专利名称：全频道电视接收有源小天线的制作方法
技术领域：
本实用新型提供了一种电视接收机用的全频道有源小天线。
全频道有源小天线是电视接收机小型室内天线的一个重要领域。在郭泽永编著的“有源天线”一书中(人民邮电出版社85年4月版)介绍了一种VHF频段的有源天线。天线振子是一块600毫米长的具有对称图形(滤波电路)印刷电路板，两端用两个空心园柱形铜箔作天线的顶电容，电路板中间用一只高频低噪声晶体三极管作单级放大，放大器输出端经平衡／不平衡变换器与不对称同轴电缆相接，馈送到电视接收机。据介绍这种天线在低频端约有6分贝的增益，噪声系数小于11.6分贝；高频端约有7分贝的增益，噪声系数小于7分贝。这种天线方向性不强，很难消除因反射所造成的重影。
本实用新型的任务旨在克服已有技术的不足，提供一种分立结构的频带宽度可以复盖整个VHF和UHF频段的全频道电视接收小天线，并且有输出特性好，方向性强，重影小，增益高，噪声系数小，成本低的特点。
本实用新型的任务是通过以下措施来达到的天线阵的振子是由n层对称振子单元并联组成，每层振子单元由金属导体制成的对称振子〔1〕固定在绝缘板〔2〕上，n层振子单元分别用弯角固定在绝缘支柱〔3〕上，绝缘支柱〔3〕固定在底座〔7〕上，底坐〔7〕内装有电路板〔5〕和〔6〕，天线阵的振子用铜皮〔4〕并联后接电路板，电路板输出端接75欧姆同轴电缆，底座〔7〕上还装有罩子〔8〕。每层振子单元由水平对称放置的V形振子组成，V形夹角α为30～40°中的任一角度值，层数n＝1、2、3、4、5……，通常取n＝3，4，5，6。
无源网络由第一通道和第二通道并联组成。第一通道由两个带通滤波器并联后接放大器，第二通道为微带高通滤波器。
有源网络是由高频低噪声晶体三极管所构成的共集电极单管放大器，并设计有无噪声偏置电路。
为提高各单元振子的带宽，采用特性阻抗低的V形天线，输入阻抗几乎不随l／λ而变。所用V形天线的输入阻抗为30～40欧姆，频率特性平缓，易实现最佳源电阻等于信号源内阻的低噪声设计要求。
为提高天线效率，得到最大功率传输，消除噪声，解决在VHF频段工作时(第二通道开路)，天线振子尺寸相对太小，辐射阻抗低，效率也低的问题，在第一通道上接有能实现阻抗变换的宽带匹配滤波器。宽带滤波器由两个带通滤波器并联组成，1号带通滤波器和2号带通滤波器。1号带通滤波器选通1～5频道信号(45兆赫－95兆赫)；2号带通滤波器选通6～12频道信号(160兆赫－225兆赫)。宽带滤波器的输出阻抗与放大器的输入阻抗匹配。低增益信号经宽带滤波后经放大器放大，利用晶体管跨导与频率无关及比管子内部其它参数大β倍电阻值的特点，等效了天线辐射电阻。
天线等效辐射电阻＝ 1/(β) (RΣ＋r0)＋ 1/(s)S——晶体管的跨导，S＝ (IC)/26RΣ——天线辐射电阻
r0——基极结电阻。
因此对天线等效辐射电阻影响最大的是跨导S。而S可以通过IC来调整。选择合适的Rb1和Rb2使IC达到所要求的数值，实现等效辐射电阻与75Ω输出馈线的阻抗匹配，使天线增益提高。
工作在UHF频段时，第一通道开路，天线阵对称振子相对变长，达到谐振程度能直接获得较大的天线电流，因此UHF信号不必经有源网络放大而只经微带高通滤波后直接与电视机联接。
采用多单元天线阵提高了方向性。天线阵层间距离设计满足了消除栅瓣的条件。理论与实测表明，天线单元的层数以3～6层为佳，层间距离在50～80毫米之间效果最好。
放大器是采用高频低噪声晶体管所构成的共集电极单管放大器，并设计无噪声偏置电路。
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体技术方案作进一步说明。
图1天线主视图图2天线俯视图图3天线电路结构图图4微带高通滤波器电路图图1、2是一种实施例。四层振子单元组成天线阵。层间距离75毫米。每层振子单元均为水平放置的V形天线。V形天线振子1是用直径大于2毫米的金属管或棒弯制而成。在本实施例中用的是直径4毫米的紫铜棒。V形顶部r为10毫米，角度α为30°。振子一臂长128.5毫米。两个V形振子对称固定在绝缘板2上，顶部距离t＝15毫米，总长L＝272毫米。4层天线单元分别用弯角固定在绝缘支柱3上。各层天线用10毫米宽铜皮4并联馈电。馈电铜皮固定在支柱3上。支柱固定在底座7上。底座7上还装有电路板5和电路板6。底座7用铸铁或其它比重较大的材料制做，以降低天线重心。底座7上还装有罩子8。
图3是整个天线的电路结构图，天线振子通过扁铜馈线接由第一通道和第二通道的无源网络。第一通道为两个并联的带通滤波器及共集电极单管放大器，图3中Ⅰ的部分即电路板6。第二通道为微带高通滤波器，图3中Ⅱ的部分即电路板5。两个通道并联后通过特性阻抗75欧姆的同轴电缆接电视机。
电路板5为用聚四氟乙烯双面覆铜板制成的微带高通滤波器，是半集中参数的微带高通滤波器，见图4，其电路性能参数如下通带频率fc＝465MHz，通带波动参数p＝0.2(Ap＝0.177dB)阻带频率fs＝260MHz，阻带波动参数As≥20dB。
节数n＝4。
L9＝0.0247μH，C11＝3.077PF，L10＝0.0173μHC12＝4.38PF微带滤波器的作用是只允许UHF频段的电视信号通过。
电路板6为第一通道，具体电路见图3。1号带通滤波器和2号带通滤波器并联后接共集电极单管放大器。带通滤波器梯形网络中L，C各参数值均按宽带匹配低通滤波器理论进行阻抗换算设计。
1号带通滤波器各节参数如下C1＝6.3PF，L1＝0.168μH，C2＝11.7PF，L2＝0.22μHC3＝45.6PF，L3＝0.58μH，C4＝35.5PF，L4＝0.32μH，2号带通滤波器的各节参数如下
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号，2号带通滤波器的输出端通过隔直电容C9与放大器耦合。放大器所用三极管型号为2369E14，其工作频率为4GC，噪声系数Fn≤1.5dB。Rb1和Rb2为基极分压电阻，选择合适的Rb1和Rb2来调整基流从而达到调整集电极电流Ic，使输出的等效辐射电阻等于或接近75欧姆。Rs偏置电阻按无噪声偏置电路取值。C10为旁路电容，发射极电阻Re(Re＝1.2k)集电极接6伏直流电压(Ea＝＋6V)。
本实用新型取得了如下突出效果所提供的电视接收天线可以工作在VHF和UHF的所有频段，方向性强，可以使因建筑物反射的杂乱信号引起的重影最小。各频道的增益大于10分贝，噪声系数小于4分贝。效果可以和共用天线相比，成本低于现有的市售室外天线。
权利要求1.一种全频道电视接收有源小天线，由天线阵，无源网络和有源网络组成，其特征是，天线阵的振子是由n层对称振子单元并联组成，每层振子单元由金属导体制成的对称振子[1]固定在绝缘板[2]上，n层振子单元分别用弯角固定在绝缘支柱[3]上，绝缘支柱[3]固定在底座[7]上，底座[7]内装有电路板[5]和[6]，天线阵的振子用铜皮[4]并联后接电路板，电路板输出端接75欧姆同轴电缆，底座[7]上还装有罩子[8]。无源网络由第一通道和第二通道并联组成，第一通道由两个带通滤波器并联后接放大器，第二通道为微带高通滤波器，有源网络是由高频低噪声晶体三极管所构成的共集电极单管放大器，并设计有无噪声偏置电路。
2.根据权利要求1所述的全频道电视接收有源小天线，其特征是，对称振子单元为水平放置呈V形，V形夹角为30～40°之间的任一角度，输入阻抗为30～40欧姆。
3.根据权利要求1、2所述的全频道电视接收有源小天线，其特征是，n层对称振子单元的n＝3，4，5，6，层间距离为50～80毫米范围内的任一值。
专利摘要本实用新型提供了一种全频道电视接收有源小天线。主要解决同类天线中方向性不强、重影大等技术问题。天线阵的振子是由n层对称振子单元并联组成，对称振子水平放置，呈V形，有源网络是由高频低噪声晶体管所构成的共集电极单管放大器，并有无噪声偏置电路。各频道增益大于10分贝、噪声系数小于4分贝，效果可与共用天线相比。可广泛用于全频道电视接收。
文档编号H01Q9/44GK2163448SQ9321798
公开日1994年4月27日 申请日期1993年7月13日 优先权日1993年7月13日
发明者孟繁盛 申请人:孟繁盛