電視天線的頻率修正淺談

何果

摘 要：LTE（Long Term Evolution，長期演進(jìn)）已經(jīng)在世界各地被廣泛使用，導(dǎo)致電視頻率由470-860MHz變?yōu)?70-790MHz，為了使電視系統(tǒng)的無線信號與通信系統(tǒng)LTE信號不會(huì)相互干擾，重新定義了廣播電視的頻帶為470～790MHz。

關(guān)鍵詞：電視天線；濾波

1 技術(shù)背景

LTE（Long Term Evolution，長期演進(jìn)）是由3GPP組織制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長期演進(jìn)。在歐洲，LTE網(wǎng)絡(luò)的頻帶占用了806～862MHz，原來這頻段是分配給地面廣播電視（470～862MHz）。為了使電視系統(tǒng)的無線信號與通信系統(tǒng)LTE信號不會(huì)相互干擾，歐洲國家重新定義了廣播電視的頻帶為470～790MHz。2013年4月英國國家物理實(shí)驗(yàn)室的CAI天線測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了LTE規(guī)避天線的標(biāo)準(zhǔn)升級，明確規(guī)定了各種天線在790MHz以后的信號衰減要求，歐美其他國家對電視接收天線也做了一系列的規(guī)定。這對于我們一直在使用的電視天線提出了一個(gè)新的要求，在頻率上需要做出一個(gè)比較大的調(diào)整。為了避免通信對于我們的干擾，在790M之后都需要一個(gè)相當(dāng)大的衰減。

從圖1可以看出，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)最難的地方是濾波的陡度控制，從770M開始下降，到790的時(shí)候下降2dB，在822M之后增益要控制在0dBd以下。

2 解決方案

基于這種要求，我們分成兩個(gè)方面來考慮，首先是通過改結(jié)構(gòu)的方式來達(dá)到濾波。我們討論使用最多的八木天線。大家知道引向器略短于二分之一波長，主振子等于二分之一波長，反射器略長于二分之一波長，兩振子間距四分之一波長。此時(shí)，引向器對感應(yīng)信號呈“容性”，電流超前電壓90°；引向器感應(yīng)的電磁波會(huì)向主振子輻射，輻射信號經(jīng)過四分之一波長的路程使其滯后于從空中直接到達(dá)主振子的信號90°，恰好抵消了前面引起的“超前”，兩者相位相同，于是信號迭加，得到加強(qiáng)。反射器略長于二分之一波長，呈感性，電流滯后90°，再加上輻射到主振子過程中又滯后90°，與從反射器方向直接加到主振子上的信號正好相差了180°，起到了抵消作用。一個(gè)方向加強(qiáng)，一個(gè)方向削弱，便有了強(qiáng)方向性。反觀我們的頻率，從之前的截止頻率860MHz到目前的790MHz，需要濾掉的是高頻部分，對于高頻來說，波長較短，加長引向器可以在790-860MHz這個(gè)頻段使引向器起到反射器的作用，而引向器加長的幅度不同則可以控制濾波的陡度，使其有很好的濾波效果。

從圖3中能夠看出，引向器的梯度加長可以使得濾波的陡度有明顯的提升

另外一種則是通過如入濾波器電路板的形式來進(jìn)行濾波，這種比較適合于引向器形狀比較復(fù)雜的天線。通過在電路板上加入濾波電路來抑制790M之后能量。在電路板中引入電容，電感等元器件來達(dá)到濾波的效果。但是這種做法也會(huì)使得部分信號的能量被電路系統(tǒng)所消耗。

在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，我們也對對數(shù)天線進(jìn)行了這方面濾波設(shè)計(jì)，但是基于對數(shù)天線的寬頻特性，通過改結(jié)構(gòu)的方法濾波效果都不是特別理想，濾波的陡度都不能控制在理想范圍之類。對數(shù)天線由于沒有振子盒，所以沒有太多空間設(shè)計(jì)濾波電路。目前最好的一種做法是把對數(shù)天線的最前面的三組高頻振子加長到一樣長度，使其大于第四第五根振子的長度，從而達(dá)到一個(gè)控制濾波陡度的一個(gè)效果。

3 結(jié)論

采用濾波器的天線的缺點(diǎn)是濾波器會(huì)產(chǎn)生信號衰減，造成790MHz以前頻段的天線增益不如原來天線，在接收電視能力方面有所減弱；他的優(yōu)勢在于不用改變天線的結(jié)構(gòu)，直接在天線振子盒中進(jìn)行處理，不影響天線的外觀、材料和包裝。最關(guān)鍵的是這種方法可以把濾波的陡度控制得非常好，使其衰減達(dá)到25dB以上。反觀采用該結(jié)構(gòu)的方式，不會(huì)影響天線本身的接收能力，濾波的效果也完全可以達(dá)到參考標(biāo)準(zhǔn)，但是因?yàn)闀?huì)加長引向器，可能使得天線的尺寸會(huì)有一定的增加。包裝也會(huì)有一定的影響。

[參考文獻(xiàn)]

[1]克勞斯，馬赫夫克.天線.電子工業(yè)出版社.2011（04）.

[2]林昌祿.天線工程手冊.電子工業(yè)出版社.2002.