CN102005648B - 包括用于接收uhf波段频道信号的电学小天线的天线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天线系统，用于通过接收机从UHF波段接收频道信号，包括电学小天线。所述系统也包括：连接在与天线相连的端口和接收机端口之间的有源阻抗匹配装置，所述有源阻抗匹配装置受到依赖于接收机接收到的信号质量的命令信号的控制，以补偿由于与天线相关联的环境导致的阻抗变化，并且拒绝与接收频道相邻的干扰频道的频率，而不会干扰天线的有源阻抗匹配。

Description

包括用于接收UHF波段频道信号的电学小天线的天线系统
技术领域
本发明涉及一种包括电学小天线(ESA)的天线系统，用于接收UHF波段频道信号。
背景技术
本发明使得能够在UHF(超高频率)的释放上部中使用至1GHz频谱区的下部。实际上，这一区域先前已经用于模拟广播电视。从模拟到数字的电视广播的转变因此已经释放了这一区域。为了经由蜂窝网络发射对于因特网的访问服务，将这些频率专用于视听播送设备以实现高清晰度(HD)广播服务并且专用于移动接线员。将它们定位于小于1GHz的UHF频谱确保了较大的范围和建筑物中良好的穿透性。
但是，在UHF频谱的上部中的因特网访问服务的已编程外观清楚地造成了与DVB_T或DVB_H标准接收服务干扰的共居问题。实际上，推荐向电子通信分配整个子波段790-862MHz或9个频道。
此外，设备的微型化便携项目是多波段和多模式的，并且具有多个重要的无线功能。
因此，在其覆盖物内部集成了天线的超平坦终端和宽带天线通常具有普通级别的性能，一些覆盖物覆盖了4-5个波段，并且仍然保持是相对体积较大，而品质天线较小但却是窄带的。
从470至862MHz的UHF波段的使用更加专用地实现了微型化天线的设计。因此，其包含具有比波长小得多的物理尺度的电学小天线。
作为其结果，效率性能是普普通通的。此外，所述效率特别依赖于地平面、耦合、大量不同电路内的定位和阻抗匹配的影响。
根据文件US6121940已知用于宽带阻抗匹配电学小天线的电路和方法。
通过有源电路形成该阻抗匹配电路，所述有源电路对非福斯特电抗(non-Foster reactance)的行为进行仿真，使得所述电路处于负电容和负电抗状态以获得电学小天线的宽带匹配。这种阻抗匹配电路使得能够中和所述天线的等效电抗。
然而，该电路涉及用于约1米长度偶极子的30-88MHz的频率，并且不适用于本发明所使用的与UHF波段相对应的频率。
为了实现非福斯特电抗，根据正阻抗来使用的容性的或感性的有源电路将实现其镜像阻抗。这种类型的结构称作负阻抗转换器。
参考图1描述了负阻抗转换器的原理。将两个晶体管T1和T2按照以下方式不同地安装，使得第一晶体硅T1的基极通过中间阻抗R2与地平面相连，并且使得第二晶体管T2的基极与电容元件C2相连。
为了补偿天线电抗，因此需要能够将该转换器与所述天线串联安置，也就是说，第二晶体管T2的发射极与天线的端口1相连，以及第一晶体管的发射极与接收机的第二端口相连，以便获得宽带阻抗匹配。
在UHF波段中的小天线情况下，天线的恢复系数示出了所述电抗例如在UHF波段中0.6pF-3.5pF的范围变化，结果是天线电抗的完美补偿要求遵循相同的变化规律。
然而，公知为林维尔概念(1invill)的这一概念只在较低频率有效。
另一方面，如果对高频率处的这种差分结构进行分析，应该注意的是与在硅技术中用于实现负阻抗的结构类似，并且结果是从接收机一侧观看的补偿被额外的正阻抗污染。
此外，将该电路直接定位于天线之后，重要的是不会引入影响这种结构的灵敏度或增益的衰减。
因此，如果必须确保1GHz的增益，由阻抗R2和晶体管T2集电极寄生电容所定义的截止频率必须大于1GHz。
发明内容
本发明的目的在于克服这些问题。
本发明存在于通过包括电学小天线的接收机从UHF波段接收频道信号的天线系统。所述系统包括：连接在天线端口和接收机端口之间的有源阻抗匹配装置，所述有源阻抗匹配装置受到依赖于接收机接收到的信号质量的命令信号的控制，以补偿由于与天线相关联的环境导致的阻抗变化，并且拒绝与接收频道相邻的干扰频道的频率，而不会干扰天线的有源阻抗匹配。
本发明的概念将使得能够通过有源阻抗匹配装置的添加确保了在整个UHF波段上的电学小天线的性能水平，因此允许最佳级别的灵敏度。同样，可以进行调谐、并且由终端处理器管理的拒绝滤波器网络的添加将在考虑接收该频率区域中所建议的新服务可能性的同时，确保对于来自UHF频谱上部的潜在干扰的管理。
优选地，所述有源阻抗匹配装置包括：可变电容的负阻抗转换器，由差分安装的第一晶体管和第二晶体管形成所述负阻抗转换器，每一个晶体管的相应发射极由扼流双电感(choke double inductance)与电源相连，产生RF级别的去耦合基准点。
优选地，所述有源阻抗匹配装置包括滤波网络，通过与扼流双电感的每一个末端相连的有源拒绝滤波器的并联网络形成所述滤波网络。
优选地，所述负阻抗转换器的第一晶体管的基极经由中间阻抗与地平面相连，而所述负阻抗转换器的第二晶体管的基极经由中间可变电容与地平面相连，以实现阻抗匹配。
优选地，用于控制负阻抗转换器的可变电容的第一命令信号和用于控制滤波网络的可变电容的命令信号经由接收机信息进行递送，所述接收机信息表示接收到的级别或经由与接收机相关联的控制块分析的较高级别干扰的存在。
附图说明
在参考附图阅读以下描述时，上述本发明的特征和优点将表现地更加清楚，其中：
已经描述的图1描述了使用根据现有技术的负阻抗转换器的电学小天线的改装；
图2描述了根据本发明的天线系统。
具体实施方式
图2描述了本发明的原理。因此，根据本发明的天线系统包括电学小天线，其中输入端口1经由阻抗匹配装置的端口2与接收机相连，所述接收机用于经由标准接收机接收UHF波段频道信号，例如，所述标准接收机是本身包括放大器A、调谐器元件T和解调器D的DVB-H接收机。
阻抗匹配装置首先由参考图1所述的数字阻抗转换器CIN形成，并且包括与晶体管T1的基极相连的电感L2的添加，这使得在UHF波段中频率限制下实现了增益，例如6-8dB的增益，并且根据所接收信号的频率也使得电容性补偿是线性的。
可变电容Cv代替了如图1所述的负阻抗转换器CIN的电容C2。可变电容Cv由与接收机解调器相关联的命令块BC管理的信号S1控制，并且使得待传输的信号S1能够作用于可变电容Cv，以便考虑依赖于天线结构和/或终端的、导致灵敏度失配和损耗现象的控制效果。根据所定义阈值对电压的检测授权进行控制电压的传输，所述控制电压的传输改变了转换器的电容Cv，因此直接作用于天线的阻抗匹配及其效率。
与按照下文所述方式的负阻抗转换器CIN相关联，所述阻抗匹配装置包括滤波器网络，所述滤波器网络可以通过由命令快BC管理的控制信号S2来调谐F。实际上，有源阻抗匹配系统的干扰元件的管理对于在因特网访问服务的频谱的上部中的共居是必要的，并且因此所述元件可能潜在地引起对于DVB_H接收机的干扰。
也作为阻抗匹配装置的一部分，与晶体管发射极T1和T2相连的电源A确保了晶体管T1和T2的DC偏振。
晶体管T1和T2的发射极在级别RF处通过扼流双电感L3-1和L3-2去耦合。因此，确保了每一个发射极与该扼流双电感L3-1和L3-2的末端相连的晶体管的偏振性，并且该双电感与电源A相连的中央点P是在级别RF处去耦合的基准点(冷点)。
这里明智地使用该基准点P，以便放置由拒绝滤波器组成的滤波器网络。实际上，所述基准点P足以使电感L3在较高值时谐振(扼流)，因此不会与具有足以实现拒绝滤波器的电容的转换器的RF功能相互干扰。滤波网络包括有源拒绝滤波器LC的并联网络，所述有源拒绝滤波器与每一个晶体管发射极相连，并且通过经由与接收机处理器相关联的命令块BC所管理的信号S2控制。因此，该结构使得能够增加拒绝。图2示出了与“数字被除数”相链接的干扰频道的拒绝，所述“数字被除数”与所释放的GHz以下频谱区域的使用相对应。拒绝滤波器的个数依赖于干扰频道的个数。
在数字被除数环境中的终端功能的上下文中，扫描方法使得较高级别的干扰元件按照频率定位并且存储，所述终端处于DVB_H接收模式。来自宽带检测器(WBD)的信息使得存在与待检测的接收的元件干扰，然后传输给控制块的信息授权拒绝滤波器激活最靠近所接收的DVB_H频道的干扰元件。如果来自WBD(宽带检测器)的信息返回了大于所定义的阈值，滤除所述干扰元件。如果所述干扰继续，那么授权第二拒绝器激活最靠近的邻居干扰元件。
因此，这种概念使得能够消除例如3种因特网访问类型频道干扰元件对于UHF频谱上部的干扰。
在UHF波段中已经将有源阻抗匹配的这种概念对于电学小天线进行了验证。
因为天线独自具有小于1dB的回程损耗系数或者16dB量级的传输损耗，在阻抗匹配方面的结果表现出显著的提高。
在室内环境中的测量使得强调了这种概念的增益，所述测量由C/N比方面3-6dB的余量来进行转换，所述质量准则要求确保无误差接收。
可以通过使用MEMS(微机电系统)技术来实现能够调谐的拒绝滤波器的建议网络，使得能够在微型化衬底上实现大量的可开关电容。控制块BC传输第一命令信号S1，用于控制负阻抗转换器的可变电容Cv，并且传输第二命令信号S2，用于控制滤波网络的可变电容。通过该控制块BC根据所定义的阈值来分析来自接收机的关于接收到的信号质量的信息，例如关于表示所接收到级别的自动增益控制(AGC)的信息，或者来自WBD(宽带检测器)的表示高级别干扰元件存在的信息、或者诸如表示误差(ECC)或干扰的其他信息，以定义转换器CIN的可变电容Cv以及拒绝滤波器网络的可变电容C的命令。原理上配备有DAC(数模电路)，从而确保了与电压受控MEMS技术的电容的干扰。

Claims (3)

1.一种天线系统，用于通过接收机从UHF波段接收频道信号，包括电学小天线，其特征在于
所述系统包括：连接在与天线相连的端口(端口1)和接收机端口(端口2)之间的有源阻抗匹配装置，所述有源阻抗匹配装置受到依赖于接收机接收到的信号质量的命令信号(S1、S2)的控制，以补偿由于与天线相关联的环境导致的阻抗变化，并且拒绝与接收频道相邻的干扰频道的频率，而不会干扰天线的有源阻抗匹配，所述有源阻抗匹配装置包括可变电容(Cv)的负阻抗转换器(CIN)，由差分安装的第一晶体管(T1)和第二晶体管(T2)形成所述负阻抗转换器，第一晶体管(T1)的基极经由电感L2与地平面相连，而第二晶体管(T2)的基极经由可变电容Cv与地平面相连以实现阻抗匹配，每一个晶体管(T1、T2)的相应发射极经由扼流双电感(L3-1、L3-2)与电源(A)相连，产生在RF级别去耦合的基准点(P)。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于所述有源阻抗匹配装置此外还包括滤波网络，所述滤波网络由与扼流双电感(L3-1、L3-2)的每一个末端相连的有源拒绝滤波器的并联网络形成。
3.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于经由接收机信息递送用于控制负阻抗转换器的可变电容C的第一命令信号S1和用于控制滤波网络的可变电容的命令信号S2，所述接收机信息表示所接收到信号的级别或者经由与接收机相关联的控制块(BC)根据所定义阈值而分析的高级别干扰的存在。
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