电视图象重影的消除法

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我们都希望收看到清晰、无各种干扰而且稳定的电视图象。但是,由于电视信号电波与光波的性质近似,碰到障碍物会被反射,使电视机屏幕上出现重影。而伴随着城市建设的发展,高层楼群、高大铁塔、立体交叉公路、高压输电线路等等高大建筑物的大量涌现,对电视信号传播造成了极大的障碍,甚至使电视机用户无法正常收看。当然,重影产生的原因还有由于天线、馈线和电视机三者之间阻抗不匹配,以及电视机本身的性能不良引起。本文只对由建筑物反射造成的重影,介绍一些常用的消除方法。

改变天线方位

电视机荧光屏上如果出现有重影,其强弱可由直射波(即电视由发射天线发出后直接到达接收天线的电波,也称直接波)的电场强度E\(_{Z}\)和反射波(经反射后到达接收天线的电波)电场强度EF之比来衡量。实验证明:E\(_{Z}\)/EF大于30dB时,重影就不明显了,我们把E\(_{Z}\)/EF=30dB之值称为重影的门限值。为了减弱或消除重影,一方面可以设法增大直射波的场强;另一方面也可以设法消弱反射波的场强,即想办法增加E\(_{Z}\)/EF的比值。

图1表示出某一具有单方向性天线的方向图。其中直射波和反射波的电场强度分别为E\(_{Z}\)和EF,U\(_{Z}\)表示该天线的直射波输出电压,UF为反射波输出电压。由图可见,由于反射波与直射波的到来方向相距较近,所以反射波的电压很大,如果稍稍转动一下天线的方向,使天线的最大接收方向稍稍偏离电视台的方向(此时该天线的方向性图如图中虚线所示),虽然这时天线输出的直射波和反射波电压(图中以U\(_{Z}\)′和UF′表示)都减小了,但直射波减的很少,反射波却减少很多,因而提高了天线的E\(_{Z}\)/EF的比值,减弱了重影。

图1
图1 🔍原图 (383×466)

另外,还可以采用移动天线位置,来减弱重影。由于电波在传播过程中不仅有反射,而且因空气中的媒质的不均匀性,还会产生折射等现象。电波经过反射、折射后将产生相位和幅度的变化。又因为反射和折射现象不是单一存在的,所以空间波(直射波、反射波和折射波的统称)场强会发生沿高度和水平位置的不同而变化,而且频率不同,这种变化的情况也不一样,VHF频段变化较小,UHF频段变化较大。图2表示出了电场强度随着天线的高度和水平位置变化的曲线。因此,架设天线时,适当选择天线的架设高度和位置,以便获得较大的E\(_{Z}\)/EF比,提高直射波场强,减弱反射波的场强,也可以减弱图象的重影。

图2
图2 🔍原图 (612×369)

采用强方向性天线

如果只用改变天线方位的办法,不能取得满意效果,可用强方向性天线加以解决。图3示出了两个方向性不同的天线方向图。图中虚线比实线狭窄,说明具有虚线方向图的天线比具有实线方向图的天线方向性更强,若天线放置的方向适当,可以使收到的反射波电压大大减小。

图3
图3 🔍原图 (332×469)

在实用当中,用半波振子天线所接收到的图象质量往往达不到满意的程度,特别是在有重影现象的接收点,无论怎样地转动天线的方向,重影仍然很明显。但这时若换用一付多单元天线(如三单元或五单元的),图象质量会得到改善。从图4中给出的半波振子天线和三单元天线的方向性图可以看出,由于半波振子天线的增益和方向性都不如三单元天线,所以接收效果就不够好。图4还说明,由于三单元天线比半波振子天线只是前面多了一个引向器,后面多了一个反射器,就使天线的增益和方向性得到提高,天线的引向器数目越多,天线增益就越高,方向性越强,接收效果越好。

图4
图4 🔍原图 (546×325)

采用消重影装置

消重影装置由分配器、延时电路、相位和电平调整电路以及合成器组成,其电路方框图如图5(a)所示,其工作过程如下:

图5
图5 🔍原图 (912×411)

由天线接收到的包含有反射波的电视信号①经分配器分成两路:一路直接送到合成器,另一路通过延时时间为τ的延时电路,再经过相位调整电路和电平调整电路,产生一个与反射波信号幅度相同(\(\frac{e}{k}\)),相位相反的信号②也送到合成器,在合成器内与由分配器直接送来的信号相叠加(其叠加情形如图 5(b)波形图),把反射波造成的重影消除。但是,这个装置在产生延时τ、幅度为e;k的消重影用信号外,还产生了延时时间为2τ、幅度为\(\frac{e}{k}\)\(^{2}\)的弱重影信号,因而合成器输出的信号,不能把重影完全消除掉,只是使重影变得不明显了。

消除电视图象重影是一个极为复杂的问题,目前各国都在进行研究。消除重影的方法很多,但归根结底是设法提高直射波信号与反射波信号场强的比值问题。读者可参考本文所谈之原理,结合自己的条件进行实验,以便找到更理想的方法。(阎双跃)