電視第4章 電視接收天線

1、第四章第四章 電視接收天線電視接收天線第一節(jié)第一節(jié) 天線的基本原理天線的基本原理第二節(jié)第二節(jié) 天線的主要參數(shù)天線的主要參數(shù)第三節(jié)第三節(jié) 半波振子天線半波振子天線第四節(jié)第四節(jié) 常用的天線常用的天線天線在通信系統(tǒng)中的作用 通信是當(dāng)今信息社會(huì)進(jìn)行信息傳輸，信息交換，通信是當(dāng)今信息社會(huì)進(jìn)行信息傳輸，信息交換，信息資源共享的不可缺少的重要手段。信息資源共享的不可缺少的重要手段。 根據(jù)信息傳遞根據(jù)信息傳遞媒質(zhì)的不同，可大致講通信系統(tǒng)分為兩大類：一類是媒質(zhì)的不同，可大致講通信系統(tǒng)分為兩大類：一類是在相互聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)中用各種傳輸線來傳遞信息的無線在相互聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)中用各種傳輸線來傳遞信息的無線通信，如電話，計(jì)算機(jī)

2、局域網(wǎng)等有線通信系統(tǒng)；另一通信，如電話，計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)等有線通信系統(tǒng)；另一類是利用無線電波來傳遞信息的無線通信，如電視，類是利用無線電波來傳遞信息的無線通信，如電視，廣播，雷達(dá)，導(dǎo)航，移動(dòng)通信，衛(wèi)星，等無線通信系廣播，雷達(dá)，導(dǎo)航，移動(dòng)通信，衛(wèi)星，等無線通信系統(tǒng)。統(tǒng)。 在無線通信系統(tǒng)中，信息都是依靠無線電波來傳在無線通信系統(tǒng)中，信息都是依靠無線電波來傳輸?shù)?，輸?shù)?，因此需要有無線電波的輻射和接收設(shè)備。因此需要有無線電波的輻射和接收設(shè)備。用來用來輻射和接收無線電波的裝置稱為天線輻射和接收無線電波的裝置稱為天線。最基本的無線。最基本的無線電通信系統(tǒng)的框圖如下頁圖所示。電通信系統(tǒng)的框圖如下頁圖所示。第一節(jié)

3、第一節(jié) 天線的基本原理天線的基本原理 一一.天線的工作原理天線的工作原理 天線是一種向空間輻射電磁波或者從空間接收天線是一種向空間輻射電磁波或者從空間接收電磁波能量的裝置。電視接收天線作為有線電視系電磁波能量的裝置。電視接收天線作為有線電視系統(tǒng)接收開路信號(hào)的設(shè)備，其作用是將空間接收到的統(tǒng)接收開路信號(hào)的設(shè)備，其作用是將空間接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成在傳輸線中傳輸?shù)纳漕l電壓或電流，電磁波轉(zhuǎn)換成在傳輸線中傳輸?shù)纳漕l電壓或電流，接收天線輸出的信號(hào)質(zhì)量好壞，將直接影響到電視接收天線輸出的信號(hào)質(zhì)量好壞，將直接影響到電視信號(hào)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)馁|(zhì)量。若天線輸出的信號(hào)中含信號(hào)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)馁|(zhì)量。若天線輸出的信號(hào)中含有空間

4、反射波干擾（右重影），或其它噪聲干擾有空間反射波干擾（右重影），或其它噪聲干擾（如工業(yè)干擾），則在后續(xù)的電路中很難將這些干（如工業(yè)干擾），則在后續(xù)的電路中很難將這些干擾消除掉。擾消除掉。二、二、接收接收天線的作用和分類天線的作用和分類 天線本身就是一個(gè)天線本身就是一個(gè)振蕩振蕩回路，但它與普通回路，但它與普通振蕩振蕩回路不同，它是普通振蕩回路的變形。如回路不同，它是普通振蕩回路的變形。如圖圖42所示。所示。 從圖中電路的演變過程可見從圖中電路的演變過程可見“圖圖42（a）、）、（b）、（）、（c）”，發(fā)射天線是利用了空間作為電容，發(fā)射天線是利用了空間作為電容器兩極板間的電感線圈的磁場，使得高頻電

5、磁波信器兩極板間的電感線圈的磁場，使得高頻電磁波信號(hào)能夠形成開路發(fā)射號(hào)能夠形成開路發(fā)射“圖圖42（d）”，在發(fā)射過，在發(fā)射過程中，已調(diào)制的高頻信號(hào)電流由傳輸線從發(fā)射機(jī)輸程中，已調(diào)制的高頻信號(hào)電流由傳輸線從發(fā)射機(jī)輸送到天線上，該天線便把高頻信號(hào)電流轉(zhuǎn)變成相應(yīng)送到天線上，該天線便把高頻信號(hào)電流轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電磁波能量，并向空間輻射。的電磁波能量，并向空間輻射。 電磁波的能量從發(fā)射天線輻射出去以后，將沿地電磁波的能量從發(fā)射天線輻射出去以后，將沿地表面所有方向向前傳播。若在離發(fā)射天線一定距離處表面所有方向向前傳播。若在離發(fā)射天線一定距離處設(shè)置接收天線，由于磁力線切割了接收天線（由金屬設(shè)置接收天線，由于磁

6、力線切割了接收天線（由金屬導(dǎo)體組成），就會(huì)在接收天線中激勵(lì)感應(yīng)電動(dòng)勢，其導(dǎo)體組成），就會(huì)在接收天線中激勵(lì)感應(yīng)電動(dòng)勢，其頻率與發(fā)射的振蕩頻率相同，因此，接收天線就會(huì)輸頻率與發(fā)射的振蕩頻率相同，因此，接收天線就會(huì)輸出電信號(hào)。出電信號(hào)。 由于天線具有由于天線具有“可逆性可逆性”，即：一副天線，既可，即：一副天線，既可作為發(fā)射天線使用，也可作為接收天線使用，它們所作為發(fā)射天線使用，也可作為接收天線使用，它們所有的性能、參數(shù)均保持不變，稱為有的性能、參數(shù)均保持不變，稱為天線的互易原理天線的互易原理。所以接收天線的工作原理和發(fā)射天線的工作原理類同。所以接收天線的工作原理和發(fā)射天線的工作原理類同。（一）接收

7、天線的作用（一）接收天線的作用1、輻射和接收電磁波。、輻射和接收電磁波。由發(fā)射天線產(chǎn)生的電磁波向空由發(fā)射天線產(chǎn)生的電磁波向空中輻射，當(dāng)接收天線受到空中電磁波磁力線的切割時(shí)，中輻射，當(dāng)接收天線受到空中電磁波磁力線的切割時(shí)，就在天線兩端激起一定的交變電壓就在天線兩端激起一定的交變電壓電動(dòng)勢，并轉(zhuǎn)電動(dòng)勢，并轉(zhuǎn)化成高頻電流，通過同軸射頻電纜傳送給有線電視的化成高頻電流，通過同軸射頻電纜傳送給有線電視的前端處理設(shè)備。前端處理設(shè)備。 當(dāng)然當(dāng)然能輻射或接收電磁波的東西不一定都能用來能輻射或接收電磁波的東西不一定都能用來作為天線作為天線。例如任何高頻電路，只要不是完全屏蔽起。例如任何高頻電路，只要不是完全屏蔽

8、起來的，都可以向周圍空間或多或少地輻射電磁波，或來的，都可以向周圍空間或多或少地輻射電磁波，或者從周圍空間或多或少地接收到電磁波。但是，任意者從周圍空間或多或少地接收到電磁波。但是，任意一個(gè)高頻電路并不一定能作天線，因?yàn)樗椛浜徒邮找粋€(gè)高頻電路并不一定能作天線，因?yàn)樗椛浜徒邮针姶挪ǖ男屎艿?。電磁波的效率很低。只有能夠有效地輻射和接收電磁只有能夠有效地輻射和接收電磁波的設(shè)備才有可能作為天線使用波的設(shè)備才有可能作為天線使用。 2、第二個(gè)作用是、第二個(gè)作用是”能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換”。天線應(yīng)能將導(dǎo)波能。天線應(yīng)能將導(dǎo)波能量盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰?。量盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪芰俊?這首先要求天線這首先要

9、求天線是一個(gè)良好的電磁開放系統(tǒng)是一個(gè)良好的電磁開放系統(tǒng), 其次要求天線與發(fā)射其次要求天線與發(fā)射機(jī)或接收機(jī)匹配。大家知道，發(fā)信機(jī)通過饋線送入機(jī)或接收機(jī)匹配。大家知道，發(fā)信機(jī)通過饋線送入天線的并不是無線電波，收信天線也不能直接把無天線的并不是無線電波，收信天線也不能直接把無線電波送入收信機(jī)，這里有一個(gè)能量的轉(zhuǎn)換過程，線電波送入收信機(jī)，這里有一個(gè)能量的轉(zhuǎn)換過程，即把發(fā)信機(jī)所產(chǎn)生的高頻振蕩電流經(jīng)饋線送入天線即把發(fā)信機(jī)所產(chǎn)生的高頻振蕩電流經(jīng)饋線送入天線輸入端，天線要把高頻電流轉(zhuǎn)換為空間高頻電磁波，輸入端，天線要把高頻電流轉(zhuǎn)換為空間高頻電磁波，以波的形式向周圍空間輻射。反之在接收時(shí)，也是以波的形式向周圍空

10、間輻射。反之在接收時(shí)，也是通過收信天線把截獲的高頻電磁波的能量轉(zhuǎn)換成高通過收信天線把截獲的高頻電磁波的能量轉(zhuǎn)換成高頻電流的能量后，再送給收信機(jī)。顯然這里有一個(gè)頻電流的能量后，再送給收信機(jī)。顯然這里有一個(gè)轉(zhuǎn)換效率問題。轉(zhuǎn)換效率問題。天線增益越高，則轉(zhuǎn)換效率就越高天線增益越高，則轉(zhuǎn)換效率就越高。 3、增加接收電視信號(hào)的距離。、增加接收電視信號(hào)的距離。 根據(jù)前述視距計(jì)算公根據(jù)前述視距計(jì)算公式式H4.12（ ）（）（km），電磁波的傳播距離），電磁波的傳播距離與發(fā)射天線的高度和接收天線的高度有關(guān)。當(dāng)電視與發(fā)射天線的高度和接收天線的高度有關(guān)。當(dāng)電視發(fā)射天線高度已定的情況下，適當(dāng)增加接收天線的發(fā)射天線高度

11、已定的情況下，適當(dāng)增加接收天線的架設(shè)高度就可以增加開路電視信號(hào)的接收距離。架設(shè)高度就可以增加開路電視信號(hào)的接收距離。4、提高接收電視信號(hào)的質(zhì)量。、提高接收電視信號(hào)的質(zhì)量。 由于空間存在著各種由于空間存在著各種頻率成份的無線電波，這些無線電波的方向來自于頻率成份的無線電波，這些無線電波的方向來自于四面八方，對(duì)于需要接收的電視頻道而言，其它無四面八方，對(duì)于需要接收的電視頻道而言，其它無線電波均是干擾源，通過選擇方向性強(qiáng)，具有一定線電波均是干擾源，通過選擇方向性強(qiáng)，具有一定工作頻帶寬度的接收天線，可以提高接收電視信號(hào)工作頻帶寬度的接收天線，可以提高接收電視信號(hào)的質(zhì)量的質(zhì)量。rthh 對(duì)天線有幾個(gè)要求

12、對(duì)天線有幾個(gè)要求：1.天線應(yīng)使電磁波盡可能集中于確定的方向上天線應(yīng)使電磁波盡可能集中于確定的方向上， 或?qū)Υ_或?qū)Υ_定方向的來波最大限度的接受定方向的來波最大限度的接受， 即即天線具有方向性天線具有方向性。2.天線應(yīng)能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波天線應(yīng)能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波， 即即天線有適天線有適當(dāng)?shù)臉O化當(dāng)?shù)臉O化。3.天線應(yīng)有足夠的工作頻帶天線應(yīng)有足夠的工作頻帶。 以上是天線最基本的功能和要求以上是天線最基本的功能和要求。通信的飛速發(fā)。通信的飛速發(fā)展對(duì)天線提出新要求展對(duì)天線提出新要求，除完成高頻能量的轉(zhuǎn)換外除完成高頻能量的轉(zhuǎn)換外，還還要對(duì)傳遞的信息進(jìn)行一定的加工和處理要對(duì)傳遞的信息進(jìn)行一定的

13、加工和處理，如信號(hào)處理如信號(hào)處理天線、單脈沖天線、自適應(yīng)天線和智能天線等。特別天線、單脈沖天線、自適應(yīng)天線和智能天線等。特別是自是自1997年以來年以來, 第三代移動(dòng)通信技術(shù)第三代移動(dòng)通信技術(shù)逐漸成為國內(nèi)逐漸成為國內(nèi)外移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)外移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)， 而而智能天線智能天線正是實(shí)現(xiàn)正是實(shí)現(xiàn)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 研究天線問題研究天線問題, 實(shí)質(zhì)上是研究天線在空間所產(chǎn)實(shí)質(zhì)上是研究天線在空間所產(chǎn)生的電磁場分布。空間任一點(diǎn)的電磁場都滿足麥克生的電磁場分布。空間任一點(diǎn)的電磁場都滿足麥克斯韋方程和邊界條件斯韋方程和邊界條件, 因此因此, 求解天

14、線問題實(shí)質(zhì)上是求解天線問題實(shí)質(zhì)上是求解電磁場方程并滿足邊界條件求解電磁場方程并滿足邊界條件, 但這往往十分繁但這往往十分繁雜雜, 有時(shí)甚至是十分困難的。有時(shí)甚至是十分困難的。 在實(shí)際問題中在實(shí)際問題中, 往往往往將條件理想化將條件理想化, 進(jìn)行一些近進(jìn)行一些近似處理似處理, 從而得到近似結(jié)果從而得到近似結(jié)果, 這是這是天線工程中最常用天線工程中最常用的方法的方法； 在某些情況下在某些情況下, 如果需要較精確的解如果需要較精確的解, 可借可借助電磁場理論的數(shù)值計(jì)算方法來進(jìn)行。助電磁場理論的數(shù)值計(jì)算方法來進(jìn)行。 （二）接收天線的分類（二）接收天線的分類按按用途用途可分為：可分為： 通信天線、通信天

15、線、 廣播電視天線、雷達(dá)天線等廣播電視天線、雷達(dá)天線等; 2. 按工作按工作波長波長分為：分為： 長波天線、長波天線、 中波天線、中波天線、 短波天線、短波天線、 超短波天線和微超短波天線和微波天線等；波天線等； 按按輻射元的類型輻射元的類型分為分為: 線天線和面天線。線天線和面天線。4. 按結(jié)構(gòu)分為：。按結(jié)構(gòu)分為：。 半波振子天線、折合振子天線、扇形半波振子天線、折合振子天線、扇形振子天線振子天線、V形形天線、八木天線、環(huán)形天線、背射天線和對(duì)數(shù)周期天線、八木天線、環(huán)形天線、背射天線和對(duì)數(shù)周期天線等。天線等。 （二）接收天線的分類（二）接收天線的分類按安裝方式分為：按安裝方式分為： 分立式、山

16、字形、出字形等類型分立式、山字形、出字形等類型; 6. 按接收頻段可分為：按接收頻段可分為：甚高頻（甚高頻（VHF）：）：單頻道、分頻段、全頻段三種；單頻道、分頻段、全頻段三種；單頻道單頻道接收天線又稱專用頻道天線（接收天線又稱專用頻道天線（1-12任一頻道），任一頻道），適合于中、近程距離接收，優(yōu)點(diǎn)是增益高、方向性適合于中、近程距離接收，優(yōu)點(diǎn)是增益高、方向性強(qiáng)、駐波比好可以靈活設(shè)置，故被普遍使用；強(qiáng)、駐波比好可以靈活設(shè)置，故被普遍使用；分頻段分頻段天線一般分為含有天線一般分為含有15個(gè)頻道的低頻段和個(gè)頻道的低頻段和612頻頻道的高頻段；它頻帶較寬，可兼顧接收幾個(gè)頻道的道的高頻段；它頻帶較寬，

17、可兼顧接收幾個(gè)頻道的信號(hào)、電氣性能參數(shù)，一般不如單頻道好，它實(shí)際信號(hào)、電氣性能參數(shù)，一般不如單頻道好，它實(shí)際上是一種寬頻帶無線。上是一種寬頻帶無線。全頻段全頻段接收天線能接收接收天線能接收112頻道的電視信號(hào)，也是一種頻道的電視信號(hào)，也是一種寬頻帶天線。寬頻帶天線。 （二）接收天線的分類（二）接收天線的分類6. 按接收頻段可分為：按接收頻段可分為：特高頻（特高頻（UHF）：）：頻率很高，一般常做成寬頻帶天線，頻率很高，一般常做成寬頻帶天線，如分成兩個(gè)頻段（如分成兩個(gè)頻段（1324頻道和頻道和2568頻道的）天線，頻道的）天線，目前多采用目前多采用20單元或單元或50單元的八木天線。單元的八木天

18、線。超高頻（超高頻（SHF）：）：頻率很高，目前應(yīng)用很少。頻率很高，目前應(yīng)用很少。7.按天線的特性分類：按天線的特性分類：按方向特性分：按方向特性分：有定向天線、全向天線、強(qiáng)方向性天有定向天線、全向天線、強(qiáng)方向性天線和弱方向性天線；線和弱方向性天線；按極化特性分：按極化特性分：有線極化（垂直極化和水平極化）天有線極化（垂直極化和水平極化）天線和圓極化天線；線和圓極化天線；按頻帶特性分：按頻帶特性分：有窄帶天線、寬頻帶天線和超寬頻帶有窄帶天線、寬頻帶天線和超寬頻帶天線。天線。 （二）接收天線的分類（二）接收天線的分類8. 按饋電方式分：按饋電方式分：由對(duì)稱天線和非對(duì)稱天線。由對(duì)稱天線和非對(duì)稱天線

19、。 9. 按天線上的電流分：按天線上的電流分：有行波天線和駐波天線。有行波天線和駐波天線。 10.按天線的外形分：按天線的外形分：有有V型天線、菱形天線、環(huán)形天型天線、菱形天線、環(huán)形天線、螺旋天線、喇叭天線和反射面天線等。線、螺旋天線、喇叭天線和反射面天線等。 此外，新型天線還有單脈沖天線、相控天線、微此外，新型天線還有單脈沖天線、相控天線、微帶天線、自適應(yīng)天線、智能天線和有源天線等。帶天線、自適應(yīng)天線、智能天線和有源天線等。 把天線和發(fā)射機(jī)或接收機(jī)連接起來的系統(tǒng)稱為把天線和發(fā)射機(jī)或接收機(jī)連接起來的系統(tǒng)稱為饋饋線系統(tǒng)線系統(tǒng)。 饋線的形式隨頻率的不同而分為雙導(dǎo)線傳輸饋線的形式隨頻率的不同而分為雙

20、導(dǎo)線傳輸線、同軸線傳輸線、線、同軸線傳輸線、 波導(dǎo)或微帶線等。由于饋線系統(tǒng)波導(dǎo)或微帶線等。由于饋線系統(tǒng)和天線的聯(lián)系十分緊密和天線的聯(lián)系十分緊密，有時(shí)把天線和饋線系統(tǒng)看成有時(shí)把天線和饋線系統(tǒng)看成是一個(gè)部件是一個(gè)部件， 統(tǒng)稱為天線饋線系統(tǒng)統(tǒng)稱為天線饋線系統(tǒng)，簡稱天饋系統(tǒng)。簡稱天饋系統(tǒng)。第二節(jié)第二節(jié) 天線的主要參數(shù)天線的主要參數(shù) 0.20.10.30.40.51.00.90.80.70.6100260806024012022040202001800160140 由于電抗分量在存貯一部分能量，使天線提供給由于電抗分量在存貯一部分能量，使天線提供給電視機(jī)的有用信號(hào)功率減少了，而且由于電抗分量的電視機(jī)的有

21、用信號(hào)功率減少了，而且由于電抗分量的存在使天線與饋線連接時(shí)產(chǎn)生失配，從而導(dǎo)致被信號(hào)存在使天線與饋線連接時(shí)產(chǎn)生失配，從而導(dǎo)致被信號(hào)的損耗。所以在制作天線時(shí)都設(shè)法使其盡可能工作在的損耗。所以在制作天線時(shí)都設(shè)法使其盡可能工作在諧振狀態(tài)，以保證其輸入阻抗為純阻性質(zhì)。諧振狀態(tài)，以保證其輸入阻抗為純阻性質(zhì)。 基本半波振子天線是接收天線中最簡單的一種，基本半波振子天線是接收天線中最簡單的一種，天線長度接近（略短于）天線長度接近（略短于）)接收信號(hào)的半個(gè)波長接收信號(hào)的半個(gè)波長（/2），），此時(shí)，天線處于諧振狀態(tài)，輸入阻抗呈現(xiàn)純電阻，電此時(shí)，天線處于諧振狀態(tài)，輸入阻抗呈現(xiàn)純電阻，電視接收天線中的基本半波振子天線

22、采用中心饋電法，視接收天線中的基本半波振子天線采用中心饋電法，此時(shí)的輸入阻抗最小，約為此時(shí)的輸入阻抗最小，約為73.1，近似取值為，近似取值為75。 對(duì)于不對(duì)稱天線，當(dāng)天線長度約等于接收信號(hào)頻對(duì)于不對(duì)稱天線，當(dāng)天線長度約等于接收信號(hào)頻率的率的/4或波長的整數(shù)倍時(shí)，天線也為諧振工作狀態(tài)?；虿ㄩL的整數(shù)倍時(shí)，天線也為諧振工作狀態(tài)?？梢?，天線的輸入阻抗與天線尺寸及工作波長有關(guān)?？梢姡炀€的輸入阻抗與天線尺寸及工作波長有關(guān)。 二、電壓駐波比二、電壓駐波比 當(dāng)天線的輸入阻抗與饋線的特性阻抗不一致時(shí)（通當(dāng)天線的輸入阻抗與饋線的特性阻抗不一致時(shí)（通常把這種現(xiàn)象稱為不匹配或失配），就會(huì)反射。在這種常把這種現(xiàn)象稱

23、為不匹配或失配），就會(huì)反射。在這種情況下，接收到的信號(hào)功率不能全部送入前端系統(tǒng)，當(dāng)情況下，接收到的信號(hào)功率不能全部送入前端系統(tǒng)，當(dāng)饋線較長且嚴(yán)重失配時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生重影。饋線較長且嚴(yán)重失配時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生重影。 天線接收到的射頻信號(hào)，從天線饋給饋線，再由饋天線接收到的射頻信號(hào)，從天線饋給饋線，再由饋線傳送至前端設(shè)備，若相互之間的阻抗不匹配，則會(huì)在線傳送至前端設(shè)備，若相互之間的阻抗不匹配，則會(huì)在饋線中形成入射波與反射波的迭加，形成駐波。通常采饋線中形成入射波與反射波的迭加，形成駐波。通常采用電壓駐波比（用電壓駐波比（VSWR）定量衡量，其定義為：）定量衡量，其定義為： VSWR （4-3） 式中式中 ：

24、Vmax產(chǎn)生駐波時(shí)的最大電壓值（波腹）；產(chǎn)生駐波時(shí)的最大電壓值（波腹）； Vmin產(chǎn)生駐波時(shí)的最小電壓值（波節(jié)）。產(chǎn)生駐波時(shí)的最小電壓值（波節(jié)）。 VSWR1時(shí)，即阻抗匹配。一般情況下，時(shí)，即阻抗匹配。一般情況下， VSWR1，VSWR越大，說明天線與饋線的匹配越差。越大，說明天線與饋線的匹配越差。 三、頻帶寬度三、頻帶寬度 任何電視接收天線都是工作在一定的頻率范圍任何電視接收天線都是工作在一定的頻率范圍內(nèi)。規(guī)定天線輸送到饋線的功率下降到最大輸出功內(nèi)。規(guī)定天線輸送到饋線的功率下降到最大輸出功率的一半時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為天線的頻帶寬率的一半時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為天線的頻帶寬度（也稱通頻帶）

25、。在此頻帶寬度內(nèi)，天線的各種度（也稱通頻帶）。在此頻帶寬度內(nèi)，天線的各種電氣性能（增益、方向性、電壓駐波比等）基本保電氣性能（增益、方向性、電壓駐波比等）基本保持不變。持不變。 單頻道天線一般應(yīng)能滿足單頻道天線一般應(yīng)能滿足8MHz帶寬，寬頻帶帶寬，寬頻帶天線的帶寬，則根據(jù)需要而定。天線的帶寬，則根據(jù)需要而定。 四、方向性四、方向性 天線的方向性表示天線接收不同方向傳來的電天線的方向性表示天線接收不同方向傳來的電磁波的能力。天線的方向性通常采用方向性圖表示。磁波的能力。天線的方向性通常采用方向性圖表示。不同的電視接收天線，其方向性圖有差異。不同的電視接收天線，其方向性圖有差異。 為了方便對(duì)各種天

26、線的方向圖特性進(jìn)行比較為了方便對(duì)各種天線的方向圖特性進(jìn)行比較， 就需要規(guī)定一些特性參數(shù)。就需要規(guī)定一些特性參數(shù)。 這些參數(shù)有這些參數(shù)有: 主瓣寬度、主瓣寬度、旁瓣電平、前后比及方向系數(shù)旁瓣電平、前后比及方向系數(shù)等。等。 1）主瓣寬度）主瓣寬度 主瓣寬度是說明天線方向性的一個(gè)指標(biāo)。某天主瓣寬度是說明天線方向性的一個(gè)指標(biāo)。某天線方向性圖如圖線方向性圖如圖4-5所示，其中主瓣是波瓣中最大所示，其中主瓣是波瓣中最大的瓣，它集中了天線接收功率（或場強(qiáng)）的主要的瓣，它集中了天線接收功率（或場強(qiáng)）的主要部分。除了主瓣外，其余的瓣都是副瓣，副瓣代部分。除了主瓣外，其余的瓣都是副瓣，副瓣代表天線在不需要的方向上

27、接收的功率（即干擾信表天線在不需要的方向上接收的功率（即干擾信號(hào)的功率），副瓣電平越高，越容易接收干擾波，號(hào)的功率），副瓣電平越高，越容易接收干擾波，希望它越小越好。與主瓣方向完全相反的為后瓣，希望它越小越好。與主瓣方向完全相反的為后瓣，表示天線接收后方向干擾信號(hào)的能力，希望后瓣表示天線接收后方向干擾信號(hào)的能力，希望后瓣也是越小越好。也是越小越好。 不同接收天線，主瓣寬度不一樣，主瓣寬度越尖不同接收天線，主瓣寬度不一樣，主瓣寬度越尖銳，天線定向接收能力越好，即抗干擾能力越強(qiáng)。天銳，天線定向接收能力越好，即抗干擾能力越強(qiáng)。天線主瓣寬度采用半功率角線主瓣寬度采用半功率角20.5表示，它是指接收天線

28、表示，它是指接收天線的功率密度從最大接收方向上功率密度下降一半所對(duì)的功率密度從最大接收方向上功率密度下降一半所對(duì)應(yīng)的角度。也可用場強(qiáng)從最大值下降到應(yīng)的角度。也可用場強(qiáng)從最大值下降到0.707倍最大倍最大值所對(duì)應(yīng)的角度表示。一般情況下，值所對(duì)應(yīng)的角度表示。一般情況下，UHF頻段天線頻段天線20.5角度為角度為30度，度，VHF頻段天線頻段天線20.5角度為角度為60度。度。 圖圖4-5 極坐標(biāo)場強(qiáng)方向性圖極坐標(biāo)場強(qiáng)方向性圖 Z0.70720.5X副瓣主瓣后瓣電視臺(tái)方向 3）旁瓣電平）旁瓣電平 旁瓣電平是指離主瓣最近且電平最高的旁瓣電平是指離主瓣最近且電平最高的第一旁瓣第一旁瓣電平電平, 一般以分

29、貝表示。方向圖的旁瓣區(qū)是不需要一般以分貝表示。方向圖的旁瓣區(qū)是不需要輻射的區(qū)域輻射的區(qū)域, 所以其電平應(yīng)盡可能的低所以其電平應(yīng)盡可能的低, 且天線方向且天線方向圖一般都有這樣一條規(guī)律圖一般都有這樣一條規(guī)律: 離主瓣愈遠(yuǎn)的旁瓣的電離主瓣愈遠(yuǎn)的旁瓣的電平愈低。第一旁瓣電平的高低平愈低。第一旁瓣電平的高低, 在某種意義上反映在某種意義上反映了天線方向性的好壞。另外了天線方向性的好壞。另外, 在天線的實(shí)際應(yīng)用中在天線的實(shí)際應(yīng)用中, 旁瓣的位置也很重要。旁瓣的位置也很重要。 五、增益五、增益 天線增益表示天線在特定方向接收信號(hào)的能力。天線增益表示天線在特定方向接收信號(hào)的能力。在有線電視系統(tǒng)中，天線增益采

30、用相對(duì)增益表示，在有線電視系統(tǒng)中，天線增益采用相對(duì)增益表示，即相對(duì)于基本半波振子的功率增益。當(dāng)天線最佳取即相對(duì)于基本半波振子的功率增益。當(dāng)天線最佳取向時(shí)，天線輸出端的匹配負(fù)載中所吸取的功率向時(shí)，天線輸出端的匹配負(fù)載中所吸取的功率（P1），與在相同條件下基本半波振子天線輸出端），與在相同條件下基本半波振子天線輸出端匹配負(fù)載中所吸取的功率（匹配負(fù)載中所吸取的功率（P0）的比值，稱為該天）的比值，稱為該天線的相對(duì)增益（線的相對(duì)增益（G） G10lg(P1/P0) dB 對(duì)于平面電磁波，對(duì)于平面電磁波，P與與E2成正比：成正比： G20lg(E1/E0) dB 若某天線的增益為若某天線的增益為6dB，

31、則表示該天線的增益比基，則表示該天線的增益比基本半波振子天線高本半波振子天線高6dB。六、極化特性六、極化特性 極化特性是指天線在最大輻射方向上電場矢量的極化特性是指天線在最大輻射方向上電場矢量的方向隨時(shí)間變化的規(guī)律。具體地說方向隨時(shí)間變化的規(guī)律。具體地說，就是在空間某一就是在空間某一固定位置上固定位置上，電場矢量的末端隨時(shí)間變化所描繪的圖電場矢量的末端隨時(shí)間變化所描繪的圖形。該圖形如果是直線形。該圖形如果是直線，就稱為線極化就稱為線極化； 如果是圓，如果是圓， 就稱為圓極化；如果是橢圓，就稱為圓極化；如果是橢圓， 就稱為橢圓極化。如此就稱為橢圓極化。如此按天線所輻射的電場的極化形式按天線所輻

32、射的電場的極化形式，可將天線分為線極可將天線分為線極化天線、圓極化天線和橢圓極化天線?；炀€、圓極化天線和橢圓極化天線。 線極化又可分線極化又可分為水平極化和垂直極化為水平極化和垂直極化；圓極化和橢圓極化都可分為圓極化和橢圓極化都可分為左旋和右旋。當(dāng)圓極化波入射到一個(gè)對(duì)稱目標(biāo)上時(shí)左旋和右旋。當(dāng)圓極化波入射到一個(gè)對(duì)稱目標(biāo)上時(shí)，反射波是反旋向的。反射波是反旋向的。 在傳播電視信號(hào)時(shí)在傳播電視信號(hào)時(shí)，利用這一特利用這一特性可以克服由反射所引起的重影。性可以克服由反射所引起的重影。 七、頻帶寬度對(duì)天線的電參數(shù)的影響七、頻帶寬度對(duì)天線的電參數(shù)的影響 天線的電參數(shù)都與頻率有關(guān)天線的電參數(shù)都與頻率有關(guān)，也就

33、是說也就是說，上述電上述電參數(shù)都是針對(duì)某一工作頻率設(shè)計(jì)的。當(dāng)工作頻率偏離參數(shù)都是針對(duì)某一工作頻率設(shè)計(jì)的。當(dāng)工作頻率偏離設(shè)計(jì)頻率時(shí)設(shè)計(jì)頻率時(shí)，往往要引起天線參數(shù)的變化往往要引起天線參數(shù)的變化，例如主瓣例如主瓣寬度增大、旁瓣電平增高、增益系數(shù)降低、寬度增大、旁瓣電平增高、增益系數(shù)降低、 輸入阻抗輸入阻抗和極化特性變壞等。實(shí)際上和極化特性變壞等。實(shí)際上，天線也并非工作在點(diǎn)頻天線也并非工作在點(diǎn)頻，而是有一定的頻率范圍。當(dāng)工作頻率變化時(shí)而是有一定的頻率范圍。當(dāng)工作頻率變化時(shí)，天線的天線的有關(guān)電參數(shù)不應(yīng)超出規(guī)定的范圍，這一頻率范圍稱為有關(guān)電參數(shù)不應(yīng)超出規(guī)定的范圍，這一頻率范圍稱為頻帶寬度頻帶寬度, 簡稱為

34、天線的帶寬。簡稱為天線的帶寬。八、有效長度八、有效長度 有效長度是衡量天線輻射能力的又一個(gè)重要有效長度是衡量天線輻射能力的又一個(gè)重要指標(biāo)。天線的有效長度定義如下：在保持實(shí)際天指標(biāo)。天線的有效長度定義如下：在保持實(shí)際天線最大輻射方向上的場強(qiáng)值不變的條件下線最大輻射方向上的場強(qiáng)值不變的條件下, 假設(shè)天假設(shè)天線上電流分布為均勻分布時(shí)天線的等效長度。它線上電流分布為均勻分布時(shí)天線的等效長度。它是把天線在最大輻射方向上的場強(qiáng)和電流聯(lián)系起是把天線在最大輻射方向上的場強(qiáng)和電流聯(lián)系起來的一個(gè)參數(shù)來的一個(gè)參數(shù), 通常將歸于輸入電流通常將歸于輸入電流I0的有效長度的有效長度記為記為hein, 把歸于波腹電流把歸于

35、波腹電流Im的有效長度記為的有效長度記為hem。顯然顯然, 有效長度愈長有效長度愈長，表明天線的輻射能力愈強(qiáng)。表明天線的輻射能力愈強(qiáng)。第三節(jié) 半波振子天線一、基本半波振子天線一、基本半波振子天線 半波振子天線又稱半波偶天線，它是最基本、最半波振子天線又稱半波偶天線，它是最基本、最簡單的電視接收天線，常用的室外接收天線中絕大簡單的電視接收天線，常用的室外接收天線中絕大多數(shù)都是在這種天線的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。因此也多數(shù)都是在這種天線的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。因此也稱它為基本半波振子天線。半波振子天線是由兩根稱它為基本半波振子天線。半波振子天線是由兩根長度相等、粗細(xì)一樣的直金屬管組成，其總長約等長度相等、粗

36、細(xì)一樣的直金屬管組成，其總長約等于半個(gè)工作波長，對(duì)稱放置，兩臂中心處有間隙作于半個(gè)工作波長，對(duì)稱放置，兩臂中心處有間隙作為饋電點(diǎn)，與饋線連接。為饋電點(diǎn)，與饋線連接。（一）對(duì)稱振子上的電流分布 根據(jù)對(duì)稱振子的對(duì)稱性特點(diǎn)，可以氫它視為由根據(jù)對(duì)稱振子的對(duì)稱性特點(diǎn)，可以氫它視為由一對(duì)終端開路的傳輸線的兩臂向外展開而成。因?yàn)橐粚?duì)終端開路的傳輸線的兩臂向外展開而成。因?yàn)闊o損耗開路傳輸線上的電流是按正弦規(guī)律分布，當(dāng)無損耗開路傳輸線上的電流是按正弦規(guī)律分布，當(dāng)振子的導(dǎo)線直徑遠(yuǎn)小于工作波長時(shí)，對(duì)稱振子上的振子的導(dǎo)線直徑遠(yuǎn)小于工作波長時(shí)，對(duì)稱振子上的電流表也近似正弦規(guī)律呈駐波分布如圖。振子饋電電流表也近似正弦規(guī)律

37、呈駐波分布如圖。振子饋電點(diǎn)的電流最大，為波腹電流，而其終端電流為零，點(diǎn)的電流最大，為波腹電流，而其終端電流為零，為波節(jié)電流。為波節(jié)電流。m 饋電點(diǎn)（二）基本半波振子天線的特性1. 輸入阻抗：輸入阻抗： 其阻值為其阻值為73.1，設(shè)計(jì)和制作時(shí)盡量讓，設(shè)計(jì)和制作時(shí)盡量讓Rin=75。2. 增益增益 增益用來衡量天線輻射（或接收）電視信號(hào)的能力。增益用來衡量天線輻射（或接收）電視信號(hào)的能力。電視天線的增益均以半波振子天線的增益為基準(zhǔn)。電視天線的增益均以半波振子天線的增益為基準(zhǔn)。半波振子天線的增益為半波振子天線的增益為G=1.64。用分貝表示則為：。用分貝表示則為： G（dB）=10lg1.64=2.

38、15（dB）3. 頻帶寬度頻帶寬度 半波振子的頻帶寬度與振子導(dǎo)體的直徑有關(guān)，導(dǎo)體半波振子的頻帶寬度與振子導(dǎo)體的直徑有關(guān)，導(dǎo)體的直徑越粗，頻帶越寬。在的直徑越粗，頻帶越寬。在VHF頻段，振子直徑一頻段，振子直徑一般選為般選為10-20mm，在，在UHF頻段，振子直徑選為頻段，振子直徑選為2-3mm。材料常用鋼管或鋁管。材料常用鋼管或鋁管。（二）基本半波振子天線的特性4. 方向性：方向性： 基本基本半波振子天線的半波振子天線的E面（振子所在平面）方向圖面（振子所在平面）方向圖為為“8”字形，其字形，其H面（與振子所在平面垂直的面）方面（與振子所在平面垂直的面）方向圖為一圓形。向圖為一圓形。 （三）

39、基本半波振子天線與饋線的連接 半波振子天線的半波振子天線的輸入阻抗為輸入阻抗為73.1 ，而在電纜電，而在電纜電視系統(tǒng)中使用的饋線一般是視系統(tǒng)中使用的饋線一般是75的同軸電纜，兩者的的同軸電纜，兩者的阻抗基本上是匹配的。但半波振子天線是對(duì)稱的，而阻抗基本上是匹配的。但半波振子天線是對(duì)稱的，而同軸電纜饋線則是不對(duì)稱的，必須在天線饋電點(diǎn)和饋同軸電纜饋線則是不對(duì)稱的，必須在天線饋電點(diǎn)和饋線間加裝平衡器，使之實(shí)現(xiàn)平衡線間加裝平衡器，使之實(shí)現(xiàn)平衡不平衡的變換。不平衡的變換。 二、折合半波振子天線二、折合半波振子天線 將基本半波振子天線的兩個(gè)尾端用導(dǎo)體連接起將基本半波振子天線的兩個(gè)尾端用導(dǎo)體連接起來，便構(gòu)

40、成折合半波振子天線。折合半波振子天線來，便構(gòu)成折合半波振子天線。折合半波振子天線可視為由兩個(gè)半波振子天線并聯(lián)構(gòu)成。折合半波振可視為由兩個(gè)半波振子天線并聯(lián)構(gòu)成。折合半波振子天線在結(jié)構(gòu)上與半波振子天線大不相同，但它們子天線在結(jié)構(gòu)上與半波振子天線大不相同，但它們的基本電氣性能則大體相同，例如方向性圖、增益的基本電氣性能則大體相同，例如方向性圖、增益等，但折合半波振子天線的輸入阻抗基本半波振子等，但折合半波振子天線的輸入阻抗基本半波振子天線的高，其頻帶寬度大于半波振子天線。天線的高，其頻帶寬度大于半波振子天線。（一）輸入阻抗（一）輸入阻抗 在折合半波振子天線上下兩臂導(dǎo)體直徑相同、在折合半波振子天線上下

41、兩臂導(dǎo)體直徑相同、饋入相同功率時(shí)，其輸入阻抗是基本半波振子天線饋入相同功率時(shí)，其輸入阻抗是基本半波振子天線的輸入阻抗的的輸入阻抗的4倍，約為倍，約為300 。由于輸入阻抗高當(dāng)。由于輸入阻抗高當(dāng)天線工作頻率變化或接收的電視頻道改變時(shí)，天線天線工作頻率變化或接收的電視頻道改變時(shí)，天線輸入阻抗的相對(duì)變化少，易與饋線匹配。但在實(shí)際輸入阻抗的相對(duì)變化少，易與饋線匹配。但在實(shí)際電纜電視系統(tǒng)工程中，天線的輸入阻抗還受到天線電纜電視系統(tǒng)工程中，天線的輸入阻抗還受到天線周圍其他物體存在的影響而改變。因此，為保證天周圍其他物體存在的影響而改變。因此，為保證天線與饋線的良好匹配，在架設(shè)天線時(shí)，還必須通過線與饋線的良

42、好匹配，在架設(shè)天線時(shí)，還必須通過測量調(diào)整天線的結(jié)構(gòu)或加裝匹配裝置。測量調(diào)整天線的結(jié)構(gòu)或加裝匹配裝置。（二）頻帶寬度（二）頻帶寬度 振子天線的直徑越粗，通頻帶就越寬。當(dāng)折合半振子天線的直徑越粗，通頻帶就越寬。當(dāng)折合半波振子上臂導(dǎo)體直徑為波振子上臂導(dǎo)體直徑為d1下臂導(dǎo)體直徑為下臂導(dǎo)體直徑為d2上下兩臂上下兩臂振子間距為振子間距為b時(shí)，折合半波振子的等效直徑時(shí)，折合半波振子的等效直徑d0為：為： 折合半波振子的等效直徑較基本半波振子的大，折合半波振子的等效直徑較基本半波振子的大，故其工作頻帶較寬，提高了接收?qǐng)D像的清晰度，在電故其工作頻帶較寬，提高了接收?qǐng)D像的清晰度，在電纜電視系統(tǒng)中廣泛采用的引向天線

43、的有源振子通常都纜電視系統(tǒng)中廣泛采用的引向天線的有源振子通常都用折合半波振子。用折合半波振子。 （三）（三）折合振子天線與饋線的連接折合振子天線與饋線的連接 折合半波振子的輸入阻抗近似為折合半波振子的輸入阻抗近似為300 ，當(dāng)采用，當(dāng)采用75的同軸電纜饋線時(shí)，兩者的特性阻抗不等，天線的同軸電纜饋線時(shí)，兩者的特性阻抗不等，天線是對(duì)稱的，同軸電纜饋線則是不對(duì)稱的，因而必須在是對(duì)稱的，同軸電纜饋線則是不對(duì)稱的，因而必須在兩間加裝平衡器，使之實(shí)現(xiàn)平衡兩間加裝平衡器，使之實(shí)現(xiàn)平衡不平衡的變換。不平衡的變換。 （四）（四）折合振子中點(diǎn)電位折合振子中點(diǎn)電位 折合振子的中點(diǎn)牌高頻零電位，因此，可以不加折合振子

44、的中點(diǎn)牌高頻零電位，因此，可以不加絕緣而直接與金屬天線立桿相連接，而對(duì)天線的性能絕緣而直接與金屬天線立桿相連接，而對(duì)天線的性能沒有影響。當(dāng)天線立桿接地時(shí)，整個(gè)天線系統(tǒng)就自然沒有影響。當(dāng)天線立桿接地時(shí)，整個(gè)天線系統(tǒng)就自然有了防雷作用，這是折合振子天線的一大優(yōu)點(diǎn)。有了防雷作用，這是折合振子天線的一大優(yōu)點(diǎn)。 第四節(jié)第四節(jié) 常用的天線常用的天線天線種類有很多天線種類有很多：對(duì)稱振子天線對(duì)稱振子天線陣列天線陣列天線直立振子天線與水平振子天線直立振子天線與水平振子天線引向天線與電視天線引向天線與電視天線移動(dòng)通信基站天線移動(dòng)通信基站天線螺旋天線螺旋天線行波天線行波天線寬頻帶天線寬頻帶天線縫隙天線縫隙天線微帶

45、天線微帶天線智能天線智能天線 一、引向天線、引向天線 （一）一） 引向天線的結(jié)構(gòu)引向天線的結(jié)構(gòu) 引向天線又稱八引向天線又稱八木天線。它廣泛應(yīng)用木天線。它廣泛應(yīng)用于米波、分米波波段于米波、分米波波段的通信、雷達(dá)、電視的通信、雷達(dá)、電視及其它無線電設(shè)備中。及其它無線電設(shè)備中。 引向天線既可以單頻道使用，也可以多頻道共用；既可引向天線既可以單頻道使用，也可以多頻道共用；既可作作VHF接收，也可作接收，也可作UHV接收其工作頻率范圍是接收其工作頻率范圍是30 3000MHz。引向天線具有結(jié)構(gòu)簡單，饋電方便，易于。引向天線具有結(jié)構(gòu)簡單，饋電方便，易于制作，成本低，風(fēng)載小等特點(diǎn)，是一種強(qiáng)定向天線。在制作，

46、成本低，風(fēng)載小等特點(diǎn)，是一種強(qiáng)定向天線。在有線電視系統(tǒng)中，廣泛采用引向天線接收空間開路電視有線電視系統(tǒng)中，廣泛采用引向天線接收空間開路電視信號(hào)。信號(hào)。 典型的八木天線應(yīng)該有三對(duì)振子，整個(gè)結(jié)構(gòu)呈典型的八木天線應(yīng)該有三對(duì)振子，整個(gè)結(jié)構(gòu)呈“王王”字形。與饋線相連的稱字形。與饋線相連的稱有源振子，或主振子有源振子，或主振子，居三對(duì)振，居三對(duì)振子之中，子之中，“王王”字的中間一橫。比有源振子稍長一點(diǎn)的字的中間一橫。比有源振子稍長一點(diǎn)的稱反射器，它在有源振子的一側(cè)，起著稱反射器，它在有源振子的一側(cè)，起著削弱削弱從這個(gè)方向從這個(gè)方向傳來的電波或從本天線發(fā)射去的電波的作用；比有源振傳來的電波或從本天線發(fā)射去的

47、電波的作用；比有源振子略短的稱引向器，它位于有源振子的另一側(cè)，它能子略短的稱引向器，它位于有源振子的另一側(cè)，它能增增強(qiáng)強(qiáng)從這一側(cè)方向傳來的或向這個(gè)方向發(fā)射出去的電波。從這一側(cè)方向傳來的或向這個(gè)方向發(fā)射出去的電波。引向器可以有許多個(gè)，每根長度都要比其相鄰的并靠近引向器可以有許多個(gè)，每根長度都要比其相鄰的并靠近有源振子的那根略短一點(diǎn)。引向器越多，方向越尖銳、有源振子的那根略短一點(diǎn)。引向器越多，方向越尖銳、增益越高，但實(shí)際上超過四、五個(gè)引向器之后，這種增益越高，但實(shí)際上超過四、五個(gè)引向器之后，這種“好處好處”增加就不太明顯了，而體積大、自重增加、對(duì)增加就不太明顯了，而體積大、自重增加、對(duì)材料強(qiáng)度要求

48、提高、成本加大等問題卻漸突出。通常情材料強(qiáng)度要求提高、成本加大等問題卻漸突出。通常情況下有一副五單元八木（即有三個(gè)引向器，一個(gè)反射器況下有一副五單元八木（即有三個(gè)引向器，一個(gè)反射器和一個(gè)有源振子）就夠用了。和一個(gè)有源振子）就夠用了。 （二）二） 工作原理工作原理 在引向天線中，各無源振子雖不直接饋電，但在在引向天線中，各無源振子雖不直接饋電，但在有源振子的作用下，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，有源振子的作用下，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，其幅度、相位和無源振子到有源振子的距離有關(guān)，因其幅度、相位和無源振子到有源振子的距離有關(guān)，因?yàn)楫?dāng)振子間的距離不同時(shí)，電波走過的途徑也不同；為當(dāng)振子間的距離不同時(shí)

49、，電波走過的途徑也不同；還和無源振子的長度有關(guān)，當(dāng)振子略短于半個(gè)波長時(shí)還和無源振子的長度有關(guān)，當(dāng)振子略短于半個(gè)波長時(shí)呈容性，振子略長于半個(gè)波長時(shí)呈感性。選擇引向器呈容性，振子略長于半個(gè)波長時(shí)呈感性。選擇引向器的長度略小于的長度略小于/2，引向器之間的距離和到有源振子的，引向器之間的距離和到有源振子的距離略小于距離略小于/4，可以使引向器和有源振子在主方向上，可以使引向器和有源振子在主方向上產(chǎn)生的電磁場相加。選擇反射器的長度略大于產(chǎn)生的電磁場相加。選擇反射器的長度略大于/2，反，反射器到有源振子的距離略大于射器到有源振子的距離略大于/4，也可以使反射器和，也可以使反射器和有源振子產(chǎn)生的電磁場在主

50、方向上相加。由電視發(fā)射有源振子產(chǎn)生的電磁場在主方向上相加。由電視發(fā)射塔輻射的電波，經(jīng)引向器的引導(dǎo)和反射器的反射后，塔輻射的電波，經(jīng)引向器的引導(dǎo)和反射器的反射后，將使有源振子沿著接收方向形成單方向的接收。將使有源振子沿著接收方向形成單方向的接收。 （三）三） 引向天線的設(shè)計(jì)引向天線的設(shè)計(jì)均勻引向天線：均勻引向天線：引向振子的長度相等，間距相等；引向振子的長度相等，間距相等； 均勻引向天線的主瓣窄，方向系數(shù)大，整個(gè)頻帶均勻引向天線的主瓣窄，方向系數(shù)大，整個(gè)頻帶內(nèi)增益均勻。內(nèi)增益均勻。非均勻引向天線：非均勻引向天線：引向振子的長度不等，間距不等。引向振子的長度不等，間距不等。 非均勻引向天線的主瓣較

51、寬，方向系數(shù)較小，整非均勻引向天線的主瓣較寬，方向系數(shù)較小，整個(gè)頻帶內(nèi)增益不均勻，但工作頻帶寬。個(gè)頻帶內(nèi)增益不均勻，但工作頻帶寬。下面介紹均勻引向天線尺寸的計(jì)算步驟：下面介紹均勻引向天線尺寸的計(jì)算步驟： 2. 確定天線的單元數(shù)目確定天線的單元數(shù)目N 在在8MHz的頻帶范圍內(nèi)，振子的數(shù)目主要是根據(jù)的頻帶范圍內(nèi)，振子的數(shù)目主要是根據(jù)給定的增益來確定的。給定的增益來確定的。天線振子數(shù)天線振子數(shù)N與增益與增益G的關(guān)系圖的關(guān)系圖天線振子數(shù)天線振子數(shù)N與增益與增益L/的關(guān)系圖的關(guān)系圖2. 確定天線的單元數(shù)目確定天線的單元數(shù)目N 表表1、2給出了增益給出了增益G（相對(duì)于半波振子的分貝數(shù)）、（相對(duì)于半波振子的

52、分貝數(shù)）、元數(shù)元數(shù)N和天線長度和天線長度L/的關(guān)系。該表是從大量試驗(yàn)中綜的關(guān)系。該表是從大量試驗(yàn)中綜合得出的結(jié)果（小數(shù)位的最后一位可能有偏差）。合得出的結(jié)果（小數(shù)位的最后一位可能有偏差）。 00004. 確定引向器的長度及間距引向器長度：引向器長度：2L1=（0.40.45）2引向器的數(shù)目越多，所取長度越短。工程中是通過實(shí)引向器的數(shù)目越多，所取長度越短。工程中是通過實(shí)際調(diào)試確定的。當(dāng)引向器很多時(shí)，它們的長度有不同際調(diào)試確定的。當(dāng)引向器很多時(shí)，它們的長度有不同的組合方案，可以是全部等長但間距不同，也可以是的組合方案，可以是全部等長但間距不同，也可以是隨著與有源振子的距離的加大，長度逐漸減小。隨著

53、與有源振子的距離的加大，長度逐漸減小。4. 確定引向器的長度及間距 一般情況下，第一根引向器距有源振子的距離一般情況下，第一根引向器距有源振子的距離d1就取得小一些。就取得小一些。 d1=(0.10.28)2這樣有利于加寬頻帶。這樣有利于加寬頻帶。一般在一般在VHF頻段，取頻段，取d0.32，d1=0.212，；，；在在UHF頻段，取頻段，取d=（0.20.25）2，d1=0.152。5. 確定反射器的長度及間距反射器的長度反射器的長度: 2Lr=(0.50.55)1與有源振子的距離：與有源振子的距離：dr=（0.150.23）1 dr 取得較大時(shí)，有有源振子的輸入阻抗較高，取得較大時(shí)，有有源

54、振子的輸入阻抗較高，天線與饋線匹配的頻帶較寬，但缺點(diǎn)是方向性圖的前天線與饋線匹配的頻帶較寬，但缺點(diǎn)是方向性圖的前后比較小。在電纜電視系統(tǒng)中，一般取后比較小。在電纜電視系統(tǒng)中，一般取dr=0.21。6. 計(jì)算天線總長度 L=dr+d1+di7. 復(fù)核增益 G=（1012）L / 0用分貝表示為：用分貝表示為：G=10 Lg (1012)L / 0)8. 確定振子的直徑和材料 振子的直徑通?？偸潜M量取粗些。因?yàn)檎褡釉酱郑褡拥闹睆酵ǔ？偸潜M量取粗些。因?yàn)檎褡釉酱?，特性阻抗就越低，天線的工作頻帶就越寬。一般在特性阻抗就越低，天線的工作頻帶就越寬。一般在VHF頻段取直徑頻段取直徑820mm；在；在UH

55、F顯存估，顯存估， 取取36mm。材材料一般為銅管或鋁管，在銅管外鍍一層銀效果更好。料一般為銅管或鋁管，在銅管外鍍一層銀效果更好。9. 根據(jù)確定的天線各部分尺寸，畫出引向天線的結(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)注上數(shù)據(jù)。二、組合天線組合天線 為了進(jìn)一步為了進(jìn)一步提高天線的方向性和增益提高天線的方向性和增益，可以利，可以利用幾副多單元天線組成組合天線，或稱為天線陣。用幾副多單元天線組成組合天線，或稱為天線陣。 1等幅同相天線陣等幅同相天線陣 天線陣排列方法有多種形式。一種為水平排列，天線陣排列方法有多種形式。一種為水平排列，即將幾副結(jié)構(gòu)相同的引向天線，按相等間距在水平即將幾副結(jié)構(gòu)相同的引向天線，按相等間距在水平線上排

56、列，稱為線上排列，稱為“列列”，也稱為水平天線陣，如下，也稱為水平天線陣，如下頁圖（頁圖（a）所示。另一種為垂直排列，即將幾副結(jié)）所示。另一種為垂直排列，即將幾副結(jié)構(gòu)相同的天線按相等的距離在垂直方向上排列，稱構(gòu)相同的天線按相等的距離在垂直方向上排列，稱為為“層層”，也稱垂直天線陣，如下頁圖（，也稱垂直天線陣，如下頁圖（b）所示。）所示。水平天線陣能提高天線的增益，天線數(shù)目越多，增水平天線陣能提高天線的增益，天線數(shù)目越多，增益也越大。水平天線陣也能改變天線的水平方向性，益也越大。水平天線陣也能改變天線的水平方向性，使水平波瓣變窄，天線數(shù)目越多，水平方向性越尖使水平波瓣變窄，天線數(shù)目越多，水平方向

57、性越尖銳，抗水平方向的干擾能力越強(qiáng)。銳，抗水平方向的干擾能力越強(qiáng)。 垂直天線陣同樣能提高天線的增益，天線數(shù)越垂直天線陣同樣能提高天線的增益，天線數(shù)越多，天線陣的增益也越高。垂直天線陣也能改變天多，天線陣的增益也越高。垂直天線陣也能改變天線的垂直方向性，而且天線數(shù)目越多，垂直方向性線的垂直方向性，而且天線數(shù)目越多，垂直方向性越好。越好。/2(a)(b)OO 2、可變方向性天線陣、可變方向性天線陣 電視信號(hào)由于受到高大物體影響形成多經(jīng)反射電視信號(hào)由于受到高大物體影響形成多經(jīng)反射波，它們比直射波滯后一段時(shí)間到達(dá)天線，因此，波，它們比直射波滯后一段時(shí)間到達(dá)天線，因此，在電視主圖像在電視主圖像右側(cè)右側(cè)出

58、現(xiàn)重影。若反射波來自斜向，出現(xiàn)重影。若反射波來自斜向，可通過改變天線陣的方向性來抑制反射波造成的重可通過改變天線陣的方向性來抑制反射波造成的重影。可變方向性天線清除重影的原理是調(diào)整雙層或影?？勺兎较蛐蕴炀€清除重影的原理是調(diào)整雙層或雙列二元天線陣的雙列二元天線陣的間距間距或它們之間的或它們之間的相移相移，使天線，使天線方向性圖的零輻射角對(duì)準(zhǔn)反射波的來向，從而達(dá)到方向性圖的零輻射角對(duì)準(zhǔn)反射波的來向，從而達(dá)到消除重影的目的。消除重影的目的。 分集接收天線分集接收天線 圖中分別是可改變方向性的雙列單層和單列雙圖中分別是可改變方向性的雙列單層和單列雙層的二元天線陣，它們能較好地消除同源干擾。層的二元天線

59、陣，它們能較好地消除同源干擾。分集接收天線分集接收天線 如圖所示的如圖所示的A、B兩副同結(jié)構(gòu)的天線組成二元天兩副同結(jié)構(gòu)的天線組成二元天線陣，干擾波和主信號(hào)波之間的夾角為線陣，干擾波和主信號(hào)波之間的夾角為，兩天線的，兩天線的間距為間距為d，并和主信號(hào)波到來的來向成直角，兩天線，并和主信號(hào)波到來的來向成直角，兩天線的輸出用相同長度的同軸電纜線引出（的輸出用相同長度的同軸電纜線引出（同相饋電同相饋電），），當(dāng)當(dāng)為己知時(shí)，可根據(jù)下式求出兩天線的間距為己知時(shí)，可根據(jù)下式求出兩天線的間距d=（2n+1）/ 2sin（n為正整數(shù)）為正整數(shù)）,當(dāng)當(dāng)n= 0，d/ 2sin時(shí)，天線方向圖的第一個(gè)零輻射角正好對(duì)準(zhǔn)

60、了干擾波時(shí)，天線方向圖的第一個(gè)零輻射角正好對(duì)準(zhǔn)了干擾波的方向。的方向。移相天線移相天線 移相天線是在不改變天線架移相天線是在不改變天線架設(shè)位置（即設(shè)位置（即d不變）的情況下，不變）的情況下，通過兩副天線相移使二元天線陣通過兩副天線相移使二元天線陣的零輻射角正好對(duì)準(zhǔn)徑向波的方的零輻射角正好對(duì)準(zhǔn)徑向波的方向，從而達(dá)到消除重影的目的。向，從而達(dá)到消除重影的目的。 右圖示出了移相天線的組成原理右圖示出了移相天線的組成原理方法是利用信號(hào)在電纜中傳輸產(chǎn)方法是利用信號(hào)在電纜中傳輸產(chǎn)生的縮短效應(yīng)的特點(diǎn)，通過調(diào)整生的縮短效應(yīng)的特點(diǎn)，通過調(diào)整移相天線中某個(gè)引向天線的饋線移相天線中某個(gè)引向天線的饋線長度來實(shí)現(xiàn)相移，