天線基本原理
我們知道,當圖3.1(1)中已充電的電容器C和電感L相聯時,會在電感和電容中不斷激發頻率為
的交變電場和磁場,這種現象稱為電磁振盪,這種電路稱為振盪電路。這時的電場能量和磁場能量主要集中在電容器和電感線圈內部,向空間輻射的電磁波很小,為了提高電磁波的輻射功率,我們必須提高振盪頻率f,並改變振盪電路的形狀,使電場和磁場儘量向周圍空間開放。將電容器C的兩個極板逐漸張開,把自感線圈L的圈數逐漸減少,線圈之間的距離逐漸拉大,通過圖3.1(2)中的過程變為圖3.1(3)所示的一條直線,則隨著電容C和電感L的減少,振盪頻率不斷提高;隨著系統的不斷開放,輻射出去的電磁波能量越來越大。圖3.1(3)就是一根能向空間輻射電磁波的典型的線天線。當然,隨著電磁波的不斷向外輻射,天線中的能量不斷減少,必須要有高頻電流不斷向天線輸送能量。若取圖3.1(3)的天線長度為所輻射電磁波波長的1/2,並從中間斷開分別接在高頻電源的兩端,就組成圖3.1(4)所示的基本半波振子天線。
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實際上,線天線也可以認為是平行雙線的傳輸線演變而來,如圖3.2所示。在該圖(1)所示的兩條傳輸線中,各對應點的電流大小相等,方向相反,在離傳輸線距離較遠處所產生的電磁場互相抵消,故平行雙線激發的電磁場只能集中在雙線附近,而不能向外輻射,如果把兩條傳輸線展開成圖3.2(2)的形狀,則張開兩臂上對應點的電流方向相同,在空間各點產生的電磁場互相加強,除兩臂連線方向上各點外,電磁場都不為零,即形成了有效輻射。當兩臂的長度都是λ/4時,就是基本半波振子天線。
電視接收天線功能
1、接收電視台發出的高頻電磁波的能量
這是電視接收天線最主要的作用。電視台把需要傳送的彩色全電視信號和伴音信號調製到高頻載波上,通過電視發射機從天線上輻射出去,在自由空間向四面八方傳播。這些電磁波到達接收天線後,就會在天線導體中激發感應電動勢和感應電流,引導電磁波從天線向接收系統中傳輸。這樣,有線電視系統就得到了電視台發出電波的一部分能量,再經過處理、放大等,進入電視機,轉換成原來的視頻和音頻信號。
2、選擇所需要的電視信號,抑制外界的干擾
在空間中傳輸的高頻電磁波是很多的。各個不同電視台的位置、節目內容和載波頻率都不同,它們發出的電磁波都可能在天線導體上感應出感應電流,但由於天線對不同方向、不同頻率電磁波的接收本領不同,我們就可以利用這個特性,通過選擇不同特性的電視天線來接收特定方向、特定頻道的電視信號,而壓低其它電視信號在導體上產生的感應電流。同時,對來自電離層的天電干擾、其它無線電波的干擾、工業干擾,以及電視信號被反射而造成的重影干擾等都有一定的抑制作用。
3、提高對微弱電視信號的接收能力
在離電視台較遠的地區,特別是一些邊遠山區,電視信號的場強很小,如果單純通過放大器來放大信號,所需要的放大器過多,必然會引入過多的噪聲,並可能產生難以忍受的非線性失真若選擇增益較高的電視接收天線(如多單元接收天線、多副天線組成的天線陣等),可把進入系統前端的電視信號電平提高,減少了所需放大器的級數,可同時降低噪聲和非線性失真,大大提高信號質量。
電視接收天線分類
電視接收天線一般都是
線天線(
衛星接收天線是
面天線),按接收高頻信號的頻率範圍可分為VHF天線、UHF天線和全頻道天線;按接收天線的頻頻寬度分為單頻道天線和頻段天線;按其結構可分為引向天線、環形天線、魚骨天線、對數周期天線等。
有線電視系統接收的開路電視節目,主要有
VHF頻段的Ⅵ(1-4頻道)、Ⅷ(6-12頻道)兩個頻段和
UHF頻段的UIV(13-24頻道)、UV(25-48頻道)兩個頻段。在VHF頻段,一般選用接收某一特定頻道電視信號的專用頻道天線,選擇最佳接收位置進行安裝,使其具有增益高、選擇性好、方向性強的優點。而用於Ⅵ和Ⅷ的分頻段天線和用於VHF全頻道天線,頻頻寬、增益較低,只適用於某些小型系統。在UHF頻段,一般可以一副頻段天線接收相隔較近的若干頻道的電視節目。
電視接收天線安裝
(1)要確定架設天線的地點。為了安全,電視接收天線要遠離電力線路,特別是高壓線。為了減少損失,天線要遠離大的金屬物體。如果可能,最好使天線比附近的樹木和建築物高一些。
(2)要尋找接收電視信號最佳的位置。可以用一根臨時的輕便的桿子,把天線豎起來,一個人慢慢改變天線的位置、高度和方位,另一個人觀察電視機的圖像,直到圖像質量最好、干擾和重影最小、聲音最好為止。這樣最佳位置就選定了。
電視接收天線裝置示意圖(3)架設天線。架設要牢固,要能夠經得起風雨的侵襲,還要考慮便於維修。如果桿子很高,要用三條鐵絲向三個不同方向拉緊,鐵絲的上部要截成小於半個波長的小段,然後用絕緣子連線起來,如圖1-104所示。為了確保全全,除了天線支桿上安裝避雷針外,還應該在天線饋線上加裝避雷器,特別是在空曠的地區,必須加裝避雷器。
(4)在固定天線之前,還要仔細轉動天線,直到有最好的接收效果,再把天線固定下來。