CN101212230B - 一种手机dvb-h天线匹配网络的实现装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手机DVB-H天线匹配网络的实现装置及其方法，用于DVB-H手持设备的DVB-H天线系统，其特征在于，该方法包括：步骤一，将所述天线系统的端口连接至一射频开关的输入端，将所述射频开关的输出端分别连接到N个支路，支路数目N为自然数；及步骤二，为所述每个支路各设置对应的匹配电路，并根据所述天线系统的工作状态通过匹配电路拓扑优化将所述每个匹配电路调整为对应的等效匹配电路，再将所述每个支路连接至所述天线系统的天线馈电端口。与原来开关选择并联匹配电路方案相比，采用本发明去掉了射频开关2，对各条支路选择接通情况下匹配，解决了原方案射频开关2工作不理想的问题，同时也节约了器件成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种手机DVB-H天线，特别是涉及通讯领域中的DVB-H天线的匹配网络的实现装置及其方法。
背景技术
1993年，DVB(Digital Video Broadcast，数字电视广播)项目开始进行，旨在发展数字视频广播规范，后由国际性标准组织ETSI(EuropeanTelecommunication Standards Institute，欧洲电信标准协会)和CENELEC(European Committee for Electrotechnical Normalization，欧洲电工标准化委员会)形成国际标准。DVB主要标准包括：卫星数字电视传输系统DVB-S、地面数字电视传输系统DVB-T、有线数字电视传输系统DVB-C。1994年11月，ETSI正式采用DVB-H标准(在DVB-T的基础上发展而来)，用于电池供电的手机终端。DVB-H不仅给用户提供了电视节目，还能够提供电影、新闻、音乐、天气预报等其他公共服务。
DVB-H系统通常采用470-862MHz频段，如果在GSM(Global System forMobile communication，全球移动通信系统)900制式手机终端上，一般推荐采用470-698MHz频段，这就要求天线具有同样宽的工作频段(约58.86％、39.04％)。在实现时，外置天线一般采用鞭天线、螺旋天线，采用了拉杆伸缩式的机械结构，易于实现和满足系统增益要求；内置天线由于手机体积的限制，目前还处在研发阶段。在ETSI的DVB-H标准中提到，如果天线要覆盖全频段，天线尽可能要采用可调匹配电路。
目前，关于天线匹配电路中常用到以下几种方案：
(1)开关选择并联匹配电路：天线系统(包括天线和匹配网络)的端口A(一般与DVB-H手持设备电路PCB(Print Circuit Board，印刷电路板)板的信号端口相连)先接到一个射频开关1(为1XN开关)的单个输入，射频开关1的N个输出分别接到N个支路(将整个工作频带划分为N个子频带，在每个子频带上天线分别匹配形成自己的匹配电路，分别对应每个支路)，这些支路再分别接到射频开关2(为NX1开关)的N个输入端口，射频开关2的单个输出接天线馈电端口B，如图1所示，由于手机内部空间限制和电路损耗，支路数目N不宜过多。
这种方案的缺点是：实际工作时，与天线相连接的射频开关2工作并不理想，开关的输入输出不匹配(偏离50欧姆)，同时各输入端口的隔离度不够。如，当N＝2的开关选择并联匹配电路，匹配拓扑选为L型(即串联一个电感再并联一个电感)，实际工作时，由于射频开关2工作不理想，导致天线在低频(或高频)支路相比于低频(或高频)状态下单独匹配的天线性能，下降很多，尤其是低频性能恶化，已经几乎不能够满足系统指标要求；
(2)电调天线：使用可调器件实现匹配电路。
这种方案的缺点是：电调器件中，变容管通过改变DC(Direct Current，直流)偏置易于实现，但是电可调的电感尤其是体积较小的电调电感，很难实现。
因此，DVB-H天线需要解决的问题是如何提供比较好的可调匹配电路实现宽带覆盖的方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种手机DVB-H天线匹配网络的实现装置及其方法，用于实现手机DVB-H天线网络匹配优化。
为了实现上述目的，本发明提供了一种手机DVB-H天线匹配网络的实现装置，用于DVB-H手持设备的DVB-H天线系统，其特征在于，包括：
一连接装置，用于将所述天线系统的端口连接至一射频开关的输入端，再将所述射频开关的输出端分别连接到N个支路，支路数目N为自然数；及
一匹配装置，用于为所述每个支路各设置对应的匹配电路，并由所述射频开关根据所述天线系统的工作状态通过匹配电路拓扑优化将所述每个匹配电路调整为对应的等效匹配电路，再将所述每个支路连接至所述天线系统的天线馈电端口。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，用于DVB-H手持设备的DVB-H天线系统，其特征在于，包括：
步骤一，将所述天线系统的端口连接至一射频开关的输入端，将所述射频开关的输出端分别连接到N个支路，支路数目N为自然数；及
步骤二，为所述每个支路各设置对应的匹配电路，并根据所述天线系统的工作状态通过匹配电路拓扑优化将所述每个匹配电路调整为对应的等效匹配电路，再将所述每个支路连接至所述天线系统的天线馈电端口。
所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其中，所述步骤一中，所述支路数目N值为2或3。
所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其中，所述步骤二中，所述每个匹配电路的拓扑形式包括L型电路、π型电路及T型电路。
所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其中，所述步骤二中，当所述支路数目N值为2时，将第一支路对应的第一匹配电路、第二支路对应的第二匹配电路分别拓扑为L型电路，并将所述天线系统的频段分为与所述第一匹配电路对应的低频段、与所述第二匹配电路对应的高频段。
所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其中，设定所述L型电路为串联第一电容并联第一电感：
当所述天线系统工作在低频段时，所述射频开关接通所述第一支路，所述第二支路中的第一电容开路、第一电感接地；
当所述天线系统工作在高频段时，所述射频开关接通所述第二支路，所述第一支路中的第一电容开路、第一电感接地。
所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其中，所述步骤二中，当所述支路数目N值为2时，将第一支路对应的第一匹配电路拓扑为L型电路，将第二支路对应的第二匹配电路拓扑为π型电路，并将所述天线系统的频段分为与所述第一匹配电路对应的低频段、与所述第二匹配电路对应的高频段。
所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其中，设定所述L型电路为串联第一电容并联第一电感，π型电路为并联第二电容、串联第三电容、再并联第二电感：
当所述天线系统工作在低频段时，所述射频开关接通所述第一支路，所述第二支路中的第二电感接地、第二电容与第三电容串联接地；
当所述天线系统工作在高频段时，所述射频开关接通所述第二支路，所述第一支路中的第一电容开路、第一电感接地。
所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其中，所述L型电路、π型电路和/或T型电路中的电容、电感的电抗值根据所述天线系统在低频段、高频段时的工作状态确定。
所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其中，所述步骤二中，将所述每个支路通过传输线连接至所述天线馈电端口。
本发明技术方案的有益技术效果是：
与原来开关选择并联匹配电路方案相比，去掉了射频开关2，对各条支路选择接通情况下匹配，解决了原方案射频开关2工作不理想的问题，同时也节约了器件成本。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是现有的开关选择并联匹配电路方案的示意图；
图2是本发明天线匹配网络方案的示意图；
图3是本发明天线匹配方案具体实施例一；
图4是图3所示实施例一工作在低频段时的等效匹配电路图；
图5是本发明天线匹配方案具体实施例二；
图6是图5所示实施例二工作在低频段时的等效匹配电路图；
图7是图5所示实施例二工作在高频段时的等效匹配电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述：
请参阅图2所示，是本发明天线匹配网络方案的示意图。如图2所示，所描述了手机DVB-H天线匹配网络的实现装置，应用于DVB-H手持设备的DVB-H天线系统，所述装置包括连接装置10和匹配装置20。
连接装置10，用于将天线系统的端口A(与DVB-H手持设备电路PCB板的信号端口连接)先接到一个射频开关1(为1X N开关)的单个输入端口，再将射频开关1的N个输出端口分别接到N个支路；
匹配装置20，用于为每个支路设置对应的匹配电路，任一支路的匹配电路是射频开关1根据系统的工作状态选择接通该支路工作后电路拓扑对应的等效电路，这些支路再直接通过传输线连接至天线馈电端口B。
一般N选为2或3，即将整个工作频带划分为2到3个子频段对应一条支路，每个支路上匹配电路在本支路接通、其他支路断开但匹配电路存在的情况下，对天线在相应子频段上匹配。
请参阅图3所示，是本发明天线匹配方案具体实施例一，图4是图3所示实施例一工作在低频段时的等效匹配电路图。
如图3所示，支路数目为2，即N＝2，分支上匹配电路拓扑选为L型，均为串联一个电容并联一个电感。整个频段分为低频段和高频段，分别对应于支路1和支路2。
当系统工作在低频段时，射频开关1接通支路1，支路2中的电容C2开路、电感L2接地，此时天线系统的端口A与天线馈电端口B间的等效匹配电路如图4所示，相当于天线系统的端口A串联了一个电容C1、并联了一个等效电感L*。
当系统工作在高频段时，射频开关1接通支路2，支路1中的电容C1开路、电感L1接地，同理，此时天线系统的端口A与天线馈电端口B间串联了一个电容C2和并联了一个等效电感。
可以看出，对于低频段和高频段工作时，两条支路都参与了匹配，并不是相互独立不相关的。因此设计时，要根据两种工作状态，将C1、C2、L1、L2同时进行优化，设计出相应的电抗数值。
当L型匹配为串联一个电感并联一个电容时，同样，可以在天线系统的端口A和天线馈电端口B之间形成等效匹配电路。
请参阅图5所示，是本发明天线匹配方案具体实施例二，图6是图5所示实施例二工作在低频段时的等效匹配电路图，图7是图5所示实施例二工作在高频段时的等效匹配电路图。
如图5所示，支路数目仍为2，分支1上匹配电路拓扑为L型，为串联一个电容并联一个电感，分支2上匹配电路拓扑为π型，为并联一个电容、串联一个电容、再并联一个电感。整个频段分为低频段和高频段，分别对应于支路1和支路2。
当系统工作在低频段时，射频开关1接通支路1，支路2中的电感L2接地、电容C2和C3串联接地，此时天线系统的端口A与天线馈电端口B间的等效匹配电路如图6所示，相当于天线系统的端口A串联了一个电容C1、并联了一个等效电感L*和等效电容C*。
当系统工作在高频段时，射频开关1接通支路2，支路1中的电容C1开路、电感L1接地，此时天线系统的端口A与天线馈电端口B间的等效匹配电路如图7所示，相当于天线系统的端口A并联了一个电容C3、串联了一个电容C2，再并联了一个等效电感L**。
因此设计时，要根据低频和高频两种工作状态，将C1、C2、C3、L1、L2同时进行优化，设计出相应的电抗数值。
匹配电路拓扑为其他形式的情况下，如T型电路，同样适用。
当匹配支路数目N为3时，同样道理，当射频开关接通某一条支路，考虑另两条支路的电抗影响，在天线系统的端口A与天线馈电端口B之间会形成一个等效匹配电路。此时，要根据3种工作状态(射频开关分别接通低频、中频和高频对应支路工作)将所有匹配器件值作为变量来进行网络匹配优化。
本发明克服现有DVB-H天线可调匹配电路方案的不足，提供了一种可调匹配电路的实现方法，本发明采用的天线方案有以下优点：
1)，实现了对DVB-H天线宽频带工作要求的电可调匹配电路，能够满足系统要求；
2)，能够保证开关正常工作。由于只采用一个射频开关选择匹配支路，该开关输入和输出均能够进行很好的阻抗匹配(50欧姆)，去掉了跟天线馈电端口相接的另一个射频开关，因此不存在开关严重失配、隔离度低，引起天线性能恶化的问题；
3)，减少了开关功耗，因为比原来开关选择并联匹配电路少用了一个NX1开关器件；及
4)，易于模块化，节约了成本。由于比原来开关选择并联匹配电路少用了一个NX1开关器件，因此实现电可调宽带匹配的网络成本下降了。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种手机DVB-H天线匹配网络的实现装置，用于DVB-H手持设备的DVB-H天线系统，其特征在于，包括：
一连接装置，用于将所述天线系统的端口连接至一射频开关的输入端，再将所述射频开关的输出端分别连接到N个支路，支路数目N为自然数，该天线系统的端口与DVB-H手持设备电路PCB板的信号端口连接；及
一匹配装置，用于为所述每个支路各设置对应的匹配电路，并由所述射频开关根据所述天线系统的工作状态通过匹配电路拓扑优化将所述每个匹配电路调整为对应的等效匹配电路，再将所述每个支路直接连接至所述天线系统的天线馈电端口。
2.一种手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，用于DVB-H手持设备的DVB-H天线系统，其特征在于，包括：
步骤一，将所述天线系统的端口连接至一射频开关的输入端，将所述射频开关的输出端分别连接到N个支路，支路数目N为自然数，该天线系统的端口与DVB-H手持设备电路PCB板的信号端口连接；及
步骤二，为所述每个支路各设置对应的匹配电路，并根据所述天线系统的工作状态通过匹配电路拓扑优化将所述每个匹配电路调整为对应的等效匹配电路，再将所述每个支路直接连接至所述天线系统的天线馈电端口。
3.根据权利要求2所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其特征在于，所述步骤一中，所述支路数目N值为2或3。
4.根据权利要求3所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其特征在于，所述步骤二中，所述每个匹配电路的拓扑形式包括L型电路、π型电路及T型电路。
5.根据权利要求4所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其特征在于，所述步骤二中，当所述支路数目N值为2时，将第一支路对应的第一匹配电路、第二支路对应的第二匹配电路分别拓扑为L型电路，并将所述天线系统的频段分为与所述第一匹配电路对应的低频段、与所述第二匹配电路对应的高频段。
6.根据权利要求5所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其特征在于，设定所述第一支路中的L型电路为串联电容(C1)并联电感(L1)，设定所述第二支路中的L型电路为串联电容(C2)并联电感(L2)：
当所述天线系统工作在低频段时，所述射频开关接通所述第一支路，所述第二支路中的电容(C2)开路、电感(L2)接地；
当所述天线系统工作在高频段时，所述射频开关接通所述第二支路，所述第一支路中的电容(C1)开路、电感(L1)接地。
7.根据权利要求4所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其特征在于，所述步骤二中，当所述支路数目N值为2时，将第一支路对应的第一匹配电路拓扑为L型电路，将第二支路对应的第二匹配电路拓扑为π型电路，并将所述天线系统的频段分为与所述第一匹配电路对应的低频段、与所述第二匹配电路对应的高频段。
8.根据权利要求7所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其特征在于，设定所述L型电路为串联第一电容并联第一电感，π型电路为并联第二电容、串联第三电容、再并联第二电感：
当所述天线系统工作在低频段时，所述射频开关接通所述第一支路，所述第二支路中的第二电感接地、第二电容与第三电容串联接地；
当所述天线系统工作在高频段时，所述射频开关接通所述第二支路，所述第一支路中的第一电容开路、第一电感接地。
9.根据权利要求4-8任一所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其特征在于，所述L型电路、π型电路和/或T型电路中的电容、电感的电抗值根据所述天线系统在低频段、高频段时的工作状态确定。
10.根据权利要求4-8任一所述的手机DVB-H天线匹配网络的实现方法，其特征在于，所述步骤二中，将所述每个支路通过传输线连接至所述天线馈电端口。
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