专利名称：小型家用对数周期全频道电视天线的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种小型化的对数周期偶极子阵天线(常简称为对数周期天线)，适合于家庭用户用作VHF／UHF电视接收天线，属于电子技术领域。
对于电视机的家庭用户(非公用天线电视用户)，为使用一只天线接收VHF和UHF频段内的所有频道的电视节目，至少要求天线的工作频率范围应复盖下列三个电视频段VHFⅠ(48.5MHz－92MHz；1－5频道)，VHFⅡ(167MHz－223MHz；6－12频道)，UHF(470MHz－870MHz；13－57频道。我国虽规定870MHz－958MHz为电视的58－68频道使用频率，但实际上几乎不会用到)。从原理上说具有这样宽频率复盖能力的仅有实用天线是对数周期偶极子阵天线，当使用柱形半波偶极子作为辐射单元时由于电视下界频(48.5MHz)的半波长为3.09米，使得天线的横幅宽达到3米，按照常规的设计，能够复盖上述频率范围的增益7dB左右对数周期天线的轴向长度也为3米左右，这样庞大尺寸的天线实际上只能用作为公用天线电视系统的接收天线。性能优良的对数周期天线由于尺寸庞大而不能为广大的家庭电视机用户服务。天线尺寸的庞大主要是由于VHFⅠ频段的半波振子线度大造成的，为了回避这个困难在现有的商品对数周期电视接收天线的设计中通常只安排了一个直柱形半波偶极子或X形半波偶极子作为VHFⅠ频道的辐射单元，结果天线的轴向长度可缩短到2米以下，但横向幅宽仍然超过2米。由于直柱形或X形半波偶极子不具备足够好的宽频带阻抗特性，这样设计的对数周期天线在VHFⅠ频段内的阻抗匹配特性得不到保证。
为了克服对数周期偶极子阵天线尺寸庞大的缺点，我们对于对数周期天线的辐射单元结构及设计进行了改进，使得本实用新型天线的尺寸显著缩小，便于家庭电视机用户使用。
VHF／UHF多工作频段对数周期偶极子阵天线由于低频频段的半波偶极子线度大造成的天线尺寸庞大的缺点可以通过使用广角三角形廓线半波偶极子作为低频频段的辐射单元来克服。这种辐射单元的谐振长度仅约为0.57半波长，用它代替低频频段的直柱形半波偶极子辐射单元可使天线的横向宽度缩减约35％；同时，由于它具有宽频带阻抗特性使得可以减少低频频段的辐射单元数而保持天线的良好阻抗匹配特性，结果天线的轴向长度也得到相当的缩短。高频频段的辐射单元可依旧使用易于加工的直柱形半波偶极子。这样就形成了本实用新型多工作波段对数周期偶极子阵天线的特征高频辐射单元为柱形半波偶极子或它的变形(例如前倾成V形)，低频辐射单元是广角三角形廓线半波偶极子或它的变形(例如前倾成V形)。
将上术设计原则应用于对数周期VHF／UHF电视天线可作出如下的具体设计。由于VHFⅡ频段下界频(167MHz)半波偶极子长仅约为0.9米，所以VHFⅡ及UHF这两个高频频段的辐射单元均可用直柱形半波偶极子，这样天线的多数辐射单元都是这种易于加工的简单结构有利于降低天线的成本。VHFⅠ频段的辐射单元则使用广角三角形廓线半波偶极子。计算机分析表明只使用一个这样的辐射单元就可使天线在VHFⅠ频段内有较好的阻抗匹配，使用二个单元则可得到相当好的阻抗匹配。
还可以采取其他一些措施使天线的轴向长度进一步缩减并保证在工作频带内有良好的性能。由于电视的三个工作频带之间存在着两个无用的频率范围(92MHz－167MHz及223MHz－470MHz)，对于辐射单元进行分频段设计以跳开这两个无用的频段可避免使用无效的辐射单元从而使天线的轴向长度有相应地缩减。由于轴向长度缩短了，作为天线轴的平行双线传输线的长度也缩短了，将传输线终端连接成短路，而且选择适当的周期率τ和单元间距因子σ，就可以使对数周期天线固有的反常共振不在工作频带内发生，从而保证天线在整个工作频带内有良好的性能。
本实用新型天线结构的示意图如图1。
本实用新型的实施例为－10单元对数周期偶极子天线图1。天线的10对偶极子1－10上下交错地装配于平行双线传输线(称馈电杆)(11)、(12)两侧，偶极子保持彼此平行而且垂直于馈电杆。偶极子(1)－(5)为UHF频段辐射单元，其长单元(5)的长度可取得略小于UHF频段下界频半波长；偶极子(6)－(9)为VHFⅡ频段辐射单元，其长单元(9)的长度可取得略小于VHFⅡ频段下界频半波长；VHFⅠ频段的辐射单元(10)为三角形廓线偶极子，其一个单极为等腰三角形，顶角可取40°－50°左右的值，其顶高可取为VHFⅠ频段下界频半波长的0.26－0.30，三角形平面保持与馈电杆垂直，同一频段各单元偶极子长度及间距可根据长单元长度及选定的周期率τ(例如可取为0.8左右)及单元间距因子σ(例如可取为0.12左右)确定。单元(5)－(6)及(9)－(10)之间的间距按保持天线输入阻抗不变的原则通过计算确定。各单元偶极子可用良导电金属(铜、铝及铝合金等)空心管材或实心棒材、片材制作，但以空心圆管为最好，例如可选用φ8或φ6铝管。
馈电杆(11)、(12)可用约2倍于偶极子管径的良导电金属圆管或其他截面形状的柱形导体制作，这两根馈电杆同时亦构成天线的机械主干。馈电杆的间距用绝缘塑料固件(13)、(14)来保持，它们与支撑横梁(15)构成天线的支架。可在馈电杆上钻水平通孔，装入偶极子圆管后从侧向通过予钻好的小孔用自攻螺钉将偶极子紧固于馈电杆上，用这种方法可以实现偶极子与馈电杆之间良好的电接触和牢固的机械连接。通过偶极子的上下交错装配来实现相邻单元之间馈电的180°相差，馈电杆的前端(FF′点)为馈电点，短路片(16)将馈电杆终端连接成短路。选择馈电杆间距可使天线输入阻抗为75欧姆，用75欧同轴电缆直接接到电视机。也可将天线的输入阻抗设计成300欧姆，这时需将平行双线传输线(11)、(12)改换成交叉的双导线(集合线)。
本实用新型10单元对数周期偶极子阵天线的轴向长度不超过1.3米，横幅宽不超过1.5米，在VHFⅠ、VHFⅡ及UHF频段内天线增益分别为2－3dB，6－7dB，7－8dB，电压驻波比小于3.0，适于中场强区及弱场强区的家庭电视用户使用。
说明书
图1(1)－(5)UHF频段辐射单元的直柱形偶极子(6)－(9)VHFⅡ频段辐射单元的直柱形偶极子(10)VHFⅠ频段辐射单元的三角形廓线偶极子(11)、(12)馈电杆(13)、(14)绝缘塑料固件(15)支撑横梁(16)短路片FF′馈电点
权利要求1.一种小型家用对数周期全频道电视天线，其特征在于VHFⅡ及UHF频段的辐射单元是柱形半波偶极子，VHFⅠ频段的辐射单元是广角三角形廓线半波偶极子，三角形廓线半波偶极子的一个单极为等腰三角形，顶角在40°-50°之间，最大的三角形廓线半波偶极子单元的单极三角形顶高为VHFⅠ频段下界频半波长的0.26-0.30倍，VHFⅡ频段的最柱形半波偶极子长度略小于VHFⅡ频段下界频半波长，UHF频段的最长柱形半波偶极子长度略小于UHF频段下界频半波长。
2.按照权利要求1所述的一种对数周期偶极子阵VHF／UHF电视接收天线，其特征在于天线辐射单元的10对偶极子上下交错地装配于馈电杆(11)、(12)两侧，偶极子保持彼此平行而且垂直于馈电杆，两馈电杆(11)、(12)终端连接成短路(16)。
专利摘要本实用新型对数周期偶极子阵天线使用广角三角形廓线半波偶极子作为低频辐射单元使天线的轴向及横向尺度显著缩小，这样的一个10单元对数周期天线复盖了VHF/UHF频段的全部电视频道(1-57频道)，增益及阻抗匹配特性优良，适合于中场强及弱场强区的家庭电视用户使用。
文档编号H01Q21/30GK2046280SQ8820899
公开日1989年10月18日 申请日期1988年8月3日 优先权日1988年8月3日
发明者龚中麟 申请人:北京大学