專利名稱：用于接收具有廣播頻率的信號的天線模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在移動終端中用于接收具有廣播頻率的信號的天線模塊，尤其涉及一種通過使用有源元件來對用于接收具有廣播頻率的信號的天線模塊的阻抗進行匹配的裝置。
背景技術(shù)：
近來，廣播業(yè)務(即數(shù)字音頻廣播(DAB)和數(shù)字多媒體廣播(DMB))已經(jīng)被提供給大眾，并且用戶通常使用諸如便攜式電話、個人筆記本電腦(PC)和個人數(shù)字助理(PDA)之類的移動終端以通過VHF或者UHF頻段來接收廣播信號。而且可以期望在不久的將來，將向大眾提供包括AM或FM廣播、數(shù)字TV和HDTV的通信和廣播業(yè)務。
圖1是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用以接收具有廣播頻率的信號的天線模塊的框圖。如圖1所示，天線模塊使用無源元件120來匹配阻抗。即，使用無源元件的常規(guī)天線模塊具有通過諧振來簡單操作的結(jié)構(gòu)。因此，常規(guī)的天線模塊必須被設(shè)計為具有合適的長度以便天線模塊被接收信號的頻率諧振。例如，偶極天線必須具有對應于接收信號頻率的1/2波長的長度，而單極天線必須具有對應于接收信號頻率的1/4波長的長度。具有對應于接收信號頻率的1/2波長的長度的常規(guī)天線模塊只是轉(zhuǎn)換自由空間的阻抗以等于標準接收機的阻抗，例如，75歐姆。具有這種特性的天線模塊被廣泛用于接收目前可用的廣播業(yè)務。
如果常規(guī)天線模塊被用以接收諸如VHF、UHF、AM和FM等頻段的信號，則天線模塊必須被加長，這是因為天線模塊的長度與頻率成反比。舉例來說，為了接收200MHz廣播頻段的信號，1/2波長的偶極天線就必須被加長到75cm。在1/4波長的單極天線的情況下，單極天線的長度就必須被加長到37.5cm以接收200MHz的信號。因此，由于移動終端已經(jīng)被小型化和集成化，所以在移動終端中實現(xiàn)使用無源元件的常規(guī)天線模塊存在限制。
當使用具有長度比接收信號的1/8波長小的天線模塊的天線接收廣播信號時，僅僅利用無源阻抗來匹配在接收機和天線模塊之間的阻抗是很困難的。雖然實現(xiàn)了接收機和天線模塊之間的阻抗匹配，但是由于在非常窄的頻段內(nèi)進行阻抗匹配，所以很難得到適于廣播信號接收的頻帶特性。因此，為了在天線模塊中得到寬帶特性，阻抗匹配單元120的設(shè)計變得十分復雜。雖然阻抗匹配單元120被設(shè)計為具有寬帶特性，但是在阻抗匹配單元120中將產(chǎn)生較大的損耗。因此，由于阻抗匹配單元120中的較大損耗的產(chǎn)生，天線特性將會下降。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于接收具有廣播頻率的信號的天線模塊，該模塊包括通過使用有源阻抗匹配單元而具有寬帶特性的小規(guī)模天線元件。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種在移動終端中使用的、用于接收廣播頻率信號的天線模塊，該天線模塊包括天線元件，其具有比對應于接收信號的1/2波長小的長度；以及連接到天線元件一端的有源阻抗匹配單元，用以把天線元件的阻抗匹配到預定的負載阻抗。
有源阻抗匹配單元可以包括用于在接收信號的頻帶內(nèi)維持高輸入阻抗的高輸入阻抗單元；以及連接到高輸入阻抗單元以匹配預定負載阻抗的放大電路。
該放大電路可以包括連接到高輸入阻抗單元的柵極、連接到偏置和輸出單元的漏極以及通過穩(wěn)定單元連接到地的源極。
偏置和輸出單元可以被提供DC電壓并輸出信號，該信號能夠在接收信號的頻率上被容易地轉(zhuǎn)換成50或75ohm信號。
天線元件可以是偶極天線、單極天線、接線天線、螺旋天線和倒F天線之一。
天線元件可以配置在移動終端內(nèi)部或其外部。
優(yōu)選的，天線元件的長度可以和頻率的1/8波長大致相同，或是比它小。
放大元件可以是場效應晶體管(FET)、高電子遷移率晶體管(HEMT)或者是雙極型結(jié)式晶體管(BJT)。


基于下面結(jié)合附圖給出的對優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的上述及其它目的和特點將得到更好的理解，其中圖1是圖解根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于接收廣播頻率信號的天線模塊的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于接收廣播頻率信號的天線模塊的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于接收廣播頻率信號的天線模塊的等效電路框；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的、表示當頻率為200MHz時的、在阻抗匹配單元中的輸入端與輸出端之間的增益是14.215db的仿真結(jié)果的圖。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的、表示當頻率為200MHz時的、阻抗匹配單元的輸出端的回波損耗是-21.918db的仿真結(jié)果。
具體實施例方式
下文中，將參考附圖對接收廣播頻率信號的天線模塊進行詳細的描述。
圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的接收廣播頻率信號的天線模塊的框圖。
參照圖2，根據(jù)本發(fā)明的天線模塊包括天線元件210和有源阻抗匹配單元220。
天線元件210短于對應于輻射信號的1/2波長的長度。舉例來說，天線元件210與對應于接收信號頻率的1/8波長的長度大致相同或是比它短。如果是200MHz的1/10波長的天線元件，則天線元件的長度可以是15cm。
有源阻抗匹配單元220連接到天線元件210的一端，并包括高輸入阻抗單元221、放大元件222、偏置和輸出單元223以及穩(wěn)定單元224。
如圖3所示，高輸入阻抗單元221使得有源阻抗匹配單元220能夠在位置B處具有比在位置A處的天線元件210的阻抗大的阻抗。例如，在位置B處的有源阻抗匹配單元220的阻抗可以比在位置A處的天線元件210的阻抗大10倍以上。由于位置B處的阻抗較大，所以接收信號頻率的接收信號電壓大部分被施加在位置B和地之間。因此，能夠在后端獲得高功率增益。此外，天線模塊可以具有把在放大元件的后端處的阻抗固定作為在整個寬帶內(nèi)的預定級別(predetermined level)的特點。
和無源元件相比，由于放大元件222具有與在高輸入阻抗單元221施加的阻抗級別(level ofimpedance)無關(guān)的恒定級別的阻抗(impedance of constant level)的特性，因此易于將阻抗轉(zhuǎn)換到一般在放大元件222的輸出端使用的50至75ohm的范圍。
即，放大元件222把信號的電壓分量進行較大地分壓以具有比施加在高輸入阻抗221的阻抗大的阻抗。(分壓法則)優(yōu)選的，使用場效應晶體管(FET)作為放大元件。
偏置和輸出單元223接收DC電壓，向放大元件222施加偏置電壓，匹配目標阻抗，并輸出接收信號的頻率。特別地，偏置和輸出單元223適當?shù)卮_定輸出匹配單元225的設(shè)備值(device value)以匹配目標阻抗。
下面將對圖3中的方程式進行描述。
參照圖3，方程式v＝E·AL意味著接收信號的電壓由電場強度和天線元件尺寸的乘積來表示，
方程式ZA＝RA-jX4表示天線元件的阻抗。
方程式ZIN＝RG+jXG代表了在阻抗匹配單元輸入端的阻抗。
VIN表示了由阻抗匹配單元的輸入端阻抗施加在阻抗輸入端的信號的電壓分量。
NG表示了附加在阻抗匹配單元上的噪聲和功率分量。
G表示在阻抗匹配單元處獲得的增益。
方程式|RG+jXG|＞＞|ZA|表示阻抗匹配單元具有比天線元件大的阻抗。
方程式VOUT＝GVIN表示輸入信號的電壓分量被放大增益的倍數(shù)并被輸出到阻抗匹配單元的輸出端。
方程式ZOUT＝RL表示阻抗匹配單元的輸出端的阻抗是阻抗匹配單元的輸出端的負載。
圖4和圖5是示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的仿真結(jié)果的圖。
圖4是表示在頻率是200MHz時的、阻抗匹配單元的輸入端與輸出端之間的增益是14.215db的仿真結(jié)果的圖。圖5示出了在頻率是200MHz時的、阻抗匹配單元的輸出端的回波損耗是-21.918db的仿真結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明用以接收廣播頻率信號的天線模塊適合于集成化和小型化的移動終端。并且，根據(jù)本發(fā)明的天線模塊具有用于接收廣播頻率信號的優(yōu)良的寬帶特性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的天線模塊包括放大元件。因此，由于放大元件增加了噪聲電平，所以噪聲功率可以變大。但是，它可以忽略不計，這是因為在大約200Mz以下的頻帶，空氣中的熱噪聲遠大于由放大元件增加的噪聲值。
本申請包含涉及于2003年12月18日、在韓國專利局提交的韓國專利申請第KR2003-0093207號的主題，其全部內(nèi)容在此包含作為參考。
盡管通過參照某些優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很明顯，在不脫離下面權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以作出各種變化和改進。
權(quán)利要求
1.一種用于在移動終端中接收具有廣播頻率的信號的天線模塊，該天線模塊包括天線元件，具有小于接收信號的1/2波長的長度；有源阻抗匹配單元，連接到天線元件的一端，用以將天線元件的阻抗匹配到預定的負載阻抗。
2.如權(quán)利要求1所述的天線模塊，其中有源阻抗匹配單元包括高輸入阻抗單元，用以在接收信號的頻帶內(nèi)維持高輸入阻抗；以及放大電路，連接到高輸入阻抗單元，用以匹配預定的負載阻抗。
3.如權(quán)利要求2所述的天線模塊，其中放大電路包括連接到高輸入阻抗單元的柵極、連接到偏置和輸出單元的漏極以及通過穩(wěn)定器連接到地的源極，其中偏置和輸出單元被提供有DC電壓，并施加偏置電壓和輸出接收信號。
4.如權(quán)利要求3所述的天線模塊，其中天線元件的長度與接收信號頻率的1/8波長大致相同或是比其小。
5.如權(quán)利要求1所述的天線模塊，其中天線元件是偶極天線、單極天線、接線天線、螺旋天線和倒F天線之一。
6.如權(quán)利要求5所述的天線模塊，其中天線元件被配置于移動終端的內(nèi)部。
7.如權(quán)利要求6所述的天線模塊，其中放大元件是場效應晶體管(FET)或高電子遷移率晶體管(HEMT)。
8.如權(quán)利要求5所述的天線模塊，其中天線元件被配置于移動終端的外部。
9.如權(quán)利要求8所述的天線模塊，其中放大元件是場效應晶體管(FET)或高電子遷移率晶體管(HEMT)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在移動終端中接收具有廣播頻率的信號的天線模塊。該天線模塊包括天線元件，具有比接收頻率的1/2波長小的長度；以及有源阻抗匹配單元，連接到天線元件的一端，用以將天線元件的阻抗匹配到預定負載阻抗。
文檔編號H03H11/28GK1773851SQ200510129189
公開日2006年5月17日 申請日期2005年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者洪周奭, 李天熙 申請人:Ace技術(shù)株式會社