CN107482306A - 背馈式薄膜型数字电视全向接收天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背馈式薄膜型数字电视全向接收天线，包括介质基板、分别附着在介质基板两侧面上的单臂薄膜铜箔和馈电板，所述附着在介质基板上的单臂薄膜铜箔，按逆时针绕向呈螺旋带状平行附着在介质基板正面上，其宽度自起始点开始渐进增长，至终点末端最宽处呈“突然截断”状；所述平行固定在介质基板背面的馈电板为单面敷铜板，该敷铜板面与薄膜铜箔距离为2mm～5mm，敷铜板面形状呈矩形，其面积大小与薄膜铜箔的主辐射场椭圆球体最大截面基本吻合；所述薄膜铜箔的馈电点设置在其起始点之后逆时针绕向的150°～190°处的薄膜铜箔上，馈电板的馈电输出点设置在馈电板短边中轴线与长边比例分割线的交点。

Description

背馈式薄膜型数字电视全向接收天线

技术领域

本发明涉及一种天线，特别是一种背馈式薄膜型数字电视全向接收天线。

背景技术

传统数字电视接收天线大多采用八木天线。这种天线体积大、频带窄、单极化，安装时，其上的引向器必须与发射天线极化的方向一致，否则接收效果降低。

随着无线通信技术的不断发展，小型化和宽频带化是天线两个主要发展方向。从理论上讲，天线的工作频率越低，波长越长，天线尺寸也须相应的增加。天线尺寸的减小势必导致天线性能在某些方面的恶化，例如：带宽变窄、驻波比变大，致使弱信号区的接收效果变差。也就是说，频率越低，实现天线小型化就越不容易。因为电视频段为470MHz～798MHz，相对于移动通信频段806～2500MHZ而言，其频段的最高频率比移动通信频段的最低频率还要低。所以，要实现电视全波段天线小型化则更困难。

目前，广泛应用的一种宽频带天线是将金属导线按一定的间距绕成螺旋形状。随着频率降低，金属导线圈数需要增加，尺寸也随之变大；同时为了实现馈电，需要一个宽频带的馈电网络，巴伦是一种典型的宽频带馈电实现方式，一般需与天线平面垂直，且尺寸较大，因此使用巴伦馈电的天线体积较大，也不利于天线的小型化。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术之不足，提供一种体积小、驻波比好、频带宽、接收灵敏度高且在水平面上可实现全向辐射的背馈式薄膜型数字电视全向接收天线。

其技术方案是：一种背馈式薄膜型数字电视全向接收天线，包括介质基板、附着在介质基板正面上的单臂薄膜铜箔和平行固定在介质基板背面的馈电板，薄膜铜箔按逆时针绕向呈螺旋带状平行附着在介质基板上，其特征在于：所述按逆时针绕向呈螺旋带状平行附着在介质基板正面上的薄膜铜箔，其宽度自起始点开始渐进增长，至终点末端最宽处呈“突然截断”状；所述平行固定在介质基板背面的馈电板为单面敷铜板，该敷铜板面与薄膜铜箔距离为2mm～5mm，敷铜板面形状呈矩形，其面积大小与薄膜铜箔的主辐射场椭圆球体最大截面基本吻合；所述薄膜铜箔的馈电点设置在其起始点之后逆时针绕向的150°～190°处的薄膜铜箔上，馈电板的馈电输出点设置在馈电板短边中轴线与长边比例分割线的交点。

所述螺旋带状平行附着在介质基板正面上的薄膜铜箔的绕向角度为7×π，长度为910mm，起始宽度为1.8mm，最外圈铜箔半径为95mm。

所述螺旋带状平行附着在介质基板正面上的薄膜铜箔的起始点距离馈电点为12.38mm。

所述螺旋带状平行附着在介质基板正面上的薄膜铜箔的内、外侧螺旋曲线形式相同。

其有益效果是：本发明的一种背馈式薄膜型数字电视全向接收天线，通过对螺旋带状薄膜铜箔形状、馈电点以及对馈电板形状、大小和输电中心位置等的研究和设定，不仅实现了数字地面电视接收天线的小型化，而且具有较好的驻波比、较强的抗干扰性能、较宽的阻抗带宽和较高的接收灵敏度等，实现了数字地面电视天线的宽带化和全频段接收。且其体积小、质量轻、成本低，易于加工制作和使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是薄膜铜箔平面曲线坐标图；

图3-1是馈电板坐标图；

图4是本发明接收天线方向性图；

图5是本发明接收天线的驻波特性图。

具体实施方式

参见图1、2，一种背馈式薄膜型数字电视全向接收天线，包括介质基板2、附着在介质基板正面上的单臂薄膜铜箔1和平行固定在介质基板背面的馈电板3电连接，薄膜铜箔按逆时针绕向呈螺旋带状平行附着在介质基板上。

所述按逆时针绕向呈螺旋带状平行附着在介质基板正面上的薄膜铜箔，其绕向角度θ为7×π，总长度为910mm，起始宽度为1.8mm，最外圈铜箔半径为95mm，薄膜铜箔宽度自起始点开始渐进增长，至终点末端最宽处为“突然截断”状。由于螺旋状天线的增益主要取决于螺旋周长，当周长略大于λL(最低频率波长)时，螺旋线上的行波电流辐射圆极化波，其含盖的区域为天线主要接收(辐射)区。故取绕向角度θ为7×π，长度为910mm，起始宽度为1.8mm，最外圈铜箔半径为95mm的螺旋带状薄膜铜箔作为接收天线，使其在有限长度的螺旋带状薄膜铜箔上，能够将接收到的大部分电磁波转变成电流进行高效传输。而在末端采取“突然截断”的结构手段，则可导致天线尾部电流瞬间快速衰减，从而快速降低末端反向电流引起的反向圆极化辐射，提高接收天线在低频段的极化率。

所述平行固定在介质基板背面的馈电板为单面敷铜板，该敷铜板面与薄膜铜箔距离为2mm～5mm，敷铜板面形状呈矩形，其面积大小与薄膜铜箔的主辐射场椭圆球体最大截面基本吻合。由于馈电板的敷铜板面与薄膜铜箔之间客观上存在分布电容和耦合电容，且敷铜板面的尺寸、形状以及其与薄膜铜箔的距离均影响该容值的大小。因此，在馈电板的敷铜板面与薄膜铜箔之间设置2mm～5mm的距离和空间，且采用矩形敷铜板面并按照薄膜铜箔的主辐射场椭圆球体最大截面来设定矩形敷铜板面的尺寸为50mm×40mm，通过电容补偿和屏蔽处理，能够实现阻抗匹配，既便于有效馈电，也有利于激励出电磁场，使天线能够获得较大的能量传输，提高增益，减少因反射引起的反向圆极化辐射，提高高频端的极化率。

所述薄膜铜箔的馈电点1.2不设置在其起始点1.1，而设置在起始点之后逆时针绕向的150°～190°处的薄膜铜箔上，馈电板3的馈电输出点3.1也不在其几何中心，而是设置在馈电板短边中轴线与长边比例分割线的交点，即是XY坐标原点映射在馈电板X’Y’坐标原点,如图3和图3-1所示。薄膜铜箔的起始点距离馈电点为12.38mm。薄膜铜箔的馈电点之所以不设置在其起始点而设置在其起始点之后逆时针绕向的150°～190°处的薄膜铜箔上，是基于从薄膜铜箔的起始点到馈电点之间的这段薄膜铜箔，能够削弱来自馈电点到末端之间薄膜铜箔上的反射波，改善电磁波在薄膜铜箔上的传输状态，提高天线的驻波比。实测表明，在该处范围内的薄膜铜箔上馈电，整个天线的驻波比最好，均在2.0以下。同时，从薄膜铜箔的起始点到馈电点之间的这段薄膜铜箔还能够削减因末端反向电流引起的反向圆极化辐射，提高天线在低频段的极化率。

所述螺旋带状平行附着在介质基板正面上的薄膜铜箔的内、外侧螺旋曲线形式相同。由于采用单馈电自相移结构，即天线的内外侧曲线形式相同，相位相差90°，这使得曲线上的电流分量等幅，相位相差90°，形成正交状态，达到圆极化辐射的条件。经测试，天线的最大辐射是在薄膜铜箔平面的垂直方向，成近似圆极化的椭圆极化，根据天线的互易定理，同一天线作为发射或接收天线的基本特性参数是相同的，由于此天线的辐射方向图近似圆极化，所以作为接收天线时可以接收任何线极化波，即此天线能接收垂直极化和水平极化的信号，这样对于地面数字电视发射台发出的信号，不论哪种极化方式，接收端使用该天线都可以正常接收，不需要调整天线。

介质基板2可以采用玻纤板、纸张或塑料薄膜等材料，既保证了接收天线尺寸不会太大，体积仅为187mm×174mm×6mm，实现了接收天线的小型化，又满足了接收天线轻便和低廉的要求。

经测试，本天线性能如下：

1、在天线平面的法向波束具有较宽的方向图，结果最好，场方向图近似为椭圆形状，如图4所示。

2、具有较宽的阻抗带宽，它的方向图和阻抗在相当宽的频带范围内与频率无关，可实现地面数字电视全频段接收。

3、抗干扰性能好，在470MHz～798MHz范围内，驻波比均在2以下，如图5所示(此为利用矢量网络分析仪所测的实物产品驻波比图)；

4、接收灵敏度高，在470MHz～798MHz范围内，增益为5.5dBd～9dBd。

上述测试结果表明：其主要性能，优于GD/J 041-2012《地面数字电视室外接收天线(UHF)入网技术要求和测量方法》中驻波比≤3的要求；增益5.5dBd～9dBd，符合其表1中天线等级3的标准(见下表1)。

表1无源天线(不含馈线)等级与增益等级(dBd)

Claims (5)

1.一种背馈式薄膜型数字电视全向接收天线，包括介质基板、附着在介质基板正面上的单臂薄膜铜箔和平行固定在介质基板背面的馈电板，薄膜铜箔按逆时针绕向呈螺旋带状平行附着在介质基板上，其特征在于：所述按逆时针绕向呈螺旋带状平行附着在介质基板（2）正面上的薄膜铜箔（1），其宽度自起始点开始渐进增长，至终点末端最宽处呈“突然截断”状；所述平行固定在介质基板背面的馈电板（3）为单面敷铜板，该敷铜板面与薄膜铜箔距离为2mm～5mm，敷铜板面形状呈矩形，其面积大小与薄膜铜箔的主辐射场椭圆球体最大截面基本吻合；所述薄膜铜箔的馈电点(1.2)设置在其起始点(1.1)之后逆时针绕向的150°～190°处的薄膜铜箔上，馈电板的馈电输出点(3.1)设置在馈电板短边中轴线与长边比例分割线的交点。

2.根据权利要求1所述的一种背馈式薄膜型数字电视全向接收天线，其特征在于：所述螺旋带状平行附着在介质基板正面上的薄膜铜箔(1)的绕向角度为7×π，长度为910mm，起始宽度为1.8mm，最外圈铜箔半径为95mm。

3.根据权利要求1所述的一种背馈式薄膜型数字电视全向接收天线，其特征在于：所述螺旋带状平行附着在介质基板正面上的薄膜铜箔(1)的起始点(1.1)距离馈电点(1.2)为12.38mm。

4.根据权利要求1所述的一种背馈式薄膜型数字电视全向接收天线，其特征在于：所述螺旋带状平行附着在介质基板正面上的薄膜铜箔(1)的内、外侧螺旋曲线形式相同。

5.根据权利要求1所述的一种背馈式薄膜型数字电视全向接收天线，其特征在于：所述介质基板（2）为玻纤板、纸张或塑料薄膜。