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εr和损耗角正切tanδ这一对数据就同时给出,当εr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εr的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εr和tanδ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。
2、对微带带宽W的确定
因为带线长度λg/4与εe(等效介电常数,λg=λ0/εe)有关,当εr和h为已知时,W就取决于εe,可按下列公式计算:W=C*fr(εr+12)-12
式中,fr——工作频率;
C——光速;
εr——相对介电常数。
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,εe,Z0值。
3、对螺旋微带线的修正
因为螺旋微带线的终端是开路的,我们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,为了抵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Δl长度。因为终端负载阻抗为无穷大λg/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Δl长度。
因为λg/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。
其修正值所去掉的Δl值与W、h,εr值有关,用微带线修正理论分析与计算要引入许多复变函数极为复杂,同时又给出许多假设条件,不易得出准确的结果,实际工作中要经过反复实验与积累的经验来修正,Δl一般取微带线的0.2倍。
我们设计的λg/4螺旋贴片天线用切掉微带线的一个角来抵消终端电容,附加电抗的影响,同时它还能微调谐振频率,当切掉T1时会使频率增加,对阻抗匹配影响甚微。当切掉T2时也使频率降低,但对阻抗影响很大,需重新调整,所以设计时将谐振工作频率略往低一点考虑,比较有利。为使螺旋微带天线容易辐射和接收,在边缘地带留有一定距离的辐射缝隙(B)。经验证明两带之间(S)的空间间隔至少为微带宽度(W)的一半时,天线工作效率最好,因此可简单地确定螺旋圈数,为了保证全向方向图,微带宽度不应小于圆柱的直径(D)。馈电方式直接影响到微带线的辐射特性,我们选用50Ω BNC型接插件,背馈输出,接插头的中心线与微带线馈电点联结,接地端与圆柱体内壁地板相连。为使螺旋微带线不受外界环境的影响,在螺旋贴片微带天线外部加一个玻璃外罩保护,预防雨雪侵害。天线底部加一块磁铁吸在汽车顶部。
4、 结束语
我国发展数字电视起步较晚,但发展速度非常快,市场特别大,但是缺乏自己专有产权的技术标准,尽管清华正在研制数字多媒体广播地面(DMB-T)标准,交大也正在开发高级数字电视广播地面(ADTB-T)标准,但都还在不断完善之中,中国必须要有自己的自主知识产权的标准。目前,国内厂商已有能力提供业内人士认可的DVB核心设备,也开播了不少数字电视频道的试播节目,所以希望有关部门尽快地公布我国自己的地面数字视频广播标准,创造更好的数字电视环境,让人们享受高科技带来的高清晰度数字电视节目。