專利名稱：全頻道定向有源天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電視接收天線，是一種適于V-U全頻道電視使用的寬頻帶定向有源天線。
目前，為解決室內天線因電視信號太弱，收看效果不佳，和單個專用頻道室外天線不能收看多頻道電視節(jié)目的缺點，廣泛采用寬頻帶室外天線，但由于寬頻帶天線受天線原理及技術限制，其天線增益都比較低，且很不平均，頻道增益一般最高僅3分貝左右，圖象質量仍不能滿足?，F(xiàn)在還有采用多個專用頻道天線組合的室外天線，或在天線到接收機之間加裝天線放大器。但組合天線總體結構龐大，安裝、使用費大，不宜單戶電視機用戶單獨采用，而且易遭雷擊，不夠安全;采用放大器技術也存在電路結構復雜，制造成本高，效果也仍不理想的弱點。經檢索，英國專利GB-1507674提出一種環(huán)形天線，天線元是一個成雙環(huán)形的天線陣，由許多間隔的、大體上成直線排列的天線所組成，在環(huán)形天線的環(huán)上有一處裝有終端負載。選擇此負載的阻抗匹配來改變環(huán)的輻射圖象和提供所希望的輻射圖象。蘇聯(lián)專利SU-902123提出了一種有源方環(huán)形定向接收天線，其特點是改變了常規(guī)的在天線輸出處接差動放大器的做法，而采用在環(huán)形天線的端部跨接差動變壓器、繼之接入差動放大器和附加放大器的技術，從而改進天線的定向性。上述GB-1507674專利是一種適用短波的有源天線，而SU-902123專利不屬末端加載環(huán)形天線技術范圍。本發(fā)明與上述二項專利技術均不相同。
本發(fā)明提供了一種新型環(huán)狀V-U全頻道定向有源天線，把環(huán)狀天線元和接收、處理輻射波的微帶技術電路之間作一體化設計，使之具有小型化、寬頻帶、高增益、低噪聲、單指向的特點，達到結構簡單，安裝使用方便，在全頻道范圍內收看電視圖象質量優(yōu)化的目的。
本發(fā)明由天線支架、天線元、饋線、輸入電路、放大電路及電源等部分組成。本發(fā)明中，天線元是基于加載環(huán)形天線技術原理設計的。天線元采用寬金屬帶環(huán)形結構，由兩塊半環(huán)形寬金屬帶構成，以起始端對起始端、末端對末端相對地裝在天線支架上。采用寬金屬帶是利用其比線狀材料具有展寬頻帶域的特點。這樣的天線元其起始端與輸入電路的輸入端相接，末端處接有加載阻抗ZR，而且令此ZR近似于天線影像阻抗ZC，使這種天線元的接收波瓣在V-U全頻道的極寬頻帶范圍內具有單指向性。本發(fā)明的輸入電路采用微帶技術和輸送線變壓器設計而成，電路一端接天線元的起始端，另一端與下一級放大電路輸入端相接，該輸入電路的特性阻抗為250Ω左右;其放大電路是一種寬頻帶放大電路，由高頻低噪聲晶體管及其配置元件、負反饋回授電路、高頻交連電容及濾波電容所組成。
用寬金屬帶做的天線元，其環(huán)形結構可具體制成上、下端不同直徑的圓臺形、倒圓臺形，也可制成上、下相同直徑的圓筒形，其上、下端直徑可在100～500毫米范圍內取用。同時，對每塊寬金屬帶兩端作電性能漸變過渡技術處理，其余部分仍呈等寬度金屬帶;也可對寬金屬帶作全帶的漸變過渡技術處理，使整個寬金屬帶呈不等寬度，對寬金屬帶作漸變過渡處理的目的是使天線元本身具有良好的、均衡的影象阻抗ZC，使其與輸入電路的微帶特阻相連接時具有低于2駐波比的良好傳輸性能。在兩塊半環(huán)形寬金屬帶裝配在其形狀和尺寸與天線元環(huán)形結構相適應的天線支架上時，兩端的裝配間距為25～35毫米。兩塊半環(huán)形寬金屬帶末端的配置加載阻抗其阻值取100～600Ω。
為提高VHF高端與UHF段的信號增益與幅頻特性，并降低輸送線變壓器對UHF頻段傳輸能量的插入損耗，輸入電路中輸送線變壓器的平行輸送線繞組線長度控制在60～100毫米之間。
根據特定需要，放大電路可采用二級放大，在弱、微電場地區(qū)收看時可采用三級放大。
本發(fā)明的電源用6V～4.5V的直流電源。
本發(fā)明的優(yōu)點是由于用幅度寬的板狀金屬帶做天線元，并通過對天線元作漸變過渡電性能技術處理和在其末端配置加載阻抗，使本發(fā)明的天線元具有小型化、寬頻帶、單指向性和一個受到減弱的天線增益;由于輸入電路采用微帶技術實現(xiàn)V-U全頻道頻段的榪貢浠?，它矇墨可覇TＶぬ煜咴朧淙氳緶返淖榪蠱ヅ湓赩-U全頻道頻段內具有≤2駐波比的良好傳輸特性外，還可以消除一般輸入電路采用LCR組成的高、低通電路所引起的插入損耗，提高傳輸效率;由于本發(fā)明的放大電路是作為有源天線部份設計的，在保證不損害、不劣化天線元與輸入電路優(yōu)點基礎上通過提高天線增益，降低天線與電視接收機之間的系統(tǒng)噪聲系數和良好幅頻特性的系統(tǒng)優(yōu)化設計，從而使本發(fā)明天線具有提高電視信號強度和相對地提高了電視信號信噪比的電性功能，達到了優(yōu)化電視圖象質量的目的。因此，本發(fā)明在電特性上具有小型化、寬頻帶、低噪聲、高增益和單指向特性的良好電性能，在實用價值上具有結構簡單、體積小、制造成本低，安裝使用方便的優(yōu)點。此外，由于它可以置于房屋自然防雷擊保護曲線內工作，可消除遭雷擊的不安全因素。
以下結合實施例對本發(fā)明作具體描述。


圖1為本發(fā)明中圓臺形天線的實體模型圖，其中1，2為半環(huán)形寬金屬帶，3為天線支架，A1、A2為起始端，B1、B2為末端，4為加載電阻，5為電路匣，6為饋線。
圖2為本發(fā)明中倒圓臺形天線的實體模型圖。
圖3為本實明的一種圓筒形天線元的示意圖。
圖4為本發(fā)明的具有一級放大的電路圖，其中D1、D2為電路的輸入端，7為輸送線變壓器，G為放大電路的輸入端，C1、C2、C3、C4為電容，R1、R2、R3為電阻，L1、L2、L3為電感，BG為晶體管。
圖5為本發(fā)明的具有二級放大的電路圖。
參閱附圖1，天線支架3制成為高度為110毫米、上端圓周直徑為210毫米、下端圓周直徑為320毫米的圓臺形環(huán)形結構，其上裝有用寬度為100毫米的有色金屬帶制成的兩塊半環(huán)形寬金屬帶1和2，按天線支架3的周徑計算把寬金屬帶1和2的長度各截短20～25毫米，每塊半環(huán)形金屬帶的起始端A1、A2和末端B1、B2都從端邊起向內至100毫米處對上下兩邊均作30°坡角處理，其余部份仍呈等寬度。在此寬金屬帶端部沿中心線從端邊向內5毫米位置上打安裝孔，把此兩塊經過漸變過渡技術處理的半環(huán)形寬金屬帶1和2在兩端各以相隔25毫米的間距安裝在相應尺寸的天線支架上構成天線元。如圖1所示，兩塊半環(huán)形寬金屬帶的起始端A1、A2與電路匣中的輸入電路相接，末端B1、B2跨接加載電阻4，其阻值為200～220Ω。
由圖4知，本發(fā)明的電路部分包括由輸送線變壓器7組成的輸入電路、由一級晶體管放大的放大電路和電源。天線源起始端A1、A2與輸送線變壓器7的輸入端D1、D2相接，輸送線變壓器的平行輸送線繞組線長度取70毫米。圖4中放大晶體管BG是一只高頻低噪聲管，其特征頻率fT＞5GHZ;調節(jié)BG管放大作用的配置元件是電阻R1、電感L1和L2;負反饋回授電路由R2、L2、C2、R1組成，插入BG管集電極和基極之間，起電路放大的穩(wěn)定作用;C3和C4是按常規(guī)配置的高頻交連電容，C1是濾波電容。為了使這種單級放大電路在頻帶寬度達800MHZ，fH/fL復蓋指數高達16以上的條件下具有良好的幅頻特性(要求在頻帶寬度8MHZ＜1dB)和一個比較平坦的增益量，本發(fā)明在VHF低頻段采用適當提高R1阻值和L3電感值來完成，在UHF頻段設計上，通過提高L1和L2的電感比值，使L1/L2≌3，從而提高了UHF頻段中高端的增益量。為降低放大電路高調、互調互擾，本發(fā)明的設計是，在直流電源E＝6V～4.5V條件下，取最佳R1值，使此R1接入集電極電路中時晶體管BG處于最佳工作曲線電流區(qū)。
本發(fā)明的另外幾個實施例，其基本結構與上述實施例相同，僅在采用構成天線元的結構尺寸、接入的加載阻抗的阻值和相應的天線電路的元器件特性參數選擇上有所區(qū)別。其中一個實施例牽∮每磯任 00毫米的有色金屬帶制成上端圓周直徑為280毫米，下端圓周直徑為390毫米的圓臺形天線元，半環(huán)形寬金屬帶1和2末端B1、B2處跨接的加載電阻4為240Ω，電路仍為一級放大電路。
第三個實施例是取用寬度為80毫米的有色金屬帶，制成下端圓周直徑為140毫米，上端圓周直徑為230毫米的倒圓臺形天線元，取加載電阻4的阻值為180Ω，電路采用二級放大電路。
對以上實施例進行了具體測試，達到以下設計指標

用此樣機在中強和弱電場地點作收看對比試驗，與七振子室外寬帶天線相比，在VHF低端頻段可提高電視信號5～10dB，在VHF高端與UHF頻段可提高電視信號10～15dB，在無嚴重屏蔽條件下使用本發(fā)明天線，可以提高電視信號信噪比5～15dB，提高電視圖象質量1～2個等級。使電視圖象質量明顯提高，圖象清晰、彩色純正，在弱信號地區(qū)，本發(fā)明天線可以伸遠電視收看距離5～20公里，并具有較為明顯的消除后側方向反射波與多向傳播形成的重影干擾的作用。
權利要求
1.一種包括天線支架、天線元、末端加載阻抗、饋線、輸入電路、放大電路及電源組成的V-U全頻道定向有源天線，其特征在于A)天線元是寬金屬帶環(huán)形結構，由兩塊半環(huán)形寬金屬帶1和2構成，以起始端A1對起始端A2、末端B1對末端B2相對地裝在天線支架3上；B)輸入電路由輸送線變壓器7組成，a)輸送線變壓器的輸入端D1和D2與半環(huán)形寬金屬帶1和2的起始端A1和A2相接，b)輸送線變壓器7的輸出端接放大電路輸入端G，c)放大電路由高頻低噪聲晶體管BG及其配置元件、負反饋回授電路、高頻交連電容及濾波電容所組成。
2.根據權利要求1所述的定向有源天線，其特征為寬金屬帶環(huán)形結構的直徑為100～500毫米，與其相適應的天線支架3其形狀可制成上下端不同直徑的圓臺形或倒圓臺形，也可制成上下直徑相同的圓筒形。
3.根據權利要求1或2所述的定向有源天線，其特征為所說的兩塊半環(huán)形寬金屬帶1和2的兩端各作電性能漸變過渡處理，其余部分仍呈等寬度，也可對全帶作不等寬度的漸變過渡處理。
4.根據權利要求3所述的定向有源天線，其特征為裝在天線支架3上的兩塊半環(huán)形寬金屬帶1和2兩端的裝配間距為25～35毫米。
5.根據權利要求1所述的定向有源天線，其特征為所說的加載阻抗4其阻值為100～600Ω。
6.根據權利要求1所述的定向有源天線，其特征為所說的輸送線變壓器7的平行輸送線繞組線長度為60～100毫米。
7.根據權利要求1或6所述的定向有源天線，其特征為放大電路中負載電感L1和回授電感L2的電感量比值為L1/L2≌3。
8.根據權利要求1所述的定向有源天線，其特征為放大電路可根據特定需要，采用一、二、三級放大電路。
9.根據權利要求1所述的定向有源天線，其特征為所說的電源用6v～4.5v直流電源。
全文摘要
本發(fā)明是一種電視接收天線，適用于收看V—U全頻道電視。其特點是天線由天線元，輸入、放大電路及電源組成，天線元采用寬金屬帶環(huán)形結構，末端配置加載阻抗；輸入、放大電路為微帶技術電路，與天線元饋電點相接。
文檔編號H01Q23/00GK1032410SQ87106699
公開日1989年4月12日 申請日期1987年9月30日 優(yōu)先權日1987年9月30日
發(fā)明者衛(wèi)關沐 申請人:衛(wèi)關沐