电视天线的频率修正浅谈

何果

摘 要：LTE（Long Term Evolution，长期演进）已经在世界各地被广泛使用，导致电视频率由470-860MHz变为470-790MHz，为了使电视系统的无线信号与通信系统LTE信号不会相互干扰，重新定义了广播电视的频带为470～790MHz。

关键词：电视天线；滤波

1 技术背景

LTE（Long Term Evolution，长期演进）是由3GPP组织制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）技术标准的长期演进。在欧洲，LTE网络的频带占用了806～862MHz，原来这频段是分配给地面广播电视（470～862MHz）。为了使电视系统的无线信号与通信系统LTE信号不会相互干扰，欧洲国家重新定义了广播电视的频带为470～790MHz。2013年4月英国国家物理实验室的CAI天线测试标准进行了LTE规避天线的标准升级，明确规定了各种天线在790MHz以后的信号衰减要求，欧美其他国家对电视接收天线也做了一系列的规定。这对于我们一直在使用的电视天线提出了一个新的要求，在频率上需要做出一个比较大的调整。为了避免通信对于我们的干扰，在790M之后都需要一个相当大的衰减。

从图1可以看出，这个标准最难的地方是滤波的陡度控制，从770M开始下降，到790的时候下降2dB，在822M之后增益要控制在0dBd以下。

2 解决方案

基于这种要求，我们分成两个方面来考虑，首先是通过改结构的方式来达到滤波。我们讨论使用最多的八木天线。大家知道引向器略短于二分之一波长，主振子等于二分之一波长，反射器略长于二分之一波长，两振子间距四分之一波长。此时，引向器对感应信号呈“容性”，电流超前电压90°；引向器感应的电磁波会向主振子辐射，辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振子的信号90°，恰好抵消了前面引起的“超前”，两者相位相同，于是信号迭加，得到加强。反射器略长于二分之一波长，呈感性，电流滞后90°，再加上辐射到主振子过程中又滞后90°，与从反射器方向直接加到主振子上的信号正好相差了180°，起到了抵消作用。一个方向加强，一个方向削弱，便有了强方向性。反观我们的频率，从之前的截止频率860MHz到目前的790MHz，需要滤掉的是高频部分，对于高频来说，波长较短，加长引向器可以在790-860MHz这个频段使引向器起到反射器的作用，而引向器加长的幅度不同则可以控制滤波的陡度，使其有很好的滤波效果。

从图3中能够看出，引向器的梯度加长可以使得滤波的陡度有明显的提升

另外一种则是通过如入滤波器电路板的形式来进行滤波，这种比较适合于引向器形状比较复杂的天线。通过在电路板上加入滤波电路来抑制790M之后能量。在电路板中引入电容，电感等元器件来达到滤波的效果。但是这种做法也会使得部分信号的能量被电路系统所消耗。

在实验过程当中，我们也对对数天线进行了这方面滤波设计，但是基于对数天线的宽频特性，通过改结构的方法濾波效果都不是特别理想，滤波的陡度都不能控制在理想范围之类。对数天线由于没有振子盒，所以没有太多空间设计滤波电路。目前最好的一种做法是把对数天线的最前面的三组高频振子加长到一样长度，使其大于第四第五根振子的长度，从而达到一个控制滤波陡度的一个效果。

3 结论

采用滤波器的天线的缺点是滤波器会产生信号衰减，造成790MHz以前频段的天线增益不如原来天线，在接收电视能力方面有所减弱；他的优势在于不用改变天线的结构，直接在天线振子盒中进行处理，不影响天线的外观、材料和包装。最关键的是这种方法可以把滤波的陡度控制得非常好，使其衰减达到25dB以上。反观采用该结构的方式，不会影响天线本身的接收能力，滤波的效果也完全可以达到参考标准，但是因为会加长引向器，可能使得天线的尺寸会有一定的增加。包装也会有一定的影响。

[参考文献]

[1]克劳斯，马赫夫克.天线.电子工业出版社.2011（04）.

[2]林昌禄.天线工程手册.电子工业出版社.2002.