专利名称：全频道定向有源天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电视接收天线，是一种适于V-U全频道电视使用的宽频带定向有源天线。
目前，为解决室内天线因电视信号太弱，收看效果不佳，和单个专用频道室外天线不能收看多频道电视节目的缺点，广泛采用宽频带室外天线，但由于宽频带天线受天线原理及技术限制，其天线增益都比较低，且很不平均，频道增益一般最高仅3分贝左右，图象质量仍不能满足。现在还有采用多个专用频道天线组合的室外天线，或在天线到接收机之间加装天线放大器。但组合天线总体结构庞大，安装、使用费大，不宜单户电视机用户单独采用，而且易遭雷击，不够安全;采用放大器技术也存在电路结构复杂，制造成本高，效果也仍不理想的弱点。经检索，英国专利GB-1507674提出一种环形天线，天线元是一个成双环形的天线阵，由许多间隔的、大体上成直线排列的天线所组成，在环形天线的环上有一处装有终端负载。选择此负载的阻抗匹配来改变环的辐射图象和提供所希望的辐射图象。苏联专利SU-902123提出了一种有源方环形定向接收天线，其特点是改变了常规的在天线输出处接差动放大器的做法，而采用在环形天线的端部跨接差动变压器、继之接入差动放大器和附加放大器的技术，从而改进天线的定向性。上述GB-1507674专利是一种适用短波的有源天线，而SU-902123专利不属末端加载环形天线技术范围。本发明与上述二项专利技术均不相同。
本发明提供了一种新型环状V-U全频道定向有源天线，把环状天线元和接收、处理辐射波的微带技术电路之间作一体化设计，使之具有小型化、宽频带、高增益、低噪声、单指向的特点，达到结构简单，安装使用方便，在全频道范围内收看电视图象质量优化的目的。
本发明由天线支架、天线元、馈线、输入电路、放大电路及电源等部分组成。本发明中，天线元是基于加载环形天线技术原理设计的。天线元采用宽金属带环形结构，由两块半环形宽金属带构成，以起始端对起始端、末端对末端相对地装在天线支架上。采用宽金属带是利用其比线状材料具有展宽频带域的特点。这样的天线元其起始端与输入电路的输入端相接，末端处接有加载阻抗ZR，而且令此ZR近似于天线影像阻抗ZC，使这种天线元的接收波瓣在V-U全频道的极宽频带范围内具有单指向性。本发明的输入电路采用微带技术和输送线变压器设计而成，电路一端接天线元的起始端，另一端与下一级放大电路输入端相接，该输入电路的特性阻抗为250Ω左右;其放大电路是一种宽频带放大电路，由高频低噪声晶体管及其配置元件、负反馈回授电路、高频交连电容及滤波电容所组成。
用宽金属带做的天线元，其环形结构可具体制成上、下端不同直径的圆台形、倒圆台形，也可制成上、下相同直径的圆筒形，其上、下端直径可在100～500毫米范围内取用。同时，对每块宽金属带两端作电性能渐变过渡技术处理，其余部分仍呈等宽度金属带;也可对宽金属带作全带的渐变过渡技术处理，使整个宽金属带呈不等宽度，对宽金属带作渐变过渡处理的目的是使天线元本身具有良好的、均衡的影象阻抗ZC，使其与输入电路的微带特阻相连接时具有低于2驻波比的良好传输性能。在两块半环形宽金属带装配在其形状和尺寸与天线元环形结构相适应的天线支架上时，两端的装配间距为25～35毫米。两块半环形宽金属带末端的配置加载阻抗其阻值取100～600Ω。
为提高VHF高端与UHF段的信号增益与幅频特性，并降低输送线变压器对UHF频段传输能量的插入损耗，输入电路中输送线变压器的平行输送线绕组线长度控制在60～100毫米之间。
根据特定需要，放大电路可采用二级放大，在弱、微电场地区收看时可采用三级放大。
本发明的电源用6V～4.5V的直流电源。
本发明的优点是由于用幅度宽的板状金属带做天线元，并通过对天线元作渐变过渡电性能技术处理和在其末端配置加载阻抗，使本发明的天线元具有小型化、宽频带、单指向性和一个受到减弱的天线增益;由于输入电路采用微带技术实现V-U全频道频段的杩贡浠唬坏梢员Ｖぬ煜咴胧淙氲缏返淖杩蛊ヅ湓赩-U全频道频段内具有≤2驻波比的良好传输特性外，还可以消除一般输入电路采用LCR组成的高、低通电路所引起的插入损耗，提高传输效率;由于本发明的放大电路是作为有源天线部份设计的，在保证不损害、不劣化天线元与输入电路优点基础上通过提高天线增益，降低天线与电视接收机之间的系统噪声系数和良好幅频特性的系统优化设计，从而使本发明天线具有提高电视信号强度和相对地提高了电视信号信噪比的电性功能，达到了优化电视图象质量的目的。因此，本发明在电特性上具有小型化、宽频带、低噪声、高增益和单指向特性的良好电性能，在实用价值上具有结构简单、体积小、制造成本低，安装使用方便的优点。此外，由于它可以置于房屋自然防雷击保护曲线内工作，可消除遭雷击的不安全因素。
以下结合实施例对本发明作具体描述。
图1为本发明中圆台形天线的实体模型图，其中1，2为半环形宽金属带，3为天线支架，A1、A2为起始端，B1、B2为末端，4为加载电阻，5为电路匣，6为馈线。
图2为本发明中倒圆台形天线的实体模型图。
图3为本实明的一种圆筒形天线元的示意图。
图4为本发明的具有一级放大的电路图，其中D1、D2为电路的输入端，7为输送线变压器，G为放大电路的输入端，C1、C2、C3、C4为电容，R1、R2、R3为电阻，L1、L2、L3为电感，BG为晶体管。
图5为本发明的具有二级放大的电路图。
参阅附图1，天线支架3制成为高度为110毫米、上端圆周直径为210毫米、下端圆周直径为320毫米的圆台形环形结构，其上装有用宽度为100毫米的有色金属带制成的两块半环形宽金属带1和2，按天线支架3的周径计算把宽金属带1和2的长度各截短20～25毫米，每块半环形金属带的起始端A1、A2和末端B1、B2都从端边起向内至100毫米处对上下两边均作30°坡角处理，其余部份仍呈等宽度。在此宽金属带端部沿中心线从端边向内5毫米位置上打安装孔，把此两块经过渐变过渡技术处理的半环形宽金属带1和2在两端各以相隔25毫米的间距安装在相应尺寸的天线支架上构成天线元。如图1所示，两块半环形宽金属带的起始端A1、A2与电路匣中的输入电路相接，末端B1、B2跨接加载电阻4，其阻值为200～220Ω。
由图4知，本发明的电路部分包括由输送线变压器7组成的输入电路、由一级晶体管放大的放大电路和电源。天线源起始端A1、A2与输送线变压器7的输入端D1、D2相接，输送线变压器的平行输送线绕组线长度取70毫米。图4中放大晶体管BG是一只高频低噪声管，其特征频率fT＞5GHZ;调节BG管放大作用的配置元件是电阻R1、电感L1和L2;负反馈回授电路由R2、L2、C2、R1组成，插入BG管集电极和基极之间，起电路放大的稳定作用;C3和C4是按常规配置的高频交连电容，C1是滤波电容。为了使这种单级放大电路在频带宽度达800MHZ，fH/fL复盖指数高达16以上的条件下具有良好的幅频特性(要求在频带宽度8MHZ＜1dB)和一个比较平坦的增益量，本发明在VHF低频段采用适当提高R1阻值和L3电感值来完成，在UHF频段设计上，通过提高L1和L2的电感比值，使L1/L2≌3，从而提高了UHF频段中高端的增益量。为降低放大电路高调、互调互扰，本发明的设计是，在直流电源E＝6V～4.5V条件下，取最佳R1值，使此R1接入集电极电路中时晶体管BG处于最佳工作曲线电流区。
本发明的另外几个实施例，其基本结构与上述实施例相同，仅在采用构成天线元的结构尺寸、接入的加载阻抗的阻值和相应的天线电路的元器件特性参数选择上有所区别。其中一个实施例牵∮每矶任 00毫米的有色金属带制成上端圆周直径为280毫米，下端圆周直径为390毫米的圆台形天线元，半环形宽金属带1和2末端B1、B2处跨接的加载电阻4为240Ω，电路仍为一级放大电路。
第三个实施例是取用宽度为80毫米的有色金属带，制成下端圆周直径为140毫米，上端圆周直径为230毫米的倒圆台形天线元，取加载电阻4的阻值为180Ω，电路采用二级放大电路。
对以上实施例进行了具体测试，达到以下设计指标
用此样机在中强和弱电场地点作收看对比试验，与七振子室外宽带天线相比，在VHF低端频段可提高电视信号5～10dB，在VHF高端与UHF频段可提高电视信号10～15dB，在无严重屏蔽条件下使用本发明天线，可以提高电视信号信噪比5～15dB，提高电视图象质量1～2个等级。使电视图象质量明显提高，图象清晰、彩色纯正，在弱信号地区，本发明天线可以伸远电视收看距离5～20公里，并具有较为明显的消除后侧方向反射波与多向传播形成的重影干扰的作用。
权利要求
1.一种包括天线支架、天线元、末端加载阻抗、馈线、输入电路、放大电路及电源组成的V-U全频道定向有源天线，其特征在于A)天线元是宽金属带环形结构，由两块半环形宽金属带1和2构成，以起始端A1对起始端A2、末端B1对末端B2相对地装在天线支架3上；B)输入电路由输送线变压器7组成，a)输送线变压器的输入端D1和D2与半环形宽金属带1和2的起始端A1和A2相接，b)输送线变压器7的输出端接放大电路输入端G，c)放大电路由高频低噪声晶体管BG及其配置元件、负反馈回授电路、高频交连电容及滤波电容所组成。
2.根据权利要求1所述的定向有源天线，其特征为宽金属带环形结构的直径为100～500毫米，与其相适应的天线支架3其形状可制成上下端不同直径的圆台形或倒圆台形，也可制成上下直径相同的圆筒形。
3.根据权利要求1或2所述的定向有源天线，其特征为所说的两块半环形宽金属带1和2的两端各作电性能渐变过渡处理，其余部分仍呈等宽度，也可对全带作不等宽度的渐变过渡处理。
4.根据权利要求3所述的定向有源天线，其特征为装在天线支架3上的两块半环形宽金属带1和2两端的装配间距为25～35毫米。
5.根据权利要求1所述的定向有源天线，其特征为所说的加载阻抗4其阻值为100～600Ω。
6.根据权利要求1所述的定向有源天线，其特征为所说的输送线变压器7的平行输送线绕组线长度为60～100毫米。
7.根据权利要求1或6所述的定向有源天线，其特征为放大电路中负载电感L1和回授电感L2的电感量比值为L1/L2≌3。
8.根据权利要求1所述的定向有源天线，其特征为放大电路可根据特定需要，采用一、二、三级放大电路。
9.根据权利要求1所述的定向有源天线，其特征为所说的电源用6v～4.5v直流电源。
全文摘要
本发明是一种电视接收天线，适用于收看V—U全频道电视。其特点是天线由天线元，输入、放大电路及电源组成，天线元采用宽金属带环形结构，末端配置加载阻抗；输入、放大电路为微带技术电路，与天线元馈电点相接。
文档编号H01Q23/00GK1032410SQ87106699
公开日1989年4月12日 申请日期1987年9月30日 优先权日1987年9月30日
发明者卫关沐 申请人:卫关沐