可用于移動接收地面數(shù)字電視的天線設(shè)計
發(fā)布時間:2008/5/27 0:00:00 訪問次數(shù):769
    
    
     1、在移動中接收數(shù)字電視,因為信號是隨不同地理位置變化,而信道特性是作動態(tài)變化的,這就要求天線對不同信道的動態(tài)特性變化的穩(wěn)定可靠性作出實時反映,在移動中天線須在全方位范圍內(nèi)保證一定的帶寬和增益。為此我們設(shè)計出一種全方位圓柱體螺旋微帶天線,它把1/4波長的微帶諧振器呈螺旋狀地繞在具有一定厚度(h)的空心圓柱體上,其微帶貼片與地板構(gòu)成同軸圓柱體,體積比較短小,可以和任何載體(例如汽車)共形,同時可以設(shè)計成任何規(guī)格(50ω,75ω)與同軸電纜聯(lián)結(jié),不須匹配網(wǎng)絡(luò),且空芯內(nèi)部可以安裝有源電子器件。 選擇具有一定厚度(h)的介質(zhì),是為了增加輻射電導(dǎo)使輻射對應(yīng)的qr值和總的qt值下降,從而增加帶寬。當介質(zhì)基片選定后介電常數(shù)εr和損耗角正切tanδ這一對數(shù)據(jù)就同時給出,當εr減小時介質(zhì)對場的“束縛”就減小,此時天線就易于輻射,但相對于天線的儲能就減小,qr值下降,頻帶加寬,但εr的減小會使介質(zhì)基片尺寸加大,選擇大的損耗角正切才能使qr下降頻帶加寬,但此時天線效率卻降低很多,所以要統(tǒng)籌考慮。 因為εr和tanδ是頻率的函數(shù),所以選擇好介質(zhì)基片后要進行實測,以免設(shè)計饋電點的位置出現(xiàn)偏差而影響阻抗匹配。我們選用的介質(zhì)材料是聚四氟乙烯(ptfe),按設(shè)計尺寸一次沖壓而成型,然后用蒸發(fā),離子鍍銅工藝鍍帶線和地板。2、對微帶帶寬w的確定 因為帶線長度λg/4與εe(等效介電常數(shù),λg=λ0/εe)有關(guān),當εr和h為已知時,w就取決于εe,可按下列公式計算:w=c*fr(εr+12)-12
     式中,fr——工作頻率;
     c——光速;
     εr——相對介電常數(shù)。 數(shù)字電視一般工作在470~860mhz范圍內(nèi),帶寬為6~8mhz,增益在4db左右。當選用小于上式計算出的寬度時,其天線效率將會降低,大于上式時雖然效率較高但易產(chǎn)生高次模影響圖像的清晰度。為避免工程上的復(fù)雜計算,在設(shè)計微帶線時對不同介質(zhì)、不同尺寸的帶線特性阻抗,可查閱微帶天線工程手冊中給出的w/h,εe,z0值。
     3、對螺旋微帶線的修正 因為螺旋微帶線的終端是開路的,我們理論上認為終端開路具有無限大的開路負載阻抗,實際上它不是真正的開路,在開路端存在著電場的邊緣效應(yīng),相當于在終端附加了一個終端電容,為了抵消這個終端電容的影響,開路端要比理想設(shè)計計算值縮短一個δl長度。因為終端負載阻抗為無窮大λg/4傳輸線的輸入阻抗為零,當終端負載接有一個附加電容時,如果仍要保持輸入阻抗為零,此時微帶線就要縮短一個δl長度。 因為λg/4微帶線是呈螺旋狀纏繞在圓柱體上,在末端產(chǎn)生突變(變尖),這種突變會引入附加的電抗,所以要針對這種突變對微帶線進行修正來抵消這種電抗的影響。 其修正值所去掉的δl值與w、h,εr值有關(guān),用微帶線修正理論分析與計算要引入許多復(fù)變函數(shù)極為復(fù)雜,同時又給出許多假設(shè)條件,不易得出準確的結(jié)果,實際工作中要經(jīng)過反復(fù)實驗與積累的經(jīng)驗來修正,δl一般取微帶線的0.2倍。 我們設(shè)計的λg/4螺旋貼片天線用切掉微帶線的一個角來抵消終端電容,附加電抗的影響,同時它還能微調(diào)諧振頻率,當切掉t1時會使頻率增加,對阻抗匹配影響甚微。當切掉t2時也使頻率降低,但對阻抗影響很大,需重新調(diào)整,所以設(shè)計時將諧振工作頻率略往低一點考慮,比較有利。為使螺旋微帶天線容易輻射和接收,在邊緣地帶留有一定距離的輻射縫隙(b)。經(jīng)驗證明兩帶之間(s)的空間間隔至少為微帶寬度(w)的一半時,天線工作效率最好,因此可簡單地確定螺旋圈數(shù),為了保證全向方向圖,微帶寬度不應(yīng)小于圓柱的直徑(d)。饋電方式直接影響到微帶線的輻射特性,我們選用50ω bnc型接插件,背饋輸出,接插頭的中心線與微帶線饋電點聯(lián)結(jié),接地端與圓柱體內(nèi)壁地板相連。為使螺旋微帶線不受外界環(huán)境的影響,在螺旋貼片微帶天線外部加一個玻璃外罩保護,預(yù)防雨雪侵害。天線底部加一塊磁鐵吸在汽車頂部。4、 結(jié)束語
     我國發(fā)展數(shù)字電視起步較晚,但發(fā)展速度非?,市場特別大,但是缺乏自己專有產(chǎn)權(quán)的技術(shù)標準,盡管清華正在研制數(shù)字多媒體廣播地面(dmb-t)標準,交大也正在開發(fā)高級數(shù)字電視廣播地面(adtb-t)標準,但都還在不斷完善之中,中國必須要有自己的自主知識產(chǎn)權(quán)的標準。目前,國內(nèi)廠商已有能力提供業(yè)內(nèi)人士認可的dvb核心設(shè)備,也開播了不少數(shù)字電視頻道的試播節(jié)目,所以希望有關(guān)部門盡快地公布我國自己的地面數(shù)字視頻廣播標準,創(chuàng)造更好的數(shù)字電視環(huán)境,讓人們享受高科技帶來的高清晰度數(shù)字電視節(jié)目。
    
    
    
    
     1、在移動中接收數(shù)字電視,因為信號是隨不同地理位置變化,而信道特性是作動態(tài)變化的,這就要求天線對不同信道的動態(tài)特性變化的穩(wěn)定可靠性作出實時反映,在移動中天線須在全方位范圍內(nèi)保證一定的帶寬和增益。為此我們設(shè)計出一種全方位圓柱體螺旋微帶天線,它把1/4波長的微帶諧振器呈螺旋狀地繞在具有一定厚度(h)的空心圓柱體上,其微帶貼片與地板構(gòu)成同軸圓柱體,體積比較短小,可以和任何載體(例如汽車)共形,同時可以設(shè)計成任何規(guī)格(50ω,75ω)與同軸電纜聯(lián)結(jié),不須匹配網(wǎng)絡(luò),且空芯內(nèi)部可以安裝有源電子器件。 選擇具有一定厚度(h)的介質(zhì),是為了增加輻射電導(dǎo)使輻射對應(yīng)的qr值和總的qt值下降,從而增加帶寬。當介質(zhì)基片選定后介電常數(shù)εr和損耗角正切tanδ這一對數(shù)據(jù)就同時給出,當εr減小時介質(zhì)對場的“束縛”就減小,此時天線就易于輻射,但相對于天線的儲能就減小,qr值下降,頻帶加寬,但εr的減小會使介質(zhì)基片尺寸加大,選擇大的損耗角正切才能使qr下降頻帶加寬,但此時天線效率卻降低很多,所以要統(tǒng)籌考慮。 因為εr和tanδ是頻率的函數(shù),所以選擇好介質(zhì)基片后要進行實測,以免設(shè)計饋電點的位置出現(xiàn)偏差而影響阻抗匹配。我們選用的介質(zhì)材料是聚四氟乙烯(ptfe),按設(shè)計尺寸一次沖壓而成型,然后用蒸發(fā),離子鍍銅工藝鍍帶線和地板。2、對微帶帶寬w的確定 因為帶線長度λg/4與εe(等效介電常數(shù),λg=λ0/εe)有關(guān),當εr和h為已知時,w就取決于εe,可按下列公式計算:w=c*fr(εr+12)-12
     式中,fr——工作頻率;
     c——光速;
     εr——相對介電常數(shù)。 數(shù)字電視一般工作在470~860mhz范圍內(nèi),帶寬為6~8mhz,增益在4db左右。當選用小于上式計算出的寬度時,其天線效率將會降低,大于上式時雖然效率較高但易產(chǎn)生高次模影響圖像的清晰度。為避免工程上的復(fù)雜計算,在設(shè)計微帶線時對不同介質(zhì)、不同尺寸的帶線特性阻抗,可查閱微帶天線工程手冊中給出的w/h,εe,z0值。
     3、對螺旋微帶線的修正 因為螺旋微帶線的終端是開路的,我們理論上認為終端開路具有無限大的開路負載阻抗,實際上它不是真正的開路,在開路端存在著電場的邊緣效應(yīng),相當于在終端附加了一個終端電容,為了抵消這個終端電容的影響,開路端要比理想設(shè)計計算值縮短一個δl長度。因為終端負載阻抗為無窮大λg/4傳輸線的輸入阻抗為零,當終端負載接有一個附加電容時,如果仍要保持輸入阻抗為零,此時微帶線就要縮短一個δl長度。 因為λg/4微帶線是呈螺旋狀纏繞在圓柱體上,在末端產(chǎn)生突變(變尖),這種突變會引入附加的電抗,所以要針對這種突變對微帶線進行修正來抵消這種電抗的影響。 其修正值所去掉的δl值與w、h,εr值有關(guān),用微帶線修正理論分析與計算要引入許多復(fù)變函數(shù)極為復(fù)雜,同時又給出許多假設(shè)條件,不易得出準確的結(jié)果,實際工作中要經(jīng)過反復(fù)實驗與積累的經(jīng)驗來修正,δl一般取微帶線的0.2倍。 我們設(shè)計的λg/4螺旋貼片天線用切掉微帶線的一個角來抵消終端電容,附加電抗的影響,同時它還能微調(diào)諧振頻率,當切掉t1時會使頻率增加,對阻抗匹配影響甚微。當切掉t2時也使頻率降低,但對阻抗影響很大,需重新調(diào)整,所以設(shè)計時將諧振工作頻率略往低一點考慮,比較有利。為使螺旋微帶天線容易輻射和接收,在邊緣地帶留有一定距離的輻射縫隙(b)。經(jīng)驗證明兩帶之間(s)的空間間隔至少為微帶寬度(w)的一半時,天線工作效率最好,因此可簡單地確定螺旋圈數(shù),為了保證全向方向圖,微帶寬度不應(yīng)小于圓柱的直徑(d)。饋電方式直接影響到微帶線的輻射特性,我們選用50ω bnc型接插件,背饋輸出,接插頭的中心線與微帶線饋電點聯(lián)結(jié),接地端與圓柱體內(nèi)壁地板相連。為使螺旋微帶線不受外界環(huán)境的影響,在螺旋貼片微帶天線外部加一個玻璃外罩保護,預(yù)防雨雪侵害。天線底部加一塊磁鐵吸在汽車頂部。4、 結(jié)束語
     我國發(fā)展數(shù)字電視起步較晚,但發(fā)展速度非?,市場特別大,但是缺乏自己專有產(chǎn)權(quán)的技術(shù)標準,盡管清華正在研制數(shù)字多媒體廣播地面(dmb-t)標準,交大也正在開發(fā)高級數(shù)字電視廣播地面(adtb-t)標準,但都還在不斷完善之中,中國必須要有自己的自主知識產(chǎn)權(quán)的標準。目前,國內(nèi)廠商已有能力提供業(yè)內(nèi)人士認可的dvb核心設(shè)備,也開播了不少數(shù)字電視頻道的試播節(jié)目,所以希望有關(guān)部門盡快地公布我國自己的地面數(shù)字視頻廣播標準,創(chuàng)造更好的數(shù)字電視環(huán)境,讓人們享受高科技帶來的高清晰度數(shù)字電視節(jié)目。
    
    
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