CN101627504A - 一种采用平行环结构的天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天线,通过改进较容易获得天线的足够物理长度的顶加载型收缩式天线的加载部,提供一种在具有与原有结构相同的共振点的同时,缩短天线整体长度且其频带更宽,回波损耗更优秀的天线。另外,在单极天线末端的加载部采用平行环结构,从而获得与螺旋天线相类似的电学特性。此外,本发明利用随上述平行环不同环厚度、环间距、直径、和/或加载部长度而变化的回波损耗变化,在获得与上述螺旋天线相同的共振的同时,缩短上述天线的整体长度。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用平行环(parallel-ring)结构的天线,尤其是通过改进较容易获得天线的足够物理长度的顶加载型(top-loading)收缩式(retractable)天线的加载部,提供一种在具有与原有结构相同的共振点的同时,缩短天线整体长度且其频带更宽,回波损耗更优秀的天线。
背景技术
数字电视(DTV:Digital TeleVision)是可将接收到的电视信号转换为数字符号,实现高品质画面显示和各种附加功能的电视,为继黑白电视、彩色电视之后的第三代电视。上述数字电视通过添加可实现各种功能的单独IC(集成电路),将电视台所发送的模拟信号转换为数字信号,不仅防止视频及音频信号的劣化,还能准确还原上述视频及音频,从而彻底消除模拟传播的反射所产生的重影和杂音。
电视的扫描线数达到1,050线,从而确保画面的清晰度。可通过数字电视的电视信号记忆/处理功能实现多画面,从而具有丰富多彩的功能,如可通过一个电视画面同时收看2~3个不同频道的节目;停止瞬间动作进行放大;重新查看或打印所保存的动作等。
近来,数字电视技术飞速发展,其需求与日俱增,代表了世界文化、技术的发展水平。随之而来的是人们希望在驾驶或步行途中享受高品质音频或视频,即多媒体服务的需求。为此,欧洲制订出提高移动过程中地面波数字电视接收率的DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)技术标准,旨在提高DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)系统的功能,使其在移动过程中接收电视信号。
在移动通信终端中,为了适应DVB-H天线相对较低的频带(472~742MHz),广泛采用较容易获得天线的足够物理长度的顶加载型(top-loading)收缩式天线。
图1为现有技术的收缩式天线的一例。天线100的结构为单极天线的加载部连接螺旋天线101的结构,且为了固定螺旋天线,在中心部插入电容率(ε)为3.5的电介质。附图标记110为上述螺旋天线的螺旋部101放大示意图。
但是,上述螺旋天线为螺旋状天线,其由螺旋型导线制作而成的天线元件,若1圈螺线的长度远小于波长,则沿螺旋轴的垂直方向,或若其长度达到1波长左右,则沿螺旋轴方向主波束发生变化,为一种进行波天线,因此其结构复杂;而且因需连接螺旋天线101和单极天线,很难保证其连接部的电稳定性。另外,螺旋的连接部容易折断,频带较窄,辐射效率低。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种采用平行环结构的天线。
本发明的目的在于,利用电流流经导体表面的特点,在单极天线(monopole)末端的加载(loading)部采用所述平行环结构,从而获得与螺旋天线相类似的电学特性。
本发明的另一目的在于,利用随所述平行环的不同的环厚度、环间距、直径、加载部的长度而变化的回波损耗变化,在获得与所述螺旋天线相同的共振的同时,缩短所述天线的整体长度。
本发明的又一目的在于,在比所述螺旋天线更短的长度条件下,设计出电学特性和结构更稳定,效率更高,频带更宽的天线。
为达到上述目的,解决上述现有技术中的问题,本发明一实施例的移动通信终端天线,包括具备平行环结构的加载部。
根据本发明的一方面,所述平行环包括环及中心导体,且随所述环的第1厚度、第1直径、环间距及所述中心导体的第2直径的不同,其回波损耗(return loss)将发生变化。
根据本发明的另一方面,所述天线还包括单极天线,而所述中心导体可连接于所述单极天线的一端。
根据本发明的又一方面,所述天线还包括单极天线,而所述加载部可连接于所述单极天线的一端。
如上所述,本发明利用电流流经导体表面的特点,在单极天线(monopole)末端的加载(loading)部采用平行环结构,从而获得与螺旋天线相类似的电学特性。
此外,本发明利用随上述平行环不同环厚度、环间距、直径、和/或加载部长度而变化的回波损耗变化,在获得与上述螺旋天线相同的共振的同时,缩短上述天线的整体长度。
另外,本发明可在比上述螺旋天线更短的长度条件下,设计出电学特性和结构更稳定、而且增益更高、频带更宽的天线。
附图说明
从下文结合附图的具体描述,将更清楚地理解本发明的上述和其它目的及其它优点。在附图中:
图1为现有技术的收缩式天线的一例;
图2为在本发明的一实施例中,说明采用平行环结构的天线结构的图纸;
图3为采用平行环结构的天线结构的一例;
图4为随环的厚度的不同而变化的回波损耗变化一例;
图5为随环间距的不同而变化的回波损耗变化一例;
图6为随中心导体直径的不同而变化的回波损耗变化一例;
图7为随环直径的不同而变化的回波损耗变化一例;
图8为随加载部长度的不同而变化的回波损耗变化一例;
图9为通过本发明的一实施例的天线的模拟结果,比较与现有技术的螺旋天线之间的回波损耗的一例;
图10为根据最佳设计条件制作而成的天线的一例;
图11为比较根据本发明的一实施例的天线和现有技术的螺旋天线之间的回波损耗的一例;
图12为根据本发明的一实施例,设置于移动通信终端的天线的一例;以及
图13为比较根据本发明的一实施例的内置于移动通信终端的天线和现有技术的螺旋天线之间的回波损耗的一例。
具体实施方式
下面,将结合附图对本发明的多种实施例进行更详细的说明。
在此,本说明书中所指的“移动通信终端”为包括PDC(Personal DigitalCellular)电话、PCS(Personal Communication Service)电话、PHS(PersonalHandyphone System)电话、CDMA-2000(1X,3X)电话、WCDMA(WidebandCDMA)电话、双频/双模(Dual Band/Dual Mode)电话、GSM(Global Standardfor Mobile)电话、MBS(Mobile Broadband System)电话、DMB(DigitalMultimedia Broadcasting)电话、智能(Smart)电话、手机等具备通信功能的便携装置;PDA(Personal Digital Assistant)、手提电脑(Hand-Held PC)、笔记本电脑、膝上电脑、无线宽带(WiBro)终端、MP3播放器、MD播放器等便携终端;及提供国际漫游服务和扩展的移动通信服务的IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)终端等所有类型的手提式无线通信装置的便携式电学电子装置,可理解为一种对终端的统称,其为了通过CDMA(Code Division Multiplexing Access)模块、蓝牙(Bluetooth)模块、红外线通信(Infrared Data Association)模块、无线/无线网卡及GPS(Global Positioning System)实现位置跟踪,如搭载GPS芯片的无线通信装置一样,可具备指定的通信模块,且通过搭载具备多媒体播放功能的微处理器,执行规定的运算操作。
本发明关于一种利用电流流经导体表面的特点,在单极天线末端设置环的平行环结构天线。
图2为在本发明的一实施例中,说明采用平行环结构的天线结构的图纸。
天线200包括具备平行环结构的加载部201。附图标记210为上述加载部201的放大示意图,显示单极天线末端的加载部设置有多个环。即,与单极天线相连的圆筒形中心导体的外周平行设置有多个环。上述天线200为用于支持800MHz低频带的移动通信终端的DVB-H(Digital ViedoBroadcasting-Handheld)天线。如上所述,不是单独结合螺旋天线,而仅延长单极天线的一部分或在至少与单极天线表面接触的中心导体的外周设置平行环,从而避免触点不稳所导致的天线性能低下及机械强度弱等问题。
在此,上述加载部长度越长,其共振点向低频移动;而上述长度越长,则获得相同共振点的整体物理长度将缩短。另外,回波损耗(return loss)将随环的第1厚度、第1直径、环间距及第2直径而变化。
图3为采用平行环结构的天线结构的一例。
在图3所示的一例中,天线发射体和接地301的材料可选用良导体,而接地301的长、宽、高分别为47.2mm、96.8mm及1mm,这符合实际移动通信终端的尺寸。另外,设计频率以支持800MHz低频带的移动通信终端的型号为标准,设置成DVB-H(472MHz~742MHz)频带。
天线加载部长度302可采用12.4mm的固定长度,附图标记303为上述加载部放大示意图。在此,L1304为环的厚度;L2305为环间距;L3306为中心导体直径;L4307为环的直径。如上所述,不同的加载部长度302、L1304、L2305、L3306或L4307将导致回波损耗的变化,而关于这部分的内容,将通过下面图4至图8的模拟结果一例进行详细说明。
图4为随环的厚度的不同而变化的回波损耗变化一例。如图4所示,图表400显示当表示环的厚度的参数L1为0.3mm、0.5mm、1mm、1.5mm及2mm时,不同频率下的回波损耗。
在此,通过图表400可知,当上述L1从0.3mm增加至2mm时,共振点向高频移动。表明当加载部长度固定不变时,随上述环的厚度的增加,天线的电长度缩短。
图5为随环间距的不同而变化的回波损耗变化一例。如图5所示,图表500显示当表示环间距的参数L2为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm及2.5mm时,不同频率下的回波损耗。
在此,通过图表500可知,当上述L2从0.5mm增加至2.5mm时,共振点向高频移动。表明随上述环间距的增加,天线的电长度缩短。
通过图4及图5可知,当加载部长度固定不变时,随上述环的厚度及环间距的增加,天线的电长度缩短。由此可知,可通过这一特性缩短加载部长度,即物理尺寸。
图6为随中心导体直径的不同而变化的回波损耗变化一例。如图6所示,图表600显示当表示中心导体直径的参数L3为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm及2.5mm时,不同频率下的回波损耗。
通过上述图表600可知,当上述L3从0.5mm增加至2.5mm时,共振点向高频移动。表明随上述中心导体直径的增加,因环的有效直径减少,因此天线的电长度缩短。
图7为随环直径的不同而变化的回波损耗变化一例。如图7所示,图表700显示当表示环直径的参数L4为2mm、3mm、4mm、5mm及6mm时,不同频率下的回波损耗。
通过上述图表700可知,当上述L4从2mm增加至6mm时,共振点向低频移动。表明随上述环直径的增加,天线的电长度增长。
通过图6及图7可知,随上述环及中心导体直径的变化,天线的电长度增长或缩短。由此可知,可通过这一特性,在获得相同天线特性的同时,缩短加载部长度。
图8为随加载部长度的不同而变化的回波损耗变化一例。如图8所示,图表800显示当加载部长度为16.4mm、14.4mm、12.4mm、10.4mm及8.4mm时,不同频率下的回波损耗。通过上述图表800可知,当上述加载部长度从8.4mm增加至16.4mm时,共振点向低频移动。
如上所述,平行环部的长度越长,天线的电长度越长,则获得相同共振点的天线整体物理长度将缩短。
图9为通过本发明的一实施例的天线的模拟结果,比较与现有技术的螺旋天线之间的回波损耗的一例。
在此,采用平行环结构的天线为根据最佳设计条件制作而成的天线,而此设计条件是通过图4至图8的模拟结果所获得的,具体如下表1所示。
表1
如图9所示,图表900显示螺旋天线的不同频率下的回波损耗901及上述天线的不同频率下的回波损耗902的模拟结果。由此可知,与起上述螺旋天线相比,上述天线的频带更宽,回波损耗更优秀。
图10为根据最佳设计条件制作而成的天线的一例。
附图标记1001表示根据上述最佳设计条件,采用平行环结构制作而成的天线;而附图标记1002表示采用上述平行环结构的上述天线的加载部放大示意图。
附图标记1003表示现有技术的螺旋天线;而附图标记1004表示上述螺旋天线的加载部放大示意图。
在此,上述天线及上述螺旋天线具有相同的共振点,但上述天线的整体长度比上述螺旋天线缩短了4mm。如上所述,上述天线在具有与上述螺旋天线相同的共振点的同时,缩短了天线的长度。
图11为比较根据本发明的一实施例的天线和现有技术的螺旋天线之间的回波损耗的一例。
图表1100显示本发明的天线和现有技术的螺旋天线之间的回波损耗。在此,若比较上述螺旋天线的回波损耗1101及上述天线的回波损耗1102,如图9的模拟结果所示,上述天线不仅频带更宽,且回波损耗也更优秀。
图12为根据本发明的一实施例,设置于移动通信终端的天线的一例;而图13为比较根据本发明的一实施例的内置于移动通信终端的天线和现有技术的螺旋天线之间的回波损耗的一例。
如图12所示,将上述采用平行环结构制作而成的天线设置于实际移动通信终端之后,如图13的图表1300所示,比较上述螺旋天线的回波损耗1301和上述设置于上述移动通信终端的上述天线的回波损耗1302。在此,比较结果如图9及图11所示,与上述螺旋天线相比,上述天线频带更宽,回波损耗更优秀。
下面的表2和表3列出了在无反射的房间中对单极天线、螺旋天线以及根据本发明的实施例的天线进行测试而测得的最大增益和平均增益。
表2
表3
通过上述表2及表3可知,与上述螺旋天线相比,根据本发明一实施例的天线虽然整体长度缩短4mm,但在上述平均增益及最大增益方面表现出同等乃至优越的特性,表明上述天线比上述螺旋天线更具有接近于上述单极天线的特性。此外,上述天线的发射特性,具有与上述螺旋天线相类似的特性。
即,根据本发明一实施例的加载部包括采用平行环结构的单极天线的天线,不仅其电学特性和结构更稳定,而且在比现有技术的螺旋天线长度短的条件下,其上述最大增益平均高出0.21dBi;上述平均增益平均高出0.26dBi;而回波损益以-10dB以下电压驻波比2∶1为标准,多获得约70MHz以上的频带。
综上所述,本发明利用电流流经导体表面的特点,在单极天线末端的加载部采用平行环结构,从而获得与螺旋天线相类似的电学特性。
另外,利用随上述平行环不同环厚度、环间距、直径、加载部长度而变化的回波损耗变化,在在获得与上述螺旋天线相同的共振的同时,缩短上述天线的整体长度,而且可设计出电学特性和结构更稳定,效率更高,频带更宽的天线。
因此,用作DVB-H天线时,可制作出其物理长度更短,拥有更高品质电视信号接收功能的天线。
尽管上述本发明的具体实施例仅用以说明本发明,本领域的普通技术人员应当理解,在不脱离后述的权利要求所揭示的本发明的精神和范围的条件下,可以对本发明进行各种修改、增加和替换。
Claims (6)
1.一种天线,用于移动通信终端,其特征在于,包括采用平行环(parallel-ring)结构的加载(loading)部。
2.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述平行环包括环及中心导体,且随所述环的第1厚度、第1直径、环间距及所述中心导体的第2直径的不同,其回波损耗(return loss)将发生变化。
3.根据权利要求2所述的天线,其特征在于,所述天线还包括单极天线,而所述中心导体可连接于所述单极天线的一端。
4.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述天线还包括单极天线,而所述加载部可连接于所述单极天线的一端。
5.根据权利要求4所述的天线,其特征在于,所述单极天线为可伸展到所述移动通信终端之外或缩回所述移动通信终端内部的伸缩式(retractable)天线。
6.一种移动通信终端,其特征在于,包括权利要求1至5所述的任意一种天线。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100113 |