CN101673874B

CN101673874B - 用于车载数字电视的非对称双偶极子天线

Info

Publication number: CN101673874B
Application number: CN200910112652A
Authority: CN
Inventors: 李伟文; 蔡立绍; 柳青; 徐华腾; 林斌; 周建华; 游佰强
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2029-10-13
Also published as: CN101673874A

Abstract

用于车载数字电视的非对称双偶极子天线，涉及一种偶极子天线。提供一种增益性能好、带宽大、回波损耗低、具有全向辐射特性、接收的信号频道多的用于车载数字电视的非对称双偶极子天线。设有2对偶极子臂、绝缘支撑架、馈电连接线和金属反射板；2对偶极子臂装在支撑架上，支撑架设于反射板上，2对偶极子臂呈轴对称，每对偶极子臂设有Y形正臂和T形负臂，2条T形负臂处于同一平面，2条Y形正臂相对于2条T形负臂所处平面设有仰角，2条Y形正臂和2条T形负臂的前端设有馈电点，馈电连接线设有内外导线，2条Y形正臂的馈电点接内导线，2条T形负臂的馈电点接外导线，内导线外接车载数字电视系统，外导线与反射板连接，反射板固于车体上。

Description

用于车载数字电视的非对称双偶极子天线

技术领域

本发明涉及一种偶极子天线，尤其是涉及一种用于车载数字电视的非对称双偶极子天线。

背景技术

目前，随着无线移动通信技术的迅速发展，车载数字电视技术逐步建立并发展，并且逐渐受到国内外业界的广泛关注，作为一种全新的大众传播媒体，车载数字电视技术主要通过无线传输，它可以广泛使用于公交车、出租车、地铁站、火车以及机场等各类公共场所。DVB组织(数字视频广播行业组织)专门针对移动中接收数字电视的传输系统公布了DVB-H标准，该标准不仅克服了以往采用DVB-T标准在移动中接收地面数字电视的局限性和功耗大等缺点，而且成为专门用来向移动设备中传输视音频、多媒体内容的“点对多点”的广播系统，为移动中接收数字电视开辟了一条广阔大道。这样，数字电视从根本上改变了模拟电视的传统概念，把个人计算机、通讯工具(即3C)真正地融合在一起(C.M.Su，L.C.Chou，C.I.Lin，and K.L.Wong，Internal DTV receiving antenna for laptop application，Microw.Opt.Technol.Lett.，2005，44，4-6)。国内的创维集团研制的32FW高清晰电视显示器于2004年3月6日通过国家广播电视产品质量监督检验中心的严格检验。成为目前唯一的通过国家权威部门检则，各项参数性能指标完全符合国家有关数字电视接受规定的高清数字电视接收器，从而诞生了国内第一台数字电视。因此在今后的几年内数字电视天线将会有很大的发展。

天线设计及制造技术是车载数字电视的核心关键技术之一，天线的各项特性及形态大小，极大程度地影响了车载数字电视系统的工作性能及应用领域，随着车载电视技术的飞速发展，人们对其天线在宽带化、小型化、抗破坏性、多网络兼容性等方面提出更高要求。天线在车载数字电视系统中具有举足轻重的地位，对其进行深入研究具有重要的参考价值和实用意义。

车载数字电视系统的常用工作频段的频率范围为470～860MHz，其带宽要求一般很窄，基本属于点频工作(Yun-Wen Chi，Kin-Lu Wong，and Saou-Wen Su，“Broadband Printed DipoleAntenna With a Step-Shaped Feed Gap for DTV Signal Reception”，IEEE TRANSACTIONS ONANTENNAS AND PROPAGATION，2007，55(11)：3354-3356)。对于车载数字电视系统的天线设计，在移动中接收数字电视，因为信号是随不同地理位置变化，而信道特性是作动态变化的，这就要求天线对不同信道的动态特性变化的稳定可靠性作出实时反映，在移动中天线须在全方位范围内保证一定的带宽和增益。为此赵会平(赵会平，一种用于移动接收地面数字电视的天线设计，西部广播电视，2004，5，Sup)设计出一种全方位圆柱体螺旋微带天线，它把1/4波长的微带谐振器呈螺旋状地绕在具有一定厚度的空心圆柱体上，其微带贴片与地板构成同轴圆柱体，体积比较短小，可以和任何载体(例如汽车)共形，同时可以设计成任何规格(如50Ω、75Ω等)与同轴电缆联结，不须匹配网络，且空芯内部可以安装有源电子器件。但是这款天线所占空间较大，带宽也不太理想。

目前普遍用于车载数字电视系统天线的线天线，其工作频带窄，可实现接收的信号频道少。随着车载数字电视技术的发展，市场会对信号增益好，带宽宽的车载天线产生较大需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增益性能好、带宽大、回波损耗低、具有全向辐射特性、接收的信号频道多的用于车载数字电视的非对称双偶极子天线。

本发明设有2对偶极子臂、绝缘支撑架、馈电连接线和金属反射板；2对偶极子臂安装在绝缘支撑架上，绝缘支撑架设于金属反射板上，2对偶极子臂呈轴对称，每对偶极子臂设有1条Y形正臂和1条T形负臂，2条T形负臂处于同一平面，2条Y形正臂相对于2条T形负臂所处的平面设有仰角，2条Y形正臂和2条T形负臂的前端设有馈电点，馈电连接线设有相互绝缘的内导线和外导线，2条Y形正臂的馈电点与馈电连接线的内导线电连接，2条T形负臂的馈电点与馈电连接线的外导线电连接，馈电连接线的内导线外接车载数字电视系统的信号接受电路，馈电连接线的外导线与金属反射板连接，金属反射板外固于车体上。

所述偶极子臂优选铜片制作的偶极子臂，所述铜片优选厚度约为0.5mm、宽度约为9mm的铜片。

所述2条Y形正臂相对于2条T形负臂所处的平面仰角可为13°～75°，优选34°±5°；Y形正臂的主臂长度优选4.2cm，2个叉臂对称，叉臂的长度优选5.6cm，2个叉臂之间的张角可为70°～150°，优选90°±5°。所述T形负臂的竖臂长度优选10.2cm，横臂长度优选13.4cm。

所述绝缘支撑架可优选塑料管状绝缘支撑架。绝缘支撑架形式不限，绝缘支撑架用于稳定支撑2对偶极子臂。

所述馈电连接线最好采用同轴电缆，馈电连接线的内导线为同轴电缆的芯线，外导线为同轴电缆的金属屏蔽套；所述馈电连接线最好采用U型同轴电缆。

所述金属反射板优选铝箔反射板，铝箔反射板连接在车辆外壳上。

与用于车载数字电视系统的常规线天线比较，本发明具有以下突出的优点和显著的效果：

带宽大、辐射特性好，工作频带为505.26～588.37MHz，其绝对带宽为83.11MHz，其相对带宽为15.2％，天线回波损耗小，均满足车载数字电视对天线的技术标准要求，可实现在车辆中获得多频道节目，且图像和声音效果良好。此外具有结构简单、成本低、性能好、易于集成和能够批量生产等突出优点。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1的俯视示意图(不包括馈电连接导体)。

图3为本发明实施例的回波损耗(S₁₁)性能图。图3中的横坐标表示频率(GHz)，纵坐标表示回波损耗强度(dB)。图3中的标记1的坐标数值为530.00MHz和-18.06dB；标记2的坐标数值为508.03MHz和-9.92dB；标记3的坐标数值为588.16MHz和-9.87dB；start(开始)为300.000MHz，stop(结束)为700.000MHz。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1和2，本发明设2对偶极子臂、绝缘支撑架5、U形同轴电缆6和铝箔反射板1。

2对偶极子臂为铜片制作的偶极子臂，每对偶极子臂设有1条Y形正臂4和1条T形负臂3。2对偶极子臂所采用的铜片厚度为0.5mm、宽度为9mm。Y形正臂4的主臂长度为4.2cm，2个叉臂对称，叉臂的长度为5.6cm，2个叉臂的张角为77.36°。T形负臂3的竖臂长度为10.2cm，横臂长度为13.4cm。2条T形负臂3处于同一平面，2条Y形正臂4相对于2条T形负臂所处平面呈对称上仰状态，上仰的仰角为34.85°。2对偶极子臂装在绝缘支撑架5上。

绝缘支撑架为塑料管状绝缘支撑架，绝缘支撑架5的下端固接于铝箔反射板1上，2对偶极子臂呈轴对称。2条Y形正臂4和2条T形负臂3的前端均设有馈电点2。U形同轴电缆6设有芯线61和金属屏蔽套62，2条Y形正臂4的馈电点2通过导线与芯线61电连接，2条T形负臂3的馈电点2通过导线与金属屏蔽套62电连接，芯线61通过导线从金属反射板1下方穿过并接于车载数字电视系统的信号接受电路，金属屏蔽套62通过导线与铝箔反射板1连接，铝箔反射板1固于车辆壳体上。

本发明的Y形正臂的仰角的变化对天线性能的影响情况参见表1。

表1

仰角(°)	电压驻波比	回波损耗S11(dB)	带宽(MHz)	相对带宽
					12+5	1.9	-10.16	102.55	优于18％
18±5	1.86	-10.44	101.11	优于18％
					34±5	1.29	-17.95	83.11	优于15％
47±5	1.5	-13.98	80.67	优于15％
					72±5	1.46	-14.56	72.95	优于13％

从表1中可看出，随着仰角的增大，电压驻波比系数变小，到了34°左右为最小值，然后电压驻波比系数随着仰角的增大而增大。而相对带宽随着仰角的增大而减小，在变化的范围内相对带宽优于13％。

本发明的Y形正臂的2个叉臂的张角的变化对天线性能的影响情况参见表2。

表2

张角(°)	电压驻波比	回波损耗S11(dB)	带宽(MHz)	相对带宽
					77	1.31	-17.45	85.56	优于15％
89	1.29	-17.95	83.11	优于15％
					105	1.31	-17.45	85.61	优于15％
131	1.30	-17.69	87.05	优于15％

从表2中可看出，随着张角的变大，电压驻波比系数基本保持不变，带宽略有变化，张角在变化的范围内对天线的性能影响不大。

本发明的制造加工误差对天线特性的影响情况参见表3。

表3

影响因数	工作频段505.26～588.37MHz	回波损耗S₁₁(dB)505.26～588.37MHz	绝对带宽(MHz)	相对带宽
					铜片的宽、厚9mm+0.5mm×0.5mm±0.1mm	不受影响，仍可覆盖	引起波动不超过2％。优于-10dB	优于80	优于15％
铜片初始长度、馈电点位置等误差控制在2％以内	保证频段覆盖	引起波动不超过1％，优于-10dB	优于80	优于15％
					偶极子臂离接地板的高度误差控制在5％以内	保证频段覆盖	引起波动不超过1％，优于-10dB	优于80	优于15％
馈电连接导体同轴线长度误差控制在5％	保证频段覆盖	引起波动不超过1％，优于-10dB	优于80	优于15％

表3中数据已有一定冗余，各参数之间有一定关联性，给出的是均衡特性，可根据需求特殊设计。

本发明实施例的回波损耗(S₁₁)性能图参见图3，从图3可以看出，天线的工作频带覆盖了505.26～588.37MHz，工作频带内的回波损耗都在-10dB以下，工作频带内的最小回波损耗为-18.06dB。天线回波损耗(S₁₁)性能在整个通频带内满足要求，天线的绝对带宽为83.11MHz，相对带宽为15.3％，明显优于常规的微带天线，完全满足数字电视对天线的要求。

Claims

1.用于车载数字电视的非对称双偶极子天线，其特征在于设有2对偶极子臂、绝缘支撑架、馈电连接线和金属反射板；2对偶极子臂安装在绝缘支撑架上，绝缘支撑架设于金属反射板上，2对偶极子臂呈轴对称，每对偶极子臂设有1条Y形正臂和1条T形负臂，2条T形负臂处于同一平面，2条Y形正臂相对于2条T形负臂所处的平面设有仰角，2条Y形正臂和2条T形负臂的前端设有馈电点，馈电连接线设有相互绝缘的内导线和外导线，2条Y形正臂的馈电点与馈电连接线的内导线电连接，2条T形负臂的馈电点与馈电连接线的外导线电连接，馈电连接线的内导线外接车载数字电视系统的信号接受电路，馈电连接线的外导线与金属反射板连接，金属反射板外固于车体上。

2.如权利要求1所述的用于车载数字电视的非对称双偶极子天线，其特征在于所述偶极子臂为铜偶极子臂。

3.如权利要求1所述的用于车载数字电视的非对称双偶极子天线，其特征在于所述2条Y形正臂相对于2条T形负臂所处的平面仰角为13°～75°。

4.如权利要求3所述的用于车载数字电视的非对称双偶极子天线，其特征在于所述平面仰角为34°±5°。

5.如权利要求1所述的用于车载数字电视的非对称双偶极子天线，其特征在于Y形正臂的主臂长度为4.2cm，2个叉臂对称，叉臂的长度为5.6cm，2个叉臂之间的张角为70°～150°。

6.如权利要求1所述的用于车载数字电视的非对称双偶极子天线，其特征在于所述T形负臂的竖臂长度为10.2cm，横臂长度为13.4cm。

7.如权利要求1所述的用于车载数字电视的非对称双偶极子天线，其特征在于所述绝缘支撑架为塑料管状绝缘支撑架。

8.如权利要求1所述的用于车载数字电视的非对称双偶极子天线，其特征在于所述馈电连接线采用同轴电缆，馈电连接线的内导线为同轴电缆的芯线，外导线为同轴电缆的金属屏蔽套。

9.如权利要求8所述的用于车载数字电视的非对称双偶极子天线，其特征在于所述馈电连接线采用U型同轴电缆。

10.如权利要求1所述的用于车载数字电视的非对称双偶极子天线，其特征在于所述金属反射板为铝箔反射板，铝箔反射板连接在车辆外壳上。