TWI528637B - 防水組件 - Google Patents

Description

防水組件

本發明係指一種用於號角天線的防水組件，尤指一種具有雙層防水單元以兼顧號角天線的回返耗損及有效頻寬的防水組件。

一般來說，衛星天線的號角天線(亦稱集波器)設置於碟型反射面的焦點位置，用來接收碟型反射面所反射之衛星訊號，或是發射衛星訊號(經碟型反射面反射)給衛星。衛星天線往往設置於戶外，例如建築物的屋頂或者外牆，如此不僅利於碟型反射面與衛星的定位，也可避免遮蔽物影響衛星訊號之收發，以確保良好的衛星通訊。

號角天線通常設置有絕緣材質製成的防水組件，用來防止戶外環境中的雨水進入號角天線內部。當號角天線發射衛星訊號時，一部分的衛星訊號在穿透防水組件的過程中被衰減(即插入耗損)，而一部分的衛星訊號透射出防水組件後被碟形反射面反射至空中。然而，由於防水組件與空氣為不同的介質(其阻抗值不同)，因此衛星訊號在發射的訊號路徑上遭遇不連續阻抗，導致防水組件的入射介面上產生一反射波，而反射回號角天線內部。在此情況下，號角天線的發射效率不僅被弱化，也可能導致號角天線的有效頻寬失效。

除此之外，衛星訊號的回返耗損(即入射波與反射波之比例)不僅反映了號角天線的發射效率，也影響著號角天線的有效頻寬是否有效。在某些情況下，防水組件雖然可改善回返耗損的大小，卻使有效頻寬縮減，因此無法兼顧回返耗損以及有效頻寬。因此，如何兼顧衛星訊號的回返耗損以及有效頻寬，實為本領域的重要課題之一。

因此，本發明的主要目的即在於提供一種具有雙層防水單元以兼顧號角天線的回返耗損及有效頻寬的防水組件。

本發明揭露一種防水組件，用於一號角天線，包含有一第一防水單元，具有一第一介面，當一衛星訊號入射該第一介面時，產生一第一反射波以及一第一透射波；以及一第二防水單元，覆蓋於該第一防水單元，具有一第二介面，當該第一透射波入射該第二介面時，產生一第二反射波以及一第二透射波；其中，該第一反射波與該第二反射波大致互為反相，以大致抵消該第一、第二反射波。

1、2、4、6‧‧‧號角天線

40、60、70‧‧‧防水組件

CRG1、CRG2、CRG3‧‧‧環體

ITF1、ITF2、ITF3、ITF4‧‧‧介面

IN_sig‧‧‧衛星訊號

TI_sig、T2_sig‧‧‧透射波

R1_sig、R2_sig‧‧‧反射波

λ‧‧‧波長

CON‧‧‧錐體

210、410‧‧‧側牆

X、Y‧‧‧方向

21、41、61、71、72‧‧‧防水單元

73‧‧‧連接單元

712、714‧‧‧子板體

716‧‧‧接合介面

713、715‧‧‧子側牆

第1圖為一號角天線的示意圖。

第2圖為具有單層防水組件的一號角天線的示意圖。

第3圖為第1圖及第2圖的號角天線的回返耗損的比較圖。

第4圖為本發明實施例一號角天線的示意圖。

第5圖為第2圖及第4圖的號角天線的回返耗損的比較圖。

第6圖為本發明實施例另一號角天線的示意圖。

第7圖為本發明實施例防水組件的側視圖。

第8圖為本發明實施例防水組件的等視角圖。

請參考第1圖及第2圖。第1圖為一號角天線1的示意圖，第2圖為具有單層防水組件的一號角天線2的示意圖。號角天線1、2包含相同形狀及材質的錐體CON，用來將衛星訊號IN_sig傳送至衛星天線的碟型反射面。錐體CON上形成有複數個環體(corrugation)，其數量不限於，本實施例以三個環體CRG1、CRG2、CRG3為例說明。於第1圖中，當號角天線1發射一衛星訊號IN_sig時，衛星訊號IN_sig的訊號路徑上僅有單一空氣介 質。相較之下，於第2圖中，單層防水組件包含一防水單元21，在此架構下，當號角天線2發射衛星訊號IN_sig時，其訊號路徑上存在不同介質(即空氣以及防水單元21)，因此衛星訊號IN_sig遭遇不連續阻抗，導致部分的衛星訊號IN_sig被反射。

防水單元21覆蓋於環體CRG1，包含有一側牆210以及一板體212。板體212包含有介面ITF1、ITF2，其中介面ITF1沿X方向延伸，位於錐體CON與板體212之間，且介面ITF1為衛星訊號IN_sig通過錐體CON之後及穿透板體212之前所遭遇的一入射界面。介面ITF3沿X方向延伸，其為衛星訊號IN_sig穿透板體212之後所遭遇的一透射界面。側牆210耦接於板體212，沿Y方向延伸並環繞環體CRG1，使防水單元21覆蓋於環體CRG1。具體而言，當衛星訊號IN_sig入射介面ITF1時，介面ITF1反射部分的衛星訊號IN_sig，以產生一反射波R1_sig。而一部分的衛星訊號IN_sig透射防水單元21，並於防水單元21的介面ITF3產生一透射波T1_sig。

在結構上，為了對應錐體CON或環體CRG1的開口結構，本實施例假設錐體CON或環體CRG1的開口結構為圓形，因此介面ITF1、ITF3可具有一圓形，側牆210耦接於介面ITF1、ITF3的圓形的圓周。另一方面，如第4圖所示，則介面ITF2、ITF4也具有一圓形，側牆420耦接於介面ITF2、ITF4的圓形的一圓周。值得注意的是，介面的形狀不限於此，其可根據不同的應用作適當的調整。

進一步地，請參考第3圖，其為號角天線1、2的回返耗損的比較圖。其中號角天線1的回返耗損以實線表示，號角天線2的回返耗損以虛線表示。如第3圖所示，號角天線1的有效頻寬(回返耗損低於-18dB)大致涵蓋17.5GHz至20GHz的範圍(相當於2.5GHz的頻寬)，而號角天線2的有效頻寬大致涵蓋17.8GHz至19.6GHz的範圍(相當於1.8GHz的頻寬)。

雖然衛星訊號IN_sig經過號角天線1的訊號路徑上僅有單一空氣介質，但由於號角天線1本身的結構不連續，而使少量的衛星訊號IN_sig被 反射，由第3圖可看出，號角天線1在有效頻寬內存在有限及平緩的回返耗損，且其有效頻寬較寬(2.5GHz)。另一方面，具有防水單元21的號角天線2在有效頻寬內的回返耗損大致呈現狹谷形狀，但其有效頻寬較窄(1.8GHz)。由此可見，防水單元21雖然可改善號角天線2在部分有效頻寬內的回返耗損，卻使其有效頻寬縮減0.7GHz，如此即限縮了號角天線2的實際應用範圍。因此，在號角天線1、2的架構下無法兼顧其回返耗損以及有效頻寬。

因此，本發明提出使用雙層防水單元的號角天線，用以兼顧其回返耗損以及有效頻寬。請參考第4圖，其為本發明實施例一號角天線4的示意圖。號角天線4包含二防水組件40以及與號角天線1、2中相同形狀及材質的錐體CON。防水組件40包含防水單元21、41，防水單元41覆蓋於防水單元21，包含有一側牆410以及一板體412。板體412包含有介面ITF2、ITF4，其中介面ITF2沿X方向延伸，位於介面ITF3與板體412之間，且介面ITF2為透射波T1_sig穿透板體412之前所遭遇的一入射界面。介面ITF4沿X方向延伸，且介面ITF4為透射波T1_sig穿透板體412之後所遭遇的一透射界面。側牆410耦接於板體412，沿Y方向延伸並環繞側牆210，使防水單元41覆蓋於防水單元21。具體而言，當透射波T1_sig入射防水單元41的介面ITF2時，介面ITF2反射部份的透射波T1_sig，以產生一反射波R2_sig。而一部分的透射波T1_sig透射防水單元41，於防水單元41的另一介面ITF4產生一透射波T2_sig。較佳地，介面ITF1、ITF2之間大致相距衛星訊號IN_sig的中心頻率的四分之一波長(λ/4)，使反射波R1_sig、R2_sig大致互為反相(out-of-phase)，以大致抵消反射波R1_sig、R2_sig，進而改善號角天線4的回返耗損。其中，X方向與Y方向垂直。

進一步地，請參考第5圖，其為號角天線2、4的回返耗損的比較圖。其中號角天線4的回返耗損以點線表示，號角天線2的回返耗損以虛線表示。如第5圖所示，號角天線4的有效頻寬(回返耗損低於-18dB)大致涵 蓋17.5GHz至20.6GHz的範圍(相當於3.1GHz的頻寬)。比較第3圖與第5圖可看出，相較於未使用防水單元的號角天線1，號角天線4具有較佳的回返耗損。相較於號角天線1、2，號角天線4也具有最寬的有效頻寬。由此可見，在錐體的形狀及材質固定的情況下，使用雙層防水單元的號角天線4，具有較佳的回返耗損，也具有最寬的有效頻寬，因而拓寬了其實際應用範圍。因此，號角天線4可兼顧其回返耗損以及有效頻寬。

簡言之，本發明的號角天線4使用雙層防水單元21、41，使雙層防水單元21、41的反射波R1_sig、R2_sig大致互為反相，以大致抵消反射波R1_sig、R2_sig。在錐體的形狀及材質固定的情況下，使號角天線4得以兼顧回返耗損以及有效頻寬。本領域具通常知識者當可據以修飾或變化，而不限於此。舉例來說，設置於號角天線或其錐體上的防水單元數量不限。或者，設計者可根據衛星訊號IN_sig的應用頻率(不限於衛星訊號的中心頻率)及對應的波長，調整介面ITF1、ITF2之間的距離。

此外，雙層防水單元設置於錐體的位置不限。如第4圖之實施例中，防水單元21係覆蓋於環體CRG1，而防水單元41覆蓋於防水單元21。於另一實施例中，請參考第6圖，其為本發明實施例另一號角天線6的示意圖。號角天線6的防水組件60包含防水單元21、61，其中防水單元61覆蓋於環體CRG2。防水組件60與40的差異在於，防水單元41、61設置的位置不同，而使號角天線6與4整體的體積不同。具體而言，防水組件40的防水單元41覆蓋於錐體的外部，因此號角天線4具有較大體積；而防水組件60的防水單元61覆蓋於錐體的內部，因此號角天線6具有較小體積。

另一方面，雙層防水組件的成型結構及相對應的組裝流程不限。如第4及6圖之實施例中，防水單元21、41及61為一體成形結構，然而不限於此，防水單元21、41或61亦可以多個組件相互結合來組成單一防水單元21、41或61。舉例來說，請同時參考第7圖及第8圖，其分別為本發明實施例防水組件70的側視圖以及等視角圖。防水組件70包含防水單元71、 72以及一連接單元73。值得注意的是，防水單元71、72分別係由多個組件來組合成單一防水單元71、72。以防水單元71為例，其包含有子板體712、714、子側牆713、715以及一接合介面716。子板體712耦接於子側牆713，以組成具有倒置L形狀的子組件；子板體714耦接於子側牆715，以組成具有倒置L形狀的另一子組件。子板體712與714及子側牆713與715可於接合介面716(第8圖之斜線區域)接合，以組成完整的板體(相當於防水單元41的板體412)。以此類推，防水單元72也包含二子板體、二子側牆以及一接合介面，使防水單元72的子板體及子側牆可於接合介面接合(第8圖之圓點圖案區域)，以組成完整的板體(相當於防水單元21的板體212)。連接單元73用來連接防水單元71、72。第7圖及第8圖的實施例係假設完整的板體為圓形，然而板體的形狀不限於此，其可根據不同的應用作適當的調整。當然，側牆的形狀也無所限，其可根據不同的應用作適當的調整。

第4圖中以側視角呈現的防水單元21、41為一體成形結構，並具有一ㄇ形狀，而第7圖中以側視角呈現的防水單元71、72則係以多個子組件相互接合以組成完整的防水單元，每一子組件具有一倒置L形狀，在此架構下，將兩個倒置L形狀的子組件於接合介面接合時，即可組合為ㄇ形狀的雙層防水組件，如此相當於防水組件20、40(即防水單元21、41)之架構。簡言之，防水組件70與40的差異之處在於成型結構及對應的組裝方式不同，而相似之處則同樣可達到兼顧其回返耗損以及有效頻寬之目的。

值得注意的是，防水單元71、72的接合介面可設計有相對應的接合結構(未繪於第7圖)，為的是強化防水功能。因此在製造上，可使用一模具成型一子組件，並且透過修改該子組件的模具而成型另一子組件，其優勢在於修改模具的成本較開立多個模具的成本低。在組裝上，可由作業員將多個子組件接合之後，再一併安裝至錐體上。當然，不限於第7圖之實施例，設計者可視實際需求，將雙層防水組件以各種形式拆為兩個或兩個以上的子組件而成型以及設計相對應的組裝流程，舉凡符合雙層防水組件的架構皆屬 本發明之範疇。

除此之外，設計者可將防水單元覆蓋於任一環體CRG1、CRG2或CRG3，如此亦可調整兩個或兩個以上的防水單元之間的距離。此外，除了防水單元設置於號角天線本體的位置可依不同需求而適度改變外，其他如防水單元的材質、錐體的形狀或材質等皆可適度改變，以符合不同設計需求。

綜上所述，本發明的號角天線使用雙層防水組件，使雙層防水組件的反射波大致互為反相，以大致抵消反射波。在錐體的形狀及材質固定的情況下，使號角天線得以兼顧回返耗損以及有效頻寬。

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。

4‧‧‧號角天線

40‧‧‧防水組件

21、41‧‧‧防水單元

CRG1、CRG2、CRG3‧‧‧環體

ITF1、ITF2、ITF3、ITF4‧‧‧介面

IN_sig‧‧‧衛星訊號

TI_sig、T2_sig‧‧‧透射波

R1_sig、R2_sig‧‧‧反射波

λ‧‧‧波長

CON‧‧‧錐體

210、410‧‧‧側牆

X、Y‧‧‧方向

Claims (10)

1. 一種防水組件，用於一號角天線，包含有：一第一防水單元，具有一第一介面，當一衛星訊號入射該第一介面時，產生一第一反射波以及一第一透射波；以及一第二防水單元，覆蓋於該第一防水單元，具有一第二介面，當該第一透射波入射該第二介面時，產生一第二反射波以及一第二透射波；其中，該第一反射波與該第二反射波大致互為反相，以大致抵消該第一、第二反射波。
2. 如請求項1所述的防水組件，其中該第一介面與該第二介面之間大致相距該衛星訊號的一中心頻率的四分之一波長，使該第一反射波與該第二反射波大致互為反相。
3. 如請求項1所述的防水組件，其中該號角天線包含一錐體，該錐體上形成有複數個環體。
4. 如請求項3所述的防水組件，其中該第一防水單元包含有：一第一板體，包含有：該第一介面，沿一第一方向延伸，該第一介面位於該錐體與該第一板體之間，且該第一介面為該衛星訊號通過該錐體之後及穿透該第一板體之前所遭遇的一入射界面；以及一第三界面，沿該第一方向延伸，該第三介面為該衛星訊號穿透該第一板體之後所遭遇的一透射界面；以及一第一側牆，耦接於該第一板體，沿一第二方向延伸，環繞該複數個環體中之一第一環體，使該第一防水單元覆蓋於該第一環體；其中，該第一方向垂直於該第二方向。
5. 如請求項4所述的防水組件，其中該第一板體另包含有一第一子板體、一第二子板體以及一接合介面，該第一、第二子板體於該接合介面接合， 以組成該第一板體。
6. 如請求項5所述的防水組件，其中該第一側牆另包含有一第一子側牆、一第二子側牆以及該接合介面，該第一、第二子側牆於該接合介面接合，以組成該第一側牆。
7. 如請求項3所述的防水組件，其中該第二防水單元，包含有：一第二板體，包含有：該第二介面，沿一第一方向延伸，該第二介面位於該第三界面與該第二板體之間，且該第二介面為該第一透射波穿透該第一防水單元之後，穿透該第二板體之前所遭遇的一入射界面；以及一第四界面，沿該第一方向延伸，該第四介面為該第一透射波穿透該第二板體之後所遭遇的一透射界面；以及一第二側牆，耦接於該第二板體，沿一第二方向延伸，環繞該複數個環體中之一第二環體或該第一側牆，使該第二防水單元覆蓋於該第二環體或該第一防水單元；其中，該第一方向垂直於該第二方向。
8. 如請求項7所述的防水組件，其中該第二板體另包含有一第一子板體、一第二子板體以及一接合介面，該第一、第二子板體於該接合介面接合，以組成該第二板體。
9. 如請求項8所述的防水組件，其中該第二側牆另包含有一第一子側牆、一第二子側牆以及該接合介面，該第一、第二子側牆於該接合介面接合，以組成該第二側牆。
10. 如請求項1所述的防水組件，其另包含一連接單元，用來連接該第一、第二防水單元。