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天线及放大器的综述与选用 线路电视信号放大器的选用

    随着电视事业的发展,电视机已经普及到每个家庭,如何收视好电视节目是大家非常关心的问题,为了让大家对电视接收问题做进一步了解,笔者就来谈谈在不同环境下如何选用天线及放大器的问题。

    一、电视接收系统综述
    目前电视信号传输到电视用户的方式有两种:即有线传输(电缆电视CATV)与无线传输。有线传输是将不同来源的多路电视信号进行处理,再用线缆方式馈送到用户终端。在我国大部分城市有线电视已基本普及,但在广大乡镇与农村地区仍然以接收开路信号为主。
    普通电视台的频道范围:L段1-5频道,频率范围49.75-92MHz;H段6-12频道,频率范围168.25-233MHz;U段13-16频道,频率范围471.25-958MHz。以上是通过电视台开路发射电视信号,直接供用户接收。
    MMDS(微波多路分配系统)频率范围2.5-2.7GHz,由有线电视台开路发射,`最多可同时发射23套电视节目。
    卫星电视系统C段3.4 GHz-4.2 GHz,Ku段11.7-12.75 GHz,每个频段一般有24-36个转发器,每个转发器通常只能传送一套模拟电视节目,如采用数字压缩技术,则一个转发器可同时传送多达8套以上的电视节目。这样每个频段卫星可同时传送数字电视节目几百套,目前已有很多卫星已采用数字信号传送,例如亚洲二号卫星C段传送数字信号三十多套,Ku段也有十几套。
    二、介绍几种新型天线
GMS1天线是2000年推出的最新专利产品,专利号98250605.8,外观见图1。由于H、U频段均采用了新型全方位振子,H频段由三副对称振子按120o夹角排列,其均匀度±1.5dB,优于十字交叉型折合振子式全方位接收天线(十字交叉型不均匀度±4dB),在水平面具有良好的全向特性。U频段由五个环形振子组成,其接收方向图近似一个圆,不均匀度小于±1dB,该天线振子在470-958 MHz频率范围内具有良好的频率特性。L频段由于只有五个频道,实际各地播出的频道在三个以下,为此采用了折合振子实现双方接收。GMS1型天线很适合在信号多的地区使用,有的地区使用该天线能收到三十套以上的电视节目,但在高楼林立的地方和深山区由于反射波太多容易产生重影,所以收视效果不佳。
GMS2型天线外观见图2,除H频段振子与GMS1不同,其余部分均相同。该天线H段由一个圆环形振子组成,圆环振子具有频带宽,接收夹角大等特点,可接双方向130 o以内的信号,其接收范围不如GMS1采用的全向振子,但抗干扰能力比全向振子要好一些。
GMFD型天线见图3,该天线系单方向接收天线,为提高U波段增益与方向性,U频段振子采用双层结构,其U段天线增益可达10dB,H频段采用了折合振子,L频段采用矩形振子,两个振子互相起作用,使其不但有单方向特性,而且还提高了增益和抗干扰能力,所以该天线适合深山区与楼区使用。但是由于该天线是单方位接收天线,如果四周电视信号较多只有通过调整天线角度才能收好各个方位的信号,这给用户使用带来了麻烦。
    MMDS-A型微波电视接收天线见图4。该天线由天线网、下变频器、电源供电器组成。天线增益15-32dB几种规格,天线反射网越大增益越高,变频器增益38 dB、噪声系数<1.6dB,由于MMDS微波段信号波长短、绕射能力差,在有障碍物的地方信号明显变差,甚至完全收不到信号,所以在安装时要想办法避开障碍物。MMDS微波信号的传输距离根据发射功率与环境不同,最大传输半径可达80KM。该天线安装调试时一定要对准发射台方向,否则可能一点信号收不到,如该地区信号已加密,可能收到不正常的图像。
MMDS-E型天线见图5,是一种复合型天线,既能接收普通电视信号,又能收到MMDS微波信号,该天线在室内电源盒上设有转换装置选择普通电视信号与MMDS微波信号的接收,避免MMDS信号与普通电视信号相互干扰。接收MMDS微波部分见图4,接收普通电视信号部分见图2,该复合天线调试比较麻烦,需耐心调整才能取得满意效果。
    卫星接收天线由抛物面天线、高频头、卫星接收机组成。个体接收为了降低成本,天线直径均选的小一些,C段天线一般选1.5M-2.2M,Ku段0.45M-1M,C段大多采用正馈天线,Ku段几乎都是偏馈式的,高频头有单极化与双极化两种,为了在一颗星上能收到两种极化信号,选择双极化高频头最好。卫星接收机有模拟机与数字机两种。模拟机收到的信号较少,目前只能收到10套左右节目;数字机能收几十套节目,而且图像质量好,但价格较高,一个数字接收机在1000元左右,整套系统在1200元 左右,这是个体接收不能大量普及的原因。
    三、在不同环境下天线选用的问题
    如何选用电视接收天线是一个复杂的问题,既要根据经济条件,又要根据环境来选择。
1.如所在地区电视台较多,又有MMDS微波信号,选用MMDS-E型和一套数字卫星接收天线系统,这样就可收到50套以上的电视节目。也可根据自己的条件选用GMS1、GMS2、MMDS-E型天线、数字卫星天线系统与模拟卫星天线系统任何一种或多种并用。
2.在深山区接收,由于大山影响,信号一般都很弱,而且反射波又太多,用多方向、全方位等天线效果不会太好,只有用单方向天线才能改善接收效果。例如选用GMFD型,条件允许也可考虑安装卫星天线。MMDS微波信号由于波长短、绕射能力差,有高山阻挡一般很难接收到信号,所以一般不考虑选用MMDS微波天线。
    四、介绍几种天线放大器
    电视天线放大器在电视信号接收过程中起着非常重要的作用,只有正确选用天线放大器才能给电视终端提供高质量的信号。在共用天线系统前端,如接收到的场强较弱,就需要加装天线放大器,解决电平低的问题。家庭个体接收,为了提高弱信号接收能力,也需要装配天线放大器,提高电视信号的信噪比,使之收到更为理想的电视信号。
 (一)、放大器的分类
天线放大器按工作频段分,有VHFL段(1-5频道)放大器、VHFH段(6-12频道)放大器、VHF段全频段放大器、UHF全频段放大器、VU型全频段放大器。以上均是宽带放大器,频道放大器是工作在电视频段内的某一频道,其宽带一般在8MHz。
 (二)、放大器性能与选用
1、放大器的噪声系数是一项重要指标,要得到清晰图像,必须保证足够的信噪比,因此放大器的噪声系数应尽可能低。特别是远离电视台的边远地区,天线接收的信号本来就弱,对放大器的噪声系数要求更苛刻,通常专用于弱信号放大的天线放大器噪声系数应低于3dB 。
由于近年来新的元器件不断问世,放大器的噪声系数已能做到2dB以下,这对弱信号地区使用非常有利。
2、天线放大器增益一般在10-40dB,在选择放大器时不一定增益高效果就好,其实天线放大器应根据实际情况选用。在多数地区,尤其是个体接收用的放大器选用15-25dB最好,只有在接收频带范围所有信号都较弱才选用增益在25-35dB的。实践证明,增益大于40dB的放大器效果不但不会提高,在有些情况下反而变差。
如在接收频带内有强信号存在(包括干扰信号)就不能选用增益高的放大器,否则会造成交扰调制与互调。
3、最大输出电平是指在交扰调制限定的情况下,放大器高频道的输出电平通常将交扰调制为-40dB时的输出电平作为放大器的最大输出电平,如所放大的信号强弱差距大,应尽量选用输出电平高一些的放大器,以避免出现交扰调制。
    对于放大器的抗交扰调制能力,放大器频带越宽抗交扰能力越差,单频道天线放大器最好,只要输入电平不是过高就不会有问题,但从使用角度来看,只有在共用天线系统前端才用单频道天线放大器。在个体用户接收时,很少采用单频道放大器。因为不能象共用天线系统做的那样复杂,只能装一个放大器,为了增强抗交调能力,也可将信号分几段放大后再混合,例如,V、U段分开或L、H、U段分开,这样可大大提高放大器的性能,一般天线放大器最大输出电平90dBμV-110dBμV。
4、反射损耗:表示放大器的输出阻抗匹配的程度。也可以用电压驱波比表示。放大器的驱波比通常在2以下,即反射损耗大于10dB。
    一个性能好的天线放大器,不光要做到电路设计合理、选用优质电子元器件,还要在制作工艺上下功夫,由于天线放大器频率高、频带宽、元器件的分布参数对其性能影响很大,一般在没有测试仪器的情况下,很难制作出性能理想的放大器。
 (三)、几种新型天线所装配的放大器介绍
GMS1、GMS2根据不同环境下的使用装配三种放大器(其原理图见图6图7图8),L型放大器在无强台干扰地区使用与H型基本相同,如当地信号较多,信号强度差别大,选用M或H型放大器的天线效果最好。
GMFD型也装配了三种放大器,M、H、I型放大器(I型原理图见图9),由于I型放大器增益高,深山区选择I型最好,M、H型放大器抗干扰能力强,城市楼区选择M或H型最佳。
注:天线型号的尾数字母代表所装配放大器类型,例如GMS1-H型即表示装配的是H型放大器。

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