一种多频段信号集成放大器及其天线论文和设计-杨瑞典

全文摘要

本实用新型涉及天线器材领域，公开了一种多频段信号集成放大器及其天线，所述信号至少包括一组FM与VHF信号和一组UHF信号，所述集成放大器包括第一信号处理电路、第二信号处理电路、放大电路、信号分配电路、增益控制电路和电源。在第一信号处理电路中，FM与VHF信号从第一信号输入端输入后，经过第一匹配隔离电路进行阻抗匹配和杂波过滤，再经低通滤波电路滤除高频信号，完成FM与VHF信号初步调制处理；UHF信号在第二信号处理电路中完成初步调制处理；分别经过第一信号处理电路、第二信号处理电路初步调制处理的FM与VHF信号和UHF信号混合进入放大电路，经放大电路放大后，由信号分配电路分路输出清晰还原的FM\/VHF\/UHF信号。

主设计要求

1.一种多频段信号集成放大器，其特征在于，包括第一信号处理电路（100），包括顺序连接的第一信号输入端（110）、第一匹配隔离电路（120）和低通滤波电路（130），第一信号输入端用于输入FM与VHF信号，第一匹配隔离电路用于对FM与VHF信号进行阻抗匹配与隔离，低通滤波电路用于对FM与VHF信号进行滤波；第二信号处理电路（200），包括顺序连接的第二信号输入端（210）、第二匹配隔离电路（220）和高通滤波电路（230），第二信号输入端用于输入UHF信号，第二匹配隔离电路用于对UHF信号进行阻抗匹配与隔离，高通滤波电路用于对UHF信号进行滤波；放大电路（300），用于对FM与VHF信号和UHF信号进行放大，具有放大电路输入端和放大电路输出端，所述低通滤波电路和高通滤波电路与放大电路输入端连接；信号分配电路（400），连接所述放大电路输出端，用于分路输出经过放大处理的信号，具有用于输出FM\/VHF\/UHF信号的第一信号输出端（410）和用于输出FM\/VHF\/UHF信号或VHF\/UHF信号的第二信号输出端（420）；增益控制电路（500），一端连接信号分配电路，用于调节增益；电源（600），连接放大电路输出端和增益控制电路另一端，用于给放大电路和增益控制电路供电。

设计方案

1.一种多频段信号集成放大器，其特征在于，包括

第一信号处理电路（100），包括顺序连接的第一信号输入端（110）、第一匹配隔离电路（120）和低通滤波电路（130），第一信号输入端用于输入FM与VHF信号，第一匹配隔离电路用于对FM与VHF信号进行阻抗匹配与隔离，低通滤波电路用于对FM与VHF信号进行滤波；

第二信号处理电路（200），包括顺序连接的第二信号输入端（210）、第二匹配隔离电路（220）和高通滤波电路（230），第二信号输入端用于输入UHF信号，第二匹配隔离电路用于对UHF信号进行阻抗匹配与隔离，高通滤波电路用于对UHF信号进行滤波；

放大电路（300），用于对FM与VHF信号和UHF信号进行放大，具有放大电路输入端和放大电路输出端，所述低通滤波电路和高通滤波电路与放大电路输入端连接；

信号分配电路（400），连接所述放大电路输出端，用于分路输出经过放大处理的信号，具有用于输出FM\/VHF\/UHF信号的第一信号输出端（410）和用于输出FM\/VHF\/UHF信号或VHF\/UHF信号的第二信号输出端（420）；

增益控制电路（500），一端连接信号分配电路，用于调节增益；

电源（600），连接放大电路输出端和增益控制电路另一端，用于给放大电路和增益控制电路供电。

2.根据权利要求1所述的多频段信号集成放大器，其特征在于，还包括连接于放大电路输入端的正向信号保护电路（710）和连接于放大电路输出端的逆向信号保护电路（720），用于保护放大电路。

3.根据权利要求2所述的多频段信号集成放大器，其特征在于，所述正向信号保护电路和逆向信号保护电路均由一端接地的两个反向并联二极管组成。

4.根据权利要求1所述的多频段信号集成放大器，其特征在于，所述增益控制电路包括相互连接的增益调节部分（510）和增益匹配部分（520），所述增益调节部分连接电源，增益匹配部分连接信号分配电路。

5.根据权利要求4所述的多频段信号集成放大器，其特征在于，所述增益匹配部分由至少一个二极管组成，或者由至少一个二极管与若干呈串联或并联关系的电阻串联组成。

6.根据权利要求4所述的多频段信号集成放大器，其特征在于，还包括用于滤除超高频段信号的超高频段滤波器（730），所述增益调节部分和增益匹配部分通过超高频段滤波器相连。

7.根据权利要求1所述的多频段信号集成放大器，其特征在于，所述放大电路为低噪声系数放大IC。

8.一种应用于如权利要求1~7任一项所述多频段信号集成放大器的天线，其特征在于，所述天线包括一组发射或接收FM与VHF信号的第一振子（800）和一组发射或接收UHF信号的第二振子（900），所述第一振子具有与第一信号输入端或第一信号输出端连接的第一接线端（801），所述第二振子具有与第二信号输入端或第二信号输出端连接的第二接线端（901）。

9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，所述第一振子包括开口相对设置且均呈匚字形结构的第一左振子条（810）和第一右振子条（820），所述第一左振子条包括顺序连接的左上边（811）、左侧边（812）和左下边（813），第一右振子条包括顺序连接的右上边（821）、右侧边（822）和右下边（823），所述左下边背离左侧边的一端连接有具有第一接线端的第一左引线（814），所述右下边背离右侧边的一端连接有具有第一接线端的第一右引线（824）；所述第二振子包括一字排列且均呈一字形结构的第二左振子条（910）和第二右振子条（920），所述第二左振子条和第二右振子条相对的一端分别连接有具有第二接线端的第二左引线（911）和第二右引线（921）。

10.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，所述第一左振子条的总长度与第一右振子条的总长度不同，第二左振子条的总长度与第二右振子条的总长度不同。

设计说明书

技术领域

本发明涉及天线器材领域，更具体地，涉及一种多频段信号集成放大器及其天线。

背景技术

无线通信系统中的无线设备（例如，蜂窝电话或智能电话）可以发射和接收数据以用于双向通信。无线设备可包括用于数据传送的发射机以及用于数据接收的接收机。对于数据传送，发射机可以用数据来调制调频（FM）或射频（RF）载波信号以获得经调制的FM信号或RF信号，放大经调制的FM信号或RF信号以获得具有恰当输出功率电平的经放大FM信号或RF信号，并经由天线将该经放大的FM信号或RF信号发射到基站。对于数据接收，接收机可经由天线获得收到的FM信号或RF信号并且可放大和处理该收到的FM信号或RF信号以恢复由基站发送的数据。

无线设备可包括数个放大器，其中每个放大器被设计成针对该无线设备所支持的宽频率范围中的部分频率的信号放大。放大器的数量关系到无线设备的体积和材料成本，采用尽可能少的放大器来支持相同宽频率范围的信号放大是开发者和使用者所期望的。现有技术中，采用尽可能少的放大器来放大宽频率范围的RF信号可能有迹可循，但从未采用同一放大器来放大宽频率范围的FM信号和RF信号。

发明内容

有鉴于此，本发明为克服上述现有技术所述的至少一种不足，提供一种可清晰还原RF信号和FM信号的多频段信号集成放大方法以及运用该方法的多频段信号集成放大器和应用该放大方法或放大器的天线。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种多频段信号集成放大方法，所述信号至少包括一组FM与VHF信号和一组UHF信号，所述集成放大方法为：FM与VHF信号和UHF信号分别经过阻抗匹配和滤波电路后混合送入同一可控增益的放大电路，再经过信号分配电路后，分路输出经过放大处理的信号。

FM与VHF信号和UHF信号这两组信号分别经过阻抗匹配、滤波电路后，再混合送入同一个放大电路，保证两组信号各自传送、互不影响，两组信号共用一个放大电路，有利于设备体积减小和材料成本的缩减。采用可控增益的放大电路，方便使用者在一定范围内调节到最佳的信号放大效果，在最大可能减少放大器数量的同时保证FM、VHF、UHF信号的清晰还原。经过放大的FM信号和RF（即VHF和UHF）信号的通过信号分配电路的分配，变成两路射频输出，一路（VHF\/UHF信号）可接电视机，另一路（FM\/VHF\/UHF信号）可接电视机或收音机，或者两路（FM\/VHF\/UHF信号）均可接电视机或收音机，满足两个设备同时使用。

随之超高频段（如4G频段）信号的普及，以及超高频段信号覆盖范围的扩大和强度不断提高，为避免高频段信号对FM信号和RF信号的影响，所述FM与VHF信号和UHF信号混合送入同一放大电路后依次经超高频段滤波器、信号分配电路分路输出。FM与VHF信号以及UHF信号通过超高频段滤波器将手机4G频段或更高频段信号滤除，使手机信号不能干扰到电视\/FM信号的接收。

本发明的另一个目的在于提供一种多频段信号集成放大器，包括

第一信号处理电路，包括顺序连接的第一信号输入端、第一匹配隔离电路和低通滤波电路，第一信号输入端用于输入FM与VHF信号，第一匹配隔离电路用于对FM与VHF信号进行阻抗匹配与隔离，低通滤波电路用于对FM与VHF信号进行滤波；

第二信号处理电路，包括顺序连接的第二信号输入端、第二匹配隔离电路和高通滤波电路，第二信号输入端用于输入UHF信号，第二匹配隔离电路用于对UHF信号进行阻抗匹配与隔离，高通滤波电路用于对UHF信号进行滤波；

放大电路，用于对FM与VHF信号和UHF信号进行放大，具有放大电路输入端和放大电路输出端，所述低通滤波电路和高通滤波电路与放大电路输入端连接；

信号分配电路，连接所述放大电路输出端，用于分路输出经过放大处理的信号，具有用于输出FM\/VHF\/UHF信号的第一信号输出端和用于输出FM\/VHF\/UHF信号或VHF\/UHF信号第二信号输出端；

增益控制电路，一端连接信号分配电路，用于调节增益；

电源，连接放大电路输出端和增益控制电路另一端，用于给放大电路和增益控制电路供电。

在第一信号处理电路中，FM与VHF信号从第一信号输入端输入后，经过第一匹配隔离电路进行阻抗匹配和杂波过滤，再经低通滤波电路滤除高频信号，完成FM与VHF信号初步调制处理；在第二信号处理电路中，UHF信号从第二信号输入端输入后，经过第二匹配隔离电路进行阻抗匹配和杂波过滤，再经高通滤波电路滤除低频信号，完成UHF信号的初步调制处理；分别经过第一信号处理电路、第二信号处理电路初步调制处理的FM与VHF信号和UHF信号混合进入放大电路，经放大电路放大后，由信号分配电路分路输出清晰还原的FM\/VHF\/UHF信号。

放大电路与信号分配电路之间接入增益控制电路以及为放大电路和增益控制电路供电的电源，使得使用者可以根据实际需要将放大器调节到最佳的信号放大效果，保证被需要的信号得到更优质的还原。

所述放大电路优选低噪声系数放大IC，进一步提高射频电视节目和FM音质的还原清晰度。

高强度信号输入或多或少会对放大电路的使用寿命造成影响，为保护放大电路，本发明还包括连接于放大电路输入端的正向信号保护电路和连接于放大电路输出端的逆向信号保护电路。具体而言，所述正向信号保护电路和逆向信号保护电路均由一端接地的两个反向并联二极管组成。

所述增益控制电路包括相互连接的增益调节部分和增益匹配部分，所述增益调节部分连接电源，增益匹配部分连接信号分配电路。

所述增益匹配部分由至少一个二极管组成，或者由至少一个二极管与若干呈串联或并联关系的电阻串联组成。既能起到增益匹配的作用，又能防止4G信号等超高频段信号从输出端进入放大器干扰FM与VHF信号和UHF信号的放大处理和输出，最终影响节目效果和音质效果。

随之超高频段（如4G频段）信号的普及，以及超高频段信号覆盖范围的扩大和强度不断提高，为避免高频段信号对FM信号和RF信号的影响，所述放大器还包括用于滤除4G等超高频段信号的超高频段滤波器，所述增益调节部分和增益匹配部分通过超高频段滤波器相连。FM与VHF信号以及UHF信号通过超高频段滤波器将手机4G频段或更高频段信号滤除，使手机信号不能干扰到电视\/FM信号的接收。

本发明还提供了一种应用于上述多频段信号集成放大方法或放大器的天线，所述天线包括一组发射或接收FM与VHF信号的第一振子和一组发射或接收UHF信号的第二振子，所述第一振子具有与第一信号输入端或第一信号输出端连接的第一接线端，所述第二振子具有与第二信号输入端或第二信号输出端连接的第二接线端。

本发明采用第一振子发射或接收FM与VHF信号，即将FM与VHF振子设计成一个振子结构，在保证一定接收效果的前提下降低了成本，结合本发明所述的放大方法或放大器，大大地提高了信号的发射或接收效果。可以将第一振子和第二振子设置在同一非金属基板上，方便批量组装；也可以将第一振子和第二振子分别用金属片制作，降低材料成本；还可以将第一振子和第二振子分别设置在不同的非金属基板上；本发明优选第一种方式。

具体地，所述第一振子包括开口相对设置且均呈匚字形结构的第一左振子条和第一右振子条，所述第一左振子条包括顺序连接的左上边、左侧边和左下边，第一右振子条包括顺序连接的右上边、右侧边和右下边，所述左下边背离左侧边的一端连接有具有第一接线端的第一左引线，所述右下边背离右侧边的一端连接有具有第一接线端的第一右引线；所述第二振子包括一字排列且均呈一字形结构的第二左振子条和第二右振子条，所述第二左振子条和第二右振子条相对的一端分别连接有具有第二接线端的第二左引线和第二右引线。

为了更好地发射或接收信号，第一左振子条的总长度与第一右振子条的总长度不同，第二左振子条的总长度与第二右振子条的总长度不同。

为方便批量组装，所述第一振子与第二振子设置在同一非金属基板上。所述左上边、右上边、第二左振子条与第二右振子条的长度之和小于左下边与右下边的长度之和，所述第二左振子条和第二右振子条设置在左上边与右上边之间且与左上边及右上边同线设置（即四者位于同一直线上）。为方便接线，所述第一左引线与第二左引线同线设置，第一右引线与第二右引线同线设置。

本发明与现有技术相比较有如下有益效果：FM与VHF信号和UHF信号这两组信号分别经过阻抗匹配、滤波电路后，再混合送入同一个放大电路，保证两组信号各自传送、互不影响，两组信号共用一个放大电路，有利于设备体积减小和材料成本的缩减。采用可控增益的放大电路，方便使用者在一定范围内调节到最佳的信号放大效果，在最大可能减少放大器数量的同时保证FM、VHF、UHF信号的清晰还原。经过放大的FM信号和RF（即VHF和UHF）信号的通过信号分配电路的分配，变成两路射频输出，一路（UHF信号）可接电视机，另一路（FM与VHF信号）可接电视机或收音机，方便使用者使用。放大电路优选低噪声系数放大IC，进一步提高射频电视节目和FM音质的还原清晰度。FM与VHF信号以及UHF信号通过超高频段滤波器将手机4G频段或更高频段信号滤除，使手机信号不能干扰到电视\/FM信号的接收。

附图说明

图1是方法实施例的示意图。

图2是放大器的电路图。

图3是第一振子与第二振子的结构示意图。

附图标记说明：第一信号处理电路100，第一信号输入端110，第一匹配隔离电路120，低通滤波电路130，第二信号处理电路200，第二信号输入端210，第二匹配隔离电路220，高通滤波电路230，放大电路300，信号分配电路400，第一信号输出端410，第二信号输出端420，增益控制电路500，增益调节部分510，增益匹配部分520，电源600，正向信号保护电路710，逆向信号保护电路720，超高频段滤波器730，第一振子800，第一左振子条810，左上边811，左侧边812，左下边813，第一左引线814，第一右振子条820，右上边821，右侧边822，右下边823，第一右引线824，第一接线端801，第二振子900，第二左振子条910，第二左引线911，第二右振子条920，第二右引线921，第二接线端901。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

放大方法实施例

如图1所示，一种多频段信号集成放大方法，所述信号至少包括一组FM与VHF信号和一组UHF信号，所述集成放大方法为：FM与VHF信号和UHF信号分别经过阻抗匹配和滤波电路后混合送入同一可控增益的放大电路，再经过信号分配电路后，分路输出经过放大处理的信号。

放大器实施例

如图2所示，一种多频段信号集成放大器，包括

第一信号处理电路100，包括顺序连接的第一信号输入端110、第一匹配隔离电路120和低通滤波电路130，第一信号输入端110用于输入FM与VHF信号，第一匹配隔离电路120用于对FM与VHF信号进行阻抗匹配与隔离，低通滤波电路130用于对FM与VHF信号进行滤波；

第二信号处理电路200，包括顺序连接的第二信号输入端210、第二匹配隔离电路220和高通滤波电路230，第二信号输入端210用于输入UHF信号，第二匹配隔离电路220用于对UHF信号进行阻抗匹配与隔离，高通滤波电路230用于对UHF信号进行滤波；

放大电路300，用于对FM与VHF信号和UHF信号进行放大，具有放大电路300输入端和放大电路300输出端，所述低通滤波电路130和高通滤波电路230与放大电路300输入端连接；

信号分配电路400，连接所述放大电路300输出端，用于分路输出经过放大处理的信号，具有用于输出FM\/VHF\/UHF信号的第一信号输出端410和用于输出FM\/VHF\/UHF信号或VHF\/UHF信号第二信号输出端420；

增益控制电路500，一端连接信号分配电路400，用于调节增益；

电源600，连接放大电路300输出端和增益控制电路500另一端，用于给放大电路300和增益控制电路500供电。

在第一信号处理电路100中，FM与VHF信号从第一信号输入端110输入后，经过第一匹配隔离电路120进行阻抗匹配和杂波过滤，再经低通滤波电路130滤除高频信号，完成FM与VHF信号初步调制处理；在第二信号处理电路200中，UHF信号从第二信号输入端210输入后，经过第二匹配隔离电路220进行阻抗匹配和杂波过滤，再经高通滤波电路230滤除低频信号，完成UHF信号的初步调制处理；分别经过第一信号处理电路100、第二信号处理电路200初步调制处理的FM与VHF信号和UHF信号混合进入放大电路300，经放大电路300放大后，由信号分配电路400分路输出清晰还原的FM\/VHF\/UHF信号。

放大电路300与信号分配电路400之间接入增益控制电路500以及为放大电路300和增益控制电路500供电的电源600，使得使用者可以根据实际需要将放大器调节到最佳的信号放大效果，保证被需要的信号得到更优质的还原。

所述放大电路300优选低噪声系数放大IC，进一步提高射频电视节目和FM音质的还原清晰度。

高强度信号输入或多或少会对放大电路300的使用寿命造成影响，为保护放大电路300，本发明还包括连接于放大电路300输入端的正向信号保护电路710和连接于放大电路300输出端的逆向信号保护电路720。具体而言，所述正向信号保护电路710和逆向信号保护电路720均由一端接地的两个反向并联二极管组成。

所述增益控制电路500包括相互连接的增益调节部分510和增益匹配部分520，所述增益调节部分510连接电源600，增益匹配部分520连接信号分配电路400。

所述增益匹配部分520由至少一个二极管组成，或者由至少一个二极管与若干呈串联或并联关系的电阻串联组成。既能起到增益匹配的作用，又能防止4G信号等超高频段信号从输出端进入放大器干扰FM与VHF信号和UHF信号的放大处理和输出，最终影响节目效果和音质效果。

随之超高频段（如4G频段）信号的普及，以及超高频段信号覆盖范围的扩大和强度不断提高，为避免高频段信号对FM信号和RF信号的影响，所述放大器还包括用于滤除4G信号的超高频段滤波器730，所述增益调节部分510和增益匹配部分520通过超高频段滤波器730相连。FM与VHF信号以及UHF信号通过超高频段滤波器730将手机4G频段或更高频段信号滤除，使手机信号不能干扰到电视\/FM信号的接收。

天线实施例

如图3所示，一种应用于上述多频段信号集成放大方法或放大器的天线，所述天线包括一组发射或接收FM与VHF信号的第一振子800和一组发射或接收UHF信号的第二振子900，所述第一振子800具有与第一信号输入端110或第一信号输出端410连接的第一接线端801，所述第二振子900具有与第二信号输入端210或第二信号输出端420连接的第二接线端901。

本发明采用第一振子800发射或接收FM与VHF信号，即将FM与VHF振子设计成一个振子结构，在保证一定接收效果的前提下降低了成本，结合本发明所述的放大方法或放大器，大大地提高了信号的发射或接收效果。可以将第一振子800和第二振子900设置在同一非金属基板上，方便批量组装；也可以将第一振子800和第二振子900分别用金属片制作，降低材料成本；还可以将第一振子800和第二振子900分别设置在不同的非金属基板上；本发明优选第一种方式。

具体地，所述第一振子800包括开口相对设置且均呈匚字形结构的第一左振子条810和第一右振子条820，所述第一左振子条810包括顺序连接的左上边811、左侧边812和左下边813，第一右振子条包括顺序连接的右上边821、右侧边822和右下边823，所述左下边813背离左侧边812的一端连接有具有第一接线端801的第一左引线814，所述右下边823背离右侧边822的一端连接有具有第一接线端801的第一右引线824；所述第二振子900包括一字排列且均呈一字形结构的第二左振子条910和第二右振子条920，所述第二左振子条910和第二右振子条920相对的一端分别连接有具有第二接线端901的第二左引线911和第二右引线921。

为了更好地发射或接收信号，第一左振子条810的总长度与第一右振子条的总长度不同，第二左振子条910的总长度与第二右振子条920的总长度不同。

为方便批量组装，所述第一振子800与第二振子900设置在同一非金属基板上。所述左上边811、右上边821、第二左振子条910与第二右振子条920的长度之和小于左下边813与右下边823的长度之和，所述第二左振子条910和第二右振子条920设置在左上边811与右上边821之间且与左上边811及右上边821同线设置（即四者位于同一直线上）。为方便接线，所述第一左引线814与第二左引线911同线设置，第一右引线824与第二右引线921同线设置。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

设计图

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