CN1202048A - 天线谐振控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种天线谐振控制装置。其中天线具有电感元件(L1、L2)及设定电感元件谐振频率的谐振可变部分。所述谐振可变部分由固定电容元件(C1)和通过CPU(12)控制的控制电压改变电容量的可变电容元件(DVC)组成。根据天线装置的电感元件的偏差改变电容量并通过改变谐振频率设定接收频道频率。可不用手动调谐操作而用简单电路牢靠且方便地自动设定天线谐振频率,即接收频率。

Description

天线谐振控制装置

本发明涉及用于寻呼机之类的选择呼叫装置的天线谐振控制装置及采用该控制装置的接收装置，其中，通过相应于接收频率向变容元件施加的控制电压设定、调整天线谐振频率。

图1是传统寻呼机的使用频带、接收频率及接收频带的说明图。用于寻呼机的频带是宽频带，例如8MHz。在图1中，对所用频带中的某一信号波设定接收频率f₀。随着寻呼机小型化的进展，往往利用电路板中的线条作为接收天线。这时，线条的长度或宽度都不大，而且其机械上的偏差造成电感变化。

这使得接收频率(例如300MHz)的接收频带变窄，天线谐振频率变动增大。例如，在所需3dB带宽中，频带是约2MHz。而由于制作过程产生的谐振频率变动为例如10MHz。寻呼机考虑到上述事实，构成为频率可变的。

现在说明常规寻呼机的构成。图2是说明常规天线谐振控制装置构成的框图。如图所示，天线匹配电路1的接收频率通过输入受CPU2控制的、用由电阻R1和电容器C1组成的低通滤波器(LPF)3滤除噪声后的控制电压加以设定。具有以这种方式设定的频率的接收信号输入高频放大电路4，然后输出至混频器5。图3表示图2构成的具体电路。图4是变容元件电容量与装置所用天线谐振频率的关系的说明图。

在天线匹配电路1中，由电路线条、棒状部件或金属部件构成的天线电感L1和L2与串联的可变电容器TVC及变容二极管DVC并联。进而，变容二极管DVC通过电阻R2接地，同时，高频经电容器C2接地。

上述可变电容器TVC根据天线电感的偏差改变其电容量。如图4A及4B所示，通过手动调节旋转角度，改变可变电容器电容量，改变天线L1、L2的谐振频带，从而设定天线谐振频带。

变容二极管用于把接收频率改变为另一频率。如图4C和4D所示，通过提供由低通滤波器3去除噪声后的控制电压，改变变容二极管电容量，对每一频道设置天线谐振频带。

通过由CPU2提供控制电压至变容二极管(DVC)用于设定接收频道，同时手动调节可变电容器TVC，将谐振频带设定在例如接收频率f₀处，由此，设定接收频率。

具有上述方式设定的频率的接收信号输入高频放大电路4。在高频放大电路4中，传经电容器C3的高频信号由以电阻R3和R4设定偏置的晶体管Q1和Q2放大，放大后的信号经负载线圈L3、可变电容器VC及高频接地电容器C4组成的谐振电路放大Q倍，然后经隔直流电容器C5输出至混频器5。

但是，在上述已有技术例子中，设定接收信号为某一频率f₀，需要可变电容器TVC和变容二极管DVC两个独立的电路，这是不方便的。此外，由于改变天线谐振频率时这两个电路相互影响，因而这两个电路的电路设计是困难的。

而且，设定接收频率f₀时手动调节可变电容器，具有调谐操作复杂的缺陷，还存在其调整精度取决于操作者的技巧这样的问题。

本发明的目的在于提供一种不用手动调谐操作，用简单电路即可牢靠且方便地设定寻呼机等的天线谐振频率(接收频率)的天线谐振控制装置。

在本发明的天线谐振控制装置中，天线包括电感元件L1和L2，及根据控制电压设定电感元件L1和L2谐振频率的谐振可变部分，其中，谐振可变部分由固定电容元件C1及电容量随CPU12控制的控制电压变化的可变电容器DVC组成。在这种构成中，根据天线装置中电感元件L1和L2的偏差，改变可变电容元件的可变电容量，然后通过改变谐振频率设定接收频道的频率。以这种方式，可以不用手动调谐操作，而用简单电路，牢靠且方便地设定天线谐振频率(接收频率)。

图1是常规寻呼机接收频带和接收频率关系的说明图。

图2是常规天线谐振控制装置构成的说明框图。

图3是常规天线谐振控制装置主要部分的电路图。

图4是常规天线谐振控制装置可变电容元件的电容量与天线谐振频率关系的说明图。

图5是本发明第1实施例的天线谐振控制装置的说明框图。

图6是本发明第1实施例的天线谐振控制装置主要部分的电路图。

图7是本发明第1实施例的天线谐振控制装置控制电压对接收频率的特性的说明图。

图8是使用具有本发明第1实施例天线谐振控制装置的天线的无线电发送装置的电路图。

图9是本发明第2实施例的天线谐振控制装置的谐振可变部分的电路图。

图10是本发明第3实施例的天线谐振控制装置的谐振可变部分的电路图。

本发明的天线谐振控制装置其构成包括天线和向该天线提供控制电压的控制器，天线具有电感元件和根据控制电压设定该电感元件谐振频率的谐振可变部分。在这种情况下，谐振可变部分最好是电感元件与串联的固定电容器元件及可变电容器元件并联连接。谐振可变部分构成，也可以是固定电容元件与串联的电感元件及可变电容元件并联，或可变电容元件与并联的电感元件及固定电容元件串联。

根据上述构成，谐振可变部分用简单的电压改变电容，使该电容按照具有可变电容的天线装置的电感元件的偏差进行变化，并通过改变谐振频率设定接收频道频率，因而可以不用手动谐振操作，而用简单电路构成，牢靠且方便地设定寻呼机等的天线的谐振频率(接收频率)。

在本发明中，控制器的构成可根据来自存储器部分的输出，施加控制电压，该存储器用于存储相应于预先测定的一定接收频率的控制电压数据。按照该构成，可易于控制谐振可变部分的电容量变化。在这种情况下，存储器部分存储的控制电压数据最好根据测量与最低及最高频率中的至少一个频率相对应的控制电压所获得近似最佳控制电压特性加以确定。

而且，最好根据通过测量与天线的最低接收频率和最高接收频率中至少一个相对应的控制电压而获得的近似最佳控制电压特性，确定提供给控制器的控制电压数据。

在上述构成中，可以根据获得的近似最佳控制电压特性，确定控制电压。尤其是通过测量最低频率、最高频率、与之相对应的电压并把所获得的直线假定为近似最佳控制电压特性，可极容易地计算近似最佳控制电压特性。

在本发明中，因为近似最佳控制电压特性存储在存储器部分，所以可提供根据近似最佳控制电压特性确定的控制电压数据，该特性是通过测量多个频率及与之相对应的控制电压而获得的。

在本发明中，可设置用于近似最佳控制电压特性的计算部分，其中变量是部分天线特性，因而可通过根据测得的天线特性进行计算获得近似最佳控制电压特性。也可以具有使部分天线特性与最佳控制电压相对应而获得的特性表，并求得与根据该表测得的天线特性对应的近似最佳控制电压特性。

以这些方式，通过应用近似最佳控制电压特性，可不必测量所有控制电压，从而减少实际测量操作量。

在本发明中，上述天线谐振控制装置可应用于无线电接收装置。这可获得不需手动调谐操作的方便的无线电接收机，并降低制造成本。

然后，参照附图说明本发明实施例的天线谐振控制装置及其无线电接收装置。第1实施例

图5是具有本发明天线谐振控制装置的诸如寻呼机之类的高频系统构成的框图。如图所示，通过施加由CPU12控制并用低通滤波器(LPF)13滤除噪声成分的控制电压，设定天线匹配电路11的接收频率。具有以这种方式设定的频率的接收信号输入至高频放大电路14并在混频器15作正交变换，输出作为基带信号(I信号和Q信号)。CPU12连至EEPROM16，后者存储后述的近似最佳控制电压特性数据。根据该数据，由CPU12控制的控制电压施加至变容元件DVC并把天线谐振频率设定于接收频率f₀。

具有上述方式设定的频率的接收信号，从天线匹配电路11输入至高频放大电路14，然后输出至混频器15。

图6是图5中天线匹配电路11及高频放大电路14具体构成的电路图。此外，在下面叙述中，与图3中相同的构成元件使用相同的标号。

在图6天线匹配电路11中，由电路线条、棒状部件、金属部件构成的天线L1和L2与串联的固定电容器C1和变容二极管DVC并联。进而，变容二极管DVC经电阻R2接地，同时高频经电容器C2接地。

由天线L1、L2、固定电容器C1及变容二极管DVC组成的并联电路的谐振频率(接收频率)f₀由下式(1)确定。 $f_0=1/2\mathrm{\π}\sqrt{\left(\mathrm{LC}\right)}----\left(1\right)$

式中，L：L1、L2及寄生电感的电感量，

C：固定电容C1、变容二极管DVC及寄生电容的容量

变容二极管DVC根据控制电压设置接收频率f₀。通过施加由CPU12控制的控制电压至变容二极管而自动设定接收频率f₀。

具有天线匹配电路11谐振频率的接收信号经电容C3输入高频放大电路14。电路14包括晶体管Q1、Q2及设置偏压的电阻R3、R4，以对信号进行放大。电路14还包括使放大信号增幅Q倍的、由线圈L3、可变电容VC及用于高频接地的电容器C4组成的谐振电路和从谐振电路向图5所示混频器15输出高频放大信号的隔直流电容器C5。

下面说明本发明实施例调节接收信号的操作。图7是每个寻呼机天线匹配电路11的控制电压对接收信号的特性说明图。

首先，测量天线匹配电路11相对于接收信号的控制电压特性。如根据图6说明过的那样，天线L1及L2的机械偏差带来的电感变化及固定电容C1和变容二极管DVC的电容量偏差，使谐振频率(接收频率)f₀( )中产生大的变动(例如10MHz)，因此，如根据图6所示的那样，测量相对于接收信号的控制电压特性。

在该测量中，控制电压如图5所示由CPU12输入变容二极管DVC，然后用高频电压表、音频电平表等测量分别相应于如图7所示的某一接收频率的最低频率f₁和最高频率f₂的最小控制电压V1和最大控制电压V2。

然后，在图5所示的EEPROM16中存储测得的相对于最低频率f₁的最小控制电压V1和相对于最高频率f₂的最大控制电压数据。

该相对于最低频率f₁的最小控制电压V1和相对于最高频率f₂的最大控制电压两点间的直线为图7所示的近似最佳控制电压特性。有时，该近似最佳控制电压特性不同于图7所示实际最佳控制电压特性，但实践可知，近似最佳控制电压特性设定的接收频率f₀在允许误差范围内。

然后CPU12取入存储在EEPROM16的相对于最低频率f₁的最小控制电压V1及相对于最高频率f₂的最大控制电压数据。CPU12从相对于最低频率f₁的最小控制电压V1和相对于最高频率f₂的最大控制电压数据产生图7所示的近似最佳控制电压特性，并进行控制，以根据近似最佳控制电压特性向变容二极管提供相应于期望接收频率f₀的控制电压，同时设定f₀。在这种情况下，由下式(2)获得CPU12提供给变容二极管的控制电压。

V＝(V2-V1)/(f2-f1)·(f₀-f₁)+V1    (2)

CPU12控制向变容二极管DVC提供由上式(2)获得的控制电压V以设定期望的接收频率f₀。

相对于最低频率f₁的最小控制电压V1和相对于最高频率f₂的最大控制电压的数据存储在EEPROMl6，然后由CPUl2获得每个寻呼机的近似最佳控制电压特性。这便可能自动设定接收频率f₀。

在本发明的实施例中，通过测量相对于最低频率的最小控制电压及相对于最高频率的最大控制电压这两点来获得近似最佳控制电压特性。但是测量上述两点之间多个等间隔的点或相应于接收频带的多个点，也可获得控制电压数据。在这种情况下，可获得更接近于实际最佳控制电压特性的控制电压数据，从而可更精确地设定接收频率。

也可以通过测量相对于最低频率f1的最小控制电压V1或相对于最高频率f2的最大控制电压来获得控制电压数据。在这种情况下，相应于每个天线匹配电路的特性预先测量各近似最佳控制电压特性，以获得各特性直线的斜率。根据测得的相对于最低频率f1的最小控制电压V1或相对于最高频率f2的最大控制电压，选择该斜率。所谓天线匹配电路特性，例如，是天线L1和L2的电感不同或变容二极管特性不同等。通过在CPU中准备具有控制电压及由天线L1、L2电感的不同及变容二极管特性产生的图7所示接收频率实际控制电压特性的表，可选择近似最佳控制电压特性。通过这种方式，可简化测量过程。实施例2

在本发明第1实施例的天线谐振控制装置中，天线匹配电路11包括电感元件L1和L2及相应于控制电压设定电感元件谐振频率的谐振可变部分。该谐振可变部分其构成是串联的固定电容元件C1和可变电容元件DVC与电感元件L1及L2并联。但这不是谐振可变部分的唯一构成。满足下列条件的构成都可用：各电容组成的总电容C可变，使其电容量的变化在公式(1)

中电感L偏差范围内。

图8是用于寻呼机等的具有本发明第1实施例的天线谐振控制装置的天线的电路图，其中，作为使公式(1)的总电容改变的方法，可控制C1、C2或C3的电压。

图9是本发明实施例2的天线谐振控制装置的天线匹配电路11的谐振可变部分的电路图。如图所示，该谐振可变部分其构成是，串联的电感元件L1、L2和变容二极管与固定电容元件C1并联。在该电路构成中，可以本发明实施例1同样的方式，即由CPU12向变容元件DVC提供控制电压而自动设定接收频率f₀。第3实施例

图10是本发明第3实施例的天线谐振控制装置的天线匹配电路11中，谐振可变部分的电路图。如图所示，该谐振可变部分其构成是，电感元件L1和L2与固定电容元件C1并联，然后与变容二极管DVC串联。在这种构成中，也可以如本发明第1实施例所述方式，通过由CPU12向变容元件DVC提供控制电压，而自动设定接收频率f₀。

如上所述，在本发明中，通过简单的控制电压，谐振可变部分可改变电容量，以根据天线的电感元件偏差改变可变的电容量，从而改变谐振频率并设定接收频道频率。这使得不用手动调谐操作，而用简单电路牢靠且方便地设定寻呼机等的天线谐振频率(接收频率)，也可容易地控制谐振可变部分的电容量变化。

本发明可根据获得的近似最佳控制电压特性，确定控制电压。尤其是本发明通过测量最低频率、最高频率及分别与这些频率对应的控制电压，并把由此获得的直线假设为近似最佳控制电压特性，从而提供一种方法，使计算近似最佳控制电压特性变得极为容易。由于应用近似最佳控制电压特性，不必测量所有控制电压，可减少实际测量操作的工作量。

通过把本发明的天线谐振控制装置应用到无线电接收装置，由于不必手动调谐操作，可减少制造成本，也可减少大型元件的可变电容器。因而，可大幅度增加安装面积，获得小型的无线电接收装置。

Claims (13)

1.一种天线谐振控制装置，其特征在于包括：

具有谐振可变部分的天线，该谐振可变部分根据电感元件和控制电压设定所述电感元件谐振频率；

向所述天线提供所述控制电压的控制装置。

2.如权利要求1所述的天线谐振控制装置，其特征在于，所述谐振可变部分由与串联的固定电容元件及可变电容元件相并联的电感元件组成。

3.如权利要求1所述的天线谐振控制装置，其特征在于，所述谐振可变部分由与串联的电感元件及可变电容元件相并联的固定电容元件构成。

4.如权利要求1所述的天线谐振控制装置，其特征在于，所述谐振可变部分由与并联的电感元件及固定电容元件相串联的可变电容元件组成。

5.如权利要求1所述的天线谐振控制装置，其特征在于，所述控制装置根据存储装置的输出提供控制电压，该存储装置存储相应于一定接收频率预先测定的控制电压数据。

6.如权利要求5所述的天线谐振控制装置，其特征在于，所述存储装置存储根据近似最佳控制电压特性确定的控制电压数据，该近似最佳控制电压特性是通过测量最低频率与最高频率至少一个所对应的控制电压而获得的。

7.如权利要求5所述的天线谐振控制装置，其特征在于，所述存储装置存储根据近似最佳控制电压特性确定的控制电压数据，该近似最佳控制电压特性通过测量多个频率及多个各自对应于各个频率的控制电压而获得的。

8.如权利要求5所述的天线谐振控制装置，其特征在于，所述天线谐振控制装置具有以部分所述天线特性作为变量计算近似最佳控制电压特性的计算装置，根据所述测得的天线特性，计算所述近似最佳控制电压特性。

9.如权利要求5所述的天线谐振控制装置，其特征在于，所述天线谐振控制装置具有部分天线特性与最佳控制电压相对应的特性表；对应于根据所述表测得的所述天线特性，求得所述近似最佳控制电压特性。

10.一种无线电接收装置，其特征在于，包括如权利要求1所述的天线谐振控制装置。

11.一种确定天线谐振控制装置控制电压的方法，其特征在于，根据近似最佳控制电压特性确定控制电压数据，所述近似最佳控制电压特性是通过测量与天线接收频率的最低频率和最高频率中至少一个相对应的控制电压而获得的；把所述控制电压数据提供给所述天线谐振控制装置的控制装置，所述天线谐振控制装置包括具有相应于电感元件和控制电压设定所述电感元件谐振频率的谐振可变部分的天线和向所述天线提供所述控制电压的控制装置。

12.一种确定天线谐振控制装置控制电压的方法，其特征在于，基于测定的天线特性，根据部分所述天线特性为变量的近似最佳控制电压特性计算式计算控制电压数据；把所述控制电压数据提供给所述天线谐振控制装置的控制装置，所述天线谐振控制装置包括具有相应于电感元件和控制电压设定所述电感元件谐振频率的谐振可变部分的天线和向所述天线提供所述控制电压的控制装置。

13.一种确定天线谐振装置控制电压的方法，其特征在于，基于测得的天线特性，根据部分天线特性与最佳控制电压相对应的特性表，确定控制电压数据；把所述控制电压数据提供给所述天线谐振控制装置的控制装置，所述天线谐振控制装置包括具有相应于电感元件和控制电压设定所述电感元件谐振频率的谐振可变部分的天线和向所述天线提供所述控制电压的控制装置。

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