CN101409568A - Tdmb双频天线及其设计方法 - Google Patents

Abstract

TDMB双频天线及其设计方法，设有单馈电点的拉杆天线，天线馈电点通过匹配电路接测试开关或应用产品的电路输入端，其特征在于：所述匹配电路设有与拉开处于低频工作状态的拉杆天线相匹配的低频匹配电路，和与缩回或部分缩回处于高频工作状态的拉杆天线相匹配的高频匹配电路，所述的低频匹配电路与高频匹配电路并联连接或串联连接。本发明设计出的天线具有结构简单、成本低、占用空间小、能够实现双频功能的优点。

Description

TDMB双频天线及其设计方法

技术领域

本发明属一种天线及其设计方法，具体涉及一种用于接收地面多媒体数字电视信号的TDMB双频天线及其设计方法。

背景技术

目前的各种小型电子终端产品，如手机电视，多媒体电视，其他多种数据电视形式卡等等，数字电视使用的频段较多，如Band-3、Lband等，通常各个频带都是单独设计配置天线。一套设备配置太多的天线从成本和设计布局上考虑都是不太理想的，目前越来越多的需求表明，多频段同时工作有很大的实际意义。但由于Band-3和Lband的频段相差太远，设计共同工作的时候遇到了难题，两个频段相互影响严重，所以一直以来都没有用一套天线实现双频工作的产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、占用空间小、能够实现双频功能的TDMB双频天线产品及其设计方法。，

本发明进一步方案是提供一种易于设计调试、且双频相互干扰小的TDMB双频天线产品及其设计方法。

解决上述问题的天线产品结构为：设有单馈电点的拉杆天线，天线馈电点通过匹配电路接测试开关或应用产品的电路输入端，其特征在于：所述匹配电路设有与拉开处于低频工作状态的拉杆天线相对应的低频匹配电路，和与缩回或部分缩回处于高频工作状态的拉杆天线相对应的高频匹配电路，所述的低频匹配电路与高频匹配电路并联连接或串联连接。

本发明产品进一步方案之一是：所述的低频匹配电路与高频匹配电路并联连接，低频匹配电路是具有低通和高频滤波特性的低频匹配电路，高频匹配电路是具有高通和低频滤波功能的高频匹配电路。

本发明产品进一步方案之二是：所述低频匹配电路是设有串联电容和并联电感的对高频不敏感的低频匹配电路，高频匹配电路是设有形成低频通道的串联电感、对低频不敏感的高频匹配电路。

所述对高频不敏感是指对高频信号影响不大，所述对低频不敏感是指对低频信号影响不大。

解决上述问题的发明方法是：

采用单馈电点的拉杆天线，并设置匹配电路，其特征在于：包含下述内容：

-设置拉杆天线工作于两种工作状态：拉开的低频工作状态，和缩回或部分缩回的高频工作状态；

-将拉杆天线的单馈点通过匹配电路接测试开关或应用产品的电路输入端：

-所述匹配电路设有低频匹配电路和高频匹配电路，低频匹配电路与高频匹配电路并联连接或串联连接；

-在拉杆天处于拉开的状态下调试低频匹配电路，达到低频匹配目的，在拉杆天线缩回或部分缩回的状态下调试高频匹配电路，达到高频匹配的目的。

上述发明方法进一步方案之一是：对所述并联连接的低频匹配电路和高频匹配电路，调试低频匹配电路使之在具有低通和高频滤波功能的条件下满足低频匹配要求，调试高频匹配电路，使之在具有高通和低频滤波功能的条件下满足高频匹配要求.

上述发明方法进一步方案之二是：对所述串联连接的低频匹配电路和高频匹配电路，先调试低频匹配电路：通过串联小量值电容及并联大量值电感元件满足低频匹配要求，再调试高频匹配电路：在设置串联电感满足低频通道的条件下配置满足高频匹配要求的元件。

本发明设计出的天线具有结构简单、成本低、占用空间小、能够实现双频功能的优点。

本发明进一步方案设计的天线具有易于设计调试、双频相互干扰小的优点。

附图说明

图1、本发明并联双匹配电路的TDMB双频天线结构示意图

图2、本发明串联双匹配电路的TDMB双频天线结构示意图

图3、本发明实施例1并联双匹配TDMB双频天线结构示意图

图4、本发明实施例1并联双匹配天线低通滤波器-低频-S参数示意图

图5、本发明实施例1并联双匹配天线低通滤波器-高频-S参数示意图

图6、本发明实施例1并联双匹配天线高通滤波器-低频-S参数示意图

图7、本发明实施例1并联双匹配天线高通滤波器-高频-S参数示意图

图8、本发明实施例1并联双匹配天线Band-3回损图(拉杆全拉开，1、2点)

图9、本发明实施例1并联双匹配天线Lband回损图(拉杆部分缩回；3、4两点)

图10、本发明实施例2串联双匹配TDMB双频天线结构示意图

图11、本发明实施2例串联双匹配天线Band-3回损图(拉杆全拉开，1、2点)

图12、本发明实施2串联双匹配Lband回损图(拉杆缩回，保留一截，3、4点)

具体实施方式

实施例1

本例是采用并联双匹配电路的TDMB双频天线产品及其设计方法。

天线是单馈点拉杆天线，馈电点通过匹配电路接测试开关，所述的匹配电路设有与全部拉开天线匹配的低频匹配电路和与部分缩回天线相匹配的高频匹配电路，低频匹配电路与高频匹配电路并联连接。

拉杆天线完全拉出时，工作在低频Band-3频段；在Band-3频段，波长约1.5米，因此用上天线的所有长度；而拉杆缩回保留一截时，工作在高频Lband频段，在LBand频段，波长约为206mm，1/4波长就是50多毫米，拉杆天线缩回一截时长度与1/4波长接近。

参见图3，低频匹配电路设有形成低频通道的两个串联大量值电感元件L1、L3，两个电感元件之间设有并联的低频匹配元件；本例并联的低频匹配元件是电容元件C2；

所述的高频匹配电路设有形成高频通道的两串联小量值电容元件C1、C3，，两电容元件之间设有并联的高频匹配元件；本例并联的高频匹配元件是电感元件L2。

低频匹配电路中设置的两个串联大电感元件L1、L3具有允许Band-3低频信号通过的低通功能，和滤掉Lband高频信号的滤波功能，同时与并联的低频匹配元件使拉出的天线实现低频匹配。

高频匹配电路中设置的两个串联小电容C1、C3具有允许Lband高频信号通过的高通功能，和滤掉Band-3低频信号的滤波功能，同时与并联的高频匹配元件使部分缩回的天线实现高频匹配。

具体设计调试过程：

1将拉杆天线全部拉开处于低频工作状态，调试低频匹配电路：设置两串联大电感L1、L2，使其形成低频工作频率的串联通道，通常为了形成Band-3频段的低频通道，两串联电感值可大于30nH，并调试并联的低频匹配元件，通过交叉调试最终使低频匹配电路既符合天线的低频匹配要求，又具有低通滤波的功能；

上述串联大电感可以将本来较高的谐振频率调整到较低的频率上来，同时有低通滤波的效果。另外还要兼顾频带阻抗靠近50欧姆的程度，需要根据实际情况选用并联电容或者电感进行调节。

上述调试过程可参见图4-5；

调试结果是：L1、L3、C2分别为47nH、56nH和4.7pF；

并联的低频匹配元件一般是采用电容元件，因为电容元件具有配合低通的作用，也可根据实际匹配需要采用其它元件。一般在调试中，先串电感使得天线的阻抗靠近50欧姆，如果此时天线大部分频带处于低阻抗时，也可并联适当电感使天线阻抗靠近50欧姆，再串联电感使天线匹配达到最佳。

2、将拉杆天线部分缩回处于高频工作状态，设计调试高频匹配电路：设置两串联电容C1、C2，使其形成高频工作频率的串联通道，通常为了形成Band-3频段的高频通道，两串联电容值可分别小于2pF，并调试并联的高频匹配元件，在满足高通滤波的基础上，达到使天线满足高频匹配的要求；

并联的高频匹配元件一般采用电感元件，也可以根据实际匹配的需要采用其它器件。

对于天线高频工作状态，阻抗本来就比较接近50欧姆，使用串联小电容主要是为了起到高通滤波的作用，然后利用阻抗的变化效果，和中间的并联电感一起将天线阻抗调试到最佳。

具体调试过程参见图6-7；

调试结果是：C1、C3、L2分别为1.5Pf、1.2Pf和4.7nH；

图8为本例设计调试的并联双匹配天线Band-3回损图(拉杆全拉开，1、2点)；

图9为本例设计调试的并联双匹配天线Lband回损图(拉杆部分缩回；3、4两点)；

本例在对并联双匹配TDMB双频天线的设计调试过程中，在使匹配电路满足与天线阻抗匹配的同时，使低频匹配电路是具有高频滤波特性的低通电路，高频匹配电路是具有低频滤波特性的高通电路，从而减少了双频之间的相互干扰；

本例设计的天线结构简单、成本低、占用空间小、易于调试，从上述回损图能够看出本天线能满足Band-3和Lband双频匹配功能，而且在低频段可减少高频干扰，在高频段可减少低频干扰。

实施例2

本例是采用串联双匹配电路的TDMB双频天线产品及其设计方法。

与实施例1不同的是，本例的低频匹配电路与高频匹配电路是串联连接。

参见图10，低频匹配电路设有并联匹配大量值电感L5，和串联小量值电容C5；

高频匹配电路设有形成低频通道的串联电感L6，和配置并联高频匹配元件，具体设计调试过程：

1、先将拉杆天线全部拉开处于低频工作状态，调试低频匹配电路：调试并联大电感L5，将天线阻抗调整到Smith chart的第一象限合适位置，并串联小量值电容C5，调试使天线达到低频匹配的要求。

2、将拉杆天线部分缩回处于高频工作状态，在调好低频匹配电路的基础上调试高频匹配电路：先设置形成低频通道的串联电感L6，然后再设置其它高频匹配元件；通常是并联电容元件达到高频匹配的目的，也可根据实现高频匹配的需要设置其它部件，本例调试串联电感L6已能满足高频匹配要求，因此也可不再并联高频匹配元件。

上述调试过程充分利用了元器件的一般原理：使用并联电感和串联电容调整低频匹配电路，由于低频频率特别低，因此会使用较大的量值，大量值的并联电感和串联电容，对高频(约为低频的7倍频)影响很小；同理，高频匹配采用的串联电感是小量值，所以对低频影响很小(如果高频匹配电路还需设置用于高频匹配所需的小量值的并联电容，则并联的小电容对低频影响也很小)。

所以上述低频匹配电路的连接方法和并联电感及串联电容量值对高频影响不大；同样所述高频匹配电路使用的串联电感和并联电容方式及其量值对低频也影响不大。

本例的设计调试参考了下面的规律.

抗性器件的一般规律：

串联电容的匹配效果会随量值的增大或频率升高而变小，适用于低频匹配；

串联电感的匹配效果会随量值的增大和频率升高而变大，适用于高频匹配；

并联电容的匹配效果会随量值的增大或频率升高而变大适用于高频匹配；

并联电感的匹配效果会随量值的增大和频率升高而变小，适用于低频匹配。

调试结果是：L5、C5、L6分别为82nH、3.9pf和8.2nH；

图11为本例设计调试的串联双匹配Band-3天线回损图(拉杆全拉开，1、2点)；

图12为本例设计调试的串联双匹配天线Lband回损图(拉杆部分缩回；3、4两点)；

上述两图可看出，本天线能满足Band-3和Lband双频匹配功能，而且双频干扰小。

从上述两例可说明本发明天线设计调试方便，只需对匹配电路的少数几个主要部件进行有规律的调试，即可容易地达到双频的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1、TDMB双频天线，设有单馈电点的拉杆天线，天线馈电点通过匹配电路接测试开关或应用产品的电路输入端，其特征在于：所述匹配电路设有与拉开处于低频工作状态的拉杆天线相对应的低频匹配电路，和与缩回或部分缩回处于高频工作状态的拉杆天线相对应的高频匹配电路，所述的低频匹配电路与高频匹配电路并联连接或串联连接。

2、根据权利要求1所述的TDMB双频天线，其特征在于：所述的低频匹配电路与高频匹配电路并联连接，低频匹配电路是具有低通和高频滤波特性的低频匹配电路，高频匹配电路是具有高通和低频滤波功能的高频匹配电路。

3、根据权利要求2所述的TDMB双频天线，其特征在于：所述低频匹配电路设有形成低频通道的两个串联大量值电感元件(L1)，(L3)，两个电感元件之间设有并联的低频匹配元件；所述的高频匹配电路设有形成高频通道的两串联小量值电容元件(C1)、(C3)，两电容元件之间设有并联的高频匹配元件。

4、根据权利要求1所述的TDMB双频天线，其特征在于：所述的低频匹配电路与高频匹配电路串联连接，低频匹配电路是设有串联电容和并联电感的对高频不敏感的低频匹配电路，高频匹配电路是设有形成低频通道的串联电感、对低频不敏感的高频匹配电路

5、TDMB双频天线的设计方法：采用单馈电点的拉杆天线，并设置匹配电路，其特征在于：包含下述内容：

-设置拉杆天线工作于两种工作状态：拉开的低频工作状态，和缩回或部分缩回的高频工作状态；

-将拉杆天线的单馈点通过匹配电路接测试开关或应用产品的电路输入端：

-所述匹配电路设有低频匹配电路和高频匹配电路，低频匹配电路与高频匹配电路并联连接或串联连接；

-在拉杆天处于拉开的状态下调试低频匹配电路，达到低频匹配目的，在拉杆天线缩回或部分缩回的状态下调试高频匹配电路，达到高频匹配的目的。

6、根据权利要求5所述的TDMB双频天线的设计方法，其特征在于：对所述并联连接的低频匹配电路和高频匹配电路，调试低频匹配电路使之在具有低通和高频滤波功能的条件下满足低频匹配要求，调试高频匹配电路，使之在具有高通和低频滤波功能的条件下满足高频匹配要求。

7、根据权利要求5所述的TDMB双频天线的设计方法，其特征在于：对所述串联连接的低频匹配电路和高频匹配电路，先调试低频匹配电路：通过串联小量值电容及并联大量值电感元件满足低频匹配要求，再调试高频匹配电路：在设置串联电感满足低频通道的条件下配置满足高频匹配要求的元件。

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