[其他]優(yōu)化甚高頻/超高頻電視接收天線

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87209289
• 申請日: 1987-06-20
• 公開（公告）號: CN87209289U
• 公開（公告）日: 1988-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王芃
• 申請（專利權(quán)）人: 王芃
• 主分類號: H01Q9/44
• 分類號: H01Q9/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種室外彩色，黑白電視接收天線，特別是一種頻帶寬，增益高的甚高頻／超高頻電視接收天線。

隨著電視廣播的發(fā)展和普及，特別是超高頻（UHF）頻段電視頻道的開發(fā)和利用，在大中城市里都用幾個電視頻道播出節(jié)目。隨著各地彩色電視中心的建成使用，還會用一些新的頻道播出電視節(jié)目。如果安裝幾副天線來接收幾個頻道的節(jié)目，不但造價高，安裝不方便；同時還需要解決幾副天線相互間的電磁兼容問題。因此，廣大用戶急需具有增益高，收看頻道多等特點的彩色電視接收天線。

目前，一些廠家生產(chǎn)出幾種甚高頻／超高頻電視接收天線，但因它們或是結(jié)構(gòu)復雜（天線單元多達10到20個），或是增益低，兼容性差，在距電視臺中等距離的地方，就不能較好地接收到超高頻（UHF）頻段的電視節(jié)目，因而不適于一般家庭用戶的普及使用。而本實用新型是針對我國電視頻道分布的具體情況，研制出來的一種甚高頻（VHF）／超高頻（UHF）電視接收天線，其特點是結(jié)構(gòu)和尺寸合理，具有經(jīng)過計算機優(yōu)化計算的引向振子（1），（2），X型對稱饋電振子（3）（以后簡稱優(yōu)化X型對稱饋電振子）和反射振子（4），故本實用新型具有增益高，頻帶寬（能接收到1－48頻道滿意的電視圖像，特別適于距電視臺50公里范圍內(nèi)接收我國電視頻道最集中的2－36頻道的電視節(jié)目），主瓣強，方向性好，結(jié)構(gòu)合理，造價低的優(yōu)點。

一般甚高頻（VHF）／超高頻（UHF）電視接收天線，均有各自頻段的半波饋電振子，通過饋電點間的匹配裝置來實現(xiàn)組合，因此這一類天線需要較多的天線單元和復雜的匹配組合裝置，而本實用新型的饋電振子－－優(yōu)化X型對稱饋電振子（3），在設(shè)計各尺寸參數(shù)上兼顧了甚高頻（VHF）和超高頻（UHF）兩個頻段，在甚高頻（VHF）頻段上，優(yōu)化X型對稱饋電振子（3）設(shè)計成寬頻帶半波天線饋電振子；在超高頻（UHF）頻段上，優(yōu)化X型對稱饋電振子（3）設(shè)計成高增益1.5倍波長天線饋電振子，最大增益可達10.2db。這些結(jié)果是利用現(xiàn)代最新的線天線計算機輔助設(shè)計方法－－矩量法，進行分析和優(yōu)化設(shè)計后取得的。這種方法改變了以往X型對稱饋電振子的四條邊同處在與天線主桿相垂直的平面內(nèi)，以及反射振子在天線主桿兩側(cè)的邊與天線主桿垂直的傳統(tǒng)設(shè)計方法。

通過計算機數(shù)值計算，對本實用新型各振子長度，相互間距和角度進行優(yōu)化。現(xiàn)簡要地把用矩量法分析和優(yōu)化設(shè)計天線的過程敘述如下：

根據(jù)電磁場理論中的麥克斯韋方程：

首先求解天線振子上的電流分布，只要電流分布求出，天線的方向圖，輸入阻抗，增益就容易求出，因天線是理想導體

所以由邊界條件可知天線表面總電場的切向分量為零。

其中：為天線表面單位矢量，

為天線表面總電場，令入射到細線天線上的電場為，線軸向感應(yīng)電流為Ie，則二者關(guān)系可用微分積分方程描述：

式中：是座標原點分別到場點和源點的矢徑，e′表示在線天線某一振子（如主饋電振子）的軸線上座標為（x′，y′，）的點，如圖3所示，

L表示在線天線的整個軸線上的積分路徑。

用線性矢量空間和算子的概念，把（7）式寫成算子方程

式中：Lop是算子，對所給定的天線振子各分段單元的位置和尺寸而言，它應(yīng)當是確定的。（）是已知的激勵函數(shù)或源，而是待確定的未知響應(yīng)函數(shù)。一旦電流分布求出，天線的方向圖，輸入阻抗，增益都可以算出，要解出（8）式的電流分布，必須作如下的數(shù)學處理：

對天線各振子進行分段，即把軸線L分成幾段，建立矩量法計算模型，采用著名的伽略金（Galerkin）法（可參見〔計算機技術(shù)在電磁學中的應(yīng)用〕，美國R.米特拉，人民郵電出版社出版）取脈沖函數(shù)為電流基函數(shù)，δ函數(shù)????為權(quán)函數(shù)，把（8）式從電流算子方程化為矩陣方程：

［Z］［I］＝［V］????????（9）

并根據(jù)天線振子各分段單元的位置和尺寸，應(yīng)用上述方法，計算出天線的廣義阻抗矩陣〔Z〕，〔Z〕表示天線振子各分段單元之間的互阻抗或自阻抗，它只與（8）式的算子Lop和采用的基函數(shù)，權(quán)函數(shù)有關(guān)。〔I〕為天線的電流矩陣，表示天線振子各分段單元的電流值，為未知的響應(yīng)矩陣。〔V〕為天線的電壓矩陣，表示天線振子各分段單元的外加電壓值，為已知的激勵矩陣或源矩陣。已知饋電點兩端的電壓Uin＝1（歸一化值），則電壓矩陣〔V〕可知，那麼，天線上的電流分布為：

［I］＝［Z］^－1［V］ 〔10〕

天線饋電點的輸入阻抗可由下式求出：

Zin＝Uin／Iin