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：單偶極子天線、雙偶極子天線和四偶極子天線。偶極與天線是一種以兩對或四對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，波長較長，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)射板和兩對半波偶極子組成。天線發(fā)射板邊框由矩形無縫鋼管制作，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)簡單、先進(jìn)合理且穩(wěn)定性好，現(xiàn)場安裝方便；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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