專利名稱：組合式衛星和地面天線的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及無線電天線。具體地說，本發明涉及車輛及其他移動或固定結構的地面無線電和衛星通信天線。本發明也涉及包括外部安裝到車輛或其他移動或固定結構(structure)的表面上的一個或多個天線的整體天線組合。
背景技術：
來看圖1和2，業已提出一些天線系統用來在車輛及其他移動或固定結構上接收衛星傳輸信號。圖1例示了一個允許隔著諸如玻璃之類的電介質傳送RF能量、接收衛星發射信號的已知天線系統。圖1所示出的天線用來通過玻璃或其他電介質表面傳送射頻(RF)能量，以避免為安裝而必需例如在汽車的擋風玻璃或窗上鉆孔。售后玻璃上安裝天線系統是有益的，因為它們不需要在安裝孔周圍提供適當的密封以保護車輛的內部及其乘員不受外部天氣情況的影響。
在圖1所示的已知天線系統20中，來自天線22的RF信號通過一個通常利用電容耦合、隙縫耦合或小孔耦合的耦合裝置經過玻璃表面24傳導。耦合裝置26的在車輛內部的部分連接到一個匹配電路28上，匹配電路28通過RF或同軸電纜30將RF信號提供給接收機34輸入端處的低噪聲放大器(LNA)32。
圖2例示了圖1的天線系統的另一個實施例，只是天線42已經移到車輛的頂上，用一個磁鐵或其他固定裝置固定。RF信號通過電纜54傳到耦合器45，再通過車輛的玻璃(例如，背面的擋風玻璃)傳給第二耦合器44。然后，RF信號通過RF電纜46A傳給LNA 47，再通過RF電纜46B傳給接收機48。
圖1和2的窗上安裝系統和頂上磁安裝系統這兩種天線安裝系統都有著一些嚴重的缺點。首先，無論是圖1還是圖2的天線都很可能是一個第二個甚至是第三個天線，因此使車輛或結構外觀不雅。對于圖1的窗上安裝系統來說，通過玻璃的RF耦合損耗通常為1dB或者更高一些。這增大了噪聲系數，導致接收機靈敏度降低。
對于圖2的車身安裝系統來說，還有更為嚴重的缺點。例如，天線42安裝得離LNA47較遠，而通常認為無線電接收機48對于移動衛星業務的用戶沒有吸引力。這有幾個原因。首先，安裝在車輛頂上的天線增加了車輛的外廓高度，可以證明這在將車停放入車庫時是麻煩的。通常，用戶會忘記天線在頂上，從而損壞天線本身和/或車輛。或者，用戶可能不得不停下車輛，卸去天線，以便停入車庫。當然，這要耗費時間和精力。
其次，頂上安裝的天線不好看，不僅對于外部的觀察者，而且對于乘用人員也是這樣，在安裝中RF電纜必須走線通過車輛的內部。在窗上安裝天線的情況下，耦合器可能會妨礙視線，通常使車輛外觀不好看。
因此有必要開發一種車輛天線安裝系統，可以將兩個類型的天線(即，一個車輛OEM提供的AM/FM天線和一個接收SDARS信號的天線)設置在一起，以便即使不能完全免除也可以盡量減少在車輛外殼上再附加任何的孔或者不需要在汽車的玻璃上設置磁安裝天線或在汽車的玻璃部分使用天線耦合器，然而提供一個安裝在車輛的外表上的整體組件和一個接收地面AM/FM信號和衛星發射信號的有效裝置。
發明內容
本發明提出了一種用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，克服了上述缺點，具有一系列優點。這種組合式衛星和天線系統包括一個安裝在一個安裝組合上的地面天線和一個與地面天線同心安裝的衛星天線，安裝組合包括一個低噪聲放大器電路和一個座圈，座圈可用來容納低噪聲放大器。
本發明還提出了一種用于一個車輛的組合式衛星和地面天線系統，這種組合式衛星和天線系統包括一個安裝在一個安裝組合上的地面天線和一個與地面天線同心安裝的衛星天線，安裝組合包括一個低噪聲放大器電路和一個座圈，座圈可用來容納低噪聲放大器，而安裝組合安裝在車輛上。
此外，本發明還提出了一種將一個組合式衛星和地面天線系統安裝在一個結構上的方法，這種方法包括下列步驟將一個地面天線安裝在一個安裝組合上；將衛星天線安裝成與地面天線同心；將安裝組合安裝在一個結構上的安裝孔內，其中安裝組合包括一個低噪聲放大器電路和一個座圈，座圈可容納低噪聲放大器；將衛星接收機硬件設置在組合式衛星和地面天線系統附近；以及用適當的電纜連接衛星天線、地面天線、衛星接收機硬件和地面接收機硬件。
從以下結合附圖對本發明的一些具體實施例的詳細說明中可以清楚地看到本發明的這些新穎特征和優點，在這些附圖中圖1例示了一個允許隔著諸如玻璃之類的電介質傳送RF能量、接收衛星發射信號的已知天線系統；圖2例示了圖1的天線系統安裝在一個車輛上的另一個已知實施例；圖3例示了按照本發明的一個實施例設計的一個組合式多頻帶地面和衛星天線系統安裝在一個車輛上用來接收AM、FM、衛星信號以及地面轉發的衛星信號的情況；圖4例示了可用于按照本發明的一個實施例設計的一個組合式多頻帶地面/衛星天線的一個蝕刻在一個柔性基片上的四分天線；圖5A和5B例示了按照本發明的一個實施例設計的一個組合式多頻帶地面/衛星天線的機械結構；圖6例示了按照本發明的一個實施例設計的將一個組合式多頻帶地面/衛星天線安裝在一個車輛內的情況；圖7A和7B為按照本發明的另一個實施例設計的多頻帶地面天線、衛星天線、低噪聲放大器和電纜布線的原理方框圖；圖8為按照本發明的另一個實施例設計的用來接收AM、FM、衛星信號和地面轉發的衛星信號的組合式多頻帶地面和衛星天線系統的原理方框圖；以及圖9A-9C例示了按照本發明設計的組合式多頻帶地面/衛星天線的另一個實施例。
具體實施例方式
下面將結合這些
優選實施例的各個功能部件，在這些附圖中同樣的部分標以相同的標記字符。
圖3例示了按照本發明的一個實施例設計的一個組合式多頻帶地面和衛星天線系統安裝在一個車輛上用來接收AM、FM、衛星信號以及地面轉發的衛星信號的情況。圖3所示的組合式多頻帶地面/衛星天線系統300包括一個組合式多頻帶地面/衛星天線350，它本身包括多頻帶地面天線302、衛星天線304、座圈(bezel)306、螺母308、螺栓310、低噪聲放大器(LNA)外殼326、SDARS衛星(SDARS/SAT)電纜312、SDARS地面(SDARS/TER)電纜316和AM/FM電纜322。這個系統還包括SDARS接收機(SDARS/RX)314、SDARS音頻電纜330和組合頭單元和AM/FM調諧器328。組合頭單元和AM/FM調諧器328由AM/FM調諧器324和頭單元(head unit)320組成。多頻帶地面天線302用來接收傳統的AM和FM發射信號和地面轉發的衛星發射信號。在其他實施例中，例如它可以接收和發射蜂窩電話信號。衛星天線304可以直接接收衛星發射信號。組合式多頻帶地面/衛星天線350示為安裝在表面318上，表面318可以是一個汽車或其他車輛的表面(或護板)或者是許多其他固定或移動的結構的表面。
從圖3可見，圍著多頻帶地面天線302有與它同軸安裝的衛星天線304。這兩個天線用螺母308和螺栓310通過設置在表面318上的安裝孔固定。這兩個天線安裝在座圈306上，它使天線可以始終是垂直的，即使是表面318有一些傾斜。座圈306安裝在表面318上。SDARS/SAT電纜312、SDARS/TER電纜316和AM/FM電纜322穿過螺栓310，螺栓310有一個大小適當的空心部分讓這三根電纜通過。在圖8中，示出了本發明的第二實施例，SDARS/TER電纜316和AM/FM電纜322合并成AM/FM/SDARS/TER電纜718，電纜718還將結合圖7進行討論。低噪聲外殼326，按照本發明的一個實施，可以駐留在座圈306內。LNA外殼326的其他配置也是可行的。座圈306、LNA外殼326(及其部件)、螺母308和螺栓310組成了安裝組合350。LNA外殼326將在下面結合圖7和8詳細說明。
如果表面318是一輛汽車的表面，組合式地面/衛星天線系統300將安置在一個廠家所提供的孔上，即汽車制造廠為安裝一個AM/FM桅桿式天線而設的那個孔上。這樣，就不需要其他的孔，從而不會有破壞廠家所涂的保護漆和/或防銹物質的危險。
多頻帶地面天線302和衛星天線304這兩個天線可以只占用一個空間，只用車輛或結構本體上的一個孔，然而可以提供接入至少兩個不同的業務，如在下面要詳細說明的那樣。就這說明和附圖來說，組合式多頻帶地面樣/衛星天線300呈現為設置在汽車上使用，然而，如在下面要詳細說明的那樣，組合式多頻帶地面/衛星天線300也可以配合各種各樣的車輛和結構使用。
多頻帶地面天線302用來接收AM和FM無線電信號和地面轉發的衛星發射信號。AM和FM無線電設備通常只是用來接收音頻無線電廣播，也就是說從本地無線電臺用包括音樂、新聞、體育、“訪談”等各種廣播節目格式傳送的音頻無線電。這些廣播節目的格式為許多人所熟悉，是今天用戶在他們的車輛和移動或固定結構內通常所接收的類型。然而，多頻帶地面天線302也可以用于雙向蜂窩電話通信和接收地面轉發的衛星發射信號。后一種應用將在下面說明。
第二個天線，衛星天線304，直接從一個或多個處于同步或非同步地球軌道上的衛星接收衛星發射信號。衛星傳輸可以用于音頻廣播節目，但是也可以用于其他用途。
如上面所提到的，優選的是多頻帶地面天線302可以用來接收AM和FM無線電廣播和接收地面轉發的衛星發射信號。射頻傳輸往往受多路徑衰落的影響。特別是對于衛星發射信號來說更是如此。由于發射機與接收機之間的物理障礙或業務中斷可能會出現接收機信號阻塞。例如，移動接收機在通過隧道或在妨礙信號接收視線(LOS)的建筑物或樹林附近運動時會遭到物理障礙。在噪聲或多路徑信號反射與有用信號相比足夠高時可能出現業務中斷。這時候，在衛星與衛星天線304之間的直接視線傳輸路徑被阻塞時，從地面轉發發射機轉發衛星信號是很有用的。
再來看圖3，可以看到衛星天線304圍著多頻帶地面天線302同心設置(這也可以從圖5A和5B更為清楚地看出)。優選的是，衛星天線304是一個四分螺旋天線。由一個四分螺旋天線(quadrifilar helixantenna)組成的衛星天線304在從同步軌道衛星接收衛星傳輸上具有良好的性能。由于衛星天線304圍著多頻帶地面天線302同心設置，因此可以通過售后添加或原設備制造廠或OEM(汽車制造廠)安裝衛星天線304。在這兩種情況下，來自兩個天線的RF電纜都將套入現有的預先開好的已經裝有多頻帶地面天線302的孔內。
圍著本身安裝在一個OEM提供的孔內的多頻帶地面天線302安裝衛星天線304就不需要在車輛或結構上再開另外一個孔，從而避免了破壞車輛或結構的外表罩面漆和/或外觀。這也不需要用一個磁鐵(對于一個頂上安裝系統)或穿越玻璃的耦合器(對于窗上安裝系統)。在汽車制造業內眾所周知的是，涂覆油漆和罩面漆提供了一個裝飾性的動人均勻外觀，而且防止或阻止了在車輛的主體內或主體上生銹。開一個孔穿過這層罩面漆或油漆，就使汽車車身惡化的意義上來說有悖于廠家的意圖。也就是說，這很可能不但會形成生銹而且水也可能滲入，損害車輛內部。此外，在一個車輛的護板的表面上鉆孔增加了油漆和/或裝飾物質剝落的危險，從而有損于車輛的外觀。此外，許多人可能認為安置一個第二天線是不美觀的。
再來看圖3，組合式多頻帶地面/衛星天線300有三根電纜從它的底座引向系統的其他部件。第一根電纜是SDARS/SAT電纜312，將結合圖7和8詳細說明。SDARS/SAT電纜312承載經放大的所接收的衛星信號。第二根電纜是SDARS/TER電纜316，將結合圖7和8進行說明。SDARS/TER電纜316承載經放大的地面轉發的衛星(或蜂窩)信號。第三根電纜是AM/FM電纜322，承載多頻帶天線302接收到的AM/FM地面信號。然而，由于這兩個天線是一起設置的，例如，設置在車輛的行李倉或后擋板上，組合式多頻帶地面/衛星天線系統300的其他部件例如，設置在車輛的行李倉，SDARS/TER電纜316也許會比別的安裝方式短一些(特別是如果衛星天線304是頂上或窗上安裝的話)。SDARS/SAT電纜312和SDARS/TER電纜316的較短長度將顯著地減少電纜損耗，從而改善無線電設備的性能(即，提高信噪比，從而提高了靈敏度)。電纜短一些的另一個優點是節約了費用。
圖4例示了可用于按照本發明的一個實施例設計的一個組合式多頻帶地面/衛星天線的一個蝕刻在一個柔性基片上的四分天線。衛星天線304包括四分螺旋天線及其他一些項，這將結合圖5A和5B詳細說明。一些導電的四分天線元402按照本領域技術人員眾所周知的設計蝕刻在一個柔性的絕緣基片403上。可以在外表面上涂以耐天氣變化的材料(未示出)，以便保護四分天線402不受雨淋、日照等不良天氣的影響。此外，在制造成如圖5A和B所示的最終形態時，還可以在四分天線304的內表面上涂以粘合劑(未示出)。
圖5A和5B例示了按照本發明的一個實施例設計的一個組合式多頻帶地面/衛星天線的機械結構。圖5A為組合式多頻帶地面/衛星天線300的正視圖。衛星天線304內有一個地面天線孔504，用來容納多頻帶地面天線302。LNA外殼326設置在組合式多頻帶地面/衛星天線300的底部。在一個實施例中，LNA外殼326設計成能包藏在座圈306內。在另一些實施例中，LNA外殼可能設置在離組合式多頻帶地面/衛星天線300幾英尺處。LNA外殼326將結合圖7和8進一步說明。
圖5B為組合式多頻帶地面/衛星天線350的頂視圖。在這里可以看到，位于衛星天線304中央或附近的孔504大到足以讓地面天線302通過，用安裝膠或環氧樹脂牢固地與多頻帶地面天線302保持接觸。四分天線304圍著襯墊(spacer)506設置，襯墊506內形成地面天線孔504。
圖6例示了按照本發明的一個實施例設計的將一個組合式多頻帶地面/衛星天線安裝在一個車輛上的情況。圖6示出了兩個高度，第一高度(h)為衛星天線304的高度，而第二高度(H)為車輛602車頂(roof)的高度。此外，還示出了角Φ。角Φ為由從第一h和第二H得出的垂線與長度為l的水平線形成的角。長度l為由組合式多頻帶地面/衛星天線確定的垂線到車頂的最靠近組合式多頻帶地面/衛星天線300位置的頂端(apex)之間的距離。角Φ應該小于20度，以便滿意地接收到處在北半球緯度的同步軌道衛星發出的信號。角Φ等于tan-1((H-h)/(l))。
有三個因素影響角Φ。第一個為對于給定長度l和第二H，使第一h較大會減小角Φ。相反，減小第一h會增大角Φ(眾所周知大多數車輛都滿足條件Φ＜20度)。第二個因素為，對于給定的第二H和第一h，使長度l增長會減小角Φ。相反，減小長度l會增大角Φ。最后，對于給定的長度l和第一h，使第二H短一些，會減小角Φ。相反，增大第二H會增大角Φ。
因此，可以看到，在一些情況下角Φ會太大，如果配置成所示出的那樣。在這些情況中，可以將一個襯墊放在衛星天線304下墊高，使第一h增大，從而使角Φ減小。這些關系如下所示AngleΦ=tan-1(H-hl)]]>Tan20＝0.363∴H-hl≤0.363]]>圖7A為按照本發明的一個實施例設計的多頻帶地面天線、衛星天線、低噪聲放大器和安裝點處的電纜線路的原理方框圖。圖7A示出了使組合式多頻帶地面/衛星天線350適當進行工作的必要電器部件。每個天線各有一根從它引出的RF電纜。在衛星天線304的情況下，它為衛星天線輸出電纜702，而在多頻帶地面天線302的情況下，它為多頻帶地面天線輸出電纜706。這兩根電纜都引入LNA外殼326。
在LNA外殼326內，衛星天線輸出電纜702直接連接到衛星低噪聲放大器(SAT/LNA)704上，而多頻帶地面天線輸出電纜706連接到地面低噪聲放大器(TER/LNA)710和電感器708上。多頻帶地面天線輸出電纜706通過電感器708與AM/FM電纜322連接。電感器708對于衛星地面轉發頻率呈現為開路(即高阻抗)，而對于普通的AM和FM無線電傳輸信號頻率呈現為短路(低阻抗)。這種配置不會使任何一個天線系統(即，地面天線302或衛星天線304)性能有任何惡化。電感器708和TER/LNA710包含在SDARS/AM/FM組合器716內，而組合器716本身包含在LNA外殼502內。衛星天線輸出電纜702和多頻帶地面天線輸出電纜706非常短，因此使SAT/LNA704和TER/LNA710保持低的噪音系數。
電感器708可以用一個可以配置成以與電感器708相同的方式工作的電路750代替。這可以從除了電路750替換電感器708外與圖7A完全相同的圖7B看出。也就是說，電路750可以包括多個無源器件、有源器件，或者無源和有源器件的組合，對衛星地面轉發頻率呈現為開路(即高阻抗)，而對普通AM和FM無線電傳輸信號頻率呈現為短路(低阻抗)。這種配置不會使任何一個天線系統(即，地面天線302或衛星天線304)性能有任何惡化。電路750和TER/LNA710都包含在SDARS/AM/FM組合器716內(如以上所說明的電感器708那樣)，而組合器716本身包含在LNA外殼502內。沒有必要再示出電路750的結構配置，因為本領域技術人員都能理解無數配置都是可行的，都能執行上述對某個頻率呈現為高阻抗而對其他頻率呈現為低阻抗的功能。
SAT/LNA 704的輸出端連接到SDARS/SAT電纜312上。再來看圖3，SDARS/SAT電纜312直接連接到SDARS/RX 314上，承載經放大的由衛星天線304接收的信號。TER/LNA710的輸出端連接到SDARS/TER電纜316上。這根電纜承載經放大的由多頻帶地面天線302接收的信號。由多頻帶地面天線302接收然后經TER/LNA放大的信號將包括很寬的信號范圍，即，AM、FM、地面轉發的衛星信號，或許甚至還有蜂窩信號，因此稱為“多頻帶”信號。適當選擇TER/LNA 710可以具有過濾掉或者不過濾掉不合需要的信號(在一定程度上)，這取決于具體設計準則。
在結合圖3所說明的組合式多頻帶地面/衛星天線系統的第一實施例中，有三根電纜從組合式多頻帶地面/衛星天線350引出。如以上所說明的那樣，這三根電纜連連接到指定的位置。如圖8所示，組合式多頻帶地面/衛星天線無線電系統300的第二實施例用的是AM/FM/SDARS/TER電纜718。AM/FM/SDARS/TER電纜718是一個電纜組件，將AM/FM電纜322和SDARS/TER電纜316合并成一個組件，連接到一個分路器(splitter)上，分路器將在下面結合圖8詳細說明。
圖8為按照本發明的另一個實施例設計的用來接收AM、FM、衛星信號和地面轉發的衛星信號的組合式多頻帶地面和衛星天線系統的原理方框圖。在大多數情況下，SDARS/RX 314和SDARS/AM/FM分路器802設置在車輛的車身內，而如果無線電設備是在一個移動或固定結構內，就將它們設置在組合式多頻帶地面/衛星天線350附近。如以上所說明的那樣，SAT/LNA 704的輸出端上接的是SDARS/SAT電纜312，而TER/LNA 710的輸出端上接的是SDARS/TER電纜316。SDARS/TER電纜316于是可以與AM/FM電纜322歸并成AM/FM/SDARS/TER電纜718，連接到SDARS/AM/FM分路器802上。這兩根電纜都可以長到15英尺。
SDARS/RX 314接納SDARS/SAT電纜312和SDARS/AM/FM分路器802的第一輸出端(SDARS電纜806)。前者直接接收衛星發送的RF信號，而后者接收地面轉發的同一個衛星發射的信號。SDARS/AM/FM組合器716的輸出端上接的是AM/FM/SDARS/TER電纜718。含有AM/FM電纜322和SDARS/TER電纜316的AM/FM/SDARS/TER電纜718連接到SDARS/AM/FM分路器802的輸入端上。SDARS/AM/FM分路器802將AM/FM與地面轉發的衛星信號分離。SDARS/AM/FM分路器802的另一個輸出端上接的是AM/FM/分路器電纜808，它連接到AM/FM調諧器324的輸入端上，而FM調諧器324的輸出端通過AM/FM調諧器輸出電纜810連接到頭單元320上。頭單元320還接收SDARS/RX314的輸出，這個輸出是經下變頻的衛星發射信號，頭單元320于是可以對這信號進行處理，將它變換為音頻信號。經下變頻的信號由SDARS/音頻電纜330承載。同樣，AM/FM調諧器324的輸出是一個經下變頻的信號，可以由頭單元320處理成音頻信號，輸出給揚聲器(未示出)。SDARS音頻電纜330和AM/FM調諧器輸出電纜810內所含的信號可以是模擬信號，也可以是數字信號。如果組合的頭單元AM/FM調諧器328設置在一個家庭、辦公室或其他大結構內，可以將它放置在一個便于結構的使用者使用的位置。
雖然對組合式衛星/地面天線350和組合式衛星/地面天線系統300的說明集中在汽車的具體應用上，但對于本領域技術人員來說，組合式衛星/地面天線系統300可以輕易地用于飛機、船舶、火車、活動住房、休閑車或卡車是顯而易見的。各種安裝情況理論上應遵循與對圖6所說明的相同的要求，即角Φ小于20度。在安裝組合式地面/衛星天線350時應注意使安裝不違背最小角度準則。
圖9A-9C例示了按照本發明設計的組合式多頻帶地面/衛星天線的另一個實施例。在圖9A中，衛星天線304配置成架在地面天線302的最高處或最高部分。在這種方式中，前面所說明的對汽車602的車頂到衛星天線304之間的角度的限制實際上就消失了。在這個實施例中，優選的是將衛星天線304設置在一個固定或可伸縮的地面天線302的頂端或最高垂直部分。如果地面天線302是固定的，圖9B和9C的實施例(下面描述)就不適用。也就是說，組合式衛星和地面天線結構將保持在圖9A所示的位置。當然，如果地面天線302是固定的，衛星天線304可以設置在從地面天線302的頂端到底端中的任何一點，在那些位置中的大多數位置早先所說明的角度限制就不再適用。
地面天線302也可以是一個可伸縮天線。在這種情況下，它可以獨自下降入汽車602內的一個適當的凹區(如9C圖所示)，或與衛星天線304一起下降到都完全沒入凹區(如圖9B所示)。圖9A-9C的實施例的優點是以上對于衛星天線固定在地面天線302底部時所說明的角限制不再是一個問題，因為衛星天線304架成與汽車602的車頂齊平，甚至高出車頂。這改善了對衛星發射的信號的接收性能。雖然與衛星天線304的電纜連接在圖9A-9C中沒有示出，但本領域技術人員可以理解這些RF電纜可以包含在地面天線302的中心內。
以上結合本發明的一些示范性實施例對本發明作了說明。然而，對于本領域技術人員來說，除了以上所說明的示范性的實施例之外可以用一些具體形式來實現本發明是顯而易見的。這可以根據本發明的精神實現。這些示范性的實施例只是說明性的而不是限制性的。本發明的專利保護范圍由所附權利要求和它們的等同給出，而不是由前面的說明給出。
權利要求
1.一種用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，所述組合式衛星和地面天線系統包括一個安裝在一個安裝組合上的地面天線；一個與地面天線同心安裝的衛星天線；以及所述安裝組合包括一個低噪聲放大器電路和一個座圈，所述座圈可用來容納低噪聲放大器。
2.按照權利要求1所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述衛星天線包括一個四分螺旋天線。
3.按照權利要求1所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，所述組合式衛星和地面天線系統還包括所述地面天線和衛星天線安裝在所述結構上的一個共同位置上，使得由一個障礙物的頂與衛星天線的高度之間的高度差和從障礙物到組合式同心安裝的衛星和多頻帶地面天線的距離形成的角小于20度。
4.按照權利要求1所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述地面天線包括一個多頻帶地面天線。
5.按照權利要求1所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，所述組合式衛星和地面天線系統還包括一個衛星接收機；一個由一根第一電纜連接到衛星接收機上的AM/FM接收機；以及所述安裝組合由一根第三電纜和一根第四電纜連接到衛星接收機上和由一根第五電纜連接到AM/FM接收機上。
6.按照權利要求5所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述AM/FM接收機包括一個頭單元；以及一個AM/FM調諧器。
7.按照權利要求1所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述低噪聲放大器電路包括一個具有一個與一根第二電纜的第一端連接的第一輸入端的低噪聲放大器，所述第二電纜的第二端連接到衛星天線上；一個具有一個與一根第六電纜連接的第一端的第一輸入端的組合器，所述第六電纜的第二端連接到地面天線上；一根連接到衛星低噪聲放大器的輸出端上的第四電纜；一根連接到組合器的一個第一輸出端上的第三電纜；以及一根連接到組合器的一個第二輸出端上的第五電纜。
8.按照權利要求7所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述組合器包括一個具有一個輸入端和一個輸出端的地面低噪聲放大器；以及一個具有一個輸入端和一個輸出端的電路；所述電路的輸入端連接到地面低噪聲放大器的輸入端上和連接到一根第六電纜的第一端上；以及所述組合器的輸出端包括所述地面低噪聲放大器的輸出端和所述電路的輸出端。
9.按照權利要求8所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述電路包括一個無源電路部件。
10.按照權利要求9所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述無源電路部件包括一個電感器，調諧成在衛星傳輸頻率作為一個開路電路而在普通的地面AM/FM傳輸頻率作為一個短路電路進行工作。
11.按照權利要求7所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述第三和第五電纜合并成一根第七電纜，所述第七電纜連接到組合器的第一和第二輸出端上。
12.按照權利要求8所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述電路包括無源器件的排列，配置和調諧成在衛星傳輸頻率作為一個開路電路而在普通的地面AM/FM傳輸頻率作為一個短路電路進行工作。
13.按照權利要求8所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述電路包括無源和有源器件的排列，配置和調諧成在衛星傳輸頻率作為一個開路電路而在普通的地面AM/FM傳輸頻率作為一個短路電路進行工作。
14.按照權利要求8所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述電路包括有源器件的排列，配置和調諧成在衛星傳輸頻率作為一個開路電路而在普通的地面AM/FM傳輸頻率作為一個短路電路進行工作。
15.按照權利要求1所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，所述組合式衛星和地面天線系統還包括一個衛星接收機；一個由第一電纜連接到衛星接收機上的AM/FM接收機；其中所述安裝組合由第三電纜連接到衛星接收機上和由第六電纜連接到一個分路器上；以及所述分路器由第七電纜連接到衛星接收機上和由第八電纜連接到AM/FM接收機上。
16.按照權利要求15所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述AM/FM接收機包括一個由第八電纜連接到分路器上的AM/FM調諧器；以及一個由第九電纜連接到AM/FM調諧器上和由第一電纜連接到衛星接收機上的頭單元。
17.按照權利要求1所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述結構是從包括汽車、休閑車、住宅、建筑物、火車和飛機的組中選出的。
18.按照權利要求1所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述地面天線包括一個多頻帶天線，配置成接收普通的AM/FM發射信號和地面轉發的所接收的衛星發射信號。
19.按照權利要求1所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述四分螺旋天線配置成接收SDARS信號。
20.按照權利要求3所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述障礙物包括汽車的車頂。
21.一種用于一個車輛的組合式衛星和地面天線系統，所述組合式衛星和地面天線系統包括一個安裝在一個安裝組合上的地面天線；一個與地面天線同心安裝的衛星天線；以及所述安裝組合包括一個低噪聲放大器電路和一個座圈，所述座圈可用來容納低噪聲放大器，所述安裝組合安裝在車輛上。
22.按照權利要求21所述的用于一個車輛的組合式衛星和地面天線系統，其中所述衛星天線包括一個四分螺旋天線。
23.按照權利要求21所述的用于一個車輛的組合式衛星和地面天線系統，所述組合式衛星和地面天線系統還包括所述地面天線和衛星天線安裝在車輛上的一個共同位置上，使得由一個障礙物的頂與衛星天線的高度之間的高度差和從障礙物到組合式同心安裝的衛星和多頻帶地面天線的距離形成的角小于20度。
24.按照權利要求21所述的用于一個車輛的組合式衛星和地面天線系統，其中所述地面天線包括一個多頻帶地面天線。
25.按照權利要求21所述的用于一個車輛的組合式衛星和地面天線系統，所述組合式衛星和地面天線系統還包括一個衛星接收機；一個由第一電纜連接到衛星接收機上的AM/FM接收機；以及所述安裝組合由第三電纜和第四電纜連接到衛星接收機上和由第五電纜連接到AM/FM接收機上。
26.按照權利要求25所述的用于一個車輛的組合式衛星和地面天線系統，其中所述AM/FM接收機包括一個頭單元；以及一個AM/FM調諧器。
27.按照權利要求21所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述車輛是從包括汽車、飛機、火車和休閑車的組中選出的。
28.按照權利要求21所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述地面天線包括一個多頻帶天線，配置成接收普通的AM/FM發射信號和地面轉發的所接收的衛星發射信號。
29.按照權利要求21所述的用于一個車輛的組合式衛星和地面天線系統，其中所述四分螺旋天線配置成接收SDARS信號。
30.按照權利要求23所述的用于一個車輛的組合式衛星和地面天線系統，其中所述障礙物包括所述汽車的車頂。
31.一種將一個組合式衛星和地面天線系統安裝在一個結構上的方法，所述方法包括下列步驟將一個地面天線安裝在一個安裝組合上；將衛星天線安裝成與地面天線同心；將一個安裝組合安裝在一個結構上的一個安裝孔內，所述安裝組合包括一個低噪聲放大器電路和一個座圈，所述座圈可以容納低噪聲放大器；將衛星接收機硬件設置在組合式衛星和地面天線系統附近；以及用適當的電纜連接衛星天線、地面天線、衛星接收機硬件和地面接收機硬件。
32.按照權利要求31所述的將一個組合式衛星和地面天線系統安裝在一個結構上的方法，其中所述將地面天線安裝在一個安裝孔內和將衛星天線安裝成與地面天線同心的步驟包括將地面天線和衛星天線安裝在結構上的一個共同位置上，使得由一個障礙物的頂與衛星天線的高度之間的高度差和從障礙物到組合式同心安裝的衛星和多頻帶地面天線的距離形成的角小于20度。
33.按照權利要求31所述的將一個組合式衛星和地面天線系統安裝在一個結構上的方法，其中所述結構是從包括汽車、休閑車、住宅、建筑物、火車和飛機的組中選出的。
34.按照權利要求33所述的將一個組合式衛星和地面天線系統安裝在一個結構上的方法，其中所述障礙物包括所述汽車的車頂。
35.按照權利要求21所述的用于一個車輛的組合式衛星和地面天線系統，其中所述地面天線包括一個普通的AM/FM天線，配置成接收地面轉發的所接收的衛星信號。
36.按照權利要求21所述的用于一個車輛的組合式衛星和地面天線系統，其中所述地面天線包括一個地面SDARS天線，配置成接收普通的AM/FM信號和地面轉發的所接收的衛星信號。
37.按照權利要求1所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述衛星天線安裝在地面天線的最高的部分上。
38.按照權利要求1所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述衛星天線安裝在地面天線上的任何位置。
39.按照權利要求37所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述地面天線是一個可伸縮的地面天線。
40.按照權利要求39所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述組合式衛星和地面天線可縮回到結構內的一個位置。
41.按照權利要求39所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述組合式衛星和地面天線可縮回到結構表面上的一個位置。
42.按照權利要求21所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述衛星天線安裝在地面天線的最高的部分上。
43.按照權利要求21所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述衛星天線安裝在地面天線上的任何位置。
44.按照權利要求42所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述地面天線是一個可伸縮的地面天線。
45.按照權利要求44所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述組合式衛星和地面天線可縮回到結構內的一個位置。
46.按照權利要求44所述的用于一個結構的組合式衛星和地面天線系統，其中所述組合式衛星和地面天線可縮回到結構表面上的一個位置。
全文摘要
本發明提出了一種組合式天線系統，可用于車輛和結構，其中一個衛星天線圍著一個可用于普通的FM無線電通信和地面轉發的衛星廣播信號的桅桿式天線同心設置。這種組合式天線系統，在一個車輛實現中，配置成只使用在車輛制造過程中所創設的唯一的孔，從而不需要為衛星天線再鉆第二個孔，這樣就減輕了對車輛主體的損壞。此外，這種組合式天線系統可以有益地設置成使將它與接收機盒連接起來的RF電纜比將衛星天線設置在車輛的窗或頂上的情況短一些。在另一個實施例中，衛星天線可以安裝在固定或可伸縮的地面天線上，從而可以將衛星天線升高到比車輛或結構上任何障礙還高。
文檔編號H01Q23/00GK1853312SQ03824004
公開日2006年10月25日 申請日期2003年8月13日 優先權日2002年8月14日
發明者阿蓋·比特羅斯, 特里·C·赫爾斯特龍, 伊姆蒂阿茲·扎法爾 申請人:Xm衛星廣播公司, 德爾福技術有限公司