大功率對(duì)數(shù)周期天線電氣參數(shù)變化原因分析

林鴻江

摘 要：對(duì)數(shù)周期天線是一種定向的板狀天線，通常用于室內(nèi)分布以及電梯信號(hào)的覆蓋，是寬頻帶天線的一種。文章對(duì)對(duì)數(shù)周期天線的具體工作模式以及原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并認(rèn)真分析了對(duì)數(shù)周期天線在大功率廣播實(shí)際使用時(shí)，由于出現(xiàn)因阻抗不匹配而造成電氣具體參數(shù)發(fā)生變化的問題。通過對(duì)對(duì)數(shù)周期天線進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，并對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)作出具體的處理和分析，找出發(fā)生參數(shù)變化的原因，并提出針對(duì)性的改造策略。

關(guān)鍵詞：大功率；對(duì)數(shù)周期天線；電氣參數(shù)；變化原因；解決措施

大功率的對(duì)數(shù)周期天線是國(guó)家新聞出版廣電總局八七一臺(tái)100千瓦短波發(fā)射機(jī)器使用的一種天線，在具體使用中可以清楚地發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)器的反射功率相對(duì)較大。為了能夠使發(fā)射機(jī)器和對(duì)數(shù)周期天線更好地進(jìn)行匹配和運(yùn)行，提高傳輸效率，增強(qiáng)其在具體運(yùn)行中的穩(wěn)定性，以確保廣播在具體作業(yè)中能夠安全播出，筆者對(duì)對(duì)數(shù)周期天線進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，并將其與天線出廠時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比對(duì)，得出天線電氣參數(shù)的變化原因，并根據(jù)其變化原因擬定針對(duì)性的天線改造措施。

1 對(duì)數(shù)周期天線的工作原理

對(duì)數(shù)周期天線的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，其具備頻帶較寬的特點(diǎn)，因此在實(shí)際應(yīng)用中得到廣泛的使用，天線的特性根據(jù)頻率的變化對(duì)對(duì)數(shù)周期產(chǎn)生一定的影響。然而，在諧振頻率運(yùn)行期間，天線的特性是根據(jù)其變化進(jìn)行波動(dòng)的。當(dāng)天線被特定情況激勵(lì)時(shí)，會(huì)在集合線上產(chǎn)生TEM型號(hào)的傳輸波，從天線微端向天線頂端方向發(fā)出輻射，這部分的波長(zhǎng)接近于/的偶極子與其連接的集合縣被稱之為作用區(qū)域，對(duì)對(duì)數(shù)周期天線的輻射起到?jīng)Q定性的作用。在作用區(qū)域之前是一些短于/的偶極子，從集合上的耦合能量較小，對(duì)于天線的輻射作用不大，但是其作為集合線中的電容負(fù)荷對(duì)于天線的輸入阻抗以及明確天線的耦合作用區(qū)具有重要的現(xiàn)實(shí)作用。其所連接的集合線與這些偶極子稱之為傳輸區(qū)，傳輸波在經(jīng)過作用區(qū)域后，其能量將會(huì)減少到15dB以上，因此，在經(jīng)過作用區(qū)后相對(duì)于/較長(zhǎng)的偶極子將不會(huì)對(duì)天線輻射造成一定的影響，這些較長(zhǎng)偶極子所在的區(qū)域則被稱之為非作用區(qū)域，在工作的頻率較高時(shí)，整體結(jié)構(gòu)形式以及電尺寸則會(huì)仍然保持不變。對(duì)數(shù)周期天線的工作原理如圖1所示。

2 大功率對(duì)數(shù)周期天線電氣變化的原因

2.1 存在的原因以及對(duì)問題的分析

在具體使用過程中，筆者清楚地發(fā)現(xiàn)，天線可以在4.5～22MHz內(nèi)的任意頻點(diǎn)進(jìn)行滿功率工作，但是在一些實(shí)際運(yùn)行中，出現(xiàn)頻點(diǎn)與發(fā)射機(jī)不能正常匹配的情況時(shí)，就會(huì)造成發(fā)射機(jī)的反射功率過大等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)出現(xiàn)停機(jī)保護(hù)導(dǎo)致的停播情況發(fā)生。通過對(duì)查表記錄的翻閱和核查，能夠發(fā)現(xiàn)該天線中一大部分頻點(diǎn)在進(jìn)行具體工作時(shí)，反射功率與前期的記錄值相對(duì)增大了許多，雖然計(jì)算出的駐波小于天線在出廠時(shí)所給定的標(biāo)準(zhǔn)，但是也在1.6～1.8之間，對(duì)發(fā)射的效率造成影響，也對(duì)廣播工作帶來了相應(yīng)的安全隱患。部分頻率下的發(fā)射機(jī)器入反射功率與駐波比率測(cè)量出的數(shù)據(jù)如表1所示。

對(duì)天線出現(xiàn)匹配不好的現(xiàn)象，以及造成發(fā)射機(jī)器反射功率較大的原因分析具體如下：（1）天線的特性阻抗在一定程度上發(fā)生了變化；（2）跳線的特性阻抗發(fā)生了一定的變化；（3）四階變阻線特性阻抗發(fā)生了變化；（4）饋線特性變阻發(fā)生了變化；（5）由于振子只存在17對(duì)，因此，在此工作頻率內(nèi)的任意頻點(diǎn)皆不能夠處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 實(shí)施測(cè)試天線和饋線

筆者通過使用網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)備，采用不同的阻抗變換器對(duì)饋線以及四階變阻線的輸入端進(jìn)行了測(cè)試和分析，通過對(duì)相應(yīng)頻點(diǎn)下的駐波比和阻抗的虛部以及實(shí)部進(jìn)行測(cè)量，并找到適合天線的四階變阻較為適合的尺寸。筆者對(duì)4.5～22MHz之間間隔0.5MHz的任何頻率以及表1中的10組頻率進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量，并選取經(jīng)典的10組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析。

2.3 數(shù)據(jù)的分析和結(jié)論

第一組數(shù)據(jù)是從發(fā)射機(jī)的饋線口進(jìn)行測(cè)量，在低頻和高頻端的某一特定頻點(diǎn)駐波的系數(shù)出現(xiàn)大于2的情況時(shí)，整個(gè)頻段內(nèi)的最大值已經(jīng)達(dá)到2.43，說明相對(duì)于的饋線來說，經(jīng)過四階變阻線后的饋線傳輸端，其所產(chǎn)生的特性阻抗沒有達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值的。第二組數(shù)據(jù)與第三組數(shù)據(jù)將在饋線的尾端以及變阻線的頂端進(jìn)行測(cè)量，分別接入→變電阻和→的變電阻，在進(jìn)行2次次梁中的某些頻點(diǎn)的駐波比系數(shù)大于2，而且第二組的駐波比值最大為2.93，第三組駐波比值為2.71，可以明確表現(xiàn)出實(shí)際使用的四階變阻線并沒有將饋線的特性阻抗變?yōu)?，饋線的輸入端的真實(shí)阻抗值則低于。第四組與第五組數(shù)據(jù)在跳線頂端進(jìn)行測(cè)量，分別接入→變電阻與→變電阻，第六組中駐波比最大值為2.5，第七組數(shù)據(jù)的駐波比最大值為2.1，從以上數(shù)據(jù)可有得出集合線端的輸入阻抗值是，與天線在初始出廠時(shí)的存在一定的變化。在對(duì)傳輸線的長(zhǎng)度進(jìn)行忽略的情況下，可以從上述7組數(shù)據(jù)清楚地看出，天線其中一部分的頻點(diǎn)駐波比較大，發(fā)射機(jī)的反射功率變大保護(hù)的相關(guān)問題，其主要原因是集合線輸入端的阻抗值為，與天線初始出廠時(shí)的發(fā)生一定的變化，因此，造成實(shí)際工作的天線與發(fā)射機(jī)的抗組值不匹配。

3 結(jié)語(yǔ)

通過上述的實(shí)際分析，解決天線存在的問題，最有效的方法是見饋線特性阻抗將改成，這樣就能夠有效解決天線輸入的阻抗與饋線特性阻抗存在的不匹配問題。

[參考文獻(xiàn)]

[1]何著，程皓月.一種對(duì)數(shù)周期天線的結(jié)構(gòu)改進(jìn)分析及仿真方法[J].固體力學(xué)學(xué)報(bào)，2013（S1）：98-99.

[2]南曉廣，王英杰，李聰聰.一種自動(dòng)展開收藏的軟對(duì)數(shù)周期天線[J].河北省科學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（1）：44-47.

[3]后驥，魏福顯.寬頻帶小型對(duì)數(shù)周期天線的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012（7）：86-88.

[4]孔慶龍，許慶豐.一種小型化印刷對(duì)數(shù)周期天線設(shè)計(jì)[J].艦船電子對(duì)抗，2012（5）：79-83.

[5]董曉娟，武織才，蘇曉莉.軟對(duì)數(shù)周期天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].無(wú)線電工程，2010（2）：39-41.

Analysis on the Change of Electrical Parameters of Large Power Log Periodic Antenna

Lin Hongjiang（State Press and Publication Administration of Radio and Television Eight Seven One， Dongfang 572600， China）

Abstract： Log periodic antenna is a directional plate antenna， typically used for indoor distribution and lift signal coverage， broadband antenna with a， in this paper the log periodic antenna specific working mode and principle were introduced in detail， and a careful analysis of the log periodic antenna in the actual use of high power radio， due to appear because of impedance mismatch caused by the change of electrical parameters. Through the relevant test of the log periodic antenna and the parameter data made specific processing and analysis， and find out the causes of changes in parameters， and put forward the corresponding strategies of the reformation.

Key words： high power； log periodic antenna； electric parameter； reason of change； solution