UHF/VHF电视接收天线

本实用新型属于一种全频道电视接收天线。

目前，UHF／VHF全频道电视接收天线在国内尚属空白，而国外多采用UHF频段八木天线和VHF频段八木天线组合为宽频道电视接收天线，单元数多为20个以上，馈电单元多采用折合振子或对称振子。如日本DX公司、MASPRO公司、ANTENNA公司、西德FUBA公司、WISE公司生产的UHF／VHF全频道电视接收天线，均属于上述类型。折合振子或对称振子作为馈电单元的八木天线，频带窄，其频带宽度VHF只有171～219MHZ（6～12CH）UHF为470～640MHZ（13～29CH），在频带内还出现负增益的接收特性，而且结构复杂，造价过高，不宜作为民用单体接收天线。

本实用新型的目的是设计一种具有良好接收性能、抗干扰能力强，结构简单且成本低的全频道电视接收天线。

本实用新型结构可结合图1、图3加以说明。

天线主杆（10）上有九个定位孔，从端部算起的第一、二、三、四、六、八、九个定位孔分别平行安装有七个振子（1、2、3、4、6、8、9）。振子（5）是UHF双V型馈电振子，它对称地安装在UHF／VHF混频器盒盖上，而UHF／VHF混频器盒（11）则固定在第五个定位孔上。振子（7）是VHF双V型馈电振子，它对称地安装在VHF匹配盒盖上，而VHF匹配盒（12）又固定在第七个定位孔上。这样，相互平行的前四个振子（1、2、3、4）是UHF双V型馈电振子的四个引向器，而后 四个振子（6、7、8、9）则是UHF双V型馈电振子的四个反射器。由于本实用新型采用UHF／VHF复合周期性结构，故前六个振子（1、2、3、4、5、6）又是VHF双V型馈电振子的六个引向器，而后两个振子（8、9）又是VHF双V型馈电振子两个反射器。本实用新型设计了混频电路板（16）和匹配电路板（21），分别安装在UHF／VHF混频器盒（11）与VHF匹配盒（12）内。振子（1、2、3、4、6、8、9）均借助连接卡（13）分别固定在天线主杆（10）上。

振子（1、2、3、4、6、8、9）的长度依次为209mm～211mm、209～211mm、214～216mm、219～221mm、581～583mm、854～856mm、1589～1591mm。振子（5）即UHF双V型馈电振子的四条臂长均为124～126mm，振子（7）即VHF双V型馈电振子的四条臂长均为749～751mm。上述V型馈电振子两臂间夹角均为59°～61°。九个振子相互之间的间距A、B、C、D、E、F、G、H依次为94～96mm、89～91mm、89～91mm、97～99mm、133～135mm、239～241mm、346～348mm、224～226mm。

本实用新型是以行波天线理论为依据设计出来的。其周期性金属导体结构中存在一个特殊波型的行波，行波的相速取决于周期结构的尺寸。具体地说，取决于天线振子单元的直径、长度和相互间的间隔，对于UHF的双V型馈电振子（即辐射器）来说，振子（6、7、8、9）均为大于一个谐振波长的金属导体，均呈感性电抗，具有良好的反射作用。而对于VHF双V型馈电振子（即辐射器）来说，振子（1、2、3、4、5、6）均为小于一个谐振波长的金属导体，均呈容性 电抗，具有良好的引向作用。这样，无论是VHF频段或是UHF频段均具有良好的轴向辐射特性。

在E平面上，天线的方向性函数为：

f_E（θ）＝ <math><mfrac><mrow><mi>cos(</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac><mi>Sinθ)</mi></mrow><mrow><mi>cosθ</mi></mrow></mfrac><mi>×</mi><mfrac><mrow><mi>Sin</mi><mfrac><mrow><mi>nαd</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac><mi>(K-Cosθ)</mi></mrow><mrow><mi>Sin</mi><mfrac><mrow><mi>αd</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac><mi>(K-Cos)</mi></mrow></mfrac></math>

式中 <math><mfrac><mrow><mi>cos(</mi><mfrac><mrow><mi>π</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac><mi>Sinθ)</mi></mrow><mrow><mi>Cosθ</mi></mrow></mfrac></math> 为双V型对称馈电振子在E平面上的辐射图，θ为E平面空间任一点到天线的射线与天线主轴的夹角。

本实用新型采用行波天线理论设计了复合引向器和反射器，所以，方向性函数f（θ）增加了一个方向性因子：

<math><mfrac><mrow><mi>Sin</mi><mfrac><mrow><mi>nαd</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac><mi>(K-Cosθ)</mi></mrow><mrow><mi>Sin</mi><mfrac><mrow><mi>αd</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac><mi>(K-Cos)</mi></mrow></mfrac></math>

其中：θ仍为E平面上任一点到天线的射线与天线主轴的夹角；

α为波数即 (2π)/(λ) ；

n为振子单元数；

d为振子间的距离；

K为行波天线的最佳相数，即K＝ (C)/(V_相) ，其中C为光速。当天线的等效长度L为2λ时，天线增益可达到10dB以上。本实用新型对于UHF频段470～890MHZ的频宽，λ为530～340 mm。当天线长度L＝1320mm时，波数比 (L)/(λ) 为2.6～4，按行波天线的方向性系数计算公式：

D＝K (L)/(λ) ，其中K为与天线长度有关的比例系数。

对于UHF频段，方向性系数D为17～24，即天线增益G为12dB。对于VHF频段50～230MHZ的频宽，波长为600～1300mm。对于VHF频段设计，为了增加天线有效长度，设置了两个反射器，金属反射器的镜像效应使有效长度增加一倍。这样对于VHF6～12频道，L与λ比为1.3～2，天线方向性系数D＝10～15则天线增益G为10～12dB。

图1为本实用新型正视图。

其中振子（1、2、3、4）均为UHF引向器，其长度依次为210mm、210mm、215mm、220mm。振子（5）为与UHF／VHF混频器盒（11）一体化的UHF双V型馈电振子。振子（6）长度为582mm。振子（7）为与VHF匹配盒（12）一体化的VHF双V型馈电振子。振子（8、9）长度分别为855mm和1590mm。10为引向器和反射器的连接卡。A、B、C、D、E、F、G、H的长度相应为95mm、90mm、90mm、98mm、134mm、240mm、347mm、225mm。

引向器和反射器均采用外径10mm、壁厚1mm的铝合金管制成，其表面经过阳极化处理。

图2为本实用新型俯视图。

天线支架（15）用钢管制成，天线主杆（10）、UHF／VHF混频器盒（11）VHF匹配盒（12）、连接卡（13）、天线支架连接卡（14）均是防老化硬质塑料的，最好采用ABS工程塑料。

图3为图2所示位置的A－A剖视图。

图4为V型馈电振子结构图。

其顶部中心部位有一直径φ3.5mm的通孔O₁，距此孔等距离的两臂中部，也各有一φ3.5mm的通孔，O₂、O₃。三个通孔O₁、O₂、O₃相互距离S₁、S₂分别为28mm、43mm。须指出的是，UHF两个V型馈电振子相等，四条臂长均为125mm；VHF两个V型馈电振子相等，四条臂长均为750mm。两臂夹角均为60°。

图5为双V型馈电振子与UHF／VHF混频器盒安装成一体的主视图。

其中（16）为混频电路板、（17）为M3×6螺钉、（18）为UHF双V型馈电振子的四条臂、（19）为接线卡。

图6为双V型馈电振子与UHF／VHF混频器盒安装成一体的俯视剖面图。

其中（20）为防水密封垫。

混频器的输出阻抗为75Ω。

图7为双V型对称馈电振子与匹配盒安装成一体的主视图。

其中（21）为匹配电路板、（22）为M3×6螺钉、（23）为VHF双V型馈电振子的四条臂、（24）为接线卡。

图8为双V型对称馈电振子与匹配盒安装成一体的俯视剖面图。

其中（25）为防水密封垫。

图9为本实用新型UHF双V型馈电振子和VHF双V型馈电振子馈电匹配和UHF／VHF电视信号单向传输混频电路图。

B₁为VHF频段传输线变压器型的匹配器，a、a′两点作为VHF馈电振子的对称馈电点，输入电抗为300Ω。B₁采用NXO －100型双孔磁芯，QA型φ0.31mm直焊漆包线双股绕制3圈。b点接地，b′点用SBYFV－75－5同轴电缆将VHF电视信号传输到混频电路。VHF匹配器B₁电路板（21）安装在匹配盒（12）内。

B₂为UHF频段传输线变压器型的匹配器，C、C′两点作为UHF馈电振子的对称馈电点，输入阻抗为300Ω。B₂采用NXO－1500型双孔磁芯。QA型φ0.31mm直焊漆包线双股绕制2圈。B₃为UHF／VHF信号混频电路，这是一个相差180°的传输线变压器。e点接入d点输出的UHF信号；e′点接入b′点输出的VHF信号，f点输出UHF／VHF电视信号，用同轴电缆与电视机连接，d′点接地。电容器C₁、C₂作为传输变压器之间的补偿电容，C₁＝2.2Pf，C₂＝3.3Pf。B₃UHF／VHF混频电路的e和e′点之间有15dB以上的端间隔离度，以防止VHF馈电信号与UHF馈电信号之间的串扰，确保UHF／VHF电视信号的单向传输。B₃采用NXO－1500型单孔磁芯，QA型φ0.31mm直焊漆包线绕制，每个绕组为1圈。B₂和B₃作为一种电路印制板，即图5中的混频电路板（16），安装在混频器盒（11）内。UHF双V型馈电振子与UHF／VHF混频器盒（11）为一体化防水型结构，VHF匹配盒（12）与VHF双V型馈电振子为一体化防水型结构。除了UHF、VHF双V型馈电振子总长度不同外，UHF／VHF混频器盒（11）与VHF匹配盒（12）的大小、结构是一样的。如图5、6与图7、8所示。

按上述实施例方案，制作了一台全频道电视接收天线。测试证明，本天线的接收距离为100公里，UHF频段和VHF频段增益分别达到 10～12dB与12dB以上，其方向性系数分别为17～24与10～15，消除了UHF信号与VHF信号相互串扰的现象。完全达到了预定的目的。