【doc】甚高频抗重影电视接收天线研究

【doc】甚高频抗重影电视接收天线研究 甚高频抗重影电视接收天线研究 ?第23巷第8新 1995年8月 华南理工大学(自然科学版) JournalofSouthChinaUniversityofTechnology (NaturalScienee) Vo【.23No.8 August1995 76 甚高频抗重影电视接收天线研究 林志罗惠萍,谢泽明 王电系) 27I 摘要本文提出一个甚高频抗重影电视接收天线.以二频道为例,了小尺寸八木天 线前后比FIB的窄带性及展宽额带的方法.台理地配置FIB,实现抗重影性能. 茎詈;攀;堕商枇.中圉资料分类号;TN827.2…',. 重影是影响电视图象质量的主要园索之一.城市的发展,高层建筑越来越多,严重地影响 电视电渡传播0】,重影问题更为突出消除或减弱重影,即所谓抗重影,是多年来国内外所关注 并致力解决的难题抗重影涉及的面很广,方法多种多样Cz],其中之一是利用天线方向性,即所 谓抗重影天线. 对抗重影天线提出确定的要求;主瓣宽度尽可能窄;前后辐射比(简称前后比)尽可能大; 副瓣电平尽可能小等.要达到怎样的程度?能达到怎样的水平?应根据实际的需要 和可能而 定.近年来,国内做了很多工作,取得了较好的效果,各有特点0我们研究的是t在强场强区 和中场强区甚高频抗重影电视接收天线.室内电渡的干涉比室外严重得多,为了提高图象质 量,应采用室外天线.为了提高天线方向性,宜采用单频道天线.为了便于架设和防台风,天线 尺寸尽可能小.八木天线结构简单,馈电方便,方阿特性也较好,是甚高频电视接收天线的较好 形式.我们以二频道天线为倒,进行了研究分析.计算和调试. 二频道的中心波长为4.959m,其常规天线尺寸银大,需要缩小.以信号电平而言,强场 强区和中场强区的天线尺寸可大大缩小但是,由于天线的缩小,前后比FiB带宽变窄,需要 展宽在有限的F/B带宽情形下,要合理配置,具有抗重影性能.我们采用振子输入端加感来 缩短振子长度,加阻以展宽频带. 1八木天线的反射器 对于抗重影电视接收天线,限制天线尺寸缩小的主要是天线F/B的频率特性.反射器对 八木天线的性能影响极大,且在某些场合就是使用有反射器的=单元八木天线,故有必要首先_ 对二单元八木天线进行分析.图1是=单元加载八木天线示意图 假定振子上的电流为正弦分布,振子输入端的加截是集中加载反射器电流波腹值与 有源振子电流波腹值L的关系为 来稿日期:1994—08—25 *广东自然科学基金资助项目 林志,男,1936年生,剐教授}主要研究方向:无线电波传播与天线.华南理工大学无 线电工程系,邮 编,510641 华南理工大学第23卷 I,一mI.e /Ri+xL一 V订西F (1) (2) 一- J-tg-~--tg-1X.+XrL(3) 式中,RX为反射器电流渡腹值的辐射阻抗的电阻和电抗分 量;R,咒,为反射器与有源振子电流波腹值的互辐射阻抗的电 阻和电抗分量;x—R为反射器加感线圈归算到电流波腹值的 感抗和损耗电阻. 为了展宽 ll nl- 士.\^,'. , ,^l…\l fl lW/=00 t -=10' - R毗?0 ,300 多Ll /,一一 I 图2反射器电沆模数眦,相角与其 电抗(x+置)关系曲线 Fig.2Currentmodulusm-phaseangle- reactance(X+X)ofreflectorcurves l 图1二单元加载八术天线 Fig.12-elementloaded Yagiantpnna F/E带宽,需在反射器中点接入电阻R,设 此电阻归算到电流波腹值为足一.此时,式(2) 与式(3)中的(R+R,,)项变成(R,,+R+ R). 对F/B来说,两振子问的距离d在0.1A. 到0.3范围内,都能得到很好的效果"一.据 此,为了缩短天线尺寸,我们取d一0.1,即d 一 495.9mm.取反射器长2L一1500ram,有源 振子长2l=1460mm,有源振子馈电点间的距 离=40ram,有源振子输入端加感至谐振(在 中心频率,n上).振子为铅管,直径1Omm.根 据采用的加感线圈结构,经测量,其品质国数 Q?100.以R为参变量,编制计算机程序]. 计算反射器电流模数,相角与电抗(z+ X)的关系,如图2所示.三个R"的差别极 小而并成一条曲线. 根据图1的角度坐标,二单元八木天线的辐射场的模为 E一笙r/sin+COS妒sIn?I+m+2tacos(一~dsinos?)(4) 式中,?为仰角,为方位角(从振子轴算起)卢=.当?一o.,=90.时,为前辐射场; 当?一.?,;一9..时,为后向辐射场.从而得到前后比F/君一20笔dF与反射器 电抗的关系如图3所示,而F/B的频率特性如图4所示. 从图中曲线知;1)调整反射器的加感量,有一对m,值可得到最大的F/B)2)振子变短, F/B的带宽迅速变窄;3)在反射器中接入电阻,牺牲一定的F/B,可有效地改善F带宽. 搿??.m巧如 第8期林志等,甚高频抗重影电视接收天线研究93 55 s0 45 40 3s 30 旦25 20 l0I: 于=0 It一=0n 幢5,Ju' n t,\/ {LL ,r 图4二元八术天线,_,曲线 Fig.4F,B—fctlrvesof2-elementYagi~-lrltf_,rlDa 2对天线前后比频率特性的讨论 小尺寸的八木天线,F/a也可达到很大,但带宽极窄.如满足视频范围的带宽,则F很 小.只能做到在一定的视频范围内仍能保持有一定的F/B.关键的问题是这个具有 一定的 F/a的有限带宽如何配置?对重影的抑制能达到怎样的程度? 波(即所需接收的电视电波)和反射波的图象载频的 相位差.根据图5,t,--tz时间,直射波和反射渡分别为(b)b e?一Acosc~t ~lt—KXAcos(~ot—n 式中,为反射波与直射波的相位差;4是直射波的振 幅;x以是背景电平振幅;K为反射波与直射波之比. 合成波为 el2=Acos~t+KXAcos(埘一口) 其振幅值为 E=以+(KXA)+2AKXAeosa(5) 图5各种情况的波彤 Fig,5Shapesofvariantcase (a)直射键(b)反射i匮(c)(d)台成波植渡后的波形 华南理工太学第23卷 :一时间,直射波和反射波分别为 P一XAcosoZ 合成波为 其振幅为 一 KXAcos(一口) = XAcosoZ+KXAcos( E一/(XA)+口巧干(6) t3—时间,直射波和反射波分别为 矗一XAcoseZ 一 KAcos(一口) 合成波为Ps'一XAcos~+KAcos(~t—a) 其振幅为E.一,/—(XA)2+(KA)z—+2XAKAcosa(7) 当口一0.时,E"=XA+KXA,Es一XA+KA,E>E 当a一180.时,0?一XA—KXA,El_XA—KA,l>丘3{ 可见,n=0.时形成正极性重影,如图5(c)而.=180.时则形成负极性重影,如图5(d) 所以从0.--180.变化时,必定存在某一角度a不会产生重影.显然,不产生重影的条 件为 = E,即 (XA)+(KXA)+2XAKXAcosa一(XA)+(A)+2XAKAcosa 得一cosa: 一 般口约为9O及270. 电视是以残留边带发射的,故实际的视频重影波形如图 6所示可见,当一0.及180.时,波形与图5(c),(d)完全相 同当为其它角度时就有所差别,特别当a一90.及270.时, 视频重影渡好象一个被微分了的矩形波,是视频矩形波的高 频部分.从而得到的结论是t.一0.或180.时壁影最强,而. 一90.或270时重影最弱. 2.2天线前后比带宽的配置 我们注意到.副载频高于图象载频4.43MHz.同时 还注意到,图象接收的幅频特性如图7.可见,为了减弱重影 信号视频高频成分的干扰,为了消除或减弱对图像副载波的 干扰,F/占的频带应为(+0.75)一(+4.43)MHz,其 带宽为3.68MHz.对于重影信号视频低频成分的干扰,可调 整接收天线位置,使a等于或接近90.或270.,使其消除或减 弱 产生反射波的入射波,估计比直射波可减弱约2dB.当 :齄九一一, 几 图6残留边带波视频波形 Fig.6Thevideo,?veof vesligialsMebandWaV8 +O75MHz 图7图象接收幅额特性 Fig.7Amplitude—frequencyeharac teristicofpicturereceiving 入射角接近零度时,一般建筑物外墙的反射系数模为0,270,即反射波比直射波小 11.37dB 如果天线前后比能达到15dB,则进入天线的直射波比反射波大28dB左右.可以说, 在这个情 一 第8期林志等:甚高额抗重影电视接收天线研究 况下,大大地减弱了反射波的干扰,有效地改善了图 象质量当架设天线位置有一定活动范围时,对于数个 的主要反射波是有可能实现接近于90.或270的 3加载五单元八木天线 图8是加载五单元八术天线示意图.是在图2的 基础上再引入三个引向器D.,D与D.引向器的长度 与反射器相同相邻振子同的距离都是.在D.,, D.中分别接入电感工,工mL|和电阻Rm,Rm, 图8加载五单元八术天线R."在限定天线长度下,以F/B而论一采用小的振子 Fig.8Theloaded5-e|ement元间距离是有利的[.据此,我们取d为0.1. 以加阻为参变量,编程对天线F/B进行优化,再 经试验微调,其中一组加载量的结果如下: R呲;200n,足以=R01L=20n,R吼;10n,R呲=5.1n,LqL=0.826H, 厶一1.102,L呲=0,700H,L0孔=0.597FH.L=1.560H 天线,僧频率特性测量曲线如图9,天线昌面方向性图(,=6O.5MHz)测量曲线如图1O, 565758596061驼?646566 MHz) 圈9加载五单元八术天线F/B-f曲线(测量值) Fig.9F/a?fCurateofload5-element Yaglantenna(measured) 而天线电压驻波比测量曲线如图 11(同轴电缆馈线特性阻抗为 75Q).在中心频率上,F/B可达 19dB,而在所要求的频带两边尚 未达10dB,但可加大加载电阻,或 增加振子长度,以提高频带两边 的'/B天线驻波频率特性是好 圈1O加载五单元八术天线方向图(谢量值) Fig.10Patternofh~ded5?eJemeDt Yaglantenna(measured) ,一IIf III广___一l【 565吕960 :/bIHz 图ll加载五单元几术天钱-f曲线(测量值) Fig115一fcurveofloaded5-e[ement Yagiancenna(measured) 牛.? T : ?, L',n2t{r_ c{l_L ?博H8642O04 一?缸 华南理工大学第23卷 的.在中心频率6.05MHz上,测得天线输入阻抗为(62.5+jo)n,天线电压驻波比s为1.2. 该天线在离电视台8.5km处接收二频道的广东岭南台的电平为80.5dB. 4结语 用加感方法缩短八术天线尺寸,用加阻方法展宽F/B频带,仍可能保持一定的F/B,如台 理配置频带,天线具有抗重影性能,这在强场强区和中场强区是可行的. 参考文献 林意,罗惠萍,谢择明.城市电视电波传蟠特性探讨.电渡科学,1992,7(4);57~63 远晦幸男(日)作,裘冠村译,抗重影技术的最近动向.广播与电视拄术,1988.2:50~58 俱新簿.VHF垒频道加载圆环室内天线.电视技术,1983.2:16~83 王新民.抗重彭抛物柱面反射天线,电视技术,1989.11;37~42 镣中精.宽频带,高方向性,小型化电视接收天线.中国电子学台论文集.哈尔滇,1990,74~77 爰金堡着t毕甚显瞢译.超高频天拽.北京^民邮电出版社,1961 刘其中等?天线的计算机辅助.西安:西安电子科技大学出版祉,1988 SturzmanW.L.alldThlel~G.A.AntennaTheoryandDesign.NewYorkl/ohnWileydSo9Pre sB,1981 STUDYONVHFANTIGHOSTTVRECEIVINGANTENNA HZhiLuoHuiHgXieZeming (Dept.ofRadioEng.,SouthChinaUniv.ofTech.) AbstractThispaperproposesanarrangementofveryhighfrequencyantlghostTV receivingantenna.WithTVchannel2asexample,narrowperformanceofsmallsizeYagi antennafront—to—backratioF/BandmethodusedtOexpandtheF/Bbandwidthhasbee analyzed-BydistributingtheF/Bbandwidthreasonably,theantighostabilitycanhe realized. Keywords:television;receivingantennas}loading;/ghost;front—tO— backratio;bandwidtl1 }l7B