專利名稱：全頻道電視接收有源小天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供了一種電視接收機(jī)用的全頻道有源小天線。
全頻道有源小天線是電視接收機(jī)小型室內(nèi)天線的一個(gè)重要領(lǐng)域。在郭澤永編著的“有源天線”一書(shū)中(人民郵電出版社85年4月版)介紹了一種VHF頻段的有源天線。天線振子是一塊600毫米長(zhǎng)的具有對(duì)稱圖形(濾波電路)印刷電路板，兩端用兩個(gè)空心園柱形銅箔作天線的頂電容，電路板中間用一只高頻低噪聲晶體三極管作單級(jí)放大，放大器輸出端經(jīng)平衡／不平衡變換器與不對(duì)稱同軸電纜相接，饋送到電視接收機(jī)。據(jù)介紹這種天線在低頻端約有6分貝的增益，噪聲系數(shù)小于11.6分貝；高頻端約有7分貝的增益，噪聲系數(shù)小于7分貝。這種天線方向性不強(qiáng)，很難消除因反射所造成的重影。
本實(shí)用新型的任務(wù)旨在克服已有技術(shù)的不足，提供一種分立結(jié)構(gòu)的頻帶寬度可以復(fù)蓋整個(gè)VHF和UHF頻段的全頻道電視接收小天線，并且有輸出特性好，方向性強(qiáng)，重影小，增益高，噪聲系數(shù)小，成本低的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的任務(wù)是通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到的天線陣的振子是由n層對(duì)稱振子單元并聯(lián)組成，每層振子單元由金屬導(dǎo)體制成的對(duì)稱振子〔1〕固定在絕緣板〔2〕上，n層振子單元分別用彎角固定在絕緣支柱〔3〕上，絕緣支柱〔3〕固定在底座〔7〕上，底坐〔7〕內(nèi)裝有電路板〔5〕和〔6〕，天線陣的振子用銅皮〔4〕并聯(lián)后接電路板，電路板輸出端接75歐姆同軸電纜，底座〔7〕上還裝有罩子〔8〕。每層振子單元由水平對(duì)稱放置的V形振子組成，V形夾角α為30～40°中的任一角度值，層數(shù)n＝1、2、3、4、5……，通常取n＝3，4，5，6。
無(wú)源網(wǎng)絡(luò)由第一通道和第二通道并聯(lián)組成。第一通道由兩個(gè)帶通濾波器并聯(lián)后接放大器，第二通道為微帶高通濾波器。
有源網(wǎng)絡(luò)是由高頻低噪聲晶體三極管所構(gòu)成的共集電極單管放大器，并設(shè)計(jì)有無(wú)噪聲偏置電路。
為提高各單元振子的帶寬，采用特性阻抗低的V形天線，輸入阻抗幾乎不隨l／λ而變。所用V形天線的輸入阻抗為30～40歐姆，頻率特性平緩，易實(shí)現(xiàn)最佳源電阻等于信號(hào)源內(nèi)阻的低噪聲設(shè)計(jì)要求。
為提高天線效率，得到最大功率傳輸，消除噪聲，解決在VHF頻段工作時(shí)(第二通道開(kāi)路)，天線振子尺寸相對(duì)太小，輻射阻抗低，效率也低的問(wèn)題，在第一通道上接有能實(shí)現(xiàn)阻抗變換的寬帶匹配濾波器。寬帶濾波器由兩個(gè)帶通濾波器并聯(lián)組成，1號(hào)帶通濾波器和2號(hào)帶通濾波器。1號(hào)帶通濾波器選通1～5頻道信號(hào)(45兆赫－95兆赫)；2號(hào)帶通濾波器選通6～12頻道信號(hào)(160兆赫－225兆赫)。寬帶濾波器的輸出阻抗與放大器的輸入阻抗匹配。低增益信號(hào)經(jīng)寬帶濾波后經(jīng)放大器放大，利用晶體管跨導(dǎo)與頻率無(wú)關(guān)及比管子內(nèi)部其它參數(shù)大β倍電阻值的特點(diǎn)，等效了天線輻射電阻。
天線等效輻射電阻＝ 1/(β) (RΣ＋r0)＋ 1/(s)S——晶體管的跨導(dǎo)，S＝ (IC)/26RΣ——天線輻射電阻
r0——基極結(jié)電阻。
因此對(duì)天線等效輻射電阻影響最大的是跨導(dǎo)S。而S可以通過(guò)IC來(lái)調(diào)整。選擇合適的Rb1和Rb2使IC達(dá)到所要求的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)等效輻射電阻與75Ω輸出饋線的阻抗匹配，使天線增益提高。
工作在UHF頻段時(shí)，第一通道開(kāi)路，天線陣對(duì)稱振子相對(duì)變長(zhǎng)，達(dá)到諧振程度能直接獲得較大的天線電流，因此UHF信號(hào)不必經(jīng)有源網(wǎng)絡(luò)放大而只經(jīng)微帶高通濾波后直接與電視機(jī)聯(lián)接。
采用多單元天線陣提高了方向性。天線陣層間距離設(shè)計(jì)滿足了消除柵瓣的條件。理論與實(shí)測(cè)表明，天線單元的層數(shù)以3～6層為佳，層間距離在50～80毫米之間效果最好。
放大器是采用高頻低噪聲晶體管所構(gòu)成的共集電極單管放大器，并設(shè)計(jì)無(wú)噪聲偏置電路。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1天線主視圖圖2天線俯視圖圖3天線電路結(jié)構(gòu)圖圖4微帶高通濾波器電路圖圖1、2是一種實(shí)施例。四層振子單元組成天線陣。層間距離75毫米。每層振子單元均為水平放置的V形天線。V形天線振子1是用直徑大于2毫米的金屬管或棒彎制而成。在本實(shí)施例中用的是直徑4毫米的紫銅棒。V形頂部r為10毫米，角度α為30°。振子一臂長(zhǎng)128.5毫米。兩個(gè)V形振子對(duì)稱固定在絕緣板2上，頂部距離t＝15毫米，總長(zhǎng)L＝272毫米。4層天線單元分別用彎角固定在絕緣支柱3上。各層天線用10毫米寬銅皮4并聯(lián)饋電。饋電銅皮固定在支柱3上。支柱固定在底座7上。底座7上還裝有電路板5和電路板6。底座7用鑄鐵或其它比重較大的材料制做，以降低天線重心。底座7上還裝有罩子8。
圖3是整個(gè)天線的電路結(jié)構(gòu)圖，天線振子通過(guò)扁銅饋線接由第一通道和第二通道的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。第一通道為兩個(gè)并聯(lián)的帶通濾波器及共集電極單管放大器，圖3中Ⅰ的部分即電路板6。第二通道為微帶高通濾波器，圖3中Ⅱ的部分即電路板5。兩個(gè)通道并聯(lián)后通過(guò)特性阻抗75歐姆的同軸電纜接電視機(jī)。
電路板5為用聚四氟乙烯雙面覆銅板制成的微帶高通濾波器，是半集中參數(shù)的微帶高通濾波器，見(jiàn)圖4，其電路性能參數(shù)如下通帶頻率fc＝465MHz，通帶波動(dòng)參數(shù)p＝0.2(Ap＝0.177dB)阻帶頻率fs＝260MHz，阻帶波動(dòng)參數(shù)As≥20dB。
節(jié)數(shù)n＝4。
L9＝0.0247μH，C11＝3.077PF，L10＝0.0173μHC12＝4.38PF微帶濾波器的作用是只允許UHF頻段的電視信號(hào)通過(guò)。
電路板6為第一通道，具體電路見(jiàn)圖3。1號(hào)帶通濾波器和2號(hào)帶通濾波器并聯(lián)后接共集電極單管放大器。帶通濾波器梯形網(wǎng)絡(luò)中L，C各參數(shù)值均按寬帶匹配低通濾波器理論進(jìn)行阻抗換算設(shè)計(jì)。
1號(hào)帶通濾波器各節(jié)參數(shù)如下C1＝6.3PF，L1＝0.168μH，C2＝11.7PF，L2＝0.22μHC3＝45.6PF，L3＝0.58μH，C4＝35.5PF，L4＝0.32μH，2號(hào)帶通濾波器的各節(jié)參數(shù)如下
C5＝31.5PF，L5＝0.03μH，C6＝16.1PF，L6＝0.04μH，C7＝23.2PF，L7＝0.03μH，C8＝18.3PF，L8＝0.04μH。
1號(hào)，2號(hào)帶通濾波器的輸出端通過(guò)隔直電容C9與放大器耦合。放大器所用三極管型號(hào)為2369E14，其工作頻率為4GC，噪聲系數(shù)Fn≤1.5dB。Rb1和Rb2為基極分壓電阻，選擇合適的Rb1和Rb2來(lái)調(diào)整基流從而達(dá)到調(diào)整集電極電流Ic，使輸出的等效輻射電阻等于或接近75歐姆。Rs偏置電阻按無(wú)噪聲偏置電路取值。C10為旁路電容，發(fā)射極電阻Re(Re＝1.2k)集電極接6伏直流電壓(Ea＝＋6V)。
本實(shí)用新型取得了如下突出效果所提供的電視接收天線可以工作在VHF和UHF的所有頻段，方向性強(qiáng)，可以使因建筑物反射的雜亂信號(hào)引起的重影最小。各頻道的增益大于10分貝，噪聲系數(shù)小于4分貝。效果可以和共用天線相比，成本低于現(xiàn)有的市售室外天線。
權(quán)利要求1.一種全頻道電視接收有源小天線，由天線陣，無(wú)源網(wǎng)絡(luò)和有源網(wǎng)絡(luò)組成，其特征是，天線陣的振子是由n層對(duì)稱振子單元并聯(lián)組成，每層振子單元由金屬導(dǎo)體制成的對(duì)稱振子[1]固定在絕緣板[2]上，n層振子單元分別用彎角固定在絕緣支柱[3]上，絕緣支柱[3]固定在底座[7]上，底座[7]內(nèi)裝有電路板[5]和[6]，天線陣的振子用銅皮[4]并聯(lián)后接電路板，電路板輸出端接75歐姆同軸電纜，底座[7]上還裝有罩子[8]。無(wú)源網(wǎng)絡(luò)由第一通道和第二通道并聯(lián)組成，第一通道由兩個(gè)帶通濾波器并聯(lián)后接放大器，第二通道為微帶高通濾波器，有源網(wǎng)絡(luò)是由高頻低噪聲晶體三極管所構(gòu)成的共集電極單管放大器，并設(shè)計(jì)有無(wú)噪聲偏置電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全頻道電視接收有源小天線，其特征是，對(duì)稱振子單元為水平放置呈V形，V形夾角為30～40°之間的任一角度，輸入阻抗為30～40歐姆。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的全頻道電視接收有源小天線，其特征是，n層對(duì)稱振子單元的n＝3，4，5，6，層間距離為50～80毫米范圍內(nèi)的任一值。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種全頻道電視接收有源小天線。主要解決同類天線中方向性不強(qiáng)、重影大等技術(shù)問(wèn)題。天線陣的振子是由n層對(duì)稱振子單元并聯(lián)組成，對(duì)稱振子水平放置，呈V形，有源網(wǎng)絡(luò)是由高頻低噪聲晶體管所構(gòu)成的共集電極單管放大器，并有無(wú)噪聲偏置電路。各頻道增益大于10分貝、噪聲系數(shù)小于4分貝，效果可與共用天線相比。可廣泛用于全頻道電視接收。
文檔編號(hào)H01Q9/44GK2163448SQ9321798
公開(kāi)日1994年4月27日 申請(qǐng)日期1993年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月13日
發(fā)明者孟繁盛 申請(qǐng)人:孟繁盛