专利名称：全频道电视接收天线的制作方法
技术领域：
本技术涉及一种无线电信号的接收技术，尤其是一种全频道电视接收天线。
目前，国内外研制生产的可供室内外使用的电视接收天线，如半波振子形、波道形、对数周期形、圆环形、螺旋线形等(郭景越等编《电视接收天线实用手册》)，虽然种类繁多，性能各异，也在不同程度上满足了用户的需要，但存在的突出问题是(1)频带室，难以实现电视信号的全频道全方位跟踪接收；(2)体积大，架设困难。
本申请的目的在于公开一种，全频道电视接收天线，尤其是一种室内自动控制全频道电视接收系统和一种平面型无源天线。
为完成上述目的其技术方案如下室内自动控制全频道电视接收系统，由无源天线、有源网络、控制电路、驱动机构、供电电源组成，无源和有源加载相结合的全频道，自动控制跟踪电视接收天线。其中，无源天线固定在可旋转的驱动机构上，驱动机构受控制电路控制，自动控制信号引自电视接收机预视放电路，微调控制信号来自人体感应。
众所周知，电视接收天线的几何尺寸与其电气性能直接相关。当尺寸一定时，其工作频带与增益、效率是互相矛盾的；对于电小天线而言，这一情况更为明显，即我们可以设法提高它的方向系数，然而其频带迅速变窄，效率也迅速下降。如何使其统一并达到预期指标要求，这就是本实用新型的技术特征所在。一般而言，全电视信号主要包括同步信号、消隐信号和图像信号，从天线接收下来的电视信号，经过电视接收机中的各级电路时，这些电路就从某种状态(静态)转换到另一种状态(放大、截止、饱和)从而使电路的参数发生改变。
本技术的思路是利用电视机的预视放电路参数的变化作为控制信号，再加上控制电路和驱动装置，就能使天线自动转到任意的接收方位上。当打开电视接收机时，无论想要收看哪个电视台的电视节目，天线能随频道的改变而自动转到该频道所对应的方向上去，使电视收视最佳时停转。
实现自动跟踪的技术措施是利用电视接收机预视放电路参数的变化作为控制信号，再加装控制电路和驱动装置，就能使天线自动转到任意接收方位上。打开电视接收机后，若天线方向与所选频道方向不一致时，预视放电路向控制电路输出高电平，控制电路便启动驱动机构，使天线随之旋转，变换方向进行搜索，直至天线接收方向与所选频道信号传播方向一致，信号电平达到门限时，预视放电路输出低电平，控制电路将自动关闭驱动机构，使天线定位，达到最佳收视效果。
控制电路由箝位电路和开关电路组成。为了便于控制，在电路中还增加了二条技术措施(1)针对收视地点各电视频道信号场强弱不一的实际情况，采取了多门限电平控制方式；在控制器盒面板上增设了一个乒乓开关，实现“强”、“弱”信号二个门限电平控制；(2)针对用户从预视放电路引出自动控制信号的实际困难，特设置了一个与箝位电路并联的触摸式控制开关，所需微调控制信号来自人体感应。
本方案的驱动机构由执行电机和变速齿轮组成，其减速比为2501。将无源天线固定在驱动机构上；在来自控制电路的信号控制下，执行电机可360°全方位正转、反转和制动停转。
本方案的供电电源由变压器、桥式全波整流和三端稳压器组成。变压器次级线圈设有多个抽头，其输出经整流滤波后可输出3V、4.5V、6V、9V、12V和(200～500)mA直流电。其中12V一路经稳压后供控制电路和有源网络使用，其余各档可供用户家电产品选用。
无源天线是电视接收系统的最前级，其性能的优劣直接影响系统性能的好坏。为了将电视接收系统的小型化，以便于在室内安装，本方案公开一种平面型无源天线，它是由印刷电路板制作的平面型微带电感加载且终端短路的变态扇形平面振子，其平面振子里两个覆盖在平面载体上的对称变态扇形或三角形铜膜，该振子的两个对称角分别由微带线型阻抗交换器和微带电感相连接。该无源天线在信号较强的地区可单独使用或可与其它接收系统共用。在本申请的室内自动控制全频道电视接收系统中即可采用该平面型微带电感加载且终端短路的变感扇形平面振子作无源天线。
本实用新型的特点及积极效果同国内外现有电视接收天线相比，本实用新型天线具有(1)覆盖频带宽(用一付天线就能收看VHF／UHF全频道电视节目)；(2)接收增益高(VHF频段14.2dB～24.2dB；UHF频段8.5dB～32.1dB)；(3)几何尺寸小(对于VHF频段，其电长度在λ／14.3～λ／8.5波长范围内，真正属于电气上的小天线)；(4)跟踪全方位(天线安装位置可以灵活移动，接收方位可以360°自动调整)的显著特点。本天线设计合理，造型新颖，技术先进，体积小，重量轻，成本低，安装使用方便；经在距电视发射台约100公里处的室内收视结果证明，比一般电视接收天线的接收质量有显著的改善；可以达到当地共用天线的收视水平。
以下结合实施例附图对该实用新型作进一步详细描述。
图1平面型全频道自动跟踪电视接收天线方框原理图。
图2平面型无源天线结构示意图。
图3有源网络电路图。
图4自动控制电路图。
图1平面型全频道自动跟踪电视接收天线组成原理方框图。图中，“无源天线”接收到的全频道电视信号，经“有源网络”放大补偿后进入“电视接收机”的输入端；与此同时，将“电视接收机”预视放输出端的信号引出来，作为自动控制信号输入“控制电路”，并控制“驱动机构”使“无源天线”全方位360°往返旋转搜索，直到接收效果最佳时便自行制动停转。
图2，无源天线结构示意图。其中“1”是变态扇形平面振子；“2”是铁氧体型或微带线型阻抗变换器；“3”是微带电感；“a”与“b”分别表示无源天线平面的宽边和窄边尺寸，分别为420mm和210mm；“F”是无源天线的馈电点，由此用75Ω同轴电缆同有源网络相接。
本无源天线采用现代微带电路技术设计，印刷电路技术加工生产；材料是厚度为1mm的环氧玻璃布单面敷铜箔板。现经性能测试和实际收视结果证明，它可以接收VHF／UHF全频道电视信号，频率覆盖系数高达201；方向图和半波振子天线相同，在覆盖频带内均为8字形；增益比半波振子天线稍低。在电视发射台强信号覆盖区域内，可以不加有源网络而单独使用。
有源网络是一种全频道、低噪声放大器，它由高通滤波网络、低噪声前置放大级、主放大级、频率分隔电路组成。在本实用新型天线中，用它同无源天线一起组成分立结构的有源天线，是展宽频带，提高增益，缩小体积的又一重要技术措施。例如，为了缩小天线的体积，实现天线的小型化，首先要缩小天线的几何尺寸；而天线尺寸的缩小将导致天线电气性能的降低，频带变窄，增益下降。我们可以利用有源网络的放大作用来补偿由于天线尺寸的缩小而引起的技术指标的下降。
宽频带和低噪声是有源网络的两个重要技术指标。对此我们采用的主要技术措施是选用噪声系数低，特征频率高的有源器件；按照低噪声原则设计放大电路；在无源天线和有源网络之间，采用铁氧体型或微带线型电阻抗变换器实现匹配联接，使非线性失真控制在允许的范围之内；印刷电路板的设计，电子元器件的安装排列、焊接，放大器屏蔽盒的设计、组装、接地等，均需符合无线电工艺规范。
如图3所示有源网络电原理图，图中C1、L1、C2组成高通滤波网络，以切除45MHZ以下的广播通信和杂波干扰信号；前置低噪声放大级用的三极管BG1(2SC3358)应具有低噪声、高增益、高Ft的特点，以便尽可能降低输入级的影响，提高整机增益和信噪比；该级采用共发射极联接形式，以便得到较高的功率增益和较小的噪声系数；为了降低噪声，偏置电阻R1、R2、W应远大于信号源内阻，且越大越好；由于晶体管的输出阻抗中含有电抗分量，在集电极回路中加入电感L2、L3予以补偿，以提高高频端的增益；主放大器IC采用超高频、高增益、低噪声集成电路μPC1561；频率分隔电路由电抗元件组成，其作用是将直流与电视信号分开，通过一根电缆将直流电DC送给放大器E，将电视信号RF输入至电视接收机TV(频率分隔电路绘于图4)。
图4天线控制器电路原理图。它由图中PU虚线方框内的供电电源电路，CU虚线方框内的自动控制电路组成。
在电源电路中，B是具有多路抽头的变压器；D1－D4组成桥式全波整流电路；D5为发光二极管，用作电源指示；整流电路可输出3V、4.5V、6V、9V、12V，(200－500)mA的直流电，其中12V电压由开关K1控制，经三端稳压集成块7812稳压后，供控制电路和有源网络使用。
在自动控制电路中，D6、BG1、R2、R3、W1、W2组成位电路，改变电位器W1、W2的数值可以提高或降低位的门限电平。开关电路由BG2、BG3组成，用它控制继电器J的接通与断开；D7是信号强弱指示灯；BG4、R5、R6、R7、R8、R9组成触摸式控制开关电路。图中A点接至电视接收机预视放输出端，引入自动控制信号。当电视接收机所收看的频道与天线接收方位不对应或无信号时，预视放输出端为高电平，这时D6导通，BG1的基极电位高于发射极电位，BG1导通，集电极电位下降，从而使BG2、BG3导通，BG3集电极电位接近地电位，继电器J吸合接通执行电机电源，电机带动无源天线旋转；当天线转到与该频道对应的方位(或附近)时，预视放输出低电平，由于BG1的箝位作用，D6和BG1均截止，BG1集电极电位上升至接近电源电压，从而使BG2、BG3截止，继电器J释放，执行电机与电源断开，天线随之制动停转，达到最佳收视方位。
通常，在同一地方接收到的电视信号的强度是不相同的；有些频道的信号较强，有些频道的信号较弱。为了防止收看弱信号频道节目时天线转个不停，电路中设置了“强”、“弱”两种信号的箝位电平，由开关K2控制当K2搬到“强”信号位置时，接通W1；当K2搬到“弱”信号位置时，接通W2；强信号的箝位电平要稍高于弱信号的箝位电平。这样就可解决收看弱信号时天线一直旋转不停的问题。“强”、“弱”信号位电平的大小可在调试过程中确定。
另外，控制电路中还加入了触摸式天线旋转开关。当收看某个频道的电视节目时，天线虽然还没有转到最佳位置，但由于控制信号到了门限电平，天线就制动停转；这时用手触摸一下控制开关(图中B点)，天线就会转动，一直转到最佳位置将手松开时为止；控制信号来自人体感应。
触摸开关电路由BG4、R5、R6、R7、R8、R9组成；触摸B点相当于在场效应管BG4的栅极G加入一个感应信号，从而可控制其漏极D和源极S之间的电流，使漏极电位下降，BG2、BG3导通，使继电器J吸合，接通执行电机电源，天线随之转动。D7是信号指示灯，信号弱时灯亮，这时天线旋转；达到门限电平时，天线停转，灯即熄灭。图中C点为电机电源接线处；继电器J吸合时，C两端接通；继电器J释放后，C两端渐开。12V直流电DC经过电感L1及E点引到图3中的E点，给有源网络供电；有源网络E端输出的电视信号RF，经同轴电缆C6引入到电视接收机TV。
权利要求1.一种无源和有源加载相结合的全频道自动跟踪电视接收天线，由无源天线、有源放大网络、控制电路、驱动机构、供电电源组成，其特征在于，无源天线是一平面状结构，其上是印刷电路的微带电感加载且终端短路的变态扇形平面振子，该无源天线固定在可旋转的驱动机构上。
2.如权利要求1所述的电视接收天线，其特征在于有源网络由高通滤波器、低噪前置放大级、主放大级以及频率分隔电路组成。
3.如权利要求1所述的电视接收天线，其特征在于控制电路由箝位电路和开关电路组成，并设置一个与箝位电路并联的触摸式开关。
4.如权利要求1所述的电视接收天线，其特征在于驱动机构由执行电机和变速齿轮组成，其减速比为2501。
5.如权利要求1所述的电视接收天线，其特征在于供电电源由3W变压器、全波桥式整流电路和三端稳压电路组成，可提供3V、4.5V、6V、9V、12V和200mA的直流电。
6.一种电视接收无源天线，其特征在于该无源天线是一种用印刷电路板制作的微带电感加载终端短路为变态扇形平面振子，其平面长宽比为21。
专利摘要一种平面型全频道自动跟踪电视接收天线，是由无源天线、驱动机构、有源网络和自动控制电路供电电源组成。其特征在于无源天线接收的全频信号经有源网络放大补偿后输入电视接收机，与此同时，将电视接收机预视放输出端的信号引出来，作为控制信号输入一自动控制器，并控制驱动机构带动无源天线全方位往返旋转，直至接收效果最佳时便自动停止转动。该天线的特点是体积小、重量轻、外观美、调试简单、安装方便，并能实现全方位自动跟踪。
文档编号H01Q23/00GK2152310SQ92234108
公开日1994年1月5日 申请日期1992年9月23日 优先权日1992年9月23日
发明者杨培仲, 姜玉亭, 王增尧, 李会如, 原竹青, 刘忠义, 马根宝, 陈文德, 屈建社 申请人:姜玉亭