專利名稱：衛(wèi)星電視組合接收天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于衛(wèi)星信號(hào)接收天線。在衛(wèi)星電視接收技術(shù)中，為了提高接收信噪比，改善接收?qǐng)D象的質(zhì)量，除了降低接收機(jī)噪聲溫度外，通常采用增大接收天線口徑的方法。這一方法會(huì)增大接收天線的成本，如5米口徑天線是3米口徑天線成本的3－5倍。天線口徑增大，重量增加，座架也必須相應(yīng)地改變，對(duì)基礎(chǔ)的要求提高，這時(shí)，對(duì)于沒有足夠承重能力的建筑物樓頂來說，不適宜安裝這類天線。是否可以找到一種既能克服上述困難，又可以明顯提高接收信號(hào)強(qiáng)度，改善接收?qǐng)D象質(zhì)量的途徑和方法呢？我們根據(jù)天線陣列理論，提出了一種廉價(jià)實(shí)用的衛(wèi)星電視組合接收天線，并用雙星天線公司3.2米口徑天線(BAS－3.2型)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)際接收效果表明應(yīng)用本技術(shù)可明顯改善接收?qǐng)D象質(zhì)量，并具有使用靈活、成本低、功能全、接收范圍廣、對(duì)各種安裝場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
一、衛(wèi)星電視組合接收天線基本結(jié)構(gòu)本組合接收天線的示意圖見圖1，它有若干個(gè)單元天線1，單元天線可按線陣、面陣或立體陣排列，每個(gè)單元天線都連接有低噪聲放大器2(LNA)，低噪聲放大器對(duì)單元天線接收的電視信號(hào)進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)再送到移相單元3進(jìn)行移相，調(diào)整移相單元使移相后的各路信號(hào)輸入到功率合成網(wǎng)絡(luò)4時(shí)滿足要求的相位差(見參考文獻(xiàn)〔2〕)，功率合成網(wǎng)絡(luò)將各路信號(hào)合成后送下變頻器5變頻。
二、離散單元直線陣組合接收天線基本原理根據(jù)天線陣列理論，離散單元直線陣的場(chǎng)強(qiáng)幅度方向函數(shù)｜f(θ)｜為｜f(θ)｜＝｜f1(θ)｜·｜fa(θ)｜ ①
式中｜fa(θ)｜＝
②m1i和β1i分別是第i個(gè)天線單元與第一個(gè)天線單元電流的幅度比和相位差；d1i為第i個(gè)天線單元對(duì)第一個(gè)天線單元的中心距離；d11＝0；k為傳播常數(shù)。
｜f1(θ)｜是天線單元的方向函數(shù)，僅與天線單元的型式和尺寸有關(guān)，稱為天線單元因子；fa(θ)與天線陣的元電流分布Ii、空間分布d1i和天線單元個(gè)數(shù)n有關(guān)，而與天線單元的型式和尺寸無關(guān)，稱為陣因子。對(duì)于均勻直線陣，式②變?yōu)?
其中φ＝kd Cosθ＋βφ稱為兩相鄰天線元幅射場(chǎng)的相位差。
通常要求天線陣方向圖只有一個(gè)最大值發(fā)生在φ＝0的主瓣。設(shè)主瓣最大值方向(天線陣最大幅射方向)為θm，則由式③有β＝－kd Cosθm④即 θm＝arcCos(－ (β)/(kd) ) ⑤如果β隨時(shí)間按一定規(guī)律重復(fù)變化，天線陣不轉(zhuǎn)動(dòng)，最大幅射方向連同整個(gè)方向圖就能在一定空域內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)方向圖掃描。
衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的電視信號(hào)分別由各單元天線接收下來，經(jīng)各自的低噪聲放大器(LNA)進(jìn)行放大，然后對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行移相，使相鄰單元信號(hào)的相位差β滿足β＝－kd CosOm(即上面④式)移相后的信號(hào)加到功率合成器的輸入端，合成后的信號(hào)經(jīng)下變頻器變換后輸入到接收機(jī)，選取要求的電視信號(hào)由顯示器收看。
三、實(shí)施例在實(shí)際的衛(wèi)星電視接收中最有實(shí)用價(jià)值的是兩個(gè)單元天線的組合接收天線。圖2為兩個(gè)單元天線的組合接收天線實(shí)驗(yàn)方框示意圖。該方案的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單有效。它采用市售分離式高頻頭(由LNA和下變頻器組成)，將由微波傳輸線、環(huán)形器和微帶結(jié)構(gòu)高性能功率合成器組成的移相、合成單元加在低噪聲放大器和下變頻器之間，這樣就在基本不影響整個(gè)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)的條件下，以簡(jiǎn)單的方式，在4GHZ波段實(shí)現(xiàn)了兩路信號(hào)的移相合成。
實(shí)驗(yàn)用衛(wèi)星電視組合接收天線組成如下單元天線采用雙星天線公司生產(chǎn)的雙星牌3.2米天線。
分離式高頻頭采用Drake公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。
環(huán)形器采用標(biāo)準(zhǔn)C波段微帶環(huán)形器。
功率合成器為微帶結(jié)構(gòu)高性能功率合成器。
采用上面的實(shí)驗(yàn)方案，在北京地區(qū)對(duì)中國廣播通訊衛(wèi)星(東徑87.5°)、美國廣播通訊衛(wèi)星(東徑179°)進(jìn)行了接收比較試驗(yàn)，并現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試單元接收天線和組合接收天線的傳輸鏈路信噪比。結(jié)果表明組合接收天線可明顯改善接收?qǐng)D象質(zhì)量，組合接收天線的傳輸鏈路信噪比為34.3dB，比單元接收天線信噪比(31dB)提高3dB。
參考文獻(xiàn)〔1〕王綬琯、崔振興、吳盛殷、閻元宜等編著，《射電天文方法》，科學(xué)出版社，1988年〔2〕魏文元、宮德明、陳必森編，《天線原理》，國防工業(yè)出版社，1985年
說明書

圖1衛(wèi)星電視組合接收天線示意圖1 單元天線2 低噪聲放大器3 移相單元4 功率合成網(wǎng)絡(luò)5 下變頻器6 接收機(jī)7 顯示器圖2兩個(gè)單元天線的組合接收天線實(shí)驗(yàn)示意圖
權(quán)利要求1.一種由單元天線1、低噪聲放大器2、移相單元3、功率合成網(wǎng)絡(luò)4、下變頻器5組成的衛(wèi)星電視組合接收天線，其特征在于有2至6個(gè)單元天線，每個(gè)單元天線接收的衛(wèi)星電視信號(hào)經(jīng)低噪聲放大及移相后送入功率合成網(wǎng)絡(luò)合成一個(gè)信號(hào)，合成后的信號(hào)經(jīng)下變頻器變頻后送接收機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述衛(wèi)星電視組合接收天線，其特征在于2至6個(gè)單元天線安裝在同一直線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述衛(wèi)星電視組合接收天線，其特征在于單元天線為雙星牌3.2米天線。
專利摘要由兩個(gè)(或多個(gè))較小口徑的天線進(jìn)行適當(dāng)排列及移相合成成為組合接收天線。這種系統(tǒng)當(dāng)用于接收全向輻射功率較強(qiáng)的衛(wèi)星電視節(jié)目時(shí)，每個(gè)單元天線可以單獨(dú)使用；當(dāng)用于接收全向輻射功率較弱的衛(wèi)星電視節(jié)目時(shí)，可以運(yùn)用移相合成接收技術(shù)，把幾個(gè)單元天線的接收信號(hào)進(jìn)行合成，這樣可以提高接收信噪比，改善圖象的接收質(zhì)量，達(dá)到大口徑天線同樣的效果。具有使用靈活、成本低、功能全、接收范圍廣，以及對(duì)各種安裝場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B7/08GK2066205SQ8921526
公開日1990年11月21日 申請(qǐng)日期1989年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月21日
發(fā)明者余慶, 施滸立, 張?zhí)┤A, 王鵬 申請(qǐng)人:余慶, 施滸立, 張?zhí)┤A, 王鵬