調(diào)頻電視偶極子天線的工作原理和系統(tǒng)組成

巴格那 曉 捷

調(diào)頻電視偶極子天線的工作原理和系統(tǒng)組成

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1.2.內(nèi)蒙古新聞出版廣電局監(jiān)管中心 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

天線是調(diào)頻電視發(fā)射系統(tǒng)的重要組成部分，其性能直接決定了發(fā)射機(jī)的播出質(zhì)量和覆蓋范圍。本文介紹了調(diào)頻電視發(fā)射系統(tǒng)的輻射特點(diǎn)，著重分析了極子天線工作原理和系統(tǒng)組成。

調(diào)頻電視 偶極子天線 原理 參數(shù)

偶極子天線按照偶極子層數(shù)分為：?jiǎn)闻紭O子天線、雙偶極子天線和四偶極子天線。偶極與天線是一種以兩對(duì)或四對(duì)等幅同相饋電的半波偶極子為基本輻射單元的塔面安裝天線。通常在電視米波的1～2頻道采用單偶極子天線；在調(diào)頻波段和電視米波的3～5頻道采用雙偶極子天線；在電視米波Ⅲ波段和分米波Ⅳ、Ⅴ波段采用四偶極子天線。

偶極子天線有不同的外觀形狀和饋電方式，但對(duì)輻射單元實(shí)行等幅同相位饋電，則是共同的。輻射單位為半波偶極子，天線單元面等幅同相饋電能很好的保證輻射主方向的頻率穩(wěn)定性，并能具備較好的寬頻帶內(nèi)天線增益。

1 雙偶極子天線

雙偶極子天線工作于米波Ⅰ波段和調(diào)頻波段，在兩個(gè)波段中天線單元的結(jié)構(gòu)形式和饋電方式?jīng)]有根本區(qū)別，只是由于米波Ⅰ波段頻率低，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，天線單元面的尺寸要大一些。

天線單元面結(jié)構(gòu)如圖1所示，由天線發(fā)射板和兩對(duì)半波偶極子組成。天線發(fā)射板邊框由矩形無(wú)縫鋼管制作，強(qiáng)度高并進(jìn)行熱侵鋅處理達(dá)到防腐效果，天線振子用不銹鋼鋼管制作，振子的支撐管用矩形不銹鋼管制作，振子內(nèi)的饋電部分全用黃銅制作。該天線具有兩大特點(diǎn)：一是天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、先進(jìn)合理且穩(wěn)定性好，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便；二是頻道寬，駐波比好。

圖1 雙偶極子天線單元面結(jié)構(gòu)

1.1 工作原理

天線單元采用不平衡饋電方式，由兩對(duì)半波雙偶極子獲得饋電電流并轉(zhuǎn)換成電磁波輻射能量，通過發(fā)射板使電磁波形成定向輻射。振子的饋電原理，如圖2所示。

圖2 振子饋電原理

天線單元技術(shù)參數(shù)：

頻率范圍：48MHz～84MHz，87MHz～108MHz。

功率容量：2.5KW。

天線增益：7.5dB（相對(duì)半波振子）。

計(jì)劃方式：水平極化（垂直極化）。

電壓駐波比：≤1.10。

輸入接口：L27螺紋。

天線方向性：在水平面，半功率夾角約為730；在垂直面，半功率夾角約為570，如圖3所示。

圖3 天線方向性

1.2 系統(tǒng)組成

在實(shí)際應(yīng)用中，單片天線因具有較強(qiáng)的方向性，往往不能滿足覆蓋要求，可以通過天線單元陣組成各種需要的覆蓋面，如圖4所示。

圖4 組陣方式場(chǎng)型

2 四偶極子天線

四偶極子天線主要有圓柱型和菱形板兩種類型。圓柱型四偶極子天線工作于米波第Ⅲ電視頻段，菱形板四偶極子天線工作于分米波第Ⅳ、Ⅴ電視頻段。由于篇幅所限本文重點(diǎn)介紹使用較為廣泛的菱形板四偶極子天線。

菱形板四偶極子天線單元結(jié)構(gòu)，如圖5所示。天線單元板是由四對(duì)菱形偶極子、反射板、玻璃鋼防護(hù)罩和饋線等裝置構(gòu)成。輻射器為菱形偶極子，偶極臂固定在平行線兩邊，在偶極子的前方安裝了一塊用聚乙烯板固定的電容板，反射板用鋁合金板制成。該天線具有增益高、頻帶寬、可靠性高、易于架設(shè)的優(yōu)點(diǎn)。

圖5 菱形板四偶極子天線單元結(jié)構(gòu)

2.1 工作原理

饋電系統(tǒng)采用不平衡的饋電方式。射頻能量在天線單元前端的功率分配器分成兩半，分別輸送至平衡轉(zhuǎn)換器完成不平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，再由平行線將功率饋送至所有偶極子輻射器，形成等幅同相饋電的四對(duì)三單元八木天線陣，再在反射板和引向器的作用下，呈水平極化，按指定方向輻射電磁波。

單面天線技術(shù)參數(shù)：

頻率范圍：470MHz～860MHz。

功率容量：1KW。

天線增益：10.5dB（相對(duì)半波振子）。

極化方式：水平。

電壓駐波比：≤1.10。

輸入接口：L27螺紋。

輸入阻抗：50Ω。

輻射方向性，如圖6所示。

圖6 輻射方向性

2.2 系統(tǒng)組成

由圖6可以看出單面天線具有一定的方向性，因此，在實(shí)際運(yùn)用中一般用多面多方向組陣方式獲得理想的覆蓋范圍。圖7列出了幾種常用的組陣方式以及水平方向和垂直方向。

圖7 組陣方式及水平方向和垂直方向

以分米波天線系統(tǒng)常用的四層四面組合式天線系統(tǒng)為例。該天線系統(tǒng)由十六面天線單元面、十六根50Ω同軸分饋電纜、一套1/16功率分配器和一根主饋電纜組成。能量通過主饋電纜送至功率分配器，在功率分配器內(nèi)進(jìn)行階梯式切比雪夫阻抗變換和功率分配，分別由分饋電纜將功率送至天線單元面，再由天線單元面完成最后的將傳輸線中的導(dǎo)行電磁波轉(zhuǎn)換為自由空間波的任務(wù)。

審稿人：魏朝輝 內(nèi)蒙古新聞出版廣電局監(jiān)管中心正高級(jí)工程師

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

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2096-0751（2017）07-0012-04

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