用于移动接收地面数字电视的天线设计

　　摘要：本文介绍了近几年兴起的地面数字电视系统的结构，并着重叙述了移动中接收地面数字电视的全方位圆柱体微带螺旋天线的设计。

　　关键词：数字电视 全方位 微带 螺旋天线 DVB-H

　　1 综述

　　全球电视事业从模拟向数字化平移过程中，产生了许多国际标准，比如：地面数字电视传输系统DVB-T；卫星数字电视传输系统DVB-S；有线数字电视传输系统DVB-C。DVB组织最近又专门针对移动中接收数字电视的传输系统公布了DVB-H标准，该标准不仅克服了以往采用DVB-T标准在移动中接收地面数字电视的局限性和功耗大等缺点，而且成为专门用来向移动设备中传输视音频、多媒体内容的“点对多点”的广播系统，为移动中接收数字电视开辟了一条广阔大道，这样数字电视从根本上改变了模拟电视的传统概念，把消费电子、个人计算机、通讯工具(即3C)真正地融合在一起，把电视机成为一个显示器加一块超大规模集成电路芯片的网络计算机(这块集成电路包括了RISC CPU，MPEG音/视频，各种接口、存储器和可升级换代的视频图形卡VGA等)，它可以直接使用计算机语言，能接入互联网，加入视频游戏以及多媒体业务，于是在美国最近宣布将要淘汰机顶盒和联结它的额外电缆，它把数字电视信号直接插入数字电视机中(如果要收看收费电视或条件接收CA电视，用户只须面向电视机中插入由有线数字电视服务商提供的即插即用卡，即可收看电视)。

　　这样的电视机没有射频调谐器、中放、制式解码器、机顶盒，可以大幅度地降低高清晰度数字电视机的成本，更容易普及。

　　我国发展数字电视的时间表已定，借奥运之风2008年数字电视将在全国全面展开，2015年全国停止模拟电视的播送。

　　2 移动地面数字电视系统

　　21 发射系统

　　发射系统一般是采用欧洲的数字视频广播地面标准(DVB-T)组建成的单频网系统SFN(Single Frequency Networks)，也有采用专门为地面移动设备中接收数字电视的广播标准DVB-H。它是在一个城市建立3～4个不同功率的发射台，然后用GPS上的原子钟秒信号进行同步和单频网适配器进行延时调整，以确保不同点上同时同频同步播出，并引入了编码正交频分复用调制技术COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)和保护间隔等概念。这样保证在半径50km左右和一个城市的90%覆盖范围内，以及汽车以180km/h速度行驶中，安全稳定地接收到地面数字电视信号。

　　22 接收系统

　　移动接收系统主要包括：移动接收天线、移动接收机、移动接收控制软件、移动存储软硬件以及显示器件。在机顶盒未淘汰之前，系统仍采用MPEG-4的视/音频流和数据流的接收与回放系统，使得在原有信道中传输更多的有用信息。采用大容量存储器是为了节目快速更新和节目的存取，从而改善在恶劣的地面环境中所带来的节目播放不连续问题，也解决了在有限信道资源内传输更多的节目。

　　3 移动接收地面数字电视的天线

　　31 当淘汰了机顶盒，把电视机视为一种计算机以后，只要把全向天线直接插入数字电视机就能收看电视节目，在移动中接收数字电视，因为信号是随不同地理位置变化，而信道特性是作动态变化的，这就要求天线对不同信道的动态特性变化的稳定可靠性作出实时反映，在移动中天线须在全方位范围内保证一定的带宽和增益。为此我们设计出一种全方位圆柱体螺旋微带天线，它把1/4波长的微带谐振器呈螺旋状地绕在具有一定厚度(h)的空心圆柱体上，其微带贴片与地板构成同轴圆柱体，体积比较短小，可以和任何载体(例如汽车)共形，同时可以设计成任何规格(50Ω，75Ω)与同轴电缆联结，不须匹配网络，且空芯内部可以安装有源电子器件，图1就是1/4波长全方位微带螺旋天线的示意图，其中(a)是λg/4的微带谐振器，(b)是λg/4微带螺旋贴片天线的示意图［1］。