何果
摘 要:LTE(Long Term Evolution,長(zhǎng)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(wú)線信號(hào)與通信系統(tǒng)LTE信號(hào)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(zhǎng)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(zhǎng)期演進(jìn)。在歐洲,LTE網(wǎng)絡(luò)的頻帶占用了806~862MHz,原來(lái)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(wú)線信號(hào)與通信系統(tǒng)LTE信號(hào)不會(huì)相互干擾,歐洲國(guó)家重新定義了廣播電視的頻帶為470~790MHz。2013年4月英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的CAI天線測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了LTE規(guī)避天線的標(biāo)準(zhǔn)升級(jí),明確規(guī)定了各種天線在790MHz以后的信號(hào)衰減要求,歐美其他國(guó)家對(duì)電視接收天線也做了一系列的規(guī)定。這對(duì)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(duì)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(kāi)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(lái)考慮,首先是通過(guò)改結(jié)構(gòu)的方式來(lái)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(zhǎng),主振子等于二分之一波長(zhǎng),反射器略長(zhǎng)于二分之一波長(zhǎng),兩振子間距四分之一波長(zhǎng)。此時(shí),引向器對(duì)感應(yīng)信號(hào)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(hào)經(jīng)過(guò)四分之一波長(zhǎng)的路程使其滯后于從空中直接到達(dá)主振子的信號(hào)90°,恰好抵消了前面引起的“超前”,兩者相位相同,于是信號(hào)迭加,得到加強(qiáng)。反射器略長(zhǎng)于二分之一波長(zhǎng),呈感性,電流滯后90°,再加上輻射到主振子過(guò)程中又滯后90°,與從反射器方向直接加到主振子上的信號(hào)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(duì)于高頻來(lái)說(shuō),波長(zhǎng)較短,加長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)可以使得濾波的陡度有明顯的提升
另外一種則是通過(guò)如入濾波器電路板的形式來(lái)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(guò)在電路板上加入濾波電路來(lái)抑制790M之后能量。在電路板中引入電容,電感等元器件來(lái)達(dá)到濾波的效果。但是這種做法也會(huì)使得部分信號(hào)的能量被電路系統(tǒng)所消耗。
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中,我們也對(duì)對(duì)數(shù)天線進(jìn)行了這方面濾波設(shè)計(jì),但是基于對(duì)數(shù)天線的寬頻特性,通過(guò)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(duì)數(shù)天線由于沒(méi)有振子盒,所以沒(méi)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(duì)數(shù)天線的最前面的三組高頻振子加長(zhǎng)到一樣長(zhǎng)度,使其大于第四第五根振子的長(zhǎng)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(hào)衰減,造成790MHz以前頻段的天線增益不如原來(lái)天線,在接收電視能力方面有所減弱;他的優(yōu)勢(shì)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(zhǎng)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)]
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