TWI476990B - 無線系統中之天線 - Google Patents

Description

無線系統中之天線

本發明係關於包括一無線麥克風之無線接收系統中之天線。

對於無線麥克風，一或多個天線通常安裝於底盤外部及/或具有外部天線可直接連接或經由RF(射頻)屏蔽電纜線連接之埠。為與變化的傳輸器偏振方向及環境條件最佳匹配，通常使用對於接收器底盤具有旋轉附著裝置之外部天線，因此允許使用者使天線定向以獲得最佳接收。然而，此方法成本昂貴，導致機械的複雜性及可靠性問題。使用者通常不知怎樣適當地使天線定向，而且若使用者選擇一不當定位實際上可降級接收。此外，一外部安裝之天線易受到來自所要位置的干擾甚至被損壞。

對於本發明之一態樣，一天線支援一無線接收系統。該天線包括一電耦接至一印刷電路板之開放式分段組件及一提供一電容性負載之電容性頂部負載組件。

對於本發明之另一態樣，一電容性頂部負載組件遠離一無線接收系統之一印刷電路板之一接地平面而定位。試驗質料提出：藉此減少電容耦合且因此所需的電壓駐波比(VSWR)經維持在廣泛操作範圍內。

對於本發明之另一態樣，充分地減小天線之垂直剖面以使得該天線可內部定位於與印刷電路板相同之外殼中，該印刷電路板支援一無線接收器。

對於本發明之另一態樣，一電容性頂部負載組件包括一提供一電容性負載之封閉形狀。該電容性負載賦能該天線支援一較大操作頻率範圍且具有相對於無電容性負載之另一天線的較小尺寸。

對於本發明之另一態樣，該電容性頂部負載組件相對於該印刷電路板水平定位。

對於本發明之另一態樣，一種方法藉由將一導線切割成一所要長度並將該導線之一部分定形成一封閉形狀而在無線接收系統中提供天線。該封閉形狀遠離該印刷電路板之一接地平面而定位。為調諧該天線以一所要特徵(例如，在一VSWR標準內)操作，可修改該封閉形狀。

圖1展示根據本發明之一實施例之天線101的功能圖。天線101包括開放式分段組件103及電容性頂部負載組件105。天線101電連接至一印刷電路板(PCB)109，其在導電連接111處支援一無線接收功能(例如：一無線麥克風接收器)。對於本發明之一實施例，導電連接111為一焊接及/或套接連接。

如圖1中所展示，電容性頂部負載組件105包括一封閉形狀，例如梯形。然而，本發明之其他實施例可併入一種不同的封閉形狀，如圖5中所展示之方形、三角形或圓形。在本發明之一實施例中，該封閉形狀藉由彎曲一導線之一部分並將該導線之一端連接至該導線兩端之間的一點(導電連接107)而形成。在本發明之一實施例中，導電連接107為焊接連接。然而，可使用其他類型之連接以便提供電連接性。

對於本發明之一實施例，天線101是一具有一寬頻帶頻率回應之微型天線且具有一低剖面，使得天線101可封裝於一塑膠(或相當材料)無線接收器底盤或任何非金屬底盤內。減小天線101之垂直尺寸以安裝在一無線接收器之非導電塑膠(或相當材料)底盤內部(如圖4中所展示)。天線101提供一在垂直組件長度上的縮減(例如，藉由彎曲開放式分段組件103)及一較寬頻帶頻率回應。在開放式分段組件103頂部的彎曲通常遠離印刷電路板109之一接地平面成一角度。因此，電容性頂部負載組件105之頂部電容性負載與接地平面之間的電容耦合減少。試驗結果提出天線101與印刷電路板109之接地平面之間的電容耦合可不利影響天線101之效能，如電壓駐波比(VSWR)。試驗結果提出：對於在500 MHz至1 GHz之間的頻率範圍，印刷電路板109之接地平面應高於電容性頂部負載組件105至少0.75吋，使得VSWR回應不至於相當大地降低。

電容性頂部負載組件105(可相對於印刷電路板109而水平定向)可提高天線101之寬頻帶回應且大體減小天線101之垂直尺寸，因此有助於將天線101封裝於一與印刷電路板109相同之外殼中。

儘管天線101可封裝於與一無線接收系統之電子電路相同的外殼中，本發明之實施例亦支援天線101封裝於一不同於印刷電路板101之外殼或封裝於外殼之外部。

在一無線接收系統中天線101(具有實體間隔)可複製以支援多個接收器。舉例而言，如圖4中所示，天線405及407支援具有兩個接收器之分集接收。

試驗資料提出天線101具有一稍微不對稱但看起來具有一全向輻射場型之方位角輻射場型。因此，天線101之定位不會實質影響方位方向之接收。

天線101可支援不同類型之無線接收器系統，包括無線麥克風接收器、個人立體監視接收器、無線PAI/呈現系統(例如，錨定音訊系統)、及具有整合無線麥克風接收器之舞臺混音系統。舉例而言，一無線攜帶型P.A.揚聲器由一內建式(整合)VHF或UHF無線接收器、音訊放大器、揚聲器及一(通常)內部電源供給箱組成，所有組件均在一單一底盤內。

對於天線101，無線接收器系統中天線組態之使用者設置係有利的。舉例而言，使用者可無需為建立無線接收器與無線傳輸器之間的通信而定位接收天線，因為先前技術之無線麥克風系統經常是必需的。又，由於天線101內部實施於接收器底盤內部，天線101避免可導致個人損傷之意外損壞及錯用而得到進一步保護。又，由於天線101位於一外殼內部，所以存在對可導致腐蝕之環境問題的較少易感性，而腐蝕可對天線效能產生不利效應。

圖2展示根據本發明之一實施例之一低頻帶(535 MHz－847 MHz)天線的尺寸態樣(所展示之全部尺寸以吋計，且括號中之數字以毫米計)。天線201為一左樣式及天線203為一右樣式。天線201及天線203之尺寸基本上是相同的，但組成物12號(gauge)導線以互補方式彎曲以使得天線201可安裝在與無線接收系統中之外殼中天線203的不同位置。

圖3展示根據本發明之一實施例之一高頻帶天線(580 MHz－995 MHz)的尺寸態樣。比較圖2與圖3，應注意尺寸及封閉形狀為不同的。

圖4展示根據本發明之一實施例封裝於具有印刷電路板409之外殼403中之右定向天線405及左定向天線407。圖401a、401b及401c展示不同視角之右定向天線405、左定向天線407、外殼403及印刷電路板409。

圖5展示根據本發明之一實施例由電容性頂部負載組件(例如，圖1中所示之電容性頂部負載組件105)形成之一封閉形狀的變體。天線501、503、505及507包含分別對應於長方形、三角形，梯形及圓形之封閉形狀。一封閉形狀可由一導線環繞周長形成或可由一金屬片衝壓而成(其中，該封閉形狀是固體的)。

圖6展示根據本發明之一實施例之一低頻帶天線(對應於如圖2中所示之天線201及203)之VSWR回應601。藉由使用VSWR小於3.1的標準，可確定操作頻率範圍係在535 MHz－847 MHz之間(分別對應頻率值603及605)。然而，可使用一不同VSWR標準來確定該操作頻寬。

圖7展示根據本發明之一實施例之一高頻帶天線(對應於圖3中所示之天線301及303)的VSWR回應701。藉由使用VSWR小於3.1的標準，可確定操作頻率範圍係在580 MHz－995 MHz(分別對應頻率值703及705)之間。當VSWR小於3.1超過995 MHz時，天線301及303的實際操作限制在995 MHz。

儘管本發明之實施例(如圖2－3及圖6－7所示)對應於530 MHz至995 MHz之間的操作頻率，本發明之實施例支援其他操作頻率頻帶，如2 GHz。

儘管已關於包括進行本發明之目前較佳模式之特定實例而描述本發明，熟習此項技術者應瞭解，如隨附專利申請範圍所陳述，存在屬於本發明之精神及範疇內之對上述系統及技術之眾多變化及置換。

101．．．天線

103．．．開放式分段組件

105．．．電容性頂部負載組件

107．．．導電連接

109．．．印刷電路板

111．．．導電連接

201．．．天線

203．．．天線

301．．．天線

303．．．天線

401a．．．圖

401b．．．圖

401c．．．圖

403a．．．外殼

403b．．．外殼

403c．．．外殼

405a．．．天線

405b．．．天線

405c．．．天線

407a．．．天線

407b．．．天線

407c．．．天線

409a．．．印刷電路板

409b．．．印刷電路板

409c．．．印刷電路板

501．．．天線

503．．．天線

505．．．天線

507．．．天線

601．．．VSWR回應

603．．．頻率值

605．．．頻率值

701．．．VSWR回應

703．．．頻率值

705．．．頻率值

圖1展示根據本發明之一實施例之一天線的功能圖；圖2展示根據本發明之一實施例之一低頻帶天線的尺寸態樣；圖3展示根據本發明之一實施例之一高頻帶天線的尺寸態樣；圖4展示根據本發明之一實施例封裝於一外殼中之一右定向天線及一左定向天線；圖5展示根據本發明之一實施例由電容性頂部負載組件形成之一封閉形狀的變體；圖6展示根據本發明之一實施例之一低頻帶天線的一VSWR回應；及圖7展示根據本發明之一實施例之一高頻帶天線的一VSWR回應。

101．．．天線

103．．．開放式分段組件

105．．．電容性頂部負載組件

107．．．導電連接

109．．．印刷電路板

111．．．導電連接

Claims (21)

1. 一種用於支援一無線接收系統之天線，其包含：一開放式分段組件，其在一第一端點處將一接收訊號提供至一印刷電路板，該天線僅在該第一端點處與該印刷電路板連接，及一單一電容性頂部負載組件，其具有一單一封閉分段形狀，亦即：在一第二端點處電耦接至該開放式分段組件；為該天線提供一單一電容性負載，該單一電容性負載調諧該天線用於一操作頻率值；及在該第二端點處以一角度遠離該印刷電路板之一接地平面而定位，該角度由該開放式分段組件與該單一電容性頂部負載組件形成；其中該天線內部定位於一與該印刷電路板相同之外殼中，該印刷電路板支援該無線接收系統。
2. 如請求項1之天線，其中該單一封閉分段形狀藉由一沿著一周邊之電線而形成，該電線被連接在該開放式分段組件之該第二端點處。
3. 如請求項1之天線，其中該開放式分段組件具有一相對於該印刷電路板之基本垂直定位。
4. 如請求項1之天線，其中該單一電容性頂部負載組件具有一相對於該印刷電路板之基本水平定位。
5. 如請求項1之天線，其中該開放式分段組件具有一彎曲，該彎曲遠離該印刷電路板與該單一電容性頂部負載 組件成一角度。
6. 如請求項1之天線，其中該無線接收系統包含一無線麥克風接收器。
7. 如請求項1之天線，其中該無線接收系統包含一無線一個人監視接收器。
8. 如請求項1之天線，其中該無線接收系統支援一無線呈現系統。
9. 如請求項1之天線，其中該天線之特徵在於一單極天線。
10. 如請求項1之天線，其中該單一封閉分段形狀具有一梯形形狀。
11. 一種用於在一無線接收系統中提供一天線之方法，其包含：(a)將一導線切割成一所要長度，該導線具有一第一端點及一第二端點；(b)將該導線之一第一部分定形成一單一封閉分段形狀以提供一單一電容性負載，該第一部分包括該第二端點；(c)將該第二端點電連接至該第一端點與該第二端點之間的一連接點以形成該單一封閉分段形狀；(d)將該天線僅在該第一端點處電連接至一印刷電路板；及(e)將該封閉分段形狀遠離該印刷電路板之一接地平面而定位。
12. 如請求項11之方法，進一步包含：(f)修改該單一封閉分段形狀以調諧該天線，其中該天線以一所要特徵在一操作頻率操作。
13. 如請求項12之方法，其中該所要特徵包含一電壓駐波比(VSWR)回應。
14. 如請求項12之方法，其中(f)包含：(f)(i)調整該單一封閉分段形狀之一邊緣之一長度。
15. 如請求項11之方法，其中該單一封閉分段形狀具有一梯形形狀。
16. 如請求項11之方法，其中(e)包含：(e)(i)在該第一端點與該連接點之間彎曲該導線。
17. 如請求項11之方法，進一步包含：(f)定位該單一封閉分段形狀以使其具有一水平定位。
18. 如請求項11之方法，進一步包含：(f)調整該導線之一第二部分的一垂直尺寸以將天線容納在該相同外殼內，該第二部分在該第一端點與該連接點之間。
19. 如請求項11之方法，其中該所要長度約為該天線之一操作波長的四分之一。
20. 如請求項11之方法，進一步包含：(f)使該天線定位於一與該印刷電路板相同之外殼內。
21. 一種用於支援一無線麥克風系統之天線，其包含： 一垂直天線組件，其在一第一端點處將一經接收之訊號提供至一印刷電路板且相對於該印刷電路板具有一基本垂直定位；及一水平天線組件，其相對於該印刷電路板具有一基本水平定位且具有藉由一沿一周邊之電線形成的一單一封閉分段形狀，該電線被連接在該開放式分段組件之一第二端點處，且其特徵在於：在該第二端點處電耦接至該開放式分段組件；為該天線提供一單一電容性負載，該單一電容性負載調諧該天線用於一操作頻率值；及在該第二端點處以一角度遠離該印刷電路板之一接地平面而定位該水平天線組件，該角度由該開放式分段組件與該單一電容性頂部負載組件形成，其中該天線內部定位於一與該印刷電路板相同之外殼內，該印刷電路板支援該無線麥克風系統及其中該天線僅在該第一端點處與該印刷電路板連接。