線

本發明為一種數位電視天線，特別係指一種整合數位電視系統標準之VHF(170~230MHz)及UHF(470~870MHz)兩種系統頻寬之數位電視天線設計。

從數位電視開播以來，各種電視接收產品也因應市場需求不斷推出，各種具有動態顯示功能的產品均將導入電視接收功能，涵蓋筆記型電腦、PDA、手機、手錶、相機等各種可攜式產品中，其中針對數位電視接收訊號品質的關鍵即在於接收天線的設計技術。

請參閱第1A及1B圖，為美國專利第7486237號專利“Miniaturized planar antenna of digital television”之上、下表面俯視圖。主要是一種平板式微型數位電視天線，實施例之天線10包括：一絕緣板11、一金屬輻射體12、一接地金屬件13及一金屬寄生元件14；絕緣板11第一表面設置一金屬輻射體12，第二表面設置互相連接之接地金屬件13和金屬寄生元件14；金屬輻射體12具有一蜿曲線部121；金屬寄生元件14亦具有蜿曲線部141且對應於金屬輻射體12之位置；藉由金屬寄生元件14增加天線接收輻射電磁波訊號之頻寬，提升數位電視訊號傳輸效率。

然而金屬輻射體12及金屬寄生元件14必須利用各別之蜿曲線部121及141互相進行電性耦合，藉以達成輻射訊號傳遞，另外增加線條較粗的第二端143用以提高輻射導體面積，但此配置將導致天線輻射體體積過大，無法有效將天線裝置微型化，且其蜿曲線部121及141之蜿蜒路徑極長，造成訊號傳遞路徑過於複雜且傳輸品質不穩定，此外，雖然第二表面設置金屬寄生元件24藉以提高傳輸頻寬，但是實際增加之頻寬範圍量測特性並非特別理想。

本發明之目的係提供一種數位電視天線，透過輻射導體耦合對應之耦合導體產生數位電視系統標準之UHF(470~870MHz)系統頻寬，再經由耦合導體延伸設置之第一導體及第二導體產生VHF(170~230MHz)之系統頻寬，使天線系統具有特性極佳之傳輸頻寬。

本發明之另一目的係提供一種數位電視天線，利用導體耦合設計概念，有效整合輻射導體於基板上、下表面，簡化導體複雜之蜿蜒設置形式，大幅縮減天線配置空間，降低組裝難度及製造成本，同時增加傳輸訊號穩定度及品質。

為達成上述目的，本發明係為一種數位電視天線，包括：一基板、一輻射導體、一耦合導體、一短路部及一接地面；基板具有第一表面及第二表面；輻射導體位於基板第一表面，並形成主體部及延伸部；耦合導體位於基板第二表面，並設置與輻射導體互相對應之位置，而耦合導體一端部分別於基板第二表面延伸形成蜿蜒狀之第一導體及第二導體，且兩導體分別具有一末端；短路部一端部連接於耦合導體另一端部；接地面則連接於短路部另一端部。

本發明利用輻射導體與相對應之耦合導體，形成一具有電容性的第一耦合部，高頻訊號可藉由該第一耦合部將能量饋入該天線，適當調整該第一耦合部之電容量，可大幅縮減天線尺寸並調整天線之輸入阻抗；同時該輻射導體與耦合導體延伸之第一導體及第二導體，形成一耦合式饋入之單極天線架構，可產生數位電視系統標準之UHF(470~870MHz)系統頻寬，且透過微調短路部之尺寸及體積，使UHF系統頻寬具有較佳之阻抗匹配；另外透過耦合導體延伸設置之第一導體及第二導體其末端與輻射導體之延伸部形成一第二耦合部，訊號由輻射導體經由耦合導體、第一、第二導體再經由第二耦合部至延伸部傳輸回輻射導體，形成一迴圈天線，可產生VHF(170~230MHz)之系統頻寬，且經由調整第一導體及第二導體之不同長度及末端位置改變第二耦合部之電容量，亦可使VHF系統頻寬具有較佳之阻抗匹配，進而達成天線系統高傳輸頻寬及品質穩定之目的。

為使貴審查人員進一步了解本發明之詳細內容，茲列舉下列較佳實施例說明如後。

請參閱第2圖，為本發明第一實施例之俯視圖。包括：一基板21、一輻射導體22、一耦合導體23、一短路部24及一接地面25；基板具有第一表面211(圖中未示)及第二表面212(圖中未示)；輻射導體22設置主體部221及延伸部222；耦合導體23延伸形成第一導體231及第二導體232；另具有饋入線26，包含：中心導線261連接於輻射導體22，外層導線262連接於接地面25。

本實施例之基板21為圓形形式，並分成上、下兩面之第一表面211及第二表面212；輻射導體22位於基板21第一表面211，並分別設置主體部221及延伸部222；耦合導體23位於基板21第二表面212，將其設置與輻射導體22互相對應之位置，而耦合導體23一側端部分別於基板21第二表面212延伸形成蜿蜒狀之第一導體231及第二導體232，且第一導體231及第二導體232具有各別之末端231a、232a；短路部24一端部連接於耦合導體23另一側端部；接地面25則連接於短路部24另一側端部；饋入線26中心導線261連接於輻射導體22，經中心導線261傳遞饋入線26之高頻傳輸訊號至輻射導體22，外層導線262則連接至接地面25。

基板21為圓形狀，直徑長度約為73mm，圓周長度約為229.22mm；輻射導體22主體部221長度約為6mm，寬度約為7mm，延伸部222近似L狀，連接於主體部221之短邊矩形長度約為6mm，寬度約為4mm，另一側之梯形上底約為20mm，下底約為22.5mm，高度約為4mm；耦合導體23與輻射導體22對應之直線狀矩形長度約為45mm，寬度約為2mm；短路部24導體路徑長度約為52mm。

本實施例利用輻射導體22主體部221與耦合導體23構成第一耦合部，經此激發天線系統之第一共振模態，並透過微調短路部24之尺寸及體積，使第一共振模態具有較佳之阻抗匹配，另經由第一導體231及第二導體232激發天線系統之第二共振模態，並利用輻射導體22延伸部222與第一導體231及第二導體232末端231a、232a構成之第二耦合部產生電容性耦合效應，經此微調使第二共振模態具有較佳之阻抗匹配。

請參閱第3A圖，為本發明第一實施例第一表面之俯視圖。輻射導體22之主體部221為直線狀，延伸部222由主體部221兩側蜿蜒形成L狀，饋入線26之中心導線261連接於輻射導體22一側端部，外層導線262則連接至第一表面211底部之接地面25。

請參閱第3B圖，為本發明第一實施例第二表面之俯視圖。耦合導體23位於與輻射導體22互相對應之位置，且同樣設置為直線狀，第一導體231及第二導體232分別由耦合導體23兩側延伸蜿蜒，而其各別之末端231a、232a皆鄰近耦合導體23但並不實質接觸，經此與相對應位置之輻射導體22延伸部222產生電容性耦合效應，由於第一導體231及第二導體232設置於耦合導體23兩相對側邊，且兩導體蜿蜒設置後之總長度不相等，因此近似產生兩種模態，經此設置得以增加天線系統之傳輸頻寬。

請參閱第4圖，為本發明第二實施例之俯視圖。本實施例與第一實施例大致雷同，其不同處在於基板設置為矩形形式，因此接地面亦變換為矩形形式，耦合導體23兩側蜿蜒之第一導體231及第二導體232亦同時變換為近似矩形之導體路徑，經此實施例得知本發明不論基板21形狀如何變換，皆可依本發明之設計原理進行導體配置。

請參閱第5圖，為本發明第一實施例之返迴損失(Return loss)量測數據示意圖。其中橫軸表示頻率，縱軸表示dB值，經由圖形曲線顯示天線系統操作頻寬定義為Return loss大於10dB之情況時，頻寬S1操作頻率範圍涵蓋100MHz至230MHz，此頻帶頻寬範圍涵蓋VHF之系統頻寬，頻寬S2操作頻率範圍涵蓋400MHz至870MHz，此頻帶頻寬範圍涵蓋UHF之系統頻寬，經此量測數據得知本發明之天線系統操作頻寬均已達設計所需之操作頻寬通訊標準。

本發明已符合專利要件，實際具有新穎性、進步性與產業應用價值之特點，然其實施例並非用以侷限本發明之範圍，任何熟悉此項技藝者所作之各種更動與潤飾，在不脫離本發明之精神和定義下，均在本發明權利範圍內。

10．．．天線

11．．．絕緣板

12．．．金屬輻射體

121．．．蜿曲線部

13．．．接地金屬件

14．．．金屬寄生元件

141．．．蜿曲線部

143．．．第二端

21．．．基板

211．．．第一表面

212．．．第二表面

22．．．輻射導體

221．．．主體部

222．．．延伸部

23．．．耦合導體

231．．．第一導體

231a．．．末端

232．．．第二導體

232a．．．末端

24．．．短路部

25．．．接地面

26．．．饋入線

261．．．中心導線

262．．．外層導線

請參閱第1A圖，為美國專利第7486237號專利“Miniaturized planar antenna of digital television”之上表面俯視圖。

請參閱第1B圖，為美國專利第7486237號專利“Miniaturized planar antenna of digital television”之下表面俯視圖。

第2圖為本發明第一實施例之俯視圖。

第3A圖為本發明第一實施例第一表面之俯視圖。

第3B圖為本發明第一實施例第二表面之俯視圖。

第4圖為本發明第二實施例之俯視圖。

第5圖為本發明實施例之返迴損失量測數據示意圖。

21．．．基板

211．．．第一表面

212．．．第二表面

22．．．輻射導體

221．．．主體部

222．．．延伸部

23．．．耦合導體

231．．．第一導體

231a．．．末端

232．．．第二導體

232a．．．末端

24．．．短路部

25．．．接地面

26．．．饋入線

261．．．中心導線

262．．．外層導線

Claims (8)

1. 一種數位電視天線，包括：一基板，具有一第一表面及一第二表面；一輻射導體，位於該基板第一表面，並形成一主體部及一延伸部；一耦合導體，位於該基板第二表面，並設置與該輻射導體相對應位置，該耦合導體位於第二表面，自該耦合導體之一端部延伸形成蜿蜒狀之第一導體及第二導體，且該第一導體及第二導體係設置於耦合導體兩相對側邊，且該第一導體及第二導體分別具有一末端；一短路部，一端部連接於該耦合導體另一端部；以及一接地面，連接於該短路部另一端部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之數位電視天線，其中該基板第一表面具有饋入線，該饋入線包含：一中心導線，連接於該輻射導體；以及一外層導線，連接於該接地面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之數位電視天線，該延伸部係由該主體部兩側延伸形成L狀。
4. 如申請專利範圍第1項所述之數位電視天線，其中該輻射導體主體部與耦合導體構成第一耦合部。
5. 如申請專利範圍第1項所述之數位電視天線，其中該輻射導體延伸部與第一導體及第二導體之末端構成第二耦合部，由該輻射導體經由耦合導體、該第一導體、該第二導體再經由該第二耦合部至該延伸部傳輸回該輻射導體，形成一迴圈天線。
6. 如申請專利範圍第1項所述之數位電視天線，其中該第一導體及第二導體之末端係鄰近耦合導體但不實質接觸。
7. 如申請專利範圍第1項所述之數位電視天線，其中該第一導體及第二導體係設置於耦合導體兩相對側邊。
8. 如申請專利範圍第1項所述之數位電視天線，其中該第一導體及第二導體之總長度不相等。