组合天线的匹配方法(续)

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天线的组合

由于组合天线都是应用在电视场强较弱的地区,为了减少干扰信号通过馈线窜入电视机的途径,因此,应该尽量采用同轴电缆作馈线。在少数情况下,为了阻抗匹配的方便,分支馈线可以选用特性阻抗为300Ω的扁平馈线,而总馈线仍然采用75Ω同轴电缆线。

1 垂直组合

图1
图1 🔍原图 (530×360)

图4示出了垂直双层组合的情况。1、2两副天线中折合振子输出端通过双孔磁心阻抗变换器把折合振子对称的300Ω阻抗变换成不对称的75Ω输出与特性阻抗为50Ω的同轴电缆相连。50Ω同轴电缆线的长度l=\(\frac{1}{4}\)λg(电缆中波长缩短系数δ=0.66,所以λg=0.66λ)。各电视频道的信号,通过同轴电缆和300Ω扁馈线时的λg见表2。此处,50Ω电缆即称为匹配电缆。两副天线的分支馈线电缆的心线共同与匹配电缆心线相连,而其金属丝网层(屏蔽层)三者相互连接。为了保障两副折合振子(接馈线的振子)在连接中极性的一致,上、下两层折合振子右侧接线端通过阻抗变换器分别与分馈线的电缆心线相连,而左侧接线端通过阻抗变换器分别与分馈线的电缆屏蔽层相连。或者同时对调。即电缆心线接到左侧,屏蔽层接到右侧。而匹配电缆的另一端与总馈线75Ω电缆相连。另外,上面所提到的两层天线的分支馈线的长度应相等。

表2

电视频道 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

频道中心 571 438 341 175 160 148 137

波长(cm) 496 375 168 154 142

同轴电缆 377 289 225 111 102 94

中电视波长 327 247 115 106 98 90

(cm)

300Ω扁馈 468 359 280 138 126 116

线中电视波 407 308 144 131 112 112

长(cm)

另一种匹配连接方法如图5所示。阻抗匹配选用两节匹配电缆。前、后两节分别选用四段和三段75Ω的\(\frac{1}{4}\)λg长度的电缆。其中,前节每二段匹配电缆并联之后再分别与分馈线相连,前节的输出是四段电缆并联之后,再与后节三段并联电缆相连。总馈线也是选75Ω电缆线。这种匹配方法避免了采用50Ω的电缆线。但是,这种方法麻烦,损耗大。第一种匹配方法较好。馈线的极性连接与第一种方法相同。

图2
图2 🔍原图 (652×358)

两副天线的水平组合的馈线连接方法与上述垂直组合中的方法相同。值得注意的是,由于水平组合时,1、2两副天线间距比垂直组合间距大,此时,分支馈线可以增长,而匹配馈线不可以增长。

2.四副天线的组合

四副天线的垂直组合如图6所示。匹配馈线全部采用75Ω电缆线。四副天线的分馈线应该相等。 A、B点到匹配电缆之间的馈线长度l,都等于\(\frac{λg}{2}\)。这段馈线当其长等于nλg;2(n=1,2,3…… )时,并不起阻抗变换作用。因此,假如由于架设天线中,为了把匹配馈线固定到某一地方,感到馈线的长度l不够时,可以把l由λg2增长到λg。

图3
图3 🔍原图 (558×461)

如果组合天线的分支馈线、匹配馈线等都是选用特性阻抗为300Ω的扁平馈线,那么,垂直四层组合天线的匹配连接方法如图7所示。图中所标λ'g是电视信号在300Ω扁平馈线中的波长。λ'g=0.82λ\(_{0}\)。(300Ω扁平馈线的波长缩短系数δ=0.82)。使用这种匹配连接方法,必须注意,扁平馈线不能卷曲,否则干扰、噪声将会明显增加。

图4
图4 🔍原图 (517×589)

若在垂直四层组合天线中,总馈线选用300Ω扁平馈线,那么可以省去双孔磁心阻抗变换器,直接把扁平馈线接于图7中A、B两点。但是,这种方法,原则上是不用的,因为干扰信号容易窜入扁平馈线。

由于水平组合间距较大,所以,单纯的四副天线水平组合,往往不采用。而采用四副天线的复合组合。其匹配方法与四副天线垂直组合相同。如果总馈线与天线之间的连接线(匹配馈线、分支馈线等)长度不够时,可以增加分支馈线的长度。但是,各段分馈线应保持相等。四副天线的复合组合的外形,(见上期图1c)所示。

组合天线的单元天线安装、架设方法和普通室外定向接收天线的方法相同,这里不再重复。而特殊的方面是,将各单元天线进行组合时,各单元天线应保持平行。水平组合时(包括复合组合天线),其最大接收方向是在两副天线连线的中心垂线方向上。因此,为了获得最强的电视信号,应把这个方向对准电视台。另外,水平组合时,两副天线应处于同一高度。组合天线还应加强抗风的措施。

以上介绍组合天线中,折合振子与电缆的连接中都是采用双孔磁心阻抗变换器实现300Ω-75Ω的转换。但是,当缺少NXD-10型双孔磁心时,也可以采用“U形环阻抗变换法”。该方法是,先取一段l=\(\frac{1}{3}\)λ\(_{0}\)之长的75Ω电缆线,其两端心线分别与折合振子两个端点相连。这样构成一个“U”字形。然后再取馈线电缆,其心线与折合振子一个端点相连,其屏蔽层与U形环电缆两端的屏蔽层相连。以两层天线组合为例,分馈线电缆心线,必须分别与折合振子同一侧的输入端点相连,从而保障组合天线处于同相位工作状态。连接方法如图8所示。

图5
图5 🔍原图 (661×378)

上述所用的电缆可选用SS75-5-4型电视专用电缆(又名特软同轴电缆)。也可以改用普通75Ω的SYV—75型同轴电缆。总馈线可以直接与电视机外接天线的75Ω电缆插口连接。如果电视机只有300Ω天线插孔,可以通过阻抗变换器把电缆线的75Ω变换为300Ω。或者把电缆的心线接到拉杆天线位置上,此时把拉杆天线取下,馈线的屏蔽层与电视机的接地端相连。(王国强)