专利名称：单极天线的馈入装置及相关模拟广播播放系统与整合系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于单极天线的馈入装置及其相关模拟广播播放系统与整合系统，尤其涉及一种使用传导方式传输信号至一单极天线的馈入装置及其相关模拟广播播放 系统与整合系统。
背景技术：
数字卫星广播(Digital Satellite Broadcast)技术是继调幅、调频广播之后的 第三代广播，其可通过较佳的频谱使用效率，解决长期以来广播电台频道取得困难的问题， 同时如CD般的音质及附加的数据服务诸项功能，也能满足人们对于广播媒体多元化的需 求。另一方面，由于数字卫星广播的覆盖范围极广，即使处于荒凉沙漠或浩瀚大海中，仍可 接收到卫星广播信号，因此，卫星广播有取代模拟广播的趋势。然而，目前一般车辆在出厂时，鉴于成本考虑，大多仍未将数字卫星收音机列为车 用多媒体装置(Head Unit)的标准配备，因此，使用者通常需加装数字卫星收音机，方可收 听数字广播节目。为了节省成本及装置所占用空间，公知技术已提供一种方式，其通过车用 多媒体装置来播放经数字卫星收音机所接收的卫星广播节目。举例来说，请参考图1，图1 为公知的一车用卫星收音机110与一车用调频多媒体装置120间的关系示意图。车用卫星 收音机110包含一卫星天线112、一卫星广播转换装置114以及一单极天线116，而车用调 频多媒体装置120包含一调频天线122、调频接收机124以及一扬声器126。卫星天线112 用来接收一数字卫星广播信号Ss。卫星广播转换装置114用来将所接收的数字卫星广播信 号Ss解调，转换成一调频信号Ss—FM，并经由单极天线116辐射发送至车用调频多媒体装置 120。调频天线122接收调频信号Ss— 后，调频接收机124可解调出音频信号Saudi。，以供扬 声器126播放。因此，通过车用卫星收音机110，使用者可藉由原厂车用调频多媒体装置120 来播放广播节目内容。然而，车用卫星收音机110的单极天线116与调频天线122之间通 常会因摆设位置而有相当的距离，经过空间传播的衰减，使得调频天线122接收到的能量 很小。而且，单极天线116利用辐射的方式将能量传递至调频天线122，其辐射能量属于人 为的辐射，必须符合美国联邦通信委员会(The Federal CommunicationsCommission,FCC) 制定的电磁兼容(EMC)/电磁干扰(EMI)的规范。简单地说，在此情况下，辐射能量无法无 限制地增加，因此，容易因使用环境的限制，导致传输效能不稳定。在公知技术中，除了使用辐射的方式外，尚有藉由信号线直接嵌入车用调频多媒 体装置120中以传送调频信号Ss FM来播放的方式，如此一来，虽可得到良好的电子特性，但 是由于原厂车用调频多媒体装置120为整合于车壳、内装内，如欲再连接其他信号线，必须 拆装车壳或内装，并改变原来的接线配置，对于一般的使用者来说，将造成很大的困扰与不 便。在此情形下，公知技术还提供一种改善方式，如图2所示。在不拆装车壳或内装的前提 下使用具有一夹具204的一同轴电缆线202取代单极天线116，藉由夹具204来夹住调频 天线122，以将调频信号Ss fm从卫星广播接收机(卫星广播转换装置)114上传送至车用调 频多媒体装置120中，然而，调频天线122外表通常具有绝缘体，而且同轴电缆线202中用作接地用的网状导体依然独立存在而与调频天线122的接地部位而没有任何电性连接，因此，此方式仍有能量传导馈入特性不佳的问题。简言之，公知技术中，欲将其他多媒体装置的多媒体信号传到车用多媒体装置，使用辐射方式易受环境的限制，而容易导致传输效能不稳定，若欲再连接其他信号线，则必须 拆装车壳或内装，并改变原来的接线配置，因此，需有一个便利且传输效能佳的装置来解决 上述问题。
发明内容
因此，本发明提供一种用于单极天线的馈入装置及其相关模拟广播播放系统与整合系统。本发明公开一种用于一单极天线的馈入装置，该单极天线包含有一辐射单元及一接地单元，用来将一多媒体信号传送至耦接于该辐射单元的一多媒体播放装置。该馈入装 置包含有一第一馈入单元及一第二馈入单元。该第一馈入单元耦接于一同轴电缆的一内导 线，用来将经由该同轴电缆所传输的该多媒体信号馈入该辐射单元。该第二馈入单元耦接 于该同轴电缆的一网状导体，用来连接该接地单元。本发明还公开一种模拟广播播放系统，包含有一单极天线、一馈入装置以及一多媒体播放装置。该单极天线包含有一辐射单元及一接地单元。该馈入装置包含有一第一馈 入单元及一第二馈入单元。该第一馈入单元耦接于一同轴电缆的一内导线，用来将经由该 同轴电缆所传输的一多媒体信号馈入该辐射单元。该第二馈入单元耦接于该同轴电缆的一 网状导体，用来连接该接地单元。该多媒体播放装置耦接于该辐射单元，用来解调并播放该 多媒体信号。本发明还公开一种数字与模拟广播整合系统，包含有一数字广播转换装置及一模 拟广播播放系统。该数字广播转换装置用来接收一数字卫星广播信号，并将该数字卫星广 播信号转换成一模拟广播信号，以通过一同轴电缆传送至一模拟广播播放系统。该模拟广 播播放系统，包含有一单极天线、一馈入装置以及一多媒体播放装置。该单极天线包含有一 辐射单元及一接地单元。该馈入装置包含有一第一馈入单元及一第二馈入单元。该第一馈 入单元耦接于该同轴电缆的一内导线，用来将该模拟广播信号馈入该辐射单元。该第二馈 入单元耦接于该同轴电缆的一网状导体，用来连接该接地单元。该多媒体接收装置耦接于 该辐射单元，用来解调并播放该模拟广播信号。本发明的具有完善接地功能的馈入装置，通过信号传导方式将模拟广播信号完整 地馈入模拟广播播放系统，使用者将不需拆装汽车的车壳或内装，更毋须遵循FCC的规范 限制，即能共享模拟广播播放系统来播放数字卫星广播节目内容。在此情形下，除了使用便 禾Ij外，同时可以增加馈入的能量，并且大大的增加了馈入能量对辐射到空间能量的比值，因 此有效地降低FCC限制的影响，并拥有优异的电子特性。
图1为公知的一车用卫星收音机与一车用调频多媒体装置间的关系示意图。图2为公知的一车用卫星收音机与一车用调频多媒体装置间的另一关系示意图。图3为本发明实施例的一模拟广播播放系统与一数字卫星广播转换装置的关系示意图<
图4(a)为图3中馈入装置的一实施例的示意图。 图4(b)为图4(a)中传导方式的一等效传输线的示意图。 图5(a)为图3中馈入装置的另一实施例的示意图。 图5(b)为图5(a)中传导方式的一等效传输线的示意图。 图6(a)为图3中馈入装置的另一实施例的示意图。 图6(b)为图6(a)中传导方式的一等效传输线的示意图。 图7(a)为图3中馈入装置的另一实施例的示意图。 图7(b)为图7(a)中传导方式的一等效传输线的示意图。 图8(a)为图3中馈入装置的另一实施例的示意图。 图8(b)为图8(a)中传导方式的一等效传输线的示意图。 图9(a)为图3中馈入装置的另一实施例的示意图。 图9(b)为图9(a)中传导方式的一等效传输线的示意图。 图10(a)为图3中馈入装置的另一实施例的示意图。 图10(b)为图10(a)中传导方式的一等效传输线的示意图。 图11为本发明实施例在不同频率下馈入特性的一测量结果。 主要组件符号说明
110车用卫星收音机
112卫星天线
114卫星广播转换装置 116,302 单极天线
120车用调频多媒体装置
122调频天线
124调频接收机
126扬声器
202同轴电缆线 320
204夹具 322
30模拟广播播放系统
馈入装置 多媒体接收装置 辐射单元 接地单元 第一馈入单元 第二馈入单元 同轴电缆 内导线
304 306 308 310 312 314 316 318 网状导体
数字卫星广播转换装置
具体实施例方式
请参考图3，图3为本发明实施例的一模拟广播播放系统30与一数字卫星广播转 换装置322的关系示意图。模拟广播播放系统30较佳地为一车用调频多媒体系统，其可播 放广播系统的模拟广播信号，但不限于此。此外，数字卫星广播转换装置322可将所接收的 数字卫星广播信号Ss解调，转换成一模拟广播信号S，并经由一同轴电缆316发送至模拟广 播播放系统30。模拟广播播放系统30包含有一单极天线302、一馈入装置304以及一多媒 体播放装置306。单极天线302包含有一辐射单元308及一接地单元310，其尺寸、外形等 对应于特定广播系统，如调频广播系统，但不以此为限。馈入装置304包含有一第一馈入单 元312及一第二馈入单元314。第一馈入单元312耦接于同轴电缆316的一内导线318，用 来将模拟广播信号S馈入辐射单元308。第二馈入单元314耦接于同轴电缆316的一网状导体320，用来连接接地单元310。多媒体播放装置306耦接于辐射单元308，用来解调并播 放模拟广播信号S。因此，若使用者欲利用模拟广播播放系统30来收听数字卫星广播节目时，本发明 通过数字卫星广播转换装置322接收数字卫星广播信号Ss并将之转换成模拟广播信号S, 并经由同轴电缆316及馈入装置304，将模拟广播信号S完整地传导馈入模拟广播播放系统 30的单极天线302，以利用模拟广播播放系统30来播放模拟广播信号S。在此情形下，由于 网状导体320是通过馈入装置304与接地单元310相连，因此本发明可提供完善的接地功 能，使得信号传输效率增加。同时，使用者不需拆装汽车的车壳或内装，更毋须考虑FCC的 规范限制，即能共享模拟广播播放系统30来播放数字卫星广播节目内容。进一步说明，请参考图4(a)及图4(b)，图4(a)为图3中馈入装置304的一实施 例的示意图。图4(b)为图4(a)中传导方式的等效传输线的示意图。在图4(a)中，馈入装 置304使用金属连接方式馈入信号，其通过第一馈入单元312以金属连接方式直接接触辐 射单元308将模拟广播信号S由内导线318馈入辐射单元308 (如图4 (a)中的金属接触点 SC)，而且第二馈入单元314亦以金属接触方式耦接至接地单元310 (如图4 (a)中的金属接 触点GC)。较佳地，第一馈入单元312及辐射单元308为金属材质，且第二馈入单元314及 接地单元310亦为金属材质，以达到以金属连接方式来馈入信号。另一方面，若在某些情况下，例如单极天线302外表面为绝缘体或是汽车表面的 油漆将金属部分完全封闭于其内而无法实现前述的金属连接方式时，则可使用四分之一波 长开路传输线来完成信号的馈入。请参考图5(a)及图5(b)，图5(a)为图3中馈入装置304 的另一实施例的示意图。图5(b)为图5(a)中传导方式的等效传输线的示意图。如图5(a) 所示，由于两个四分之一波长开路传输线经组抗转换，会产生一等效短路效果。因此，第一 馈入单元312、辐射单元308、第二馈入单元314以及接地单元310为一四分之一波长开路 传输线。例如，第一馈入单元312以一绝缘的金属线来实现四分之一波长开路传输线，而辐 射单元308就利用其本身的金属线形来实现，两者之间视为一等效短路，模拟广播信号S即 可从同轴电缆316传输到单极天线302上。同样地，第二馈入单元314以绝缘的金属线来 实现四分之一波长开路传输线，而接地单元310利用其本身的接地金属来实现。请继续参 考图6(a)及图6(b)和图7(a)及图7(b)，图6(a)是在传输信号部分使用如图4(a)中的 金属接触方式，而接地部分使用如图5(a)中的四分之一波长开路传输线等效短路方式。图 7(a)是在传输信号部分使用如图5 (a)中的方式，而接地部分使用如图4 (a)中所述的方式。除此之外，馈入装置304亦可利用电磁耦合的电容效应来将模拟广播信号S馈入 单极天线302。请参考图8(a)及图8(b)，图8(a)为图3中馈入装置304的又一实施例的 示意图。图8(b)为图8(a)中传导方式的等效传输线的示意图。根据传输线理论，一传输 线的阻抗值Z会随电容值C和频率值w的增大而减少(Z = 1/jwC)，当耦合电容值愈大或 是工作频率越高时，使得阻抗值Z小到某程度时，即可视为短路。因此，如图8(a)所示，第 一馈入单元312可以电磁耦合电容方式将模拟广播信号S馈入辐射单元308。其中，第一 馈入单元312可以一绝缘金属管穿过辐射单元308的金属线，以产生电磁耦合效应来将模 拟广播信号S馈入辐射单元308。第二馈入单元314可以一绝缘金属板贴靠接地单元310 的接地金属来实现。此外，请继续参考图9(a)及图9(b)和图10(a)及图10(b)，在图9(a) 中，传输信号部分使用如图8(a)中的电磁耦合电容方式馈入信号，接地部分使用如图4(a)中的金属接触方式。在图10(a)中，传输信号部分使用如图4(a)中的金属接触方式馈入信 号，接地部分使用如图8(a)中的电磁耦合电容方式。简单来说，通过上述具有优异馈入特 性的馈入装置304可以将数字卫星广播转换装置322所接收转换的模拟广播信号S,完整地 传输到模拟广播播放系统30，以播放数字卫星广播节目内容。需注意的是，模拟广播播放系统30为本发明的实施例，本领域普通技术人员应当 可据以作不同的变化及修饰，而不限于此。举例来说，在本实施例中，模拟广播播放系统30 为一车用调频多媒体系统，但亦可为其他类型的多媒体系统，较佳地，模拟广播播放系统30 为原厂配备的车用多媒体装置，但不限于此，亦可为其他类型的多媒体系统，例如家用多媒 体系统。模拟广播信号S，较佳地可以是其他任何有意义的信号，只要是具有对应的装置可 将模拟广播信号S转换为供模拟广播播放系统30处理的信号即可。前述的可用的调频频 段是指频率介于88MHz至108MHz之间，任何闲置的或目前无人使用的信号频段。此外，在 同轴电缆316中，通常内导线318用来传输信号，而网状导体320用作同轴电缆316的接地 用。另一方面，四分之一波长开路传输线可以由任何材质或样式的传输线来实现，而所述波 长与多媒体系统30的工作频段有关。此外，请参考图11，图11为本发明实施例的在不同频率下馈入特性的一测量结 果。使用网络分析仪来测试上述的馈入装置304的馈入特性，其中馈入装置304置于第1 端口，单极天线302置于第2端口，并且使用很短的缆线来连接装置和端口，因此，可以忽略 同轴电缆316的传输损耗。由图11可看出第1端口的反射参数(S11参数)约在-10dB以 下，数值很小，表示大部分的能量都已被传输出去。而第2端口的耦合参数(S12参数)皆 在-2dB以上，耦合能量非常大，意味着耦合至单极天线302的能量很大。此外，反射能量为
Sll|2，耦合能量为|S12|2，在能量守恒的条件之下，若总能量为1，则辐射到空间中的能量 为(1-1 S1112-1 S12 |2)，因此，在满足FCC规范之下的最大辐射，只要耦合能量对辐射到空间 中的能量比值越大，表示电子特性越佳。在本实施例中，约介于1至5dB之间，拥有相当好 的馈入特性。综上所述，公知技术使用辐射方式将模拟广播信号传到模拟广播播放装置，易受 环境的限制，而容易导致传输效能不稳定，且若欲再连接其他信号线，则必须拆装车壳或内 装，并改变原来的接线配置。相比较之下，通过本发明实施例的具有完善接地功能的馈入装 置，通过信号传导方式将模拟广播信号完整地馈入模拟广播播放系统，使用者将不需拆装 汽车的车壳或内装，更毋须遵循FCC的规范限制，即能共享模拟广播播放系统来播放数字 卫星广播节目内容。在此情形下，除了使用便利外，同时可以增加馈入的能量，并且大大的 增加了馈入能量对辐射到空间能量的比值，因此有效地降低FCC限制的影响，并拥有优异 的电子特性。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，凡是根据本发明权利要求书范围所作的 等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一种用于一单极天线的馈入装置，其中所述单极天线包括一辐射单元及一接地单元，用来将一多媒体信号传送至耦接于所述辐射单元的一多媒体播放装置，所述馈入装置包括一第一馈入单元，耦接于一同轴电缆的一内导线，用来将经由所述同轴电缆所传输的所述多媒体信号馈入所述辐射单元；以及一第二馈入单元，耦接于所述同轴电缆的一网状导体，用来连接所述接地单元。
2.如权利要求1所述的馈入装置，其中所述单极天线为一调频天线，且所述多媒体播 放装置为一车用调频播放装置。
3.如权利要求1所述的馈入装置，其中所述多媒体信号为由一数字卫星广播转换装置 接收的一数字卫星广播信号所转换的一可用调频频段的模拟广播信号。
4.如权利要求1所述的馈入装置，其中所述第一馈入单元是以金属接触方式耦接至所 述辐射单元，以将所述多媒体信号馈入所述辐射单元。
5.如权利要求4所述的馈入装置，其中所述第一馈入单元及所述福射单元为一金属材质。
6.如权利要求1所述的馈入装置，其中所述第二馈入单元是以金属接触方式耦接至所 述接地单元。
7.如权利要求6所述的馈入装置，其中所述第二馈入单元及所述接地单元为一金属材质。
8.如权利要求1所述的馈入装置，其中所述第一馈入单元及所述辐射单元为一四分之 一波长开路传输线。
9.如权利要求1所述的馈入装置，其中所述第二馈入单元及所述接地单元为一四分之 一波长开路传输线。
10.如权利要求1所述的馈入装置，其中所述第一馈入单元是以电磁耦合电容方式将 所述多媒体信号馈入所述辐射单元。
11.如权利要求1所述的馈入装置，其中所述第二馈入单元是以电磁耦合电容方式耦 接至所述接地单元。
12. —种模拟广播播放系统，包括一单极天线，包括一辐射单元及一接地单元； 一馈入装置，包括一第一馈入单元，耦接于一同轴电缆的一内导线，用来将经由所述同轴电缆所传输的 一多媒体信号馈入所述辐射单元；以及一第二馈入单元，耦接于所述同轴电缆的一网状导体，用来连接所述接地单元；以及 一多媒体播放装置，耦接于所述辐射单元，用来解调并播放所述多媒体信号。
13.如权利要求12所述的模拟广播播放系统，其中所述单极天线为一调频天线，且所 述多媒体播放装置为一车用调频播放装置。
14.如权利要求12所述的模拟广播播放系统，其中所述多媒体信号为经由一数字卫星 广播转换装置接收的一数字卫星广播信号所转换的一可用调频频段的模拟广播信号。
15.如权利要求12所述的模拟广播播放系统，其中所述第一馈入单元是以金属接触方 式耦接至所述辐射单元，以将所述多媒体信号馈入所述辐射单元。
16.如权利要求15所述的模拟广播播放系统，其中所述第一馈入单元及所述辐射单元 为金属材质。
17.如权利要求12所述的模拟广播播放系统，其中所述第二馈入单元是以金属接触方 式耦接至所述接地单元。
18.如权利要求17所述的模拟广播播放系统，其中所述第二馈入单元及所述接地单元 为金属材质。
19.如权利要求12所述的模拟广播播放系统，其中所述第一馈入单元及所述辐射单元 为一四分之一波长开路传输线。
20.如权利要求12所述的模拟广播播放系统，其中所述第二馈入单元及所述接地单元 为一四分之一波长开路传输线。
21.如权利要求12所述的模拟广播播放系统，其中所述第一馈入单元是以电磁耦合电 容方式将所述多媒体信号馈入所述辐射单元。
22.如权利要求12所述的模拟广播播放系统，其中所述第二馈入单元是以电磁耦合电 容方式耦接至所述接地单元。
23.如权利要求12所述的模拟广播播放系统，其中所述多媒体播放装置是从所述辐射 单元取得通过所述馈入装置所馈入的所述多媒体信号。
24. 一种数字与模拟广播整合系统，包括一数字广播转换装置，用来接收一数字卫星广播信号，并将所述数字卫星广播信号转 换成一模拟广播信号，以通过一同轴电缆传送至一模拟广播播放系统；以及 一模拟广播播放系统，包括 一单极天线，包括一辐射单元及一接地单元； 一馈入装置，包括一第一馈入单元，耦接于所述同轴电缆的一内导线，用来将所述模拟广播信号馈入所 述辐射单元；以及一第二馈入单元，耦接于所述同轴电缆的一网状导体，用来连接所述接地单元；以及 一多媒体播放装置，耦接于所述辐射单元，用来解调并播放所述模拟广播信号。
25.如权利要求24所述的整合系统，其中所述单极天线为一调频天线，且所述多媒体 播放装置为一车用调频播放装置。
26.如权利要求24所述的整合系统，其中所述多媒体信号为经由一数字卫星广播转换 装置接收的一数字卫星广播信号所转换的一可用调频频段的模拟广播信号。
27.如权利要求24所述的整合系统，其中所述第一馈入单元是以金属接触方式耦接至 所述辐射单元，以将所述多媒体信号馈入所述辐射单元。
28.如权利要求27所述的整合系统，其中所述第一馈入单元及所述辐射单元为金属材质。
29.如权利要求24所述的整合系统，其中所述第二馈入单元是以金属接触方式耦接至 所述接地单元。
30.如权利要求29所述的整合系统，其中所述第二馈入单元及所述接地单元为金属材质。
31.如权利要求24所述的整合系统，其中所述第一馈入单元及所述辐射单元为一四分之一波长开路传输线。
32.如权利要求24所述的整合系统，其中所述第二馈入单元及所述接地单元为一四分 之一波长开路传输线。
33.如权利要求24所述的整合系统，其中所述第一馈入单元是以电磁耦合电容方式将 所述多媒体信号馈入所述辐射单元。
34.如权利要求24所述的整合系统，其中所述第二馈入单元是以电磁耦合电容方式耦 接至所述接地单元。
35.如权利要求24所述的整合系统，其中所述多媒体播放装置是从所述辐射单元取得 通过所述馈入装置所馈入的所述模拟广播信号。
全文摘要
本发明涉及单极天线的馈入装置及相关模拟广播播放系统与整合系统。具体地，用于一单极天线的馈入装置，该单极天线包含一辐射单元及一接地单元，用来将一多媒体信号传送至耦接于该辐射单元的一多媒体播放装置。该馈入装置包含一第一馈入单元及一第二馈入单元。该第一馈入单元耦接于一同轴电缆的一内导线，用来将经由该同轴电缆所传输的该多媒体信号馈入该辐射单元。该第二馈入单元耦接于该同轴电缆的一网状导体，用来连接该接地单元。本发明的具完善接地功能的馈入装置，以信号传导方式将模拟广播信号完整地馈入模拟广播播放系统，使用者不需拆装汽车的车壳或内装，毋须遵循FCC的规范限制，即能共享模拟广播播放系统播放数字卫星广播节目内容。
文档编号H01Q13/08GK101800355SQ20091000860
公开日2010年8月11日 申请日期2009年2月5日 优先权日2009年2月5日
发明者徐杰圣, 黄章修 申请人:启碁科技股份有限公司