電視天線的頻率修正淺談

何果

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

關鍵詞：電視天線；濾波

1 技術背景

LTE（Long Term Evolution，長期演進）是由3GPP組織制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）技術標準的長期演進。在歐洲，LTE網絡的頻帶占用了806～862MHz，原來這頻段是分配給地面廣播電視（470～862MHz）。為了使電視系統的無線信號與通信系統LTE信號不會相互干擾，歐洲國家重新定義了廣播電視的頻帶為470～790MHz。2013年4月英國國家物理實驗室的CAI天線測試標準進行了LTE規避天線的標準升級，明確規定了各種天線在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定。這對于我們一直在使用的電視天線提出了一個新的要求，在頻率上需要做出一個比較大的調整。為了避免通信對于我們的干擾，在790M之后都需要一個相當大的衰減。

從圖1可以看出，這個標準最難的地方是濾波的陡度控制，從770M開始下降，到790的時候下降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，我們分成兩個方面來考慮，首先是通過改結構的方式來達到濾波。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，引向器對感應信號呈“容性”，電流超前電壓90°；引向器感應的電磁波會向主振子輻射，輻射信號經過四分之一波長的路程使其滯后于從空中直接到達主振子的信號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。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。一個方向加強，一個方向削弱，便有了強方向性。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行濾波，這種比較適合于引向器形狀比較復雜的天線。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，電感等元器件來達到濾波的效果。但是這種做法也會使得部分信號的能量被電路系統所消耗。

在實驗過程當中，我們也對對數天線進行了這方面濾波設計，但是基于對數天線的寬頻特性，通過改結構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。對數天線由于沒有振子盒，所以沒有太多空間設計濾波電路。目前最好的一種做法是把對數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，從而達到一個控制濾波陡度的一個效果。

3 結論

采用濾波器的天線的缺點是濾波器會產生信號衰減，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；他的優勢在于不用改變天線的結構，直接在天線振子盒中進行處理，不影響天線的外觀、材料和包裝。最關鍵的是這種方法可以把濾波的陡度控制得非常好，使其衰減達到25dB以上。反觀采用該結構的方式，不會影響天線本身的接收能力，濾波的效果也完全可以達到參考標準，但是因為會加長引向器，可能使得天線的尺寸會有一定的增加。包裝也會有一定的影響。

[參考文獻]

[1]克勞斯，馬赫夫克.天線.電子工業出版社.2011（04）.

[2]林昌祿.天線工程手冊.電子工業出版社.2002.