電視天線百里收訊的測試與驗證

Allion Labs / Jim Wang

現今電視不僅涵蓋了4K、8K、內建語音助理及各類應用APP外,市面上還相繼出現了電視天線標榜著能接收160km(100Miles)或193km(120Miles)外的電視訊號。電視五花八門的功能不僅造成消費者選擇上的困擾,也對天線的收訊品質是否達標產生了疑問。百佳泰擁有數十年的電視檢測驗證經驗,深知電視天線的好壞優劣,關乎收視的能力與品質,本篇文章將以美國的電視訊號市場為例,以實際測試來驗證電視天線的收視距離。

影響電視訊號收視距離有以下幾個因素:

  • 電視塔的發射功率(TV Tower Transmitting Power)
  • 電視天線的效能(TV Antenna Performance)
  • 電視收訊的靈敏度(TV Tuner Receiving Sensitivity)
  • 電視訊號的頻率(TV Signal Frequency)
圖1:電視塔發射訊號到家庭的距離

一般來說數位電視訊號的工作頻段為:

  • Digital TV UHF RF Signal
  • Channel 14 ~ 69
  • Frequency 470 ~806 MHz

依照美國國土基礎設施基金會數據(Homeland Infrastructure Foundation-Level Data,HIFLD)的資料分析,目前美國的電視發射塔資訊如下:

  • TV Tower Transmitting Power
  • Total 2,032 TV Transmitters in USA
圖2:美國電視訊號發射塔分佈
圖3:大多數電視訊號發射塔的功率都小於100kW

其中,有196個電視塔分布在主要的城市周圍,發射功率都介於1kW ~ 10kW。

電視訊號傳輸距離計算

有了上述的數據概念後,我們要如何量測及推算出合理的傳輸距離呢?

依照已知的公式:電視信號接收距離=自由空間路徑損耗(TV Signal Receiving Distance = Free Space Path Loss)

  • FL(dB)= Pt(dBm) -Pr(dBm)- Cr(dB)

FL: 自由空間路徑損耗(Free Space Path Loss)

Pt: 電視塔發射功率(TV Tower Transmitter Power)

Pr: 電視的接收感度(TV Receiver Sensitivity)

Cr: 天線接收路徑損失(Receiver Antenna Path Loss) (PS:藉由實驗室環境設備量測出不同天線的Cr)

得知公式後,我們只需設定及量測好以下相關數據,便可推算出傳輸距離。

  • Pt: 電視塔發射功率(TV Tower Transmitter Power)
  • Pr: 電視的接收感度(TV Receiver Sensitivity)
  • Cr: 天線接收路徑損失(Receiver Antenna path loss)
  • 電視訊號頻率(TV Signal Frequency)

百佳泰實測電視訊號給你看

我們針對不同性質的電視天線,做了實際的量測實驗。

I. 測試環境架設:

圖4:Measuring antenna path loss from the receiver antenna to the R&S ETL

II. 測試所需設備:

在設定好I&II後,我們以四種常見的天線設備作為此次測試,同時量測出四組參考天線的天線接收路徑損失:

III. 實驗數據

經過實際的量測,在不同頻率下,天線接收路徑損失的相關數據也隨之變化:

圖5:在Chamber中實際測量

緊接著我們通過公式轉換,最終可以獲得天線可以接收的距離。

由上述的實驗中我們可證明在相同的條件下,戶外形天線表現最佳,所接收的傳輸距離最遠可達120km(75.12Miles);而室內型天線接收的傳輸距離最短只有13.2km(8.24Miles)。針對全球電視測試,百佳泰擁有數十年的經驗,以大部分各國的電視頻道來看,高達85%左右的頻段都落在Ch14~Ch54,因此我們可結論挑選電視天線還是以戶外型或是球形天線為最佳的選擇。

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