随着U频段电视节目的普遍开播，如何实现这一频段电视的远程接收，已是离电视台较远的弱信号区广大电视机用户十分关心的问题。为此，本文就适用U频段远程接收的抛物线形定向天线原理与制作作一介绍。
原理简介
抛物线形定向天线的结构如图1所示。这种天线由三部分组成：抛物线形反射器、馈电振子和引向器，其中抛物线形反射器由多根反射振子和一根抛物线管组成。馈电振子装在焦点F上，图2是抛物线会聚原理图。图中DD＇和CC＇表示电视台传来的电视信号波径，DF和CF表示电视信号反射波径。从抛物线型天线理论得知：电视信号传到抛物线形反射振子上时，虽然不是同相到达，但经过反射振子的反射，到达焦点F时却全部是同相了，如图2所示。因为同相信号可以迭加，所以当馈电振子放置在焦点时，馈电振子上产生的感应电动势大大增加；另一方面又因抛物线管上装有多个反射振子，而且馈电振子又装在焦点上，可以使旁瓣、后瓣大大减小。所以说这种天线增益高、方向尖锐、抗干扰性能好。
设计举例
以接收15～30频道为例，说明设计这种天线的步骤。查表得知15频道的中心波长λ\(_{0}\)15=61.2cm，30频道中心波长λ030=46.2cm。依据这两个原始数据，利用抛物线形天线设计公式，按照如下步骤进行设计计算。
（1）选定抛物线焦距f。如果焦距f选得小则反射器的反射作用强而天线增益高，但反射器对天线输入阻抗影响大；如果焦距f选得大则反射器对输入阻抗影响小，但增益稍低些。一般取f=（0.2～0.25）λ\(_{低}\)，其中λ低是接收的电视频道低端波长。本例中取f=0.23λ\(_{0}\)15=0.23×61.2≈14cm。
（2）绘制抛物线：首先选定抛物线最大口径张角为90°（图3中φmax角），根据抛物线方程ρ=2f／1＋cosφ，来计算不同角度的矢径ρ值，一般来说角的间隔越小则抛物线作的就越精确，这里间隔取15°计算结果如表所示。接着在一张大白纸上按下列步骤作出1∶1的抛物线：①作一条直线OF（长度取14cm），其中F为焦点，OF即为焦距。②以OF为基准，按附表作出不同值的φ角，在各个夹角边上根据附表的ρ值截取对应的矢径。③连接不同矢径的终端所形成的轨迹，即为所求的抛物线，如图3所示。
（3）确定反射振子根数N、间距d\(_{r}\)和长度Lr：由图3看出抛物线口径弦线BJ=2ρ，式中ρ为φ=90°时的矢径其值为28cm，则BJ=56cm。反射振子在口径弦线上投影点（图中B、C……J）的间距d\(_{r}\)=（0.1～0.15）λ高，λ\(_{高}\)为接收频段高端频道波长，这里取dr=0.15λ\(_{0}\)30=0.15×46.2=7cm。则反射振子的根数为（56÷7）＋1＝9，9根反射振子是这样安排的：抛物线顶点O装1根，抛物线两端点B、J各安装1根，其余反射振子安装在口径弦上按照dr＝7cm截取的等间距点点C、D、E、F、G、H、I，所对应在抛物线上的点C＇、D＇、E＇、F＇、G＇、H＇、I＇上。各反射振子的长度L\(_{r}\)一般取（0.50～0.55）λ低，λ\(_{低}\)为接收频段的低端频道波长，这里取Lr＝0.52λ\(_{0}\)15＝0.52×61.2≈31cm。
（4）选择引向器间距和长度：通常为了提高天线的接收增益，采用不等间距的方案来安排引向振子，本例选用15根引向振子，具体计算如下：第1根引向振子与馈电振子间距为0.1×λ\(_{0}\)30＝0.1×46.2＝4.6cm；第2根与第1根间距为0.12×λ30＝0.12×46.2≈5.5cm；第3根与第2根间距为0.13×46.2≈6cm；第4根与第3根间距为0.15×46.2＝7cm；第5根与第4根间距为0.16×46.2≈7.4cm；第6根与第5根间距为0.2×46.2≈9.2cm；第7根与第6根间距为0.3×46.2≈14cm；依此往后间距均取15cm。引向器长度采取等长与非等长相结合，一般是离馈电振子最远的2～3根其长度取（0.2～0.3）λ\(_{高}\)，其余引向振子长度取（0.4～0.44）λ高。本例第1～12根引向振子的长度取0.4λ\(_{高}\)＝0.4×46.2≈19cm，第13～15根引向器长度取0.25λ高＝0.25×46.2≈12cm。
（5）确定馈电振子尺寸：根据馈电振子设计原理，馈电振子长度取0.95×λ\(_{0}\)／2；馈电振子宽度取0.03×λ0，式中λ\(_{0}\)为抛物线天线工作中心波长，其值为λ0＝\(\sqrt{λ}\)\(_{低}\)·λ高＝61.2×46.2＝53.2cm。将λ\(_{0}\)之值代入上面二式，即可算出馈电振子长度与宽度分别为25cm和1.6cm。馈电振子接口宽度一般取2.5cm。设计完后全部尺寸如图4所示。
加工与安装注意事项
1．选材与加工：U频段接收天线材料可以选用细直金属管，例如可用管径φ＝3～6mm的铜管或铝管。或者也可选用金属板料。金属板的宽度取5～10mm；考虑到天线要有一定抗风强度，选用的板料不能太薄，但天线也不能太重故板料也不宜太厚。制作者可根据具体情况选用。有时为了便于选材，抛物线管和天线横杆支架也都全部选用金属管，此时应把馈电振子与支架固定好。
抛物线和馈电振子可以采用热加工方式。按照上边设计的形状和计算的尺寸，把金属管（内装满沙子）放在煤气灯或酒精灯上加热后弯制成形后将沙子倒出即成。反射振子和引向振子分别焊接在抛物线管和天线横杆支架上，也可以用螺丝钉固定，注意要拧紧而避免松动。天线撑杆和天线斜撑杆可以用木杆，或其它支撑物，它们同天线横杆连接和埋入地下一定要牢靠。因是室外天线要特别注意防雷措施。这里介绍一种安全可靠的避雷方法：在离天线撑杆2～3米处竖立一根木杆或金属杆。若是木杆则在它上边扎一根金属条，金属条的底部必须埋入地下，如果是金属杆就直接埋入地下，为了保证良好的接地其埋入深度要有1～2米。金属条或金属杆要比天线高出1.5米左右，才能起到避雷作用。
2．天线与馈线的连接：远程接收天线一般架设在10～20米的高处，为了减少信号传输损耗，一般都采用特性阻抗为75Ω的同轴电缆，其型号有SYV—75—5—1（2）和SS75—5—4（5）等，SS75型同轴电缆为电视专用电缆，损耗更小特别适用U段电视的远程接收。这样馈电振子与电缆的连接可加阻抗变换器，实现对称300Ω到不对称75Ω的转换。变换器在各类文章介绍的很多这里不再赘述。（王国强）