专利名称：紧凑多波段天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种紧凑多波段天线，特别是可以连接到DVB-H格式(手 持式数字电视广播)的陆地数字电视(TNT)信号的接收器的紧凑天线，该 接收器可以是诸如PDA (个人数字助理)这样的便携式装置。
背景技术：
如今，可以在PDA-或类似便携式装置上实现接收，这是因为大部分这 些装置都配备的微处理器的计算能力的缘故。DVB-H标准使用成为H264的 新的视频数字压缩标准，并推荐将这种新的图形格式用于在UHF波段(470MHz和870MHz之间的波段)或L波段(1.5GHz左右的波段)下的 移动应用。而且，上述移动终端还必须可以使用GSM 900型虫奪窝网络(900MHz全球移动通信系统)。结果，所覆盖的UHF波段必须通过 470-700MHz选通滤波器来限制。制。、 ' 、 '、、 。 夭发明内容因此，本发明在于提出一种PDA或移动终端的附件形式的紧凑多波段 天线，该天线从DVB-H方面看是宽波段的，且所述天线还是多波段的以访 问L波段并过滤GSM部分。由此，本发明的目标是一种紧凑多波段天线，其特征在于它包括第一偶 极型天线和缝隙型第二元件，该第 一偶极型天线包括连接到具有盒子形状的 第二导电臂的第一导电臂，该第二导电臂安装在接地平面上，且所述第一和 第二导电臂差分供电，所述缝隙型第二元件在所述第二臂的延伸中的所述4妄 地平面上实现。优选地，为了便于用作便携式终端的附件，所述第一和第二臂安装为可 以相对于彼此旋转。因此可以将第一臂折叠到第二臂上，从而获得一个紧凑的物体，可以容易地放入口袋中。才艮据本发明的一个实施例，所述第一臂是平面，具有处于与所述第二臂 连接的水平处的三角锥形部分，该三角锥形部分从矩形或方形部分延伸。第 二臂的特殊形状使得可以获得宽波段操作同时保持最小化的尺寸。以这样的方式，该天线适于覆盖UHF波段。此外，第二导电臂具有盒子的形状，所述盒子的尺寸被设计为可以接收 电子卡。优选地，该电子卡与DVB-H标准兼容并至少包括使得视频流被接 收并发送到移动终端或PDA的电路。根据本发明的另一特征，所述偶极型元件连接到阻抗匹配电路。该阻抗 匹配电路被最佳化，其方式是使视频流处理电路和天线之间的传输最大化。 而且它主要用于UHF波,殳的下部，即470MHz到700MHz，并对900MHz 左右的GSM波段提供附加的滤波功能。此外，根据优选实施例，所述缝隙型元件包括两个头尾相接的安装的U 形缝隙。所述两个谐振缝隙在偶极型元件的第二导电臂的延伸中的接地平面 中实现。谐振缝隙的尺度被设计为使在L波段，即对于欧洲来说1452MHz 到1492MHz波段或对于美国来说是1670MHz到1675MHz波段下天线的电 平处实现'f合当的阻抗匹配。
本发明的其他特征和优点将在阅读下列优选实施例的描述之后变得明 显，该描述是参考附图进行的，在附图中图1A示出了根据本发明的紧凑多波段天线的顶视图； 图1B示出了根据本发明的紧凑多波段天线的透视图； 图2示出了阻抗匹配电^各的实施例； 图3是本发明的天线使用的电子卡的示意图；图4示出了设置在电子卡的输入端的放大器和天线之间的传输损耗的曲线；图5是给出作为根据本发明的天线的频率的函数的增益曲线；图6是给出具有阻抗匹配单元的图1天线的作为频率的函数的效率曲线；图7是给出根据图1的天线在50欧姆的负荷下直到2GHz的天线阻抗匹酉己曲线；图8示出了图1的天线分别在600MHz和1600MHz下的辐射图。
具体实施方式
为了简化描述，在图中相同的元件具有相同的参考标号。 首先将参考根据本发明的紧凑多波段天线的实施例的图1A和图1B进 行描述。如图1B中更详细的所示，天线包括偶极型元件1和缝隙型元件(slottype element) 2。两个功能块没有相邻》文置而是一个^t在另一个内部。通过^f吏用 可以在UHF波段有效所必需的大尺寸的接地平面，以便于集成可以阻抗匹 配L波段信号的缝隙。偶极型元件包括平面形式的第一臂10,该臂具有从 矩形部分10b延伸的显著的三角锥形部分10a。选择这种形式是为了使尺寸 最小化，三角形状的锥形部分可以获得所追求的宽波段^燥作。如图1A所示，部件10非常紧凑，其全长为35mm且宽度为35mm。第 一臂IO在三角锥形部分的末端的水平上通过连接元件12连接到偶极的第二 臂ll。第二臂ll具有体积形状，更具体的说是具有从平面部分延伸的矩形 或者方形盒子的形状，在臂11中将插入所述缝隙。元件1的第一和第二臂 由导电材料制成，即用金属或者金属化材料制成。如图1A所示，第二臂ll 还具有体积形状部分，其具有35mm的长度，35mm的宽度和16mm的厚度， 外加一平面部分。两臂10和11 4皮安装为可以在轴线12的水平上旋转，其 方式是可以将臂10折叠到臂11上以便于运输。如图1所示，当臂10没有 折叠时，该天线处于工作模式。如图1所示，臂11固定在接地平面3上。该接地平面可以例如由导电 材料制成，即用金属或者金属化材料制成。而且，如图1B所示，天线包括 缝隙型元件2。更具体地说，两个U形缝隙20， 21头尾相接地安装在臂11 的延伸中的金属化平面3上。所述U形缝隙是谐振缝隙且可以提供正确的阻 抗匹配，即使天线在L波段(即对于欧洲来说1452MHz到1492MHz波段或 对于美国来说是1670MHz到1675MHz波段)中Sll的值低于-10dB。根据本发明，且如图1B所示，盒状的第二臂11的尺度被设计并实现为 可以在它的末端上接收电子卡4，即图1B中从盒11突起的末端可以被插入 到诸如PDA或类似装置的便携终端的连接器中。现在将参考关于阻抗匹配电路的实施例的图2进行描述，该阻抗匹配电 路使得天线A和LNA (低噪声放大器)之间的传输最大化，即所述抵噪声 放大器设置在天线所接收的视频流的处理电路的输入端。该阻抗匹配电路在 连接到12的水平处连接到所述天线。它包括，如图2所示，串联安装在天 线A的连接点到和LNA的输入端之间的两个电容器Cl， Cll和两个自阻抗 Ll， Lll，其中所述自阻抗L1连接在电容器C1的输入点和地之间，所述自 阻抗Lll连接在电容器Cll的输入点和地之间。该阻抗匹配电路被最佳化以最大化LNA和天线之间在UHF波段的底部 处(即470MHz到700MHz)的传输，并对900MHz左右的GSM波段提供 附加的滤波功能。在所示的实施例中，阻抗匹配电路的元件具有下列值 Cl=22pF， Cll = 12.4pF, Ll = 19.8nH以及Lll = 10.8nH。 下面将参考关于在本发明的框架中使用且可以插入到由天线的臂11形 成的盒子中的电子卡的实施例的图3进行描述。该电子卡4具有70和80mm 之间的长度和35mm的宽度以便于和所述盒子相符。由此，该电子卡包括连 接到天线输出端的LNA40，可能经过上述阻抗匹配电路。该电路40连接到 对UHF波段和L波段操作的调谐器(tuner) 41。调谐器41的输出发送到 DVB-H解调器42。解调器的输出发送到SDIO接口 (安全数字输入/输出) 电路43。该接口使得视频流可以通过SDIO连接器44传送到诸如PDA这样 的便携式终端。对参考图1和图2描述的天线在具有阻抗匹配电路的情况下进行了模 拟。使用了电路模拟器ADS2004以使阻抗匹配电路的选择和值最佳化，以 使天线和LNA之间的传输最大化。使用电磁模拟器正3D来提供天线的作为 频率的函数的增益、效率曲线和辐射图，所述天线与已使用前述软件最佳化 的阻抗匹配电路相关联。该模拟提供了图4到图7的曲线以及图8的辐射图。图4的曲线给出了作为频率的函数的天线和图3电路的LNA之间的传 输损耗的差异。可以看出，在整个DVB-H使用的UHF波段(即470MHz 和700MHz之间)，这些损耗被最小化和平滑化。然而在900MHz附近看到 了较大的损耗，这表明阻抗匹配电路在该频率下实现了滤波功能。图5示出了作为频率的函数的天线的增益。该曲线证实了与偶极天线在 UHF波段(理论上偶极天线具有2.17dB的指向性)类似的操作，但是在L波段更有指向性。增益曲线在1.6GHz接近5dBi，表示更具有指向性的辐射 图。在1.6GHz处的指向性可以通过两个辐射缝隙放置在一个网络中其辐射 图在特殊的方向下叠加到 一起来解释。图6示出了具有参考图2描述的阻抗匹配单元的天线系统的效率。在这 个情况下，可以在整个DVB-H标准的UHF波段获得好于60%的天线效率 以及在整个DVB-H标准的L波段(EP和US )获得好于90 %的天线效率， 但是在900MHz左右的GSM波段只有低于20。/。的效率。由此，这反映出在 GSM波段的滤波功能。图7示出了天线直到2GHz的阻抗匹配，即提供了当天线负荷为50欧 姆时在lGHz以上天线以及它的阻抗匹配电路的Sll参数的值。由此，在L 波段获得了低于-10dB的阻抗匹配。该阻抗匹配是由于缝隙20, 21的谐振， 它们在接地平面中的位置和缝隙的长度和宽度这些尺度被最佳化，以便于覆 盖欧洲L波段1452-1492MHz和美国L波段1670-1675MHz。图8示出了图1的天线在600MHz和1600MHz下的辐射图。在600MHz下的形状是典型的偶极天线的形状，其零轴相应于天线的纵轴。在1.6GHz的形状是两个缝隙的图以及由在"金属盒，，附近的接地平面 上的缝隙的位置所产生的结构不对称共同作用的结果。
权利要求
1、紧凑多波段天线，其特征在于它包括第一偶极型元件(1)和缝隙型第二元件(2)，该第一偶极型元件(1)包括连接(12)到具有盒子形状的第二导电臂(11)的第一导电臂(10)，该第二导电臂(11)安装在接地平面(3)上，且所述第一和第二导电臂差分供电(12)，所述缝隙型第二元件(2)在所述第二臂的延伸中的所述接地平面上实现。
2、 如权利要求1所述的天线，其特征在于所述第一和第二臂安装为可 以相对于彼此旋转。
3、 如权利要求1或2所述的天线，其特征在于所述第一臂(10)是平 面形式，具有处于与所述第二臂连接的水平处的锥形部分(10a),该锥形部 分(10a) /人矩形或方形部分(10b)延伸。
4、 如权利要求1或2所述的天线，其特征在于所述盒子的尺寸被设计 为可以接收电子卡(4)。
5、 如权利要求1到4中任一项所述的天线，其特征在于所述偶极型元 件连接到阻抗匹配电路。
6、 如权利要求5所述的天线，其特征在于阻抗匹配电路执行滤波功能。
7、 如上述任一权利要求所述的天线，其特征在于所述缝隙型元件(2) 包括两个头尾相接的安装的U形缝隙(20, 21)。
8、 如上述任一权利要求所述的天线，其特征在于所述天线在UHF波段 或L波段操作同时具有对GSM波段的滤波。
全文摘要
本发明涉及一种紧凑多波段天线，包括第一偶极型天线(1)和缝隙型第二元件(2)，该第一偶极型天线(1)包括连接(12)到具有盒子形状的第二导电臂(11)的第一导电臂(10)，该第二导电臂(11)安装在接地平面(3)上，且所述第一和第二导电臂差分供电(12)，所述缝隙型第二元件(2)在所述第二臂的延伸中的所述接地平面上实现。
文档编号H01Q21/28GK101258643SQ200680032798
公开日2008年9月3日 申请日期2006年8月31日 优先权日2005年9月7日
发明者菲利普·吉尔伯顿, 菲利普·米纳德, 让-弗朗索瓦·平托斯, 阿里·洛齐尔 申请人:汤姆森特许公司