CATV技术第二章

图2-3天线波瓣图
第2章广播电视接收 章广播电视接收 主瓣集中了天线辐射或接收功率的主要部分。主瓣的 宽度对天线方向性的强弱具有最直接的影响，主瓣宽度越 窄，主瓣越尖锐，表明天线的方向性强；旁瓣电平和后瓣 电平越小越好，越小说明天线排除干扰能力越强。主瓣的 尖锐程度可用主瓣宽度来表示，在图2-3所示的方向图上， 通过主瓣半功率角（即场强下降到最大值的0.707处）的两 条向径之间的夹角叫做主瓣宽度。主瓣电平与后瓣电平之 比叫做前后比，以分贝表示。前后比越大，说明天线排除 从后面方向来的干扰能力越强。
第2章广播电视接收 章广播电视接收
第二章 广播电视接收
1.1广播电视接收系统的基本组成 广播电视接收系统的基本组成 1.2广播电视接收天线及馈线 广播电视接收天线及馈线 1.3广播电视接收的其他的设备 广播电视接收的其他的设备
第2章广播电视接收 章广播电视接收
第一节 广播电视接收系统的基本组成
广播电视是指当地电视发射台或电视差转台发射的电视 节目，是有线电视系统的节目源之一，也称为开路电视。开 路电视是通过空间电磁波传送到接收点的，因此，它们的工 作频道都是标准电视频道，即VHF和UHF电视信号。 开路电视接收的基本组成框图如图2-1所示。
第2章广播电视接收 章广播电视接收 总之，彩多单元的引向天线，可使天线后方的电磁波减 弱而从前方传来的电磁波加强，保证天线接收的单向性，提 高了前后比，方向性更强，增益更高。 实践证明，多加几个反射器，对提高天线增益收效甚微， 因此通常只有一个反射器。但是，多加几引向器，天线增益 却可能显著提高，但引向器数目也不能过量增多，否则不仅 对天线增益的增加并无太大作用，反而会使天线的通频带变 窄，输入阻抗减小，架设困难，一般VHF波段引向数目不要 超过10个，UHF波段不要超过20个。
第2章广播电视接收 章广播电视接收 （2）平衡-不平衡变换 馈线还肯有平衡或不平衡特性，如果馈线的两根金属导体 对地来说是对称的，就称为平衡式馈线；若对地来说是不对称 的，则称为不平衡式馈线。同轴电缆属于不平衡式馈线，而大 部分电视接收天线对地来说是对称的，属于平衡式。因此，同 轴电缆和天线连接电必须加上平衡-不平衡变换器，否则若直接 相连，会破坏天线的平衡性，使天线的方向图发生改变，抗干 扰性也会降低。常用的变换器种类很多，如套筒式变换器、开 槽式变换器和U开弯管变换器等。U开弯管变换器既有平衡-不平 衡变换作用，又有75 变视接收
图2-9 反射器的其他形式 a）王字形反射击器引向天线 b）角形支射击器引向天线
第2章广播电视接收 章广播电视接收 4.组合天线 组合天线9ioo 组合天线 在弱场强区接收开路电视信号，即使采用引向天线，可能 得到的增益和方向性仍不足，这时可能将若干副引向天线 按一定的规律排列起来，构成一个天线阵列系统，该系统 称为组合天线或天线阵。 组合天线的构成方式主要有三种： （1）水平排列方式 即将几副结构相同的引向天线按相等 的间隔排列在同一水平面内，如图2-10所示。水平排列的组 合天线只能加强水平面内的方向性。 （2）垂直排列方式 即将几副结构相同的引向天线按相等的 间隔排列在同一垂直线上，如图2-11所示。垂直排列的组合 天线只能加强垂直面内的方向性。
第2章广播电视接收 章广播电视接收 4.天线的频带宽度 天线的频带宽度 天线的频带宽度是一个频率范围，在这个范围内，天 线的某个或某些特性指标要满足一定的要求标准。频带宽 度与天线的结构尺寸及接收频段有关，通常振子的直径越 大，通频带越宽，但若太大则笨重，因此需要综合考虑。 对于单频道天线，一般要满足8MHZ带宽。
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图2-6 引向天线结构图
第2章广播电视接收 章广播电视接收 引向天线中各组成单元的作用如下： 1）半波折合振子是引向天线的核心，它是有源振子， 直接与馈线连接，把接收到的空间电磁波转换成高频电流并 通过馈线送至系统前端。 2）反射器是无源振子，它的长度比有源振子稍长5%～ 15%，间距为λ/4。反射器可以反射从天线后方传来的电磁波， 抑制天线后方的接收能力，增加天线的前后比，提高了方向 性。 3）引向器也是无源振子，它的长度比有源振子短5%～ 10%，引向器与有源振子间的距离之间的间距都为λ/4。引向 器可以引导从天线前方传来的电磁波，加强天线前方的接收 能力，使天线的方向性更强，主瓣更尖锐，提高天线的增益。
图2-4 半波振子天线的结构及方向图 a）半波振子天线 b)E面（垂直面） c)H面（水平面）
第2章广播电视接收 章广播电视接收 半波振子天线的特性主要有以下几点： 1)半波振子的输入阻抗为复阻抗，等于（73.13+j42.25） ，如振子长度缩短3%～5%，可消除电抗部分而成为纯电 阻，近似等于73 。 2)从图2-4的方向图可知，水平面是全向接收，垂直面则 呈现∞字形，即半波振子天线的前方和后方都右以接收，具 有双向接收能力。 3)半波振子的频率特性取决于金属导体直径，通常直径 越大，频带越宽。
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图2-2 基本电振子的方向性图 a)三维立体方向图 b）E面（垂直面） c）H面（水平面）
第2章广播电视接收 章广播电视接收 3.主瓣宽度和前后比 主瓣宽度和前后比 由于电磁波在空间的分布呈现立体花瓣状，天线方向 性图又叫天线波瓣图。同样，主平面办的方向图也呈波瓣 状，最大辐射或接收方向的波瓣称为主瓣，与最大辐射或 接收方向相反的波瓣称为后瓣，其余方向的波瓣称为副瓣 或者旁瓣，如图2-3所示。
图2-5半波折合振子结构
第2章广播电视接收 章广播电视接收 半波折合振子的特性主要有以下几点： 1)输入阻抗为纯电阻，约等于300 。 2)半波折合振子天线的前方和后方具有相同的接收 能力。其方向图与半波振子天线相似。 3)频带比相同直径的半波振子天线稍宽。 4)半波折合振子天线中那根没断开的管子的中点是 零点位，因此，在架设时可以直接把这点固定在任何支 杆上（包括金属杆），而不需要使用绝缘材料。天线两 端的弯曲半径是任意的，甚至可以及直角形。
第2章广播电视接收 章广播电视接收 引向天线的有源振子除了彩半波折合振子以外，还有复 合振子、扇形振子等其他形式，如图2-7、图2-8所示。
图2-7 VHF波段有源振子的形式 a）S形复合振子 b）双折合振子 c）W形复合振子 d）角形振子
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图2-8 UHF波段有源振子的形式 a）羊角形半波振子 b）扇形振子 为了增加反射器的反射面积，提高天线的前后比，反射器 还可采用由多根金属棒组成的“王”字形和角形反射器，如图 2-9所示。角形反射器由于尺寸的限制，通常只用在UHF波段。
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图2-10 水平组合天线（双列）
图2-11 垂直组合天线（双层）
第2章广播电视接收 章广播电视接收 （3）双层双列排列方式 即将 四副结构相同的引向天线排列成 双层双列形式，如图2-12所示。 这种方式可以同时加强水平面和 垂直面内的方向性。 垂直组合天线的最大组合增 益较水平组合天线高，且占用空 间小，架设方便。因此，一般都 优先选用垂直组合天线。 图2-12 双层双列组合天线
第2章广播电视接收 章广播电视接收 二、常用天线的基本形式 实用的开路电视接收天线是由半波折合振子等到组成的 引向天线。半波折合振子又是由半波振子演变而来的。 1.半波振子 半波振子通常用金属导体（铜管、铝管或铁管）做成， 两臂分别用绝缘材料固定在横杆上，其总长度等于接收频道 中心波长λ的一半，高频电视信号从中心处馈入，如图2-4 所示。
第2章广播电视接收 章广播电视接收 2.方向性和方向性图 方向性和方向性图 天线的方向性是天线最重要的参数。对于接收天线来说， 是指天线接收不同方向传来的信号电波所具有的能力。当需要 天线定向辐射或定向接收时，要求天线具有较强的方向性。方 向性图是表示天线辐射或接收能量强弱在空间分布状况的图 形，由于天线的辐射或接收作用分布于整个空间，因而天线的 方向性图是一个三维空间的分布图形。为了便于描绘，通常只 需画出两个相互垂直的主平面内的平面方向图即可。主平面是 最大辐射或接收方向所在的平面，所取的两个主平面，一个是 包含振子的平面，另一个是与振子垂直的平面。前者与电场矢 量相平行，称为E平面；后者与磁场矢量相平行，称为H平面。 如图2-2所示。因此，要表示一副天线的方向性，只需有E面和 H面两个平面方向图即可。
第2章广播电视接收 章广播电视接收 2.半波折合振子 半波折合振子是由一根两端弯过来的金属管子构成， 其总长度仍为接收频道中心波长λ的一半，两管之间的间 距取（0.02～0.03）λ，一般约为30～100mm开口长度VHF 波段取30～50mm，UHF波段取20mm左右。半疲折合振子 天线不仅是天线的一种基本形式，也是构成多单元天线 （引向天线）的核心，如图2-5所示。
第2章广播电视接收 章广播电视接收 为了接收开路电视信号，接收端必须架设电视接收天线， 当接收天线受到空间电磁磁力的切割时，就会在天线两端感 应出信号电压，并转化为高频流，通过馈线送至系统的前端 或直接送给电视接收机。在此应注意一点，由于电视信号的 发送通常采用水平极化波，因此，接收天线应水平安装。如 果垂直放置接收天线，则收到的信号很弱。 如果接收环境中空间干扰波很多，则可以在天线后面接 入频道滤波器或陷波器。频道滤波器用于分离出所需频道的 电视信号以及滤除带外杂波和干扰，若周围空间中有某一频 率的干扰波特别强，则可以使用陷波器来把它吸收掉。 如果接收天线感应出的信号较弱，避可以加入低噪声天 线放大器，把信号放大后再送入前端。
第2章广播电视接收 章广播电视接收 3.引向天线 引向天线 半波振子和半波折合振子的方向性都不够理想，天线的前 方和后方具有相同的接收能力，反射波影响较大，同时天线的 波瓣太宽，增益很小。因此，实用中更多采用的是具有单向接 收能力、抗干扰性能好、高增益的引向天线，也称为定向天线 或者八木天线。 引向天线属于多单元天线，通常是在一个半波折合振子的 前面加上若干个引向器，后面加上一个反射器。其中，半波折 合振子与馈电系统直接连接，称为有源振子；引向器和反向器 均不与馈电系统和有源振子发生直接的连接，称为无源振子。 所有振子（也称单元）都平行放置，由天线横杆固定在同一个 平面内，如图2-6所示。