TWI487187B - 用於單極天線之饋入裝置及其相關類比廣播播放系統與整合系統 - Google Patents

用於單極天線之饋入裝置及其相關類比廣播播放系統與整合系統 Download PDF

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Description

用於單極天線之饋入裝置及其相關類比廣播播放系統與整合系統
本發明係關於一種用於單極天線之饋入裝置及其相關類比廣播播放系統與整合系統，尤指一種使用傳導方式傳輸訊號至一單極天線之饋入裝置及其相關類比廣播播放系統與整合系統。
數位衛星廣播(Digital Satellite Broadcast)技術是繼調幅、調頻廣播之後的第三代廣播，其可透過較佳的頻譜使用效率，解決長期以來廣播電台頻道取得困難之問題，同時如CD般的音質及附加的數據服務諸項功能，也能滿足人們對於廣播媒體多元化之需求。另一方面，由於數位衛星廣播之覆蓋範圍極廣，即使處於荒涼沙漠或浩瀚大海中，仍可接收到衛星廣播訊號，因此，衛星廣播有取代類比廣播的趨勢。
然而，目前一般車輛在出廠時，鑑於成本考量，大多仍未將數位衛星收音機列為車用多媒體裝置(Head Unit)之標準配備，因此，使用者通常需加裝數位衛星收音機，始可收聽數位廣播節目。為了節省成本及裝置所佔用空間，習知技術已提供一種方式，其係透過車用多媒體裝置來播放經數位衛星收音機所接收之衛星廣播節目。舉例來說，請參考第1圖，第1圖為習知一車用衛星收音機110與一車用調頻多媒體裝置120間之關係示意圖。車用衛星收音機110包含一衛星天線112、一衛星廣播轉換裝置114及一單極天線116，而車用調頻多媒體裝置120包含一調頻天線122、調頻接收機124及一揚聲器126。衛星天線112用來接收一數位衛星廣播訊號SS 。衛星廣播轉換裝置114用來將所接收之數位衛星廣播訊號SS 解調，轉換成一調頻訊號SS_FM ，並經由單極天線116輻射發送至車用調頻多媒體裝置120。調頻天線122接收調頻訊號SS_FM 後，調頻接收機124可解調出音訊訊號Saudio ，以供揚聲器126播放。因此，透過車用衛星收音機110，使用者可藉由原廠車用調頻多媒體裝置120來播放廣播節目內容。然而，車用衛星收音機110之單極天線116與調頻天線122之間的通常會因擺設位置而有相當距離，經過空間傳播的衰減，使得調頻天線122接收到的能量很小。而且，單極天線116利用輻射的方式將能量傳遞至調頻天線122，其輻射能量屬於人為的輻射，必須符合美國聯邦通訊委員會(The Federal Communications Commission，FCC)制定之電磁相容(EMC)/電磁干擾(EMI)的規範。簡單的說，在此情況下，輻射能量無法無限制的增加，因此，容易因使用環境之限制，導致傳輸效能不穩定。
在習知技術中，除了使用輻射的方式外，尚有藉由訊號線直接嵌入車用調頻多媒體裝置120中以傳送調頻訊號SS_FM 來播放，如此一來，雖可得到良好的電子特性，但是由於原廠車用調頻多媒體裝置120係整合於車殼、內裝內，如欲再連接其他訊號線，必須拆裝車殼或內裝，並改變原來的接線配置，對於一般的使用者來說，將造成很大的困擾與不便。在此情形下，習知技術另提供一種改善方式，如第2圖所示。在不拆裝車殼或內裝的前提下使用具有一夾具204之一同軸電纜線202取代單極天線116，藉由夾具204來夾住調頻天線122，以將調頻訊號SS_FM 從衛星廣播接收機114上傳送至車用調頻多媒體裝置120中，然而，調頻天線122外表通常具有絕緣體，而且同軸電纜線202中用作接地用的網狀導體依然獨立存在而與調頻天線122的接地部位而沒有任何電性連接，因此，此方式仍有能量傳導饋入特性不佳之問題。
簡言之，習知技術中，欲將其他多媒體裝置之多媒體訊號傳到車用多媒體裝置，使用輻射方式易受環境之限制，而容易導致傳輸效能不穩定，若欲再連接其他訊號線，則必須拆裝車殼或內裝，並改變原來的接線配置，因此，需有一個便利且傳輸效能佳之裝置來解決上述問題。
因此，本發明係提供一種用於單極天線之饋入裝置及其相關類比廣播播放系統與整合系統。
本發明係揭露一種用於一單極天線之饋入裝置，該單極天線包含有一輻射單元及一接地單元，用來將一多媒體訊號傳送至耦接於該輻射單元之一多媒體播放裝置。該饋入裝置包含有一第一饋入單元及一第二饋入單元。該第一饋入單元耦接於一同軸電纜之一內導線，用來將經由該同軸電纜所傳輸之該多媒體訊號饋入該輻射單元。該第二饋入單元耦接於該同軸電纜之一網狀導體，用來連接該接地單元。
本發明另揭露一種類比廣播播放系統，包含有一單極天線、一饋入裝置及一多媒體播放裝置。該單極天線包含有一輻射單元及一接地單元。該饋入裝置包含有一第一饋入單元及一第二饋入單元。該第一饋入單元耦接於一同軸電纜之一內導線，用來將經由該同軸電纜所傳輸之一多媒體訊號饋入該輻射單元。該第二饋入單元耦接於該同軸電纜之一網狀導體，用來連接該接地單元。該多媒體播放裝置耦接於該輻射單元，用來解調並播放該多媒體訊號。
本發明另揭露一種數位與類比廣播整合系統，包含有一數位廣播轉換裝置及一類比廣播播放系統。該數位廣播轉換裝置用來接收一數位衛星廣播訊號，並將該數位衛星廣播訊號轉換成一類比廣播訊號訊號，以透過一同軸電纜傳送至一類比廣播播放系統。該類比廣播播放系統，包含有一單極天線、一饋入裝置及一多媒體播放裝置。該單極天線包含有一輻射單元及一接地單元。該饋入裝置包含有一第一饋入單元及一第二饋入單元。該第一饋入單元耦接於該同軸電纜之一內導線，用來將該類比廣播訊號饋入該輻射單元。該第二饋入單元耦接於該同軸電纜之一網狀導體，用來連接該接地單元。該多媒體接收裝置耦接於該輻射單元，用來解調並播放該類比廣播訊號。
請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一類比廣播播放系統30與一數位衛星廣播轉換裝置322之關係示意圖。類比廣播播放系統30較佳地為一車用調頻多媒體系統，其可播放廣播系統之類比廣播訊號，但不限於此。此外，數位衛星廣播轉換裝置322可將所接收之數位衛星廣播訊號SS 解調，轉換成一類比廣播訊號S，並經由一同軸電纜316發送至類比廣播播放系統30。類比廣播播放系統30包含有一單極天線302、一饋入裝置304及一多媒體播放裝置306。單極天線302包含有一輻射單元308及一接地單元310，其尺寸、外型等係對應於特定廣播系統，如調頻廣播系統，但不以此為限。饋入裝置304包含有一第一饋入單元312及一第二饋入單元314。第一饋入單元312耦接於同軸電纜316之一內導線318，用來將類比廣播訊號S饋入輻射單元308。第二饋入單元314耦接於同軸電纜316之一網狀導體320，用來連接接地單元310。多媒體播放裝置306耦接於輻射單元308，用來解調並播放類比廣播訊號S。
因此，若使用者欲利用類比廣播播放系統30來收聽數位衛星廣播節目時，本發明係透過數位衛星廣播轉換裝置322接收數位衛星廣播訊號SS 並將之轉換成類比廣播訊號S，並經由同軸電纜316及饋入裝置304，將類比廣播訊號S完整的傳導饋入類比廣播播放系統30之單極天線302，以利用類比廣播播放系統30來播放類比廣播訊號S。在此情形下，由於網狀導體320係透過饋入裝置304與接地單元310相連，因此本發明可提供完善的接地功能，使得訊號傳輸效率增加。同時，使用者不需拆裝汽車之車殼或內裝，更毋須考慮FCC的規範限制，即能共用類比廣播播放系統30來播放數位衛星廣播節目內容。
進一步說明，請參考第4(a)及4(b)圖，第4(a)圖為第3圖中饋入裝置304之一實施例示意圖。第4(b)圖為第4(a)圖中傳導方式之等效傳輸線示意圖。在第4(a)圖中，饋入裝置304使用金屬連接方式饋入訊號，其係透過第一饋入單元312以金屬連接方式直接接觸輻射單元308將類比廣播訊號S由內導線318饋入輻射單元308(如第4(a)圖中之金屬接觸點SC)，而且第二饋入單元314亦以金屬接觸方式耦接至接地單元310(如第4(a)圖中之金屬接觸點GC)。較佳地，第一饋入單元312及輻射單元308係為金屬材質，且第二饋入單元314及接地單元310亦為金屬材質，以達成金屬連接方式來饋入訊號。
另一方面，若在某些情況下，例如單極天線302外表面為絕緣體或是汽車表面的油漆將金屬部分完全封閉於其內而無法實現前述之金屬連接方式時，則可使用四分之一波長開路傳輸線來完成訊號之饋入。請參考第5(a)及5(b)圖，第5(a)圖為第3圖中饋入裝置304之另一實施例示意圖。第5(b)圖為第5(a)圖中傳導方式之等效傳輸線示意圖。如第5(a)圖所示，由於兩個四分之一波長開路傳輸線經組抗轉換，會產生一等效短路效果。因此，第一饋入單元312、輻射單元308、第二饋入單元314及接地單元310係為一四分之一波長開路傳輸線。例如，第一饋入單元312以一絕緣的金屬線來實現四分之一波長開路傳輸線，而輻射單元308就利用其本身之金屬線形來實現，兩者之間視為一等效短路，類比廣播訊號S即可從同軸電纜316傳輸到單極天線302上。同樣地，第二饋入單元314以絕緣的金屬線來實現四分之一波長開路傳輸線，而接地單元310利用其本身之接地金屬來實現。請繼續參考第6(a)及6(b)圖及第7(a)及7(b)圖，第6(a)圖係在傳輸訊號部分使用如第4(a)圖中之金屬接觸方式，而接地部分使用如第5(a)圖中之四分之一波長開路傳輸線等效短路方式。第7(a)圖係在傳輸訊號部分使用如第5(a)圖中之方式，而接地部分使用如第4(a)圖中所述之方式。
除此之外，饋入裝置304亦可利用電磁耦合的電容效應來將類比廣播訊號S饋入單極天線302。請參考第8(a)及8(b)圖，第8(a)圖為第3圖中饋入裝置304之又一實施例示意圖。第8(b)圖為第8(a)圖中傳導方式之等效傳輸線示意圖。根據傳輸線理論，一傳輸線之阻抗值Z會隨電容值C和頻率值W的增大而減少(Z=1/jwC)，當耦合電容值愈大或是操作頻率越高時，使得阻抗值Z小到某程度時，即可視為短路。因此，如第8(a)圖所示，第一饋入單元312可以電磁耦合電容方式將類比廣播訊號S饋入輻射單元308。其中，第一饋入單元312可以一絕緣金屬管穿過輻射單元308之金屬線，以產生電磁耦合效應來將類比廣播訊號S饋入輻射單元308。第二饋入單元314可以一絕緣金屬板貼靠接地單元310之接地金屬來實現。此外，請繼續參考第9(a)及9(b)圖及第10(a)及10(b)圖，在第9(a)圖中，傳輸訊號部分使用如第8(a)圖中之電磁耦合電容方式饋入訊號，接地部份使用如第4(a)圖中之金屬接觸方式。在第10(a)圖中，傳輸訊號部分使用如第4(a)圖中之金屬接觸方式饋入訊號，接地部份使用如第8(a)圖中之電磁耦合電容方式。簡單來說，透過上述具優異饋入特性之饋入裝置304可以將數位衛星廣播轉換裝置322所接收轉換之類比廣播訊號S，完整地傳輸到類比廣播播放系統30，以播放數位衛星廣播節目內容。
需注意的是，類比廣播播放系統30係為本發明之實施例，本領域具通常知識者當可據以作不同的變化及修飾，而不限於此。舉例來說，在本實施例中，類比廣播播放系統30係為一車用調頻多媒體系統，但亦可為其他類型之多媒體系統，較佳地，類比廣播播放系統30為原廠配備之車用多媒體裝置，但不限於此亦可為其他類型之多媒體系統，例如家用多媒體系統。類比廣播訊號S較佳地可以是其他任何有意義之訊號，只要是具有相對應之裝置可將類比廣播訊號S轉換供類比廣播播放系統30處理之訊號即可。前述之可用之調頻頻段係指頻率介於88MHz至108MHz間，任何閒置的或目前無人使用之訊號頻段。此外，在同軸電纜316中，通常內導線318用來傳輸訊號，而網狀導體320用作同軸電纜316之接地用。另一方面，四分之一波長開路傳輸線可以由任何材質或樣式之傳輸線來實現，而所述波長係與多媒體系統30之操作頻段有關。
此外，請參考第11圖，第11圖為本發明實施例於不同頻率下饋入特性之一量測結果。使用網路分析儀來測試上述之饋入裝置304之饋入特性，其中饋入裝置304置於第1埠，單極天線302置於第2埠，並且使用很短的纜線來連接裝置和埠，因此，可以忽略同軸電纜316之傳輸損耗。由第11圖可看出第1埠之反射參數(S11參數)約在-10dB以下，數值很小，表示大部分的能量都已被傳輸出去。而第2埠之耦合參數(S12參數)皆在-2dB以上，耦合能量非常大，意味著耦合至單極天線302的能量很大。此外，反射能量為│S11│2 ，耦合能量為│S12│2 ，在能量守恆的條件之下，若總能量為1，則輻射到空間中的能量為(1-︱S11│2 -│S12│2 )，因此，在滿足FCC規範之下的最大輻射，只要耦合能量對輻射到空間中的能量比值越大，表示電子特性越佳。在本實施例中，約介於1至5dB之間，擁有相當好的饋入特性。
綜上所述，習知技術使用輻射方式將類比廣播訊號傳到類比廣播播放裝置，易受環境之限制，而容易導致傳輸效能不穩定，且若欲再連接其他訊號線，則必須拆裝車殼或內裝，並改變原來的接線配置。相較之下，透過本發明實施例之具完善接地功能之饋入裝置，透過訊號傳導方式將類比廣播訊號完整地饋入類比廣播播放系統，使用者將不需拆裝汽車之車殼或內裝，更毋須遵循FCC的規範限制，即能共用類比廣播播放系統來播放數位衛星廣播節目內容。在此情形下，除了使用便利外，同時可以增加饋入的能量，並且大大的增加了饋入能量對輻射到空間能量的比值，因此有效的降低FCC限制的影響，並擁有優異的電子特性。
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。
110．．．車用衛星收音機
112．．．衛星天線
114．．．衛星廣播接收機
116、302．．．單極天線
120．．．車用調頻多媒體裝置
122．．．調頻天線
124．．．調頻接收機
126．．．揚聲器
204．．．同軸電纜線
204．．．夾具
30．．．類比廣播播放系統
304．．．饋入裝置
306．．．多媒體接收裝置
308．．．輻射單元
310．．．接地單元
312．．．第一饋入單元
314．．．第二饋入單元
316．．．同軸電纜
318．．．內導線
320．．．網狀導體
322．．．數位衛星廣播轉換裝置
第1圖為習知一車用衛星收音機與一車用調頻多媒體裝置間之關係示意圖。
第2圖為習知一車用衛星收音機與一車用調頻多媒體裝置間之另一關係示意圖。
第3圖為本發明實施例一類比廣播播放系統與一數位衛星廣播轉換裝置之關係示意圖。
第4(a)圖為第3圖中饋入裝置之一實施例示意圖。
第4(b)圖為第4(a)圖中傳導方式之一等效傳輸線示意圖。
第5(a)圖為第3圖中饋入裝置之另一實施例示意圖。
第5(b)圖為第5(a)圖中傳導方式之一等效傳輸線示意圖。
第6(a)圖為第3圖中饋入裝置之另一實施例示意圖。
第6(b)圖為第6(a)圖中傳導方式之一等效傳輸線示意圖。
第7(a)圖為第3圖中饋入裝置之另一實施例示意圖。
第7(b)圖為第7(a)圖中傳導方式之一等效傳輸線示意圖。
第8(a)圖為第3圖中饋入裝置之另一實施例示意圖。
第8(b)圖為第8(a)圖中傳導方式之一等效傳輸線示意圖。
第9(a)圖為第3圖中饋入裝置之另一實施例示意圖。
第9(b)圖為第9(a)圖中傳導方式之一等效傳輸線示意圖。
第10(a)圖為第3圖中饋入裝置之另一實施例示意圖。
第10(b)圖為第10(a)圖中傳導方式之一等效傳輸線示意圖。
第11圖為本發明實施例於不同頻率下饋入特性之一量測結果。
30．．．類比廣播播放系統
302．．．單極天線
304．．．饋入裝置
306．．．多媒體接收裝置
308．．．輻射單元
310．．．接地單元
312．．．第一饋入單元
314．．．第二饋入單元
316．．．同軸電纜
318．．．內導線
320．．．網狀導體
322．．．數位衛星廣播轉換裝置

Claims (35)

  1. 一種用於一單極天線之饋入裝置，其中該單極天線包含有一輻射單元及一接地單元，用來將一多媒體訊號傳送至耦接於該輻射單元之一多媒體播放裝置，該饋入裝置包含有：一第一饋入單元，耦接於一同軸電纜之一內導線，用來將經由該同軸電纜所傳輸之該多媒體訊號饋入該輻射單元；以及一第二饋入單元，耦接於該同軸電纜之一網狀導體，用來連接該接地單元。
  2. 如請求項1所述之饋入裝置，其中該單極天線係為一調頻天線，且該多媒體播放裝置係為一車用調頻播放裝置。
  3. 如請求項1所述之饋入裝置，其中該多媒體訊號係為由一數位衛星廣播轉換裝置接收之一數位衛星廣播訊號所轉換之一可用調頻頻段之類比廣播訊號。
  4. 如請求項1所述之饋入裝置，其中該第一饋入單元係以金屬接觸方式耦接至該輻射單元，以將該多媒體訊號饋入該輻射單元。
  5. 如請求項4所述之饋入裝置，其中該第一饋入單元及該輻射單元係為一金屬材質。
  6. 如請求項1所述之饋入裝置，其中該第二饋入單元係以金屬接觸方式耦接至該接地單元。
  7. 如請求項6所述之饋入裝置，其中該第二饋入單元及該接地單元係為一金屬材質。
  8. 如請求項1所述之饋入裝置，其中該第一饋入單元及該輻射單元係為一四分之一波長開路傳輸線。
  9. 如請求項1所述之饋入裝置，其中該第二饋入單元及該接地單元係為一四分之一波長開路傳輸線。
  10. 如請求項1所述之饋入裝置，其中該第一饋入單元係以電磁耦合電容方式將該多媒體訊號饋入該輻射單元。
  11. 如請求項1所述之饋入裝置，其中該第二饋入單元係以電磁耦合電容方式耦接至該接地單元。
  12. 一種類比廣播播放系統，包含有：一單極天線，包含有一輻射單元及一接地單元；一饋入裝置，包含有：一第一饋入單元，耦接於一同軸電纜之一內導線，用來將經由該同軸電纜所傳輸之一多媒體訊號饋入該輻射單元；以及一第二饋入單元，耦接於該同軸電纜之一網狀導體，用來連接該接地單元；以及一多媒體播放裝置，耦接於該輻射單元，用來解調並播放該多媒體訊號。
  13. 如請求項12所述之類比廣播播放系統，其中該單極天線係為一調頻天線，且該多媒體播放裝置係為一車用調頻播放裝置。
  14. 如請求項12所述之類比廣播播放系統，其中該多媒體訊號係為經由一數位衛星廣播轉換裝置接收之一數位衛星廣播訊號所轉換之一可用調頻頻段之類比廣播訊號。
  15. 如請求項12所述之類比廣播播放系統，其中該第一饋入單元係以金屬接觸方式耦接至該輻射單元，以將該多媒體訊號饋入該輻射單元。
  16. 如請求項15所述之類比廣播播放系統，其中該第一饋入單元及該輻射單元係為金屬材質。
  17. 如請求項12所述之類比廣播播放系統，其中該第二饋入單元係以金屬接觸方式耦接至該接地單元。
  18. 如請求項17所述之類比廣播播放系統，其中該第二饋入單元及該接地單元係為金屬材質。
  19. 如請求項12所述之類比廣播播放系統，其中該第一饋入單元及該輻射單元係為一四分之一波長開路傳輸線。
  20. 如請求項12所述之類比廣播播放系統，其中該第二饋入單元及該接地單元係為一四分之一波長開路傳輸線。
  21. 如請求項12所述之類比廣播播放系統，其中該第一饋入單元係以電磁耦合電容方式將該多媒體訊號饋入該輻射單元。
  22. 如請求項12所述之類比廣播播放系統，其中該第二饋入單元係以電磁耦合電容方式耦接至該接地單元。
  23. 如請求項12所述之類比廣播播放系統，其中該多媒體播放裝置係自該輻射單元取得透過該饋入裝置所饋入之該多媒體訊號。
  24. 一種數位與類比廣播整合系統，包含有：一數位廣播轉換裝置，用來接收一數位衛星廣播訊號，並將該數位衛星廣播訊號轉換成一類比廣播訊號，以透過一同軸電纜傳送至一類比廣播播放系統；以及一類比廣播播放系統，包含有：一單極天線，包含有一輻射單元及一接地單元；一饋入裝置，包含有：一第一饋入單元，耦接於該同軸電纜之一內導線，用來將該類比廣播訊號饋入該輻射單元；以及一第二饋入單元，耦接於該同軸電纜之一網狀導體，用來連接該接地單元；以及一多媒體播放裝置，耦接於該輻射單元，用來解調並播放該類比廣播訊號。
  25. 如請求項24所述之整合系統，其中該單極天線係為一調頻天線，且該多媒體播放裝置係為一車用調頻播放裝置。
  26. 如請求項24所述之整合系統，其中該多媒體訊號係為經由一數位衛星廣播轉換裝置接收之一數位衛星廣播訊號所轉換之一可用調頻頻段之類比廣播訊號。
  27. 如請求項24所述之整合系統，其中該第一饋入單元係以金屬接觸方式耦接至該輻射單元，以將該多媒體訊號饋入該輻射單元。
  28. 如請求項27所述之整合系統，其中該第一饋入單元及該輻射單元係為金屬材質。
  29. 如請求項24所述之整合系統，其中該第二饋入單元係以金屬接觸方式耦接至該接地單元。
  30. 如請求項29所述之整合系統，其中該第二饋入單元及該接地單元係為金屬材質。
  31. 如請求項24所述之整合系統，其中該第一饋入單元及該輻射單元係為一四分之一波長開路傳輸線。
  32. 如請求項24所述之整合系統，其中該第二饋入單元及該接地單元係為一四分之一波長開路傳輸線。
  33. 如請求項24所述之整合系統，其中該第一饋入單元係以電磁耦合電容方式將該多媒體訊號饋入該輻射單元。
  34. 如請求項24所述之整合系統，其中該第二饋入單元係以電磁耦合電容方式耦接至該接地單元。
  35. 如請求項24所述之整合系統，其中該多媒體播放裝置係自該輻射單元取得透過該饋入裝置所饋入之該類比廣播訊號。
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