[发明专利]基于变容匹配电路的数字电视广播移动终端内置天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于数字电视广播移动终端的匹配电路可重构的天线系统设计，属于无线通信技术的天线设计领域。 

背景技术

数字电视广播(DVB-H，Digital Video Broadcast-Handheld)是近年来发展起来的一项通过地面数字广播网络向手持终端提供多媒体业务所制订的传输标准，DVB-H的终端具有较低的功耗，移动接收的抗干扰性能强，因此该标准适用于移动电话、GPS接收机、手持计算机等小型便携设备通过地面数字电视广播网络接收数字电视信号，而不占用移动通信网络中宝贵的频带资源。近年来，随着小型移动设备的体积越来越小，而其功能却日益强大。如何在小型移动设备上实现手机数字电视服务已成为一个新的研究热点。 

对于现有的技术，以天线为代表的无源器件很难做到小体积的封装，由于天线要获得良好的性能，需要必要的空间作保证，如何解决这个问题，是移动终端能否做到小型化的关键，主要表现在如下几个方面：第一，对于DVB-H的工作频段470-770MHz，自由空间的波长至少需要64cm，对于传统的天线，要在小型设备中保证正常的工作状态是不可能的。第二，传统天线的带宽一般在10％左右，而对于DVB-H的带宽470-770MHz(48.4％)，如何增加天线的带宽是一个极大的挑战。应对于这些要求，小型化、宽带、易集成、低成本是数字电视广播移动终端天线的发展方向。可重构天线是理想的方案之一。 

可重构天线通过改变天线本身的物理结构，如长度、宽度、位置等，或者改变天线本身的电特性，如感性、容性等，实时地调整诸如频率、极化等相关参数，并且保持或提高原有天线的性能。对于DVB-H应用，由于传统内置式天线由于受到体积限制，工作频宽较窄。通过重构可以让天线在不同的工作状态下达到良好的性能，然后将这些工作状态组合起来，从而满足天线的高性能和小型化要求。当前，关于可重构天线的研究很多，一种常用的方案是采用开关切换状态的方式实现重构。例如，利用开关控制天线槽的长度或者偶极子天线的臂长，控制天线短路点的位置，控制天线馈电点的位置从而控制表面电流的路径等；另一种较常用的方案是使用变容二极管实现重构，例如，利用变容二极管改变天线单元加载的电特性。以上各种不同的方案对天线体积的减小和性能的提高都有较大的突破，但是对于DVB-H服务的应用，或者是天线尺寸较大，或者是天线的带宽较窄，难以满足DVB-H终端内置天线的要求。因此，如果能设计出宽带(工作频带至少覆盖470-770MHz)、小型化、易集成、可适用于DVB-H终端的可重构天线，不但将满足数字电视广播业务的发展，而且可以将这种天线设计方法应用于各种频段要求的小型设备中，促进未来新业务在无线移动通信中的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现多频带/宽带、小型化、易集成、设计灵活的数字电视广播移动终端内置天线的结构设计。它克服了现有可重构天线结构和性能的不足，通过对天线匹配网络中电容的连续调节，使天线在所需频带内的任意工作状态都能匹配，达到大幅度扩展天线带宽的目的；通过对天线单元和天线的金属地(看作设备的金属外壳)结构的联合设计，达到天线尺寸的最小化，使天线易于在设备中集成；采用简单的印刷电路板(PCB，printed circuit board)设计匹配电路，根据不同尺寸、带宽改变电路中集总元件参数，无需改变天线单元的设计，提高了设计的灵活性。 

本发明的特征在于，含有金属地、馈线、天线单元、印刷电路板以及匹配电路，其中： 

金属地，与所述印刷电路板的背面相连接，同时，该金属地为所述匹配电路提供接地； 

馈线，采用阻抗为50欧姆的同轴电缆，与所述金属地一侧相连的是所述馈线的外导体，与所述印刷电路板相连的是所述馈线的内导体； 

天线单元，采用蛇形线的结构，在空间上折叠成上、中、下三个平面，中平面一宽边与上平面宽边垂直连接，另一宽边与下平面宽边垂直连接，上、下两平面为平行关系，该天线单元的输出端与所述匹配电路的输入端相连； 

匹配电路，印刷在所述印刷电路板的正面，该匹配电路含有：调节感容性匹配状态下所述天线单元谐振频率用的第1串联电感L1和变容二极管Cv，调节所述感容性匹配状态下所述天线工作带宽用的第2电感L2，旁路电容Cp，隔直电容Cb，所述变容二极管Cv的偏置电阻R1，其中：