复合式天线装置 (1)技术领域
本发明有关一种复合式天线装置，特别是有关于一种可同时接收来自于卫星以及地面基地台的信号的复合式天线装置。
(2)背景技术
请参阅图1A及图1B，美国专利第6,483,465号揭示了一种圆极化天线10(circularly polarized wave antenna)，其可允许共振频率的匹配被轻易地实现。此圆极化天线10的基板11的外围侧边表面上成形有一平坦表面12a，二个供给电极17、18(feeding electrodes)是成形于平坦表面12a之上。同时，在基板11的一主表面13之上成形有一圆形辐射电极14，而在基板11的另一主表面15之上则成形有一接地电极16。美国专利第6,483,465号所揭示的圆极化天线10仅能用来接收来自卫星的信号。
请参阅图2，美国专利第6,483,471号揭示了一种线性极化天线与类似螺旋状的圆极化天线的复合天线40。复合天线40主要包括有一类螺旋状的圆极化天线(quadrifilar helix antenna)49以及一双耦极天线(dipole antenna)44。类似螺旋状的圆极化天线49具有一第一同轴电缆46，至于双耦极天线44则具有外接于类似螺旋状的圆极化天线49的线性极化部以及一第二同轴电缆42。如上所述，复合天线40可以具有同时接收来自卫星以及地面基地台信号的功能。然而，此种复合天线40的高度过高以及体积无法减小，在搭载于其他物体之上时会造成许多不便，此为其缺点。
请参阅图3，美国专利第6,476,773号揭示了一种天线组120，天线组120是成形于一可变形的介电材料或基板122之上，并且主要包括有一中心元件130以及从一中心毂128所延伸的多个辐射状元件126。当天线组120于操作模式时，辐射状元件126会被向上折起，同时，中心元件130会位于中心毂128的中心，而辐射状元件126会包围着中心元件130。当天线组120不被使用时，天线组120会变形成一平面。然而，此种天线组120的构造太过于复杂，而需要繁复的组装步骤。
另外，图4是显示一种习知的单耦极天线50(monopole antenna)，其可用来接收来自地面基地台的信号。
图5是显示一种习知的卫星圆极化天线60，其可用来接收来自卫星的信号。卫星圆极化天线60是设置于一基板70之上，在基板70的下成形有一接地元件(ground)71。根据天线特性，流经卫星圆极化天线60的电流大部份会集中于其外缘，而流经其中心部份的电流最少。
一般来说，目前地卫星圆极化天线大多是采用跨接式双耦极天线(Crossdipole antenna)与类似螺旋状的圆极化天线(quadrifilar helix antenna)二种形式，若要同时接收地面无线信号，则必须另外搭配一地面线性天线，然而，这样会增加天线装置的数目以及所需的空间，因此会造成使用上的不便。
若欲同时兼顾接收卫星信号以及地面无线信号而将跨接式双耦极天线或类似螺旋状的圆极化天线与一单极线性天线结合在一起时，则会具有一共同缺点，即组装需增加额外步骤、人工焊接不易以及影响生产成本与时间等。就跨接式双耦极天线而言，其阻抗匹配不易，会使研发时程拉长，而减少市场竞争力。另一方面，就类似螺旋状的圆极化天线而言，其天线高度不易降低，故无法实现缩小整体体积的目的。
(3)发明内容
本发明的目的是提供一种组装容易、生产成本低、整体体积小的复合式天线装置。
本发明的复合式天线装置包括一基板，具有一中央穿透孔；一卫星圆极化天线，设置于该基板之上，并且具有一中空馈入部，其中，该中空馈入部是对应于该中央穿透孔；以及一电容(感)式负载柱状单极化天线，是经由该卫星圆极化天线的该中空馈入部而设置于该基板的该中央穿透孔之中。
同时，根据本发明的复合式天线装置，该电容(感)式负载柱状单极化天线还具有一单极柱状线性天线以及一导电片，该导电片是包覆于该单极柱状线性天线之上。
又在本发明中，该电容(感)式负载柱状单极化天线还具有一介质，设置于该导电片与该单极柱状线性天线之间。
又在本发明中，该基板还具有一接地元件(ground)，是成形于该基板的下方。
又在本发明中，该卫星圆极化天线是为圆形的形状。
又在本发明中，该卫星圆极化天线是为矩形的形状。
又在本发明中，还包括一射频组件(RF)，连接于该卫星圆极化天线以及该电容(感)式负载柱状单极化天线。
又在本发明中，该基板还具有一穿透孔，该卫星圆极化天线以及该电容(感)式负载柱状单极化天线是分别经由该基板的该穿透孔以及该中央穿透孔而连接于该射频组件(RF)。
又在本发明中，还包括一解调变接收器，连接于该射频组件(RF)。
又在本发明中，该基板是由陶瓷材料所制成。
又在本发明中，该介质是为特氟隆(Teflon)。
又在本发明中，还包括一解调变接收器，连接于该射频组件(RF)。
为使本发明的上述目的、特点和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合附图进行详细说明。
(4)附图说明
图1A及图1B是显示一习知的圆极化天线；
图2是显示一习知的复合天线；
图3是显示一习知的天线组；
图4是显示一习知的单耦极天线；
图5是显示一习知的卫星圆极化天线；
图6是显示本发明的一种复合式天线装置的立体示意图；
图7是显示根据图6的剖面示意图；以及
图8是显示本发明的另一种复合式天线装置的立体示意图。
(5)具体实施方式
下面配合附图说明本发明的较佳实施例。
请参阅图6，本发明的复合式天线装置200主要包括有一基板210、一卫星圆极化天线220以及一电容(感)式负载柱状单极化天线230。卫星圆极化天线220主要是用来接收来自卫星的信号，而电容(感)式负载柱状单极化天线230则是用来接收来自地面基地台的无线信号。
请配合参阅图7，在基板210的中央部份具有一中央穿透孔211。卫星圆极化天线220是设置于基板210之上，同时还具有一中空馈入部221，特别的是，中空馈入部221的位置是对应于基板210的中央穿透孔211的位置。电容(感)式负载柱状单极化天线230则是穿过卫星圆极化天线220的中空馈入部221而设置于基板210的中央穿透孔211之中。因此，电容(感)式负载柱状单极化天线230是突出于卫星圆极化天线220及基板210的上方。
接下来先说明本发明的电容(感)式负载柱状单极化天线230的构造。仍如图6及图7所示，电容(感)式负载柱状单极化天线230主要是由一单极柱状线性天线231、一介质232以及一导电片233所组成。在制作上，先将介质232，例如特氟隆(Teflon)，包覆于单极柱状线性天线231之上，然后再将导电片233包覆于介质232之上，因此，介质232是位于单极柱状线性天线231与导电片233之间。大体上来说，以导电片233包覆于介质232与单极柱状线性天线231的外围，可使导电片233与单极柱状线性天线231之间形成类似电容(感)的耦合现象，这样便可藉由在史密斯图表(Smith chart)上来调整相对的单极柱状线性天线231的高度、单极柱状线性天线231的直径大小以及介质232的数值等，以实现阻抗匹配的目的。因此，单极柱状线性天线231可以藉此缩短其共振频率所需的波长。换句话说，在单极柱状线性天线231的外围包覆导电片233，可以用较短的单极柱状线性天线231长度，来实现较高的阻抗值(例如以阻抗值50ohm来设计天线)。
至于卫星圆极化天线220，根据天线特性，当卫星圆极化天线220设置于基板210之上后，流经卫星圆极化天线220的中心部份的电流会最少，故在卫星圆极化天线220的圆心处成形一中空馈入部221并不会影响其接收卫星信号的效能。因此，在电容(感)式负载柱状单极化天线230穿过卫星圆极化天线220的中空馈入部221而设置于基板210的中央穿透孔211之中后，卫星圆极化天线220与电容(感)式负载柱状单极化天线230会分别具有不同的电流路径，而不会互相干扰。
此外，基板210可以由陶瓷材料所制成，在基板210的下方还形成有一接地元件(ground)212，同时，在卫星圆极化天线220以及电容(感)式负载柱状单极化天线230的下方还连接有一射频组件(RF)240以及一解调变接收器250。
如图7所示，基板210还形成有另一穿透孔213，此穿透孔213可以对应于卫星圆极化天线220的任何位置，因此，卫星圆极化天线220可以藉由一导线222经由穿透孔213而连接于射频组件(RF)240，而电容(感)式负载柱状单极化天线230可以藉由一导线234经由中央穿透孔211而连接于射频组件(RF)240。然后，射频组件(RF)240再藉由一导线260而连接于解调变接收器250。
此外，本发明并不限于一定要采用同时具有单极柱状线性天线231、介质232以及导电片233的电容(感)式负载柱状单极化天线230，换句话说，本发明亦可以仅将一单极柱状线性天线231或其他形式的线性天线直接设置于基板210的中央穿透孔211之中，并配合卫星圆极化天线220，以同时接收来自卫星及地面基地台的无线信号。
而且，本发明的复合式天线装置200并不限于要采用圆形的卫星圆极化天线220。如图8所示，复合式天线装置200’可以具有一矩形的卫星圆极化天线220’，并且其所能实现的接收卫星信号的功能皆与复合式天线装置200相同。
此外，值得注意的是，中央穿透孔211并不局限于要设置在基板210的中心点，换句话说，即使中央穿透孔211稍微偏离于基板210的中心点，复合式天线装置200亦可实现相同的功效。
综上所述，本发明的复合式天线装置200、200’可具有下列的优点：
(1)研发容易，以市售的软件IE3D或Ansoft电磁软件分析，即可快速求得理想的复合式天线装置的尺寸，而不需进行繁复的设计微调。
(2)因为采用平面设计，将卫星圆极化天线的中心部位掏空，并将电容(感)式负载柱状单极化天线设置于该掏空的中心部位(中空馈入部)之中，可有效降低复合式天线装置的高度与总体积，尤其当搭载于移动式物体(例如汽车)或建筑物上时，除了具美观功能外，尚极具商品竞争力。
(3)由于本发明的复合式天线装置的构成元件减少，故可降低制造成本。
(4)本发明是以陶瓷材料为基板来制作复合式天线装置，在尺寸的控制上可达到误差减小的目的，使复合式天线装置更具稳定性。
(5)可省却因采用跨接式双耦极天线(Cross dipole)与类似螺旋状的圆形极化天线(Quadrifilar Helix)作为复合式天线装置所需的繁复组装及人工焊接。
虽然本发明已以较佳实施例揭示于上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出种种的等效或等效替换，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。