[發(fā)明專利]基于變容匹配電路的數(shù)字電視廣播移動終端內置天線

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810247556.5
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101447604A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 李越;張志軍;陳文華;馮正和
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01Q9/30
• 分類號: H01Q9/30;H01Q23/00;H04B1/16;H04N5/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱 琨

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于數(shù)字電視廣播移動終端的匹配電路可重構的天線系統(tǒng)設計，屬于無線通信技術的天線設計領域。?

背景技術

數(shù)字電視廣播(DVB-H，Digital?Video?Broadcast-Handheld)是近年來發(fā)展起來的一項通過地面數(shù)字廣播網絡向手持終端提供多媒體業(yè)務所制訂的傳輸標準，DVB-H的終端具有較低的功耗，移動接收的抗干擾性能強，因此該標準適用于移動電話、GPS接收機、手持計算機等小型便攜設備通過地面數(shù)字電視廣播網絡接收數(shù)字電視信號，而不占用移動通信網絡中寶貴的頻帶資源。近年來，隨著小型移動設備的體積越來越小，而其功能卻日益強大。如何在小型移動設備上實現(xiàn)手機數(shù)字電視服務已成為一個新的研究熱點。?

對于現(xiàn)有的技術，以天線為代表的無源器件很難做到小體積的封裝，由于天線要獲得良好的性能，需要必要的空間作保證，如何解決這個問題，是移動終端能否做到小型化的關鍵，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：第一，對于DVB-H的工作頻段470-770MHz，自由空間的波長至少需要64cm，對于傳統(tǒng)的天線，要在小型設備中保證正常的工作狀態(tài)是不可能的。第二，傳統(tǒng)天線的帶寬一般在10％左右，而對于DVB-H的帶寬470-770MHz(48.4％)，如何增加天線的帶寬是一個極大的挑戰(zhàn)。應對于這些要求，小型化、寬帶、易集成、低成本是數(shù)字電視廣播移動終端天線的發(fā)展方向?？芍貥嬏炀€是理想的方案之一。?

可重構天線通過改變天線本身的物理結構，如長度、寬度、位置等，或者改變天線本身的電特性，如感性、容性等，實時地調整諸如頻率、極化等相關參數(shù)，并且保持或提高原有天線的性能。對于DVB-H應用，由于傳統(tǒng)內置式天線由于受到體積限制，工作頻寬較窄。通過重構可以讓天線在不同的工作狀態(tài)下達到良好的性能，然后將這些工作狀態(tài)組合起來，從而滿足天線的高性能和小型化要求。當前，關于可重構天線的研究很多，一種常用的方案是采用開關切換狀態(tài)的方式實現(xiàn)重構。例如，利用開關控制天線槽的長度或者偶極子天線的臂長，控制天線短路點的位置，控制天線饋電點的位置從而控制表面電流的路徑等；另一種較常用的方案是使用變容二極管實現(xiàn)重構，例如，利用變容二極管改變天線單元加載的電特性。以上各種不同的方案對天線體積的減小和性能的提高都有較大的突破，但是對于DVB-H服務的應用，或者是天線尺寸較大，或者是天線的帶寬較窄，難以滿足DVB-H終端內置天線的要求。因此，如果能設計出寬帶(工作頻帶至少覆蓋470-770MHz)、小型化、易集成、可適用于DVB-H終端的可重構天線，不但將滿足數(shù)字電視廣播業(yè)務的發(fā)展，而且可以將這種天線設計方法應用于各種頻段要求的小型設備中，促進未來新業(yè)務在無線移動通信中的發(fā)展。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)多頻帶/寬帶、小型化、易集成、設計靈活的數(shù)字電視廣播移動終端內置天線的結構設計。它克服了現(xiàn)有可重構天線結構和性能的不足，通過對天線匹配網絡中電容的連續(xù)調節(jié)，使天線在所需頻帶內的任意工作狀態(tài)都能匹配，達到大幅度擴展天線帶寬的目的；通過對天線單元和天線的金屬地(看作設備的金屬外殼)結構的聯(lián)合設計，達到天線尺寸的最小化，使天線易于在設備中集成；采用簡單的印刷電路板(PCB，printed?circuit?board)設計匹配電路，根據(jù)不同尺寸、帶寬改變電路中集總元件參數(shù)，無需改變天線單元的設計，提高了設計的靈活性。?

本發(fā)明的特征在于，含有金屬地、饋線、天線單元、印刷電路板以及匹配電路，其中：?

金屬地，與所述印刷電路板的背面相連接，同時，該金屬地為所述匹配電路提供接地；?

饋線，采用阻抗為50歐姆的同軸電纜，與所述金屬地一側相連的是所述饋線的外導體，與所述印刷電路板相連的是所述饋線的內導體；?

天線單元，采用蛇形線的結構，在空間上折疊成上、中、下三個平面，中平面一寬邊與上平面寬邊垂直連接，另一寬邊與下平面寬邊垂直連接，上、下兩平面為平行關系，該天線單元的輸出端與所述匹配電路的輸入端相連；?

匹配電路，印刷在所述印刷電路板的正面，該匹配電路含有：調節(jié)感容性匹配狀態(tài)下所述天線單元諧振頻率用的第1串聯(lián)電感L1和變容二極管Cv，調節(jié)所述感容性匹配狀態(tài)下所述天線工作帶寬用的第2電感L2，旁路電容Cp，隔直電容Cb，所述變容二極管Cv的偏置電阻R1，其中：?