專利名稱：沙漏形花瓶外殼中的全向天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于接收諸如電視信號的廣播信號的天線，并且更具體而言涉及用于接收數(shù)字格式的廣播信號的電視天線。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)室內(nèi)電視天線系統(tǒng)通常包含分別用于VHF和UHF接收的兩個分離天線。用于接收VHF頻段的天線采用形成偶極的一對伸縮元件，其中每個元件具有4至6英尺(1. 5至 2. 5m)的最大長度。所述兩個元件經(jīng)常安裝成允許元件伸展分開以增大或縮短偶極長度，并且這些元件通常稱為“兔耳”。室內(nèi)UHF天線典型地是直徑為約7 1/2英寸(20cm)的環(huán)形。與傳統(tǒng)室內(nèi)天線系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的一個問題在于，VHF偶極的物理尺度對于起居室中的通常設(shè)置而言是不期望地長，并且偶極元件的長度以及方向可能需要根據(jù)接收頻道而調(diào)節(jié)。第二個問題在于，這種傳統(tǒng)室內(nèi)VHF/UHF天線的性能響應(yīng)于天線元件周圍物理條件的變化而變化。例如，由于接觸天線的人體改變與天線元件關(guān)聯(lián)的電磁條件，所以用戶難以對天線進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。第三個問題在于，傳統(tǒng)室內(nèi)天線系統(tǒng)不總是提供用于良好接收的充分信號電平。與“兔耳”天線關(guān)聯(lián)的第四個問題在于，盡管它當(dāng)前是能起作用的，但是在美學(xué)吸引力上差得多并且其較大的尺寸使得其難以隱藏。與前述天線關(guān)聯(lián)的第五個問題在于，它不是非常適合用于接收數(shù)字格式的高清晰度廣播電視信號。NTSC (國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)廣播信號于1941年被美國采用作為標(biāo)準(zhǔn)化電視廣播和視頻格式，這種格式目前正在使用。NTSC信號為模擬信號。然而，NTSC模擬格式于2009 年6月12日被淘汰，并且所有電視廣播信號已經(jīng)改為ATSC (高級電視系統(tǒng)委員會)數(shù)字格式。用于數(shù)字電視的ATSC標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被美國和若干其它國家采用。因此，電視接收器天線已經(jīng)成為新的數(shù)字電視接收系統(tǒng)的關(guān)鍵元件從而接收所有新的數(shù)字電視頻道，所述新的數(shù)字電視頻道主要是在UHF (超高頻)頻段中，其中一些頻道位于覆蓋傳統(tǒng)電視頻道7至13的上VHF(甚高頻)頻段。沒有良好的全向電視天線，消費者將無法接收所有的已經(jīng)出現(xiàn)廣播格式變化的數(shù)字ATSC信號。大多數(shù)傳統(tǒng)室內(nèi)或室外天線僅僅在天線指向電視廣播電臺的方向時接收信號；否則，轉(zhuǎn)換盒或ATSC電視僅僅在電視上示出空白屏幕。利用模擬NTSC廣播信號，當(dāng)天線沒有指向正確方向時，消費者仍然能夠看到一些畫面或者雪花狀圖像，并且消費者仍可以通過觀察電視上顯示內(nèi)容的畫面質(zhì)量變化，將天線旋轉(zhuǎn)到正確方向。接收ATSC信號的數(shù)字電視顯示畫面或者顯示空白或黑暗屏幕，并且因而不提供警告消費者他們應(yīng)旋轉(zhuǎn)天線以在同一區(qū)域?qū)崿F(xiàn)更好的頻道接收的指示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于接收數(shù)字格式的廣播電視信號的天線。本發(fā)明的另一目的是提供一種室內(nèi)電視天線，該室內(nèi)電視天線是全向的，并且因此不需要調(diào)節(jié)從而接收寬范圍的廣播電視信號。本發(fā)明的又一目的是提供一種用于與接收模擬和數(shù)字電視信號二者的電視接收器一起使用的室內(nèi)天線。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于電視接收器的接收天線，該天線包含有吸引力的沙漏形花瓶外殼，該天線元件位于所述外殼內(nèi)。依據(jù)本發(fā)明的一種形式，優(yōu)選地供室內(nèi)使用并且特別地構(gòu)造成用于接收數(shù)字格式的廣播電視信號的一種天線呈現(xiàn)用于良好電視信號接收的良好的全向性以及相對較高的增益，從而最小化或消除用戶調(diào)節(jié)天線的位置的需求。在一種形式中，天線位于有吸引力的沙漏形花瓶外殼內(nèi)，該外殼具有大體上圓錐形的上和下區(qū)段，所述上和下區(qū)段接合在一起以限定居中的或非居中的相對較窄直徑中間部分。由上和下區(qū)段的較大端部分別限定的外殼的相對的頂和底端部部分因而形成有與中間部分的直徑相比而言相對較大的直徑。外殼提供了一種用于支撐天線的成形部(form)并且在其它方面對天線的功能不起作用，而是提供了用于收納天線的總體上悅目的外觀，使得用戶將更傾向于在其電視附近陳列該外殼。位于外殼內(nèi)的天線可以配置成一對蝶形天線的形式，所述蝶形天線彼此橫向地或者成角度地布置，其中一個蝶形天線的中心交疊或接近另一個蝶形天線的中心，并且其中它們的中心優(yōu)選地布置成與沙漏形花瓶外殼的較窄中間部分對齊。蝶形對實施例大體上限定了苜蓿葉形天線，其優(yōu)選地與外殼的較窄中間部分中心對齊。備選地，天線可以是位于外殼內(nèi)并且其中心與外殼的較窄中間部分對齊的螺旋天線。通過結(jié)合附圖而閱讀的對本發(fā)明說明性實施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點將清楚明顯。


圖1-5為本發(fā)明的天線位于其中的沙漏形花瓶天線外殼的各種視圖(分別為頂部等軸視圖、底部等軸視圖、側(cè)視圖、俯視圖和仰視圖)。圖6為本發(fā)明的天線的一種形式(在其位于外殼內(nèi)之前)的平面俯視圖，該天線為螺旋天線。圖7為圖6所示的位于外殼內(nèi)的本發(fā)明的螺旋天線的前等軸視圖。圖8為兩個類似形狀的蝶形天線之一在位于外殼內(nèi)之前的平面俯視圖，所述兩個類似形狀的蝶形天線被組合以限定本發(fā)明的苜蓿葉形天線的第一種形式。圖9為兩個類似形狀的蝶形天線之一在位于外殼內(nèi)之前的平面俯視圖，所述兩個類似形狀的蝶形天線被組合以限定本發(fā)明的苜蓿葉形天線的第二種形式。圖10為圖9所示的位于外殼內(nèi)的本發(fā)明的苜蓿葉形天線的前等軸視圖。圖11為對于位于如圖7所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖
56所示的螺旋天線，示出在某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的增益(單位為dBd) 的圖表。圖12為對于位于如圖7所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖 6所示的螺旋天線，針對頻率(單位為MHz)測量的增益(單位為dBd)的曲線圖。圖13為對于位于如圖7所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖 6所示的螺旋天線，針對頻率(單位為MHz)繪制的VSWR (電壓駐波比)的曲線圖。圖14為對于位于如圖7所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖 6所示的螺旋天線，在某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的一系列輻射圖案。圖15為對于位于如圖10所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖 9所示的兩個蝶形天線形成的苜蓿葉形天線，示出在某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的增益(單位為dBd)的圖表。圖16為對于位于如圖10所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖9所示的兩個蝶形天線形成的苜蓿葉形天線，針對頻率(單位為MHz)測量的增益(單位為 dBd)的曲線圖。圖17為對于位于如圖10所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖 9所示的兩個蝶形天線形成的苜蓿葉形天線，針對頻率(單位為MHz)測量的VSWR (電壓駐波比)的曲線圖。圖18為對于位于如圖10所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖 9所示的兩個蝶形天線形成的苜蓿葉形天線，在某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的一系列輻射圖案。圖19為對于位于如圖10所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖 9所示的兩個蝶形天線形成的苜蓿葉形天線(在這種情況下該天線涂繪在其外表面上)，示出在某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的增益(單位為dBd)的圖表。圖20為對于位于如圖10所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖 9所示的兩個蝶形天線形成的苜蓿葉形天線(在這種情況下該天線涂繪在其外表面上)，針對頻率(單位為MHz)測量的增益(單位為dBd)的曲線圖。圖21為對于位于如圖10所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖 9所示的兩個蝶形天線形成的苜蓿葉形天線(在這種情況下該天線涂繪在其外表面上)，針對頻率(單位為MHz)測量的VSWR (電壓駐波比)的曲線圖。圖22為對于位于如圖10所示的沙漏形花瓶外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的諸如圖 9所示的兩個蝶形天線形成的苜蓿葉形天線(在這種情況下該天線涂繪在其外表面上)，在某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的一系列輻射圖案。圖23為信號接收天線位于其中并且依據(jù)本發(fā)明的另一種形式構(gòu)造的沙漏形花瓶天線外殼的側(cè)視圖。圖M為圖23所示的本發(fā)明的沙漏形花瓶天線外殼的俯視圖。圖25為圖23和M所示的本發(fā)明的沙漏形花瓶天線外殼的仰視圖。圖沈為本發(fā)明的沙漏形花瓶天線外殼的分解等軸視圖，并圖示了位于其中且依據(jù)本發(fā)明形成的卷繞(rolled)形式的信號接收天線的一種形式。圖27為處于展開形式并且在其插入本發(fā)明的花瓶天線外殼中之前，圖沈所示的本發(fā)明的信號接收天線的前視圖。圖觀為圖27所示的本發(fā)明的信號接收天線的前視圖，其中示出了天線的元件和區(qū)段的優(yōu)選尺度。圖四為對于位于如圖2346所示的沙漏形花瓶天線外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的圖27和洲所示的信號接收天線，示出在某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的增益(單位為dBd)的圖表。圖30為對于位于如圖2346所示的沙漏形花瓶天線外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的圖27和觀所示的信號接收天線，示出在3dB點處、在某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的全向性程度(全向角度)(單位為度)的圖表。圖31為對于位于如圖2316所示的沙漏形花瓶天線外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的圖27和觀所示的信號接收天線，在VHF頻段中某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的一系列輻射圖案。圖32為對于位于如圖2346所示的沙漏形花瓶天線外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的圖27和觀所示的信號接收天線，在UHF頻段中某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的一系列輻射圖案。圖33為本發(fā)明的沙漏形花瓶天線外殼的分解等軸視圖，并圖示了位于其中且依據(jù)本發(fā)明形成的卷繞形式的信號接收天線的另一種形式。圖34為處于展開形式并且在其插入本發(fā)明的花瓶天線外殼中之前，圖33所示的本發(fā)明的信號接收天線的前視圖。圖35為圖34所示的本發(fā)明的信號接收天線的前視圖，其中示出了天線的元件和區(qū)段的優(yōu)選尺度。圖36為對于位于如圖2346所示的沙漏形花瓶天線外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的圖34和35所示的信號接收天線，示出在某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的增益(單位為dBd)的圖表。圖37為對于位于如圖2316所示的沙漏形花瓶天線外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的圖34和35所示的信號接收天線，示出在3dB點處、在某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的全向性程度(全向角度)(單位為度)的圖表。圖38為對于位于如圖2346所示的沙漏形花瓶天線外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的圖34和35所示的信號接收天線，在VHF頻段中某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的一系列輻射圖案。圖39為對于位于如圖2346所示的沙漏形花瓶天線外殼內(nèi)并且依據(jù)本發(fā)明形成的圖34和35所示的信號接收天線，在UHF頻段中某些頻率(單位為MHz)處測量的豎直方向上的一系列輻射圖案。
具體實施例方式首先參考附圖的圖1-10，可以看出，依據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的形式為螺旋天線3或者由兩個蝶形天線6形成的苜蓿葉形天線4的全向天線2位于大體上沙漏形花瓶外殼8內(nèi)。沙漏形花瓶外殼8包含大體上圓錐形的上和下區(qū)段10、12，所述上和下區(qū)段接合在一起(或整體形成)從而限定位于相對較大直徑的頂端部部分16和底端部部分18之間的(在高度上)居中的或非居中的相對較窄直徑中間部分14，外殼8的每個部分優(yōu)選地限定內(nèi)部腔體。外殼8對天線2的功能不起作用(除了為天線提供支撐之外)，而是提供用于收納天線2的總體上悅目的外觀，使得用戶將更傾向于接近其電視陳列天線結(jié)構(gòu)。外殼8可以由玻璃、塑料或陶瓷材料形成，并包含外表面20和相對的內(nèi)表面22。外殼8通過其厚度可以是透明、半透明或不透明的，或者外殼8可以使用涂料而涂繪在其外或內(nèi)表面20、22上，所述涂料不顯著抑制電視信號傳輸通過外殼8以被位于其中的天線2所接收。塑料或金屬帶M可圍繞相對較窄直徑的中間部分14，帶M同樣被提供以僅僅用于裝飾目的。本發(fā)明的天線2設(shè)計成呈現(xiàn)用于良好的電視信號接收(特別是用于數(shù)字格式的電視信號)的良好的全向性和相對較高的增益，并且最小化或消除用戶調(diào)節(jié)天線結(jié)構(gòu)(即，外殼8和安裝在其上的天線2)的位置的需要。優(yōu)選地，本發(fā)明的天線以及從美學(xué)上看令人滿意的沙漏形外殼8被用作室內(nèi)電視接收天線，不過在本發(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)想將天線2和外殼 8用作室外天線。在本發(fā)明的一種形式中，位于沙漏形外殼內(nèi)的天線2可以由附著到沙漏形花瓶外殼8內(nèi)部表面22的柔性銅或鋁片材或襯底形成。備選地，使用具有鋁基、銀基或銅基或者有助于良好電視信號接收的其它金屬基或材料的金屬涂料等，天線2可以涂繪在沙漏形外殼8的內(nèi)部表面22上或者蝕刻在沙漏形外殼8的內(nèi)部表面22內(nèi)。在本發(fā)明的一種形式中，天線2可以由一對蝶形天線沈形成，每個蝶形天線沈優(yōu)選地具有圖8或圖9所示的配置。蝶形天線沈優(yōu)選地彼此橫向地或者成角度地布置，其中一個蝶形天線26的中心交疊或接近另一個蝶形天線沈的中心，并且它們的中心優(yōu)選地布置在沙漏形花瓶外殼8的較窄中間部分14處。因而，每個蝶形天線沈的一個“弓形(bow)” 部分或區(qū)段觀布置在沙漏形花瓶外殼8的較窄中間部分14上方并且位于外殼8的上圓錐形區(qū)段10的內(nèi)表面22 (或外表面20)上，而兩個蝶形天線沈的相對的“弓形”部分或區(qū)段 30位于沙漏形花瓶外殼8的較窄中間部分14下方，在外殼的下圓錐形區(qū)段12的內(nèi)表面22 (或外表面20)上。所述蝶形天線沈一起限定苜蓿葉形天線4，該苜蓿葉形天線4位于沙漏形花瓶外殼8內(nèi)或者其外表面上。苜蓿葉形天線裝置4的中心布置成與沙漏形花瓶外殼8 的較窄中間部分14對齊。在附圖的圖8所示的實施例中，每個蝶形天線沈的每個“弓形”部分觀、30優(yōu)選地是實心的(solid)，并且具有與其對應(yīng)的相對“弓形”部分觀、30相同的尺度和形狀。此外，每個“弓形”部分觀、30包含主區(qū)段32以及延伸區(qū)段34，所述延伸區(qū)段通過槽縫S與主區(qū)段32分開并且通過槽縫S的相對較窄的寬度而電容性或電感性地耦合到主區(qū)段32。更具體而言，槽縫S在寬度上優(yōu)選地為約1. 5毫米，從而將主區(qū)段32與每個“弓形”部分28、 30的延伸區(qū)段34分開。備選地，電感器(或電容器)可以用于將延伸區(qū)段34耦合到“弓形” 部分觀、30的主區(qū)段32，使相對的引線電連接到主區(qū)段32和延伸區(qū)段34，電感器(或電容器)被跨過槽縫S布置。每個蝶形天線沈的每個“弓形”部分觀、30被調(diào)整從而對由橫向布置的蝶形天線 26限定的苜蓿葉形天線4的總體配置提供全向性以及寬的帶寬。相應(yīng)地，每個“弓形”部分觀、30的延伸區(qū)段34和主區(qū)段32中的每一個具有特定尺度以提供寬的帶寬特性和全向性。更具體而言，參照圖8所示的實施例，每個“弓形”部分觀、30優(yōu)選地具有下述尺度和結(jié)構(gòu)第一外圍邊緣102，其從位于蝶形天線沈的中心處的“弓形”部分觀、30的頂點A
8延伸到拐角C并且長度為約8毫米；第二外圍邊緣104，其從第一外圍邊緣102的拐角C延伸且與所述第一外圍邊緣102成直角布置，并且延伸到槽縫S的邊緣(第一外圍邊緣102和第二外圍邊緣104限定“弓形”部分觀、30的主區(qū)段32的拐角C)并且長度為約1. 7毫米； 伸長的線性槽縫S的一個端部，成角度的槽縫端部的寬度為約2毫米；第三外圍邊緣106， 其形成延伸區(qū)段34的外邊，從槽縫S的在其相同軸向端部上的相對邊延伸到延伸區(qū)段34 的端部拐角D，并且長度為約10. 8毫米；第四外圍邊緣108，其形成延伸區(qū)段34的位于直角拐角D和另一直角拐角E之間的遠(yuǎn)端部，并且長度為約1. 1毫米；第五外圍邊緣110，其形成延伸區(qū)段34的一部分，第五外圍邊緣110在拐角E處以直角接合到第四外圍邊緣108，并且在平行于第三外圍邊緣106的方向上往回朝向槽縫S延伸，并且長度為約4. 15毫米；第六外圍邊緣112，其限定延伸區(qū)段34的與第三外圍邊緣106相對的成角度邊，第六外圍邊緣 112從第五外圍邊緣110的端部延伸并且與其限定約173度的外角F，并且從第五外圍邊緣 110與第六外圍邊緣112的接合點延伸的距離的長度為約4. 6毫米；第七外圍邊緣114，其限定延伸區(qū)段34的與第三外圍邊緣106相對的邊的小部分，第七外圍邊緣114在平行于第四外圍邊緣108的方向上從第六外圍邊緣112的相對端部延伸并且長度為約0. 1毫米；第八外圍邊緣116，其限定延伸區(qū)段34的邊，第八外圍邊緣116從第七外圍邊緣114的最外端部延伸的長度為約1毫米，并且與第七外圍邊緣114形成的內(nèi)角G為約153度，在第七外圍邊緣114的最外端部到槽縫S的相對的軸向端部之間測量的第八外圍邊緣116的長度為約4. 1毫米；槽縫S的相對成角度的軸向端部，其寬度為約2毫米；槽縫S的一條邊118，其限定延伸區(qū)段34的最內(nèi)(最靠近頂點A的)端部，長度為約3. 1毫米；槽縫S的相對邊120， 其限定“弓形”部分觀、30的主區(qū)段32的最遠(yuǎn)端端部，長度為約3. 3毫米；第九外圍邊緣 122，其限定“弓形”部分觀、30的主區(qū)段32的邊(該邊從在相同側(cè)上槽縫S的相對邊緣延伸并且在與第八外圍邊緣116共平行的方向上延伸)，并且長度為約4. 1毫米；第十外圍邊緣124，其限定“弓形”部分觀、30的主區(qū)段32的一部分(其從第九外圍邊緣122的端部延伸的長度為約1. 3毫米)并且與第九外圍邊緣122形成約149度的內(nèi)角H ；以及第十一外圍邊緣126，其從第十外圍邊緣124的端部延伸到“弓形”部分觀、30的頂點A并且長度為約 1毫米，并且與第十外圍邊緣1 限定約153度的外角I。每個蝶形天線沈的第二“弓形”部分30具有與前述第一“弓形”部分觀的尺度相似的尺度。然而，從圖8可以看出，兩個“弓形”部分觀、30沿相反方向延伸?！肮巍辈糠?28,30的頂點A彼此面對并且分開約0. 5毫米的距離。因而，每個蝶形天線沈的每個“弓形”部分觀、30諸如前文所述包含主區(qū)段32和延伸區(qū)段34。應(yīng)認(rèn)識到，本發(fā)明的天線包含兩個這種蝶形天線沈，其中它們的中心彼此交疊或接近，使得兩個蝶形天線沈限定苜蓿葉形天線4。還應(yīng)認(rèn)識到，上述的蝶形天線沈可以縮放到比先前所述的更大或更小，所具有的尺度與上述尺度成比例。本發(fā)明的苜蓿葉形天線4也可以由一對優(yōu)選地實心的蝶形天線沈形成，每個蝶形天線沈具有如圖9所示的平面形狀。每個蝶形天線沈的每個“弓形”部分36、38具有等邊三角形的形式，其每一條邊優(yōu)選地長度等于約14毫米或者縮放到成比例的更小或更大的尺度。蝶形天線26的一個“弓形”部分36的一個拐角面對蝶形天線沈的另一個“弓形” 部分38的拐角并且與之對齊。同樣，諸如圖9所示的兩個蝶形天線沈用于形成本發(fā)明的雙蝶形或苜蓿葉形天線4。蝶形天線沈的中心彼此交疊或接近從而限定置于沙漏形花瓶外
9殼8內(nèi)部(或其外表面20上)的苜蓿葉形天線4。如同圖8所示的實施例，圖9的實施例具有位于外殼的上圓錐形區(qū)段10內(nèi)的每個蝶形天線沈的一個“弓形”部分36，其中每個蝶形天線沈的另一個“弓形”部分38位于外殼8的下圓錐形區(qū)段12內(nèi)，如附圖的圖10所示。 由兩個蝶形天線26限定的苜蓿葉形天線4的中心優(yōu)選地與沙漏形花瓶外殼8的較窄中間部分14對齊。另外，圖8和9所示的蝶形天線沈是中心饋電的并且在內(nèi)部連接到同軸電纜40，如圖10所示，優(yōu)選地穿過外殼8的下圓錐形區(qū)段12的厚度。替代一對蝶形天線沈，本發(fā)明可具有位于沙漏形花瓶外殼8內(nèi)(或其外表面20上) 的螺旋天線3，如圖7所示。這種螺旋天線3的優(yōu)選形式示于附圖的圖6。從圖6可以看出，優(yōu)選地使用對數(shù)阿基米德實心元件螺旋天線3，該天線提供在感興趣的帶寬(對于數(shù)字格式的電視信號接收)上相對不依賴于頻率的響應(yīng)。類似于先前討論并且圖8和9所示的苜蓿葉形或雙蝶形天線4，螺旋天線3可以由薄的柔性銅片材材料或襯底或者諸如鋁或銀之類的有助于接收數(shù)字格式的電視信號的其它材料形成。備選地，使用基于金屬的涂料或諸如銅、銀或鋁之類的提供良好信號接收性的其它材料，圖6所示的螺旋天線3可以被蝕刻到沙漏形花瓶外殼8的內(nèi)或外表面22、20中或涂繪在沙漏形花瓶外殼8的內(nèi)或外表面22、 20上。螺旋天線3是中心饋電的并且連接到同軸電纜40，如圖7所示，并且其中心優(yōu)選地與沙漏形花瓶外殼8的較窄中間部分14對齊。對于本發(fā)明的三個不同實施例，執(zhí)行了三組測試并且進(jìn)行了測量。第一實施例為諸如附圖的圖6所示的位于沙漏形花瓶外殼8內(nèi)的螺旋天線3，該外殼具有約395毫米的高度并且具有在中心處接合的對稱的圓錐形頂部和底部區(qū)段，上和下圓錐形區(qū)段10、12中的每一個具有直徑為約115毫米的相對端部，外殼8具有直徑為約98毫米的相對較窄中間部分14。螺旋天線3是中心饋電的。本發(fā)明的第二實施例使用諸如附圖的圖9所示的雙蝶形天線沈來限定苜蓿葉形天線4。天線4收納在比所測試的第一實施例的外殼更小的沙漏形花瓶外殼8內(nèi)。外殼8 包含不對稱的上和下圓錐形區(qū)段10、12，其中非居中的較窄中間部分14的直徑為約80毫米。外殼8的高度為約330毫米，并且外殼8的相對的頂和底端部16、18的直徑為約130 毫米。兩個蝶形天線26限定苜蓿葉形天線4，該苜蓿葉形天線4的中心優(yōu)選地與外殼8的非居中的較窄部分14對齊。所測試的本發(fā)明的第三實施例類似于第二實施例，除了外殼8在其外表面20上涂敷有涂料使得它基本上不透明之外。圖11、15和19為分別對于三個前述測試的實施例中的每一個，在所選頻率處測量的豎直方向上的天線增益的圖表，第一個為螺旋天線3位于其中的相對較大外殼8，第二為苜蓿葉形天線4位于其中的相對較小外殼8，以及第三個是在與第二實施例相同大小的外殼8內(nèi)并且具有與第二實施例相同的苜蓿葉形天線4，但是外殼的外表面20被涂繪。圖12、16和20為分別對于前述三個所測試的本發(fā)明實施例中的每一個，天線增益與頻率的關(guān)系的曲線圖。圖13、17和21為分別對于前述三個所測試的本發(fā)明實施例中的每一個，針對頻率繪制的VSWR (電壓駐波比)的曲線圖。圖14、18和22為分別對于前述三個所測試的本發(fā)明實施例中的每一個，在所選頻率處測量的豎直方向上的輻射或天線圖案。
從圖11-22所示的圖表和曲線圖可以看出，本發(fā)明的位于大體上沙漏形花瓶外殼 8內(nèi)的天線2提供了用于良好電視信號接收(特別是對于數(shù)字格式的電視信號)的良好全向性和相對較高的增益。大體上沙漏形花瓶外殼8從美學(xué)上看是令人滿意的，使得用戶將更傾向于接近他的電視陳列天線2位于其中的外殼8。本發(fā)明的花瓶天線的另一型式示于附圖的圖23-39。此型式的花瓶天線結(jié)構(gòu)包含類似于前文所述并且示于圖1-5的沙漏形外殼8，其具有大體上圓錐形的上和下區(qū)段10、12 以及位于相對較大直徑頂端部部分16和底端部部分18之間的相對較窄直徑中間部分14。 然而，外殼8的頂端部部分16優(yōu)選地成角度地傾斜，使得當(dāng)花瓶天線直立地擱置在水平支撐表面上時，頂部邊緣不位于水平平面內(nèi)。此外，花瓶外殼8的底端部部分18具有底端蓋或底座50，其安裝到(通過螺釘51)圓錐形下區(qū)段12并且可以從圓錐形下區(qū)段12拆卸以獲得對外殼8內(nèi)部的訪問。同軸電纜40 (其可連接到用戶的電視、數(shù)字調(diào)諧器或其它電子部件)穿過花瓶外殼8的圓錐形下區(qū)段12并且耦合到位于外殼的內(nèi)部內(nèi)的信號接收天線2。此具體實施例的花瓶外殼8的頂端部部分16也具有頂端蓋52，該頂端蓋優(yōu)選地具有截頂圓錐的形式，在其下頂點處在其中形成有中央開口 54。頂端蓋52安裝到外殼8的大體上圓錐形的上區(qū)段10并且可以從該上區(qū)段拆卸。具有閉合底端部58和軸向相對的開放頂端部60的圓柱形管56在其開放頂端部 60處安裝到頂端蓋52的下開口 M。優(yōu)選地，圓柱形管56防水接合到頂端蓋52。圓柱形管56具有在其中在開放頂端部60和閉合底端部58之間軸向延伸的孔62。圓柱形管56的外直徑小于花瓶外殼8的較窄中間部分14的直徑，使得它可以軸向延伸穿過花瓶外殼的內(nèi)部。附加到頂端蓋52的圓柱形管56可以與頂端蓋52從花瓶外殼8拆卸。圓柱形管56用于兩個主要目的。第一，管56用作信號接收天線2的支撐成形部。 如將更詳細(xì)描述的，信號接收天線2安裝在裹住圓柱形管56的柔性襯底(例如，Mylar 或其它材料的一個或多個片材64)上。第二，圓柱形管56利用花瓶外殼的頂端蓋52限定腔體， 用于將花、植物、蠟燭或其它裝飾物容納到其中。相應(yīng)地，外殼8悅目地看上去只是用戶家中的裝飾花瓶，并且從其外部，人們將不知曉其含有并用作數(shù)字廣播電視信號接收天線2。如前所述，內(nèi)部圓柱形管56優(yōu)選地與花瓶外殼8的頂端蓋52形成防水密封，使得由圓柱形管56和頂端蓋52限定的腔體可以用水填充從而滋養(yǎng)由此容納的活的植物和花， 不過填充圓柱形管56的水可能影響裹住管的信號接收天線2的性能特性。盡管所述管56 在此處描述成優(yōu)選地為圓柱形式，但在本發(fā)明的范圍內(nèi)可設(shè)想到將管形成為其它形狀，諸如在橫向截面中為方形或多邊形。除了先前描述且示于附圖的圖6-10的苜蓿葉形、蝶形和螺旋天線之外，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可設(shè)想到使用其它形式的信號接收天線2，所述天線提供充分的全向性并且呈現(xiàn)出優(yōu)選地覆蓋數(shù)字廣播電視頻率的帶寬。兩種附加優(yōu)選形式的依據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的信號接收天線示于圖26- 和圖33-35，并且它們各自的增益、全向角度和輻射圖案示于圖四-32和圖 36-39。更具體而言，并且如圖2618所示，優(yōu)選形式的用于接收數(shù)字廣播電視信號的天線2包含一對蝶形天線66、68，一個天線66被調(diào)整并且豎直地取向(當(dāng)花瓶外殼8處于直立時)以接收VHF (甚高頻)頻段內(nèi)的數(shù)字廣播電視信號，并且另一個天線68被調(diào)整并且水平地取向(當(dāng)花瓶外殼8處于直立時)以接收UHF (超高頻)頻段內(nèi)的數(shù)字廣播電視信號。
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為了將花瓶天線8的結(jié)構(gòu)保持在合理的大小，豎直地取向的VHF蝶形天線66優(yōu)選地僅僅由一個“弓形”元件70形成。弓形元件70豎直地定位(當(dāng)花瓶外殼8處于直立時) 在一對水平布置的略微分隔開的大體上矩形導(dǎo)電連接盤(land) 72上方，其中通過消除對第二個相對布置的弓形元件70的需要，這對大體上矩形導(dǎo)電連接盤72 —起用作弓形元件 70的接地平面并且有效地將蝶形天線66切成兩半。這減小了 VHF天線66的總體長度并且因而減小了花瓶外殼8的高度。VHF天線66的弓形元件70優(yōu)選地呈倒置的延伸三角形的形式，該三角形具有相互會聚的較低的第一和第二邊74、76，所述較低的第一和第二邊74、76會聚到小的矩形連接盤78 (優(yōu)選地長度為約7毫米且寬度為約5毫米)內(nèi)以連接到平衡-不平衡變壓器80，并且該三角形具有相對的矩形節(jié)段82從而與第三邊84、第四邊88以及頂部第五邊92限定弓形元件70，第三邊84以第一內(nèi)部鈍角86接合到第一邊74，第四邊88以第二內(nèi)部鈍角90 接合到第二邊76，頂部第五邊92以九十度(90° )角接合到第三和第四邊84、88。VHF蝶形天線66 (具有其接地平面連接盤72)優(yōu)選地由導(dǎo)電材料(例如銅或鋁等)的柔性薄片材形成，UHF蝶形天線68也是如此，并且傳輸線或條帶94被接合到VHF和UHF天線66、68并且將這二者互連，如將更詳細(xì)描述的那樣。同軸電纜40的一個端部(即，接地屏蔽件(shield)和中心信號導(dǎo)體)連接到75歐姆至300歐姆平衡-不平衡變壓器80，該平衡-不平衡變壓器80的輸出端連接到接地平面連接盤72并且連接到弓形元件70的中心矩形連接盤78。同軸電纜40的相對的軸向端部包含被選擇用于連接到電視、數(shù)字調(diào)諧器或另一電子部件的連接器。VHF弓形元件的優(yōu)選尺度如下第一邊74長度為約70毫米；第二邊76長度為約 70毫米；第三邊84長度為約70毫米；第四邊88長度為約70毫米；以及第五邊92長度為約90毫米。限定接地平面的每一個大體上矩形連接盤72包含第一邊96，其長度為約67 毫米；略小的第二邊98，其與第一邊96相對，長度為約55毫米；更小的外部第三邊140，其垂直地布置在第一和第二邊96、98之間并且長度為約四毫米；以及第四內(nèi)部邊142，其包含以約116. 6度內(nèi)部角接合在一起并且長度分別為約10毫米和22毫米的兩個區(qū)段14 和 142b。水平布置的UHF蝶形天線68包含兩個相對布置的第一和第二三角形形狀的弓形元件144、146，所述弓形元件分別具有指向相反方向的第一和第二頂點148、150。三角形弓形元件144、146彼此分開，但是在它們相面對的底座邊152、IM處利用在水平伸長的矩形傳輸線連接盤156而電互連。每個三角形弓形元件144、146因而具有相互會聚以形成弓形元件的第一和第二頂點148、150的第一邊158和第二邊160，以及處于與第一或第二頂點 148、150相對的底座邊152、154。優(yōu)選地，UHF天線68的每個三角形弓形元件144、146具有下述尺度第一邊158長度為約61毫米；第二邊160長度為約61毫米；以及底座邊152、 154長度為約90毫米。將兩個三角形弓形元件144、146互連的矩形連接盤156優(yōu)選地具有在弓形元件的底座邊152、IM之間測量的約45毫米的長度，以及約30毫米的寬度。此信號接收天線的另外尺度示于圖觀。上述接收天線在所選頻率處的增益、全向角度和輻射圖案示于圖四-32。UHF蝶形天線68利用傳輸線或條帶94耦合到VHF蝶形天線66。更具體而言，傳輸線94在矩形傳輸線156頂邊的中間接合到矩形傳輸線156(該矩形傳輸線156互連兩個三角形弓形元件144、146)，并且在單個VHF弓形元件66的第三邊84與第五邊92垂直相交處附近進(jìn)一步接合到該第三邊84。從測試結(jié)果看來，VHF弓形元件66上連接UHF天線68 的這個位置提供了 VHF和UHF天線66、68之間的良好耦合特性，而不需要分離的耦合電容器或電感器。優(yōu)選地，此處所述并且示于圖6_10、27、觀、34和35以在本發(fā)明的花瓶天線結(jié)構(gòu)中使用的各種天線2的元件是閉合(實心)形式，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)可設(shè)想到天線2是由包含開放區(qū)域的導(dǎo)電輪廓限定的。如前文另外所述，此處描述的信號接收天線2可以安裝在Mylar 或其它材料的柔性片材64上，該柔性片材裹住圓柱形管56。甚至更優(yōu)選地，制成天線2的導(dǎo)電材料(包含導(dǎo)電材料或者導(dǎo)電涂料的柔性片材)例如夾置在由Mylar 或其它非導(dǎo)電材料的兩個片材64 形成的層壓片材內(nèi)，所述片材64基本上不會改變位于它們之間的天線2的性能特性。這種層壓的柔性結(jié)構(gòu)接著在圓柱形管56的圓周的至少一部分上裹住該圓柱形管56的外表面， 并且層壓結(jié)構(gòu)的面或交疊的邊緣被膠連(taped)在一起以將Mylar 片材64和天線元件的層壓結(jié)構(gòu)緊固到圓柱形管56。當(dāng)然，可以采用并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)想到的本領(lǐng)域中公知的將層壓天線結(jié)構(gòu)緊固到圓柱形管56的其它方法和手段(例如粘合劑或膠)。對于圖沈-觀所示的信號接收天線，VHF天線66和UHF天線68彼此分隔開，使得當(dāng)天線66、68和所述天線66、68安裝在其上的柔性襯底64裹住圓柱形管56時，VHF天線 66和UHF天線68將使它們的大體中心位于圓柱形管56的在直徑方向上相對的邊上(即，分開180度)，如附圖的圖沈所示。如前所述，信號接收天線2的另一優(yōu)選形式示于圖33-35。同樣，這種具體信號接收天線優(yōu)選地由柔性導(dǎo)電材料(或?qū)щ娡苛?形成并且安裝到(諸如先前關(guān)于圖26- 所示的VHF和UHF蝶形天線66、68描述的)Mylar “或其它材料的一個或兩個片材64或者安裝在它們之間，所述片材如前所述裹住并且緊固到圓柱形管56，如圖33所示。天線2基本上由VHF部件170和UHF部件172組成(每個部件由天線元件或區(qū)段形成)以接收存在于VHF 和UHF頻段內(nèi)的數(shù)字廣播電視信號。VHF部件170大體上具有環(huán)形天線的形式，并且UHF部件172大體上具有其天線元件相互交錯的折疊偶極天線的形式，偶極天線位于由外部VHF 天線170限定的內(nèi)部區(qū)域174內(nèi)。UHF和VHF天線170、172的各個區(qū)段的優(yōu)選尺度和角度示于圖35。上述接收天線在所選頻率處的增益、全向角度和輻射圖案示于圖36-39。對于圖33-35所示的信號接收天線，同軸電纜的接地屏蔽件和信號導(dǎo)體連接到75 至300歐姆平衡-不平衡變壓器80的相應(yīng)輸入端，變壓器80的輸出端連接到VHF環(huán)形天線170的分隔開的端部，如圖34所示。UHF偶極天線172的元件通過傳輸線在沿著VHF環(huán)形天線170的長度的各個點處電耦合到VHF環(huán)形天線170，以提供VHF和UHF天線之間的良好耦合特性，而不需要分離的耦合電感器或電容器。盡管本發(fā)明的花瓶天線到目前為止被描述為具有沙漏形外殼8，但是應(yīng)認(rèn)識到外殼例如可以采用其它花瓶形狀，諸如圓柱形或者具有加寬頂端部的大體上截頂?shù)腻F形。此處描述的各種信號接收天線2可以裹住成形部(諸如圓柱形管56)，其被容納在花瓶外殼內(nèi)，或者可以涂繪或蝕刻在花瓶外殼的外表面或內(nèi)表面上，如前文所述。盡管此處已經(jīng)參考附圖描述了本發(fā)明的說明性實施例，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于這些確切的實施例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明中實現(xiàn)各種其它改變和修改而不背
13離本發(fā)明的范圍或精神。
權(quán)利要求
1.一種電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其包括花瓶天線外殼，所述花瓶天線外殼具有大體上沙漏的形狀并且包含大體上圓錐形下區(qū)段、安裝在所述大體上圓錐形下區(qū)段上并且接合到所述大體上圓錐形下區(qū)段的大體上圓錐形上區(qū)段，上區(qū)段和下區(qū)段中的每一個都具有相對較大和相對較小的直徑部分，所述上區(qū)段和下區(qū)段的相對較小直徑部分接合在一起，以限定具有居中的和非居中的相對較窄直徑中間部分的其中之一的大體上沙漏形花瓶天線外殼，所述大體上沙漏形花瓶天線外殼具有在縱向方向上延伸的內(nèi)表面和外表面中的至少一個；以及信號接收天線，所述信號接收天線位于花瓶天線外殼的內(nèi)表面和外表面中的所述至少一個上，并且由此符合其形狀從而呈現(xiàn)弓狀的部分沙漏形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中所述信號接收天線具有饋電點，并且其中該饋電點在縱向上與所述花瓶天線外殼的相對較窄直徑中間部分對齊。
3.如權(quán)利要求1所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中所述信號接收天線配置為由兩個交疊的蝶形天線形成的苜蓿葉形天線，每個蝶形天線具有中心，每個蝶形天線的中心位于接近所述花瓶天線外殼的相對較窄直徑中間部分，每個蝶形天線具有一對弓形天線元件，每個蝶形天線的一個弓形天線元件在縱向上被布置在所述花瓶天線外殼的相對較窄直徑中間部分上方，并且每個蝶形天線的另一個弓形天線元件在縱向上被布置在所述花瓶天線外殼的相對較窄直徑中間部分下方。
4.如權(quán)利要求3所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中每個蝶形天線的每個弓形天線區(qū)段包含主部分和延伸部分，該延伸部分與主部分通過槽縫分開。
5.如權(quán)利要求3所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中每個蝶形天線的每個弓形天線區(qū)段大體上形成為等邊三角形的形狀。
6.如權(quán)利要求1所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中所述信號接收天線配置為螺旋天線，該螺旋天線具有中心，該中心位于接近所述花瓶天線外殼的相對較窄直徑中間部分。
7.如權(quán)利要求1所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中沿著所述花瓶天線外殼的縱軸測量的所述外殼的大體上圓錐形上區(qū)段的長度比沿著所述花瓶天線外殼的縱軸測量的所述外殼的圓錐形下區(qū)段的長度更小。
8.如權(quán)利要求1所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中所述信號接收天線形成為涂繪或蝕刻在所述花瓶天線外殼的內(nèi)表面和外表面中的至少一個上的金屬涂料。
9.如權(quán)利要求1所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中所述信號接收天線由導(dǎo)電材料的柔性片材形成，所述柔性片材安裝在所述花瓶天線外殼的內(nèi)表面和外表面中的至少一個上。
10.一種電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其包括花瓶天線外殼，所述花瓶天線外殼限定內(nèi)部腔體；信號接收天線，所述信號接收天線由柔性導(dǎo)電材料形成；以及伸長的天線成形部，所述伸長的天線成形部位于所述花瓶天線外殼的內(nèi)部腔體內(nèi)，柔性信號接收天線安裝到所述花瓶天線外殼的內(nèi)部腔體內(nèi)的所述伸長的天線成形部。
11.如權(quán)利要求10所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中所述伸長的天線成形部包含外表面，所述柔性信號接收天線安裝在所述伸長的天線成形部的外表面上。
12.如權(quán)利要求11所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中所述伸長的天線成形部具有開放的第一軸向端部，并且具有沿軸向形成于其中的孔，所述孔與開放的第一軸向端部連通以用于容納裝飾品。
13.如權(quán)利要求11所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中所述伸長的天線成形部具有位于與開放的第一軸向端部相對的第二軸向端部，所述第二軸向端部是閉合的，由此所述伸長的天線成形部能夠通過開放的第一軸向端部容納液體并且將液體包含在該孔內(nèi)。
14.如權(quán)利要求10所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其還包括至少一個天線安裝襯底，所述至少一個天線安裝襯底由非導(dǎo)電材料的柔性片材形成， 所述信號接收天線安裝到所述至少一個柔性天線安裝襯底，所述至少一個柔性天線安裝襯底以及安裝到其上的所述信號接收天線被安裝到所述花瓶天線外殼的內(nèi)部腔體內(nèi)的所述伸長的天線成形部。
15.如權(quán)利要求12所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其中所述花瓶外殼具有開放頂端，所述開放頂端與開放的第一軸向端部和所述伸長的天線成形部的孔連通，以通過所述花瓶外殼的開放頂端并且通過所述伸長的天線成形部的開放的第一軸向端部容納裝飾品并且至少部分地進(jìn)入所述伸長的天線成形部的孔。
16.如權(quán)利要求10所述的電視廣播信號接收天線結(jié)構(gòu)，其還包括非導(dǎo)電材料的第一柔性片材；以及非導(dǎo)電材料的第二柔性片材，所述第二柔性片材位于接近所述第一柔性片材，所述信號接收天線被插在第一和第二柔性片材之間，所述第一和第二柔性片材以及被插在其間的所述信號接收天線安裝到所述花瓶天線外殼的內(nèi)部腔體內(nèi)的伸長的天線成形部。
全文摘要
一種用于接收數(shù)字電視廣播信號的天線結(jié)構(gòu)包含具有大體上沙漏形狀的花瓶天線外殼，其具有圓錐形上和下區(qū)段，所述圓錐形上和下區(qū)段接合在一起以限定較窄直徑中間部分。該天線結(jié)構(gòu)還包含蝕刻在花瓶天線外殼的內(nèi)表面上的信號接收天線。該信號接收天線符合到花瓶天線外殼的形狀并且由此呈現(xiàn)弓狀的部分沙漏形狀。該信號接收天線可以是苜蓿葉形天線或螺旋天線。
文檔編號H01L35/00GK102356481SQ201080010850
公開日2012年2月15日 申請日期2010年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月7日
發(fā)明者H. 洪 C., A. 貝內(nèi)德蒂 D., D. 凱斯基 H., 殷 H., E. 倫茲 L., P. 蒂納馮 P. 申請人:奧迪歐沃克斯公司