CN101982901B - 用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线 - Google Patents

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Abstract

用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线，涉及一种偶极子天线。提供一种尺寸小、带宽大、回波损耗较低、增益高、辐射效率高、结构简单且具有全向辐射特性的用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线。设有双面敷铜介质基板，在双面敷铜介质基板的两面分别腐刻出对称且相同的椭圆偶极子辐射单元，所述偶极子的每一个元采用大小2个椭圆环，小椭圆环放置于大椭圆环内部切居中，大椭圆环与小椭圆环之间由馈线的延长线连接所述延长线采用微带线，所述微带线由一对对称的矩形微带线组成。

Description

用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线
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椭圆双面偶极子天线。
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([1]C.M.Su，L.C.Chou，C.I.Lin，and K.L.Wong，“Internal DTV receiving antenna for laptop application，”Microw.Opt.Technol.Lett.，vol.44，pp.4-6，Jan.5，2005)。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测，各项参数性能指标完全符合国家有关数字电视接收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了更高的要求。天线在车载数字电视系统中具有举足轻重的地位，对其进行深入的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([2]Yun-Wen Chi，Kin-Lu Wong，and Saou-Wen Su，“Broadband PrintedDipole Antenna With a Step-Shaped Feed Gap for DTV Signal Reception”，IEEETRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION，VOL.55，NO.11，pp.3354-3356，Nov，2007)。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。为此张会平([3]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，Vol.5，Sup，2004。)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、带宽较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尺寸小、带宽大、回波损耗较低、增益高、辐射效率高、结构简单且具有全向辐射特性的用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线。
本发明设有双面敷铜介质基板，在双面敷铜介质基板的两面分别腐刻出对称且相同的椭圆偶极子辐射单元，所述偶极子的每一个元采用大小2个椭圆环，小椭圆环放置于大椭圆环内部切居中，大椭圆环与小椭圆环之间由馈线的延长线连接，所述延长线采用微带线，所述微带线由一对对称的矩形微带线组成。
所述介质基板为F4BK-2双面敷铜介质基板，所述介质基板的长度可为210.0mm±0.1mm，宽度可为40.0mm±0.1mm。
所述大椭圆环的长可为89.0mm±0.1mm，宽可为31.0mm±0.1mm，环的宽度可为4.0mm±0.1mm；所述小椭圆环的长可为55.0mm±0.1mm，宽可为15.0mm±0.1mm，环的宽度可为2.0mm±0.1mm，大椭圆环与小椭圆环的连接线长可为12.0mm，宽可为4.0mm。
所述微带线的长度可为10.0mm±0.1mm，宽度可为4.0mm±0.1mm，两条微带线对称居中且其间隙可为2.0mm。
与常规车载数字电视天线相比较，本发明具有以下突出的优点和显著的效果：
尺寸小、带宽大、辐射特性好、增益高，结构简单，生产成本低。其驻波系数小于0.2的阻抗带宽范围为：562.11～700.4MHz，其绝对带宽为138.29MHz，其相对带宽为21.9％。
附图说明
图1为本发明实施例的用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线正面和反面辐射贴片结构示意图。
图2为本发明实施例的用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线侧面结构示意图。
图3为本发明实施例的回波损耗(S11)性能图。在图3中，横坐标表示频率Frequency(MHz)，纵坐标表示回波损耗强度The return loss.of the antenna(dB)。
图4为本发明实施例的在频率为650MHz时的yoz面方向图。
图5为本发明实施例的在频率为650MHz时的xoz面方向图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
参见图1，本发明实施例设有双面敷铜介质基板1，介质基板的两面为结构相同的椭圆偶极子单元，所述椭圆偶极子单元由大椭圆环2、小椭圆环3、微带线4以及大椭圆环2与小椭圆环3之间的连接线5组成。
介质基板1采用普通的F4BK-2双面敷铜电路基板，其长为210.0mm±0.1mm，宽为40.0mm±0.1mm。大椭圆环2长为89.0mm±0.1mm，宽为31.0mm±0.1mm，环的宽度为4.0mm±0.1mm，小椭圆环3长为55.0mm±0.1mm，宽为15.0mm±0.1mm，环的宽度为2.0mm±0.1mm，大椭圆环与小椭圆环的连接线5长为12.0mm，宽为4.0mm。微带线4其长为10.0mm±0.1mm，宽为4.0mm±0.1mm，两微带线对称居中且其间隙为2.0mm。
本发明的制造加工误差对天线特性的影响情况参见表1。
表1
注：1.表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。
图3给出本发明实施例的回波损耗(S11)性能图。从图3可以看出，天线的工作频带覆盖了562.11～700.4MHz，工作频带内的回波损耗都在-10dB以下，工作频带内两个显著谐振点分别在620MHz和660MHz附近。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138.29MHz，其相对带宽为21.99％，远优于常规的数字电视天线，完全满足日常车载电视对天线的要求。
由图4可见，工作频率为650MHz时在yoz平面上，即E面上的方向图，表现为“8”字形，天线有两个瓣，在±y方向上辐射最弱，在±z方向上辐射场最强。两个瓣基本上覆盖了大部分角度，所以本发明具有全向辐射特性。
由图5可见，工作频率为650MHz时在xoz平面即H面是的方向图，从图中可以看出在工作频点上为全向辐射特性。
从天线回波损耗(S11)性能图可以看出，天线已经覆盖了数字电视工作的UHF频带，达到了数字电视对接收信号天线的要求。从天线的方向图可以看出，天线具有全向辐射特性。

Claims (8)

1.用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线，其特征在于设有双面敷铜介质基板，在双面敷铜介质基板的两面分别腐刻出对称且相同的椭圆偶极子辐射单元，所述偶极子的每一个元采用大小2个椭圆环，小椭圆环放置于大椭圆环内部且居中，大椭圆环与小椭圆环之间由馈线的延长线连接，所述馈线采用微带线，所述微带线由一段矩形微带线组成，所述偶极子的两个辐射单元的两条馈线对称放置且留有间隙。
2.如权利要求1所述的用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线，其特征在于所述介质基板为F4BK-2双面敷铜介质基板。
3.如权利要求1所述的用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线，其特征在于所述介质基板的长度为210.0mm±0.1mm，宽度为40.0mm±0.1mm。
4.如权利要求1所述的用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线，其特征在于所述大椭圆环的长为89.0mm±0.1mm，宽为31.0mm±0.1mm，环的宽度为4.0mm±0.1mm。
5.如权利要求1所述的用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线，其特征在于所述小椭圆环的长为55.0mm±0.1mm，宽为15.0mm±0.1mm，环的宽度为2.0mm±0.1mm。
6.如权利要求1所述的用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线，其特征在于大椭圆环与小椭圆环的连接线长为12.0mm，宽为4.0mm。
7.如权利要求1所述的用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线，其特征在于所述一段矩形微带线的长度为10.0mm±0.1mm，宽度为4.0mm±0.1mm。
8.如权利要求1所述的用于车载数字电视的椭圆双面偶极子天线，其特征在于所述间隙为2.0mm。
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