一种用于移动接收地面数字电视的天线设计(04-100)
选择具有一定厚度(h)的介质,是为了增加辐射电导使辐射对应的Qr值和总的QT值下降,从而增加带宽。当介质基片选定后介电常数er和损耗角正切tand这一对数据就同时给出,当er减小时介质对场的“束缚”就减小,此时天线就易于辐射,但相对于天线的储能就减小,Qr值下降,频带加宽,但er减小会使介质基片尺寸加大,选择大的损耗角正切才能使Qr下降频带加宽,但此时天线效率却降低很多,所以要统筹考虑。
因为er和tand是频率的函数,所以选择好介质基片后要进行实测,以免设计馈电点的位置出现偏差而影响阻抗匹配。我们选用的介质材料是聚四氟乙烯(PTFE),按设计尺寸一次冲压而成型,然后用蒸发,离子镀铜工艺镀带线和地板。
微带带宽W的确定
因为带线长度lg/4与ec(等效介电常数,lg=l0/)有关,当er和h为已知时,W就取决于ee,可按下式计算:
式中,fr—工作频率;C—光速;er—相对介电常数。
fr选择的是该城市电视台的工作频道的邻频道(例如上海台为CH38,我们选择CH39,其目的是共用一个发射塔的天馈系统,只需增加一个邻频道数字双工器就可接入)。
数字电视一般工作在470~860MHz范围内,带宽为6~8MHz,增益在4dB左右。
当选用小于上式计算出的宽度时,其天线效率将会降低,大于上式时虽然效率较高但易产生高次模影响图像的清晰度。
为避免工程上的复杂计算,在设计微带线时对不同介质、不同尺寸的带线特性阻抗,可查阅微带天线工程手册中给出的W/h,,Z0值。
螺旋微带线的修正
因为螺旋微带线的终端是开路的,理论上认为终端开路具有无限大的开路负载阻抗,实际上它不是真正的开路,在开路端存在着电场的边缘效应,相当于在终端附加了一个终端电容,为了低消这个终端电容的影响,开路端要比理想设计计算值缩短一个Dl长度。
因为终端负载阻抗为无穷大lg/4传输线的输入阻抗为零,当终端负载接有一个附加电容时,如果仍要保持输入阻抗为零,此时微带线就要缩短一个Dl长度。
因为lg/4微带线是呈螺旋状缠绕在圆柱体上,在末端产生突变(变尖),这种突变会引入附加的电抗,所以要针对这种突变对微带线进行修正来抵消这种电抗的影响。
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