數位電視天線DIY－kipp的部落格

0.1CM的單芯銅線+第四台cable線,四菱形每邊13CM

電波速度=光速=30萬km=300000000M=300000000000MM
電波頻率=550MHZ=550000000HZ
而1/4波長=300000000000MM/550000000HZ*0.96/4=130MM
或者是300GMM/550MHZ*0.96/4=130MM

數位電視最高頻率599最低頻率533中間值550MHZ

0.96 電波在金屬內的短縮率
除以4 是因為取4分之一波長接收, 取2分之一波長接收就除以2
得到的值是mm (公厘)

原本收不到信號的,現在可以看了

菱形銅線跟後面的烤肉網隔8.2公分可以增加訊號接收能力且立式接收較好

數位電視接收用的雙菱型及四菱型天線邊長 12.6 公分的由來, 是菱形天線在所使用的中心頻率時, 每個菱形周長為使用波長乘上 1.1 , 此時每一個菱型因為處於諧振, 虛阻抗等於零, 天線不為電感性或電容性, 呈現純電阻狀態, 也就是說只有實阻抗的部分; 在諧振頻率時. 每一個菱形的阻抗為 100 +- 0j ohm ( j 就是指虛阻抗 ); 而我當初在設計計算時, 是要能順便接收公視類比頻道, 故須包含到公視的類比頻道 (CH50-53) 的頻率 700 MHz, 才取 600 MHz 為中心頻率, 此時菱形單邊長計算為:

C / F * 1.1 * 0.92 / 4 = 300000000 / 600000000 *1.1 * 0.92 / 4 = 12.6 cm

其中

C : 光速..
F : 所使用中心頻率..
1.1 : 菱形天線諧振時的周長比值, 事實上菱型天線諧振的周長比值有兩個, 一個是 1.1, 另一個是 1.5, 前者阻抗變化對應頻率的變化較為和緩, 也就是說頻寬較寬, 後者變化則相當急劇, 也就是說頻寬相當窄, 而且諧振在 1.5 周長時的實阻抗, 高達近 1k ohm (實際數值我忘了), 匹配困難..
0.92 : 電波在導體傳輸時, 速率比在真空慢, 因頻率不變, 所以波長要縮短, 稱為波長縮短率; 這個比率視導體種類形狀與直徑而定, 一般來說取 0.9~0.97 都有, 假如導體直徑達所使用波長的 1/10 以上, 也有取到 0.85 的; 所以取邊長 13 cm 也是可以的..

同理, 在 ISM 頻道的無線網路, 因為頻率高達 2.45GHz = 2450MHz, 故須使用邊長 3~3.2 cm 的菱型..

若要用在 FM 頻道, 則以 88MHz~108MHz 的中心頻率 98MHz, 邊長取約 76~84 cm 的菱形..

動作分析, 以雙菱形為例如下圖:

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上面的菱型, 在諧振頻率時阻抗 100 ohm, 底下的菱型也是, 在中間處併接, 得出阻抗為 100 // 100 = 50 ohm..

因為現今一般的純接收系統, 如電視, 所使用的傳輸同軸電纜及電視接收器輸入阻抗為 75 ohm 的傳輸阻抗, 故嚴謹地說, 雙菱形直接界接到 75 ohm 的系統, 照說阻抗不是很匹配, 但因是純接收系統, 沒有發射機, 不須考慮高 SWR 所引起的反射波過高損壞發射機問題, 而阻抗不太匹配的增益損失, 相對於此種天線的高增益, 減少的部分也幾可忽略..

但在無線網路系統, 是具有發射電路的, 故其電路設計與同軸電纜傳輸與輸出入阻抗為 50 ohm, 剛好可以完美匹配雙菱型與四菱型..

中間 " >< " 的部分, 左邊 " > " 接同軸外部導體, 右邊 " < " 接同軸中心導體, 此時電場極化方向就會是左-右呈水平, 故為水平極化, 而台灣目前主要的電視發射站, 所送出來的電波極化方向就是水平極化, 故雙菱型及四菱型須如此擺法, 才能有效接收電視波, 而 FM 廣播, 為垂直極化, 故須以 <><> 這樣的擺法方式來接收垂直極化的 FM 廣播電波..

若加裝反射板, 其距離取 8.2CM 是因為菱形天線與反射板間距為所使用中心頻率波長的約 0.16 時, 其 SWR 是最小的; 也就是說因為反射板的加入, 會使原本諧振時的阻抗偏移且有虛阻抗產生; 而適當調整反射板距離到所使用波長的 0.16 上下, 可以使此時的阻抗不會偏離原本的阻抗太遠, 而此距離的選用, 也要視反射板的材質, 板或網或其他等, 種類及大小而增減..

至於附近車輛走動所引起的畫面跳動馬賽克甚或黑畫面, 主要是因為汽機車是在運動中, 被其所反射的反射波到達接收天線的相位與振幅大小會急速改變, 導致主要電波路徑來的電波所受的干擾狀態會急速變化, 等同於傳統類比電視因反射波所造成鬼影, 若是由汽機車或飛機移動所造成的, 是會移動變化的鬼影, 不像被山或建物反射波的鬼影是不會變動的; 而台灣數位電視所採用的調變方式 OFDM ( or COFDM, 稱為正交分頻多工) 內的子載波, 有一部份會因為反射波干擾的干涉效應而變大或變小甚或不見, 此等影響若是固定值或是變動和緩, 數位接收機可以計算補正回來, 但若其變動率, 超過數位接收機的容忍程度, 就會導致解碼錯誤, 所以汽機車若是不動的, 反而沒事..

要排除運動反射源的干擾影響, 就要設法不要去接收或減低此類反射源的電波強度; 改變天線裝設高度或位置或方向, 裝在屋頂遠離屋緣, 利用屋緣或牆壁遮蔽, 縮小天線波束角等都是可以考慮的方法:

縮小天線波束角, 天線在波束角外的方向, 其接收能力要比波束角內小得多:

四菱形垂直方向上的波束角比雙菱形窄..
或是裝設導波環, 或以合成網路併接數個雙菱型或四菱形構成更多菱型的天線, 或額外搭配拋物反射板等都是可以選擇的方案之一.