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(xiàn)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(xiàn)；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(xiàn)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(xiàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了LTE規(guī)避天線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)，明確規(guī)定了各種天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)。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(xiàn)。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(xiàn)進(jìn)行了這方面濾波設(shè)計(jì)，但是基于對(duì)數(shù)天線(xiàn)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(lèi)。對(duì)數(shù)天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)增益不如原來(lái)天線(xiàn)，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(xiàn)的結(jié)構(gòu)，直接在天線(xiàn)振子盒中進(jìn)行處理，不影響天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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)]

[1]克勞斯，馬赫夫克.天線(xiàn).電子工業(yè)出版社.2011（04）.

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