小型宽频段室内天线

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电视机要接收U/V频段的电视节目,必须使用两副天线(U段天线和V段天线)和两根馈线,在切换U/V频段的电视频道时需要换接U/V天线插头,给使用者带来不便。为此笔者制作了一个小型宽频段室内天线,其外形轮廓尺寸约为60×23×20cm,如图1所示。该天线有一宽频带信号混合与匹配电路,因此只用一根75Ω同轴电缆输出电视信号到电视机去。这样在切换U/V电视频道时,省去了换接天线插头的麻烦。

图1
图1 🔍原图 (699×545)

1.宽频段天线:这种天线由天线振子、天线架、支柱和底座组成,如图1所示。天线振子固定在天线架上,天线架与支柱为松配合,故能在水平面上旋转以便调整最佳接收方向。天线架上装的是U段天线,它是一个折合振子型四单元天线。底座上装的是V段天线,它是一个蝶形天线。

U段天线设计接收13~40频道的电视信号,天线振子尺寸按下边公式计算:折合振子长度L\(_{1}\)≈0.98λ0/2,宽度B\(_{1}\)≈0.08λ0,反射器振子长度I\(_{2}\)≈0.51λ13,引向器振子长度I\(_{3}\)≈0.43λ40、I\(_{4}\)=0.9I3,两引向器间距D\(_{1}\)≈0.2λ40,反射器与折合振子间距D\(_{3}\)≈0.11λ13,引向器与折合振子间距D\(_{2}\)≈0.45D1。式中λ\(_{13}\)和λ40分别为13和40频道的中心波长,λ\(_{0}\)是中心波长其值λ0=\(\sqrt{λ}\)\(_{13}\)·λ14。将λ\(_{13}\)=63.3cm、λ40=41.1cm代入上边公式计算得出天线尺寸如图1所示。折合振子接口宽度取2cm(见图2)。

图2
图2 🔍原图 (715×587)

V段天线设计接收1~12频道电视信号,在V段λ\(_{1}\)=571cm、λ12=137cm、λ\(_{0}\)=28Ocm。天线长度I=λ0/4=70cm,每臂长取33cm,天线宽度B\(_{2}\)取4.3cm,接口宽度取4cm。组装后天线两臂间的夹角近似120°。为了提高天线的接收效果,振子均选用φ3mm的铜棒或铝棒制作。

2.宽频带信号混合和匹配电路:这部分原理电路如图2所示。V段天线阻抗变换器L\(_{1}\)和U段天线阻抗匹配线,都是用来将天线300Ω输入阻抗转换成75Ω与输出同轴电缆(75Ω)匹配。由C1、C\(_{2}\)、L2和L\(_{3}\)组成U/V电视信号混合器,由图2看出C1和L\(_{2}\)的交点接电缆内导体,从这里输出电视信号至电视机。

信号混合器中C\(_{1}\)(2.5P左右)对U段电视信号呈现阻抗很低,对V段电视信号呈现阻抗却很高,故可阻止V段信号进入U段天线,同时却让U段信号顺利通过送入同轴电缆。C2、L\(_{2}\)和L3组成低通滤波器,阻止U段信号进入V段天线而让V段信号顺利通过送入同轴电缆。

V段阻抗变换器是在双孔磁芯上,用φ0.4mm单股塑料导线在每孔双线并绕3圈而成,绕制时导线不能重叠。变换器接法如图2所示。为了减小变换器的体积,经实验变换器也可用φ0.31mm高强度漆包线,在φ2×12mm的磁棒上双线并绕6圈(密绕),然后用胶水将线圈和磁棒粘在一起,这个线圈接法如图3所示。经实标实用上述两种变换器的效果无明显差别。

图3
图3 🔍原图 (365×216)

U段天线匹配线和信号混合器做在一块双面铜板上, 将敷铜板刻蚀留下一定形状和长度的铜箔带做成电感L\(_{1}\)和L2及匹配线,利用铜箔间的基板作介质,留有一定面积的铜箔构成了电容C\(_{1}\)和C2,制成的1:1电路板如图4所示。这里采用厚2mm的环氧质基板以减小损耗。经实验匹配线和电感的铜箔宽度均取1mm,匹配线的长度取155mm。电路板上铜箔的形状及尺寸是由实验而得,基本上保证了技术性能。因此在制作时要尽量按图4做得精确些,作好电路板装在天线底座下边适当位置,再按图2电路接点与图4电路板上焊点相对应序号进行焊接。其中U段天线与线路板之间用300Ω扁馈线连接,V段天线C、D间用宽10mm的铜箔连接。同轴电缆内导体焊到电路板的焊点3,电缆外皮焊到铜箔地面。

图4
图4 🔍原图 (717×581)

天线架、支柱和底座用有机玻璃、塑料或优质木料制作,具体形状和尺寸可根据现有材料的大小及本人喜爱的外形自行设计。支柱和天线架之间设法做成松配合而使天线能转动。

笔者使用这个天线在贵州地区距电视台5公里范围内接收2、8、10和13频道电视节目,彩色图象和伴音均正常,图象重影较一般室内天线有明显改善。(陈智唯)