TWM526766U - 天線結構 - Google Patents

Description

天線結構

本新型是有關於一種天線結構，特別是指一種用於接收數位電視信號的天線結構。

隨著數位化生活的到來，許多國家已全面地將電視信號數位化，不僅能更有效地利用通信頻道資源，而且有助於提升收視畫面的品質。其中，透過天線裝置內的天線結構來產生合適的輻射場型，便能降低特定頻寬的電磁波的衰減損失率，從而提高接收信號的信號雜訊比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）。

目前，常用於接收數位電視信號的天線裝置，係採用一種如圖1所示，將一金屬線710彎折成雙菱形的天線結構700。該天線結構700雖然具有相當寬廣的接收頻寬，以及結構簡單等優點；但是，在波瓣分析中，由於其副瓣的電平較大，表示其主瓣的輻射功率降低，而影響到天線整體的指向強度。並且，透過圖4中的虛線所表示出該天線結構700的信號衰減率，在目前所常用的數位電視頻段—470MHz至700MHz—內的信號表現還有待進一步提升。

因此，本新型之目的，即在提供一種能有效提升數位電視信號接收效能的天線結構。

於是，本新型天線結構，是形成於一平面，且在該平面上定義相互垂直的一第一軸線及一第二軸線。該天線結構包含一主輻射體，及二副輻射體。

該主輻射體包括一位於該第一軸線一側，且以該第二軸線為對稱軸的第一環狀區、一與該第一環狀區鏡像地對稱於該第一軸線的第二環狀區，及二位於該第一軸線上的主饋入點。該第一環狀區具有二側緣部，及一連接於該等側緣部之間的框緣部。該框緣部係呈長方形，且包括一平行於該第一軸線的長邊。每一側緣部包括一鄰接於該長邊的接合邊，及一位於該第一軸線上的饋合邊。該等主饋入點各別形成於該等側緣部的饋合邊。其中，該接合邊的長度大於該饋合邊的長度；該等主饋入點之間的距離小於該長邊的長度。

該等副輻射體分別包括一沿該第一軸線延伸的第一區段，及一位於該第一軸線上的副饋入點。

本新型之功效在於：透過該主輻射體與該等副輻射體的相互配合，能有效地提升數位電視信號的接收效能。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本新型天線結構的一第一實施例是覆設於一介質基板600上，且包含一主輻射體100、二副輻射體200，及一電路模組300。其中，該介質基板600可採用塑膠，或是玻璃纖維等絕緣材料製成，而可在其上塗佈或鋪設如銀、銅，及鋁等金屬導體，以形成該主輻射體100與該等副輻射體200。同時，該介質基板600可依照使用者需求，增添撓曲特性或色彩，以增加整體運用彈性。並且，在該介質基板600上定義相互垂直的一第一軸線L1及一第二軸線L2。此外，本新型天線結構也能不用覆設於該介質基板600，而由上述的金屬導體在一平面（圖未示）上形成該主輻射體100與該等副輻射體200，並且同樣能在該平面上定義該第一軸線L1及該第二軸線L2。

該主輻射體100包括一位於該第一軸線L1一側，且以該第二軸線L2為對稱軸的第一環狀區110、一與該第一環狀區110鏡像地對稱於該第一軸線L1的第二環狀區120，及二位於該第一軸線L1上的主饋入點130。該第一環狀區110具有二側緣部111、一連接於該等側緣部111之間的框緣部112，及一由該等側緣部111及該框緣部112所圍繞界定的透空部113。

該等副輻射體200分別包括一沿該第一軸線L1延伸的第一區段210、一平行於該第二軸線L2的第二區段220、一連接於該第一區段210與該第二區段220之間的第三區段230，及一位於該第一軸線L1上的副饋入點240。其中，該等副輻射體200的第二區段220分別位於該第一軸線L1兩側。

該電路模組300包括二匹配電感310。每一匹配電感310係設置於每一副饋入點240與其鄰近的主饋入點130之間。

要說明的是，由於該主輻射體110是對稱於該第一軸線L1與該第二軸線L2，所以該第二環狀區120所具有之元件及形狀均與該第一環狀區110相同，並且該第一環狀區110的側緣部111各自所具有之元件及形狀也能彼此對應。因此，對於後續的說明內容，將僅以該第一環狀區110，及其所具有的其中一側緣部111與該框緣部112進行描述，而彼此對稱的元件是採用相同編號來進行標記。

此外，該主輻射體100是作為接收信號的主要結構，其整體的阻抗配置影響信號接收的優劣，而該阻抗大小則是相關於該第一環狀區110所使用的金屬導體特性及其幾何形狀。其中，本新型所提出的技術特點是在於天線形狀的配置；因此，將以該第一環狀區110的形狀作為說明重點。

在本實施例中，每一側緣部111是由二個凸四邊形彼此鄰接，以構成其形狀，而該框緣部112則是呈長方形，且包括一平行於該第一軸線L1的長邊116，所以該第一環狀區110可以視為由一長方形及複數凸四邊形所構成的圖案。並且，為了要能降低副瓣的電平，以提升天線整體的接收效能，就必須藉由調整該長方形與該等凸四邊形的形狀，來產生合適的阻抗，使得該主輻射體100接收信號所產生的高頻電流，在流向連接於該等主饋入點130的一同軸電纜遮罩層（圖未示）時，能透過該阻抗的調節，達到降低副瓣功率的效果。

以下將更進一步說明該第一環狀區110的幾何結構。

依據每一側緣部111形狀上的轉折角點，可以將其劃分成二個呈凸四邊形的區塊，並分別給予410和420的元件編號，同時分別定義該區塊410與該區塊420的四個邊：該區塊410具有一內繞邊411、一外繞邊412，及連接該內繞邊411與該外繞邊412的二連接邊413、414；該區塊420具有一內繞邊421、一外繞邊422，及連接該內繞邊421與該外繞邊422的二連接邊423、424。

其中，該外繞邊411平行於該第二軸線L2，該內繞邊412與該長邊116所夾的角度為鈍角，這也使得該外繞邊411與該內繞邊412之間的距離在愈靠近該第一軸線L1愈短。同時，該連接邊413也是一鄰接於該長邊116的接合邊114，該連接邊414則與該連接邊423相鄰接。

此外，該外繞邊411與該外繞邊421之間所夾的角度大於該內繞邊412與該內繞邊422之間所夾的角度，使得該區塊420的連接邊424相對於該連接邊423更靠近該第二軸線L2，而且該連接邊424也是一位於該第一軸線L1的饋合邊115。同時，該等主饋入點130各別形成於該等側緣部111的饋合邊115。

如此一來，該透空部113便是由該等內繞邊411、該等內繞邊421及該長邊116所共同圍繞形成，且概呈凸五邊形。並且，該內繞邊411與該內繞邊421所夾的角度均為鈍角，不僅能讓該第一環狀區110的面積縮小，而且能減少電荷累積於該內繞邊411與該內繞邊421的轉折處。要說明的是，該區塊410及該區塊420的邊長、外形都與其材質及所設定的阻抗大小相關，因此都有一定的範圍界定。

值得一提的是，該實施例是將每一側緣部111劃分成二個區塊，但不應以此為限，亦可為劃分成二個以上的區塊。只是劃分愈多區塊，表示需要考量的長度及外形參數也愈多，造成天線結構設計上的複雜度提高。

另外，再針對各個區塊的邊長定義範圍如下：

該內繞邊411介於70公釐至110公釐之間；該外繞邊412介於110公釐至160公釐之間；該連接邊413介於30公釐至60公釐之間；該連接邊414與該連接邊423介於20公釐至45公釐之間；該內繞邊421介於70公釐至130公釐之間；該外繞邊422介於70公釐至130公釐之間；該連接邊424介於5公釐至15公釐之間；該長邊116介於150公釐至250公釐之間；該框緣部112的寬度介於20公釐至45公釐之間。另外，每一副輻射體200各區段的長度總合係介於120公釐至270公釐之間，主要是圍繞在該等主輻射體100的周圍。要注意的是，該接合邊114的長度必須大於該饋合邊115的長度；該等主饋入點130之間的距離必須小於該長邊116的長度，才能達到降低副瓣功率的效果。

此外，每一側緣部111也能簡化成一凸四邊形的形狀，以及每一副輻射體200採用一直線的形狀。

因此，參閱圖3，本新型天線結構的一第二實施例同樣是覆設於該介質基板600上，且包含一主輻射體100’、二副輻射體200’，及一電路模組300。其中，本實施例與該第一實施例有所差異的地方在於該主輻射體100’與該等副輻射體200’的形狀，因此，將針對相異處進行說明。

在本實施例中，該主輻射體100’包括一第一環狀區110’、一第二環狀區120’，及二主饋入點130。其中，該第一環狀區110’具有二側緣部111’、一框緣部112，及一透空部113。每一側緣部111’係為一呈凸四邊形的區塊510，同時定義該區塊510的四個邊：該區塊510具有一內繞邊511、一外繞邊512，及連接該內繞邊511與該外繞邊512的二連接邊513、514。同樣地，該連接邊513也是鄰接於該長邊116的該接合邊114，該連接邊514也是位於該第一軸線L1的該饋合邊115。並且，每一側緣部111’的內繞邊511與外繞邊512分別與該長邊116所夾的角度均為銳角，且該內繞邊511與該長邊116所夾的角度大於該外繞邊512與該長邊116所夾的角度。這也使得由該等內繞邊511及該長邊116所共同圍繞形成的透空部113概呈三角形。

另外，每一副輻射體200’則僅包括一沿該第一軸線L1延伸的第一區段210’，而呈一直線的形狀。

藉此，經由實驗驗證，本新型天線結構的第一實施例在接收47MHz至700MHz之間頻段的信號衰減率如圖4的實線所示，並與該習知天線結構—以虛線表示—進行比較。其中，在470MHz至600MHz的常用數位電視頻段中，本新型的信號衰減率表現的確有所提升，意即能獲得更佳的收訊品質。並且，本新型在174MHz至230MHz之間屬於甚高頻頻段的信號衰減率同樣有所改善，因此也適於接收如廣播電台或無線電頻道等短途傳送媒體的信號。

綜上所述，本新型天線結構不僅能提升數位電視信號的接收效能，同時也適於接收如廣播電台或無線電頻道等短途傳送媒體的信號，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

100,100’‧‧‧主輻射體
110,110’‧‧‧第一環狀區
111,111’‧‧‧側緣部
112‧‧‧框緣部
113‧‧‧透空部
114‧‧‧接合邊
115‧‧‧饋合邊
116‧‧‧長邊
120,120’‧‧‧第二環狀區
130‧‧‧主饋入點
200,200’‧‧‧副輻射體
210,210’‧‧‧第一區段
220‧‧‧第二區段
230‧‧‧第三區段
240‧‧‧副饋入點
300‧‧‧電路模組
310‧‧‧匹配電感
410,420,510‧‧‧區塊
411,421,511‧‧‧內繞邊
412,422,512‧‧‧外繞邊
413,423,513‧‧‧連接邊
414,424,514‧‧‧連接邊
600‧‧‧介質基板
L1‧‧‧第一軸線
L2‧‧‧第二軸線
700‧‧‧天線結構
710‧‧‧金屬線

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一示意圖，說明一習知的天線結構； 圖2是一示意圖，說明本新型天線結構的一第一實施例，且該第一實施例覆設於一介質基板； 圖3是一示意圖，說明本新型天線結構的一第二實施例，且該第二實施例覆設於該介質基板；及 圖4是一天線增益比較圖，比較該習知天線與該第一實施例在47MHz至700MHz之間頻段的信號衰減率。

100‧‧‧主輻射體

110‧‧‧第一環狀區

111‧‧‧側緣部

112‧‧‧框緣部

113‧‧‧透空部

114‧‧‧接合邊

115‧‧‧饋合邊

116‧‧‧長邊

120‧‧‧第二環狀區

230‧‧‧第三區段

240‧‧‧副饋入點

300‧‧‧電路模組

310‧‧‧匹配電感

410,420‧‧‧區塊

411,421‧‧‧內繞邊

412,422‧‧‧外繞邊

413,423‧‧‧連接邊

414,424‧‧‧連接邊

130‧‧‧主饋入點

200‧‧‧副輻射體

210‧‧‧第一區段

220‧‧‧第二區段

600‧‧‧介質基板

L1‧‧‧第一軸線

L2‧‧‧第二軸線

Claims (8)

1. 一種天線結構，是形成於一平面，且在該平面上定義相互垂直的一第一軸線及一第二軸線，該天線結構包含： 一主輻射體，包括一位於該第一軸線一側，且以該第二軸線為對稱軸的第一環狀區、一與該第一環狀區鏡像地對稱於該第一軸線的第二環狀區，及二位於該第一軸線上的主饋入點，該第一環狀區具有二側緣部，及一連接於該等側緣部之間的框緣部，該框緣部係呈長方形，且包括一平行於該第一軸線的長邊，每一側緣部包括一鄰接於該長邊的接合邊，及一位於該第一軸線上的饋合邊，該等主饋入點各別形成於該等側緣部的饋合邊；其中，該接合邊的長度大於該饋合邊的長度，該等主饋入點之間的距離小於該長邊的長度；及 二副輻射體，分別包括一沿該第一軸線延伸的第一區段，及一位於該第一軸線上的副饋入點。
2. 如請求項1所述的天線結構，其中，每一側緣部係呈凸四邊形，且還包括連接該接合邊與該饋合邊的一內繞邊及一外繞邊，該第一環狀區還具有一由該等內繞邊及該長邊所共同圍繞形成的透空部。
3. 如請求項2所述的天線結構，其中，每一側緣部的內、外繞邊分別與該長邊所夾的角度均為銳角，且該內繞邊與該長邊所夾的角度大於該外繞邊與該長邊所夾的角度。
4. 如請求項1所述的天線結構，其中，每一側緣部係由複數個凸四邊形彼此鄰接，以構成其形狀，每一凸四邊形具有一內繞邊、一外繞邊，及連接該內、外繞邊的二連接邊，該第一環狀區還具有一由該等內繞邊及該長邊所共同圍繞形成，且呈凸多邊形的透空部。
5. 如請求項4所述的天線結構，其中，每一側緣部係由二個凸四邊形構成其形狀，其中一與該框緣部鄰接的凸四邊形，其外繞邊平行於該第二軸線，其內繞邊與該長邊所夾的角度為鈍角，且以其中一連接邊作為該接合邊，其中另一連接邊的長度大於該饋合邊的長度。
6. 如請求項1所述的天線結構，其中，每一副輻射體還包括一平行於該第二軸線的第二區段，該等第二區段分別位於該第一軸線兩側。
7. 如請求項6所述的天線結構，其中，每一副輻射體還包括一連接於該第一、二區段之間的第三區段，且各區段的長度總合介於120公釐至270公釐之間。
8. 如請求項1所述的天線結構，還包含一電路模組，該電路模組包括二匹配電感，每一匹配電感係設置於每一副饋入點與其鄰近的主饋入點之間。