编辑版.
为什么要进行主波束下倾?我们知道地球是圆球形,当天线架设在高处,覆盖半径达到一定距离时,必须把地球的曲率考虑进去。
从图中可看出等幅同相馈电的多层天线的主波束指向垂直于铁塔中垂线,它与地球切线有一个夹角,辐射能量的大部分不能落在服务区内,造成空间能量的损失。为减少天线向上半空间辐射能量,提高电波能量的利用率, 必须将天线主波束下倾一定的角度。
、零点填充2为什么要进行零点填充?为了提高天线的增益,需要增加天线单元板的近发射塔瓣增多,零值点增多,这样在邻层数,但是随之而来的问题是天线副 所示,辐射环带,如图 的地区将形成多圈零
零辐射弱,收视效果不好。层数越多,r1,r2,3)上的用户由于场强r在此环带(点就越多,但影响最大的是第一、第二零点所对应的零辐射环,为了弥补这 一缺陷,应对天线系统的第一、第二零点采取填充补偿措施。 、主波束下倾与零点填充的方法3
word 编辑版.
工程中常有电气上不采用等幅同相馈电的电气法和机械上采用不共面排列的机械法两种。
最佳的主波束下倾角度及零点填充的幅度,必须根据实际情况,借助计算机综合天线单元的馈电相位或幅相分布才能完成。
八、几种常见天线说明
1、蝙蝠翼天线
该种天线在1946年由前苏联布拉乌德设计的,至今仍广泛被采用。蝙蝠翼天线是一种旋转场天线(又称为绕杆天线),它是两队蝙蝠翼振子在空间互相垂直,馈以90°相位差的激励电流而构成。它有很好的水平方向图,较宽的频带及很小的负载,广泛地用作米波段的调频广播和电视的发射天线。
将两对蝙蝠翼振子正交地安装在一根金属支柱上,采用等幅和90°相位差馈电,便构成全向辐射的蝙蝠翼天线(见图) 蝙蝠翼振子常用的一种馈电方法是:
这种馈电方式的优点是两个馈电点的阻抗有大致相反的特性,可使二分支电缆在并联处(一般为功率分配器的输出端)的阻抗得到改善,有利于整个天馈系统的匹配。
word 编辑版.
蝙蝠翼天线在水平面的方向图大致是一个圆形(全向),水平方向图的圆度主要于蝙蝠翼振子的等效偶极子长度2a的大小有关。当2a的大小有关。当2a=0.9λ时,水平方向图将变坏到±3 dB。
蝙蝠翼天线的垂直方向图,当天线为偶数层(N层)重迭时,将天线分为上下两半部(各为N/2)等幅馈电且下半部天线的馈电电流 的相位滞后上半部天线,则可获得主波束下倾。 蝙蝠翼天线的增益可通过下
式进行计算: λ(倍)S)/·G=1.11(N )λ~1一般选在(式中层间距离S0.95 倍)°或者G=61/Q(V Q为垂直方向图主办的半功率夹角V
2 、二偶极子调频广播发射天线
及支撑陷波(两对半波偶极子)天线振子二偶极子反射板天线是由反射板,高的地方。放在高反射板大约λ/4两对半波偶极子采用等幅同相位馈电,器组成。 构成一种定向水平极化的天线。word
编辑版.
该天线是有如下的优点: 结构设计简单,先进合理。 频率带宽很宽,可覆盖调频全段,特别适合于调频的运用。同时也给现场的安装带天线外部无可调部件,极大地提高了天线的稳定性, 来方便。水平方向可形成圆形或能较好的控制场型,天线单元板可进行积木式组阵, 异形场;垂直方向可实现主波束的下倾和零点填充。“二次相其中最常见的是一种称为天线板组阵后的馈电方式可以是多样的,位补偿”的馈电方式。这样可以大大的改善整个天馈系统输入端的电压驻波比, 同时可抵消由于环境等恶劣气候产生的反射,使天线系统长期稳定的工作。该天线板是一种定向水平极化的发射天线,为在水平方向可实现定向的辐边行塔上进8边行塔,边行塔上进行安装或可在射,必须将该天线单元板在46行安装。由于组阵后天线的水平场型圆度受到支撑塔横截面大小的影响,因此,word 编辑版.
可根据塔横截面的大小来选择天线单元板在塔上进行正置、偏置、斜置等不同的安装方式,以获及较好的水平面场形。
天线单元板在垂直方向的安装可根据用户对垂直面方向图赫增益的要求来选择不同数量的天线板进行组合或者每面安装相同数量的天线板馈以不等的功率获不同的相位以获及 主波束赫零点填充。
天线单元板的实测增益为7.5dB,由于天线板组阵是多样的因此在不同方向上的增益是不同的,工程上大约可用下式计算不同方向上的增益: G=(G0·N2)/M(倍)
式中:G0为天线单元板的增益,N 为所要计算方向上天线单元板的数量, M为天线阵中总的天线单元板数量。 例:计算4×4面二偶极子板天线阵的增益 G0=5.623倍 N=4 M=16
G=(5.623×42)÷16=5.623(即7.5 dB) 3、UHF四偶极子电视发射天线
这里介绍的一种用于分米波段(470-860MHZ)的四偶极子电视发射天线。该天线由相同的四组三单元天线组成:有原振子的形状为菱形,它的前面加有一对引向器,反射板为反射器,天线定向辐射水平极化波。 四偶极子和二偶极子天线都是一类天线,其主要差异是偶极子的形状和馈电形式不同,但是他们对偶极子实行等幅同相位亏的那则是相同的,因为采用这种word
编辑版.
馈电方式可一使方向图的主向不随频率的改变而发生变化,并能在很宽的频带内保持天线增益的稳定性。
分米波四偶极子比电流馈电的半波偶极子(FM二偶极子天线)更具有频带较宽的阻抗特性。
这种分米波四偶极子天线的结构有如下特点:
a天线辐射振子的形状类似菱形,这种菱形振子本身的频带较宽,它的输入阻抗特 性在几十兆赫的范围内变化比较平稳。
b采用同轴线-平行传输线给振子馈电的方式,并在同轴馈线输出端完成了不平衡与平衡的转换。
c在辐射振子输入端加有匹配端,通过调整匹配段的长度,可抵消振子的电抗分量,从而获得良好的匹配。
d每对菱形振子的馈电点下面装有补偿电容片,共有6种位置可供调整。能在较宽的频带内改善其电压驻波比。
由以上天线的结构特点知道,它是一种宽频带、高增益的电视发射天线,因此,这种天线能很好地与多工器平配合,形成多频道电视对宽频带的要求,特别是数字电视对带宽要求很宽(高达150MHZ),这种天线 的宽频带特性也能很好的满足数字电视对宽频带的要求。
该天线板亦是一种定向的水平极化发射天线,它完全具有上面所讲的二偶极子天线的一些优点。 用天线单元组阵,亦可很好地控制水平场形垂直的场形。这种天线单元板的实测增益为10-12.5 dB,工程上亦可用上面所讲公式计算其不同方向的增益。 4、缝隙天线
这种缝隙天线的构造于缝隙分布在圆管上的缝隙天线不同,它的缝隙是分布在一个矩形腔体上的(加一结构图)。矩形腔有合金铝板弯折而成,三面闭合,word 编辑版.
一面为长槽,在长槽上每隔一定的间隔(约1.0λ)将槽缝的两侧用金属板连接起来,使之变成两端闭路的一个个缝隙。 该天线的馈电方法是,信号功率由同轴馈线在矩形腔的馈电点进入,馈线的外导体与腔体相连,而内导体与矩形腔内的带状传输线相连,这样同轴线中的不平衡电流可直接流入腔体中的不平衡带状线,并通过跳接片对每个缝隙进行馈电。 这种缝隙天线由于结构强度与带宽的关系,只能用在电视米波Ⅲ波段和电视分米波段,目前用在米波Ⅲ波段的为4缝缝隙天线,增益可达到9 dB;用于分米波段的多为8缝缝隙天线,增益可达12 dB,当驻波比≤1.10时,带宽可做到80MHZ。
这种矩形波导缝隙天线在水平面内的方向图具有弱的定向性,其方向图的弱方向上大约差5 dB左右,可以看作在水平面内全向辐射的一种天线,若要改善它在水平面方向图的圆度可利用矩形腔体两侧加引向器获得较好的全向辐射图形。 这种缝隙天线在垂直面的方向图可通过对下半部天线的馈电电流比上半部天线滞后一个角度来实现主波束的下倾。 该天线的有点如下所示:
a安装方便,可在塔上进行顶装,也可侧装。
b天线外面加有玻璃钢罩,密封较好,可避免雨水进入,从而保证天线长期稳定的工作。
c天线外面无任何可调部件,这给现场安装人员带来了极大的方便。
d天线为一体化的结构设计,是一种具有高增益的天线。用一副天线就能在水平面内达到水平辐射的目的。不像反射板式天线需用多片天线进行组合才能达到全向辐射。
e 缝隙天线馈电点极少,输入阻抗为50Ω,无需一套复杂的阻抗变换系统,就能很好地与主馈电缆匹配。
、调频广播垂直极化天线5
调频垂直极化天线有三种形式: 半波单偶极子垂直极化天线
word 编辑版.
一副天线可以多个频率使用,在其工作频段内驻波比特性好,S≤1.10。如安装一层天线,增益2.3dB,可承受最大功率2.5kw;二层天线增益5.3dB,可承受最大功率5kw;三层天线增益6.5dB,可承受最大功率7.5kw;四层天线增益8.3dB,承受最大功率10kw。天线可安装在桅杆上,也可安装于铁塔一边,其方向性为弱定向(220°);当在铁塔对角边上安装两副天线进行组阵时,方向性为全向。 全波谐振式双鞭垂直极化天线
一副天线只能一个频率使用,天线频宽为窄带1MHz,驻波比特性很好,S≤1.06。增益比单偶极子垂直极化天线高,如安装一层天线,增益4.5dB,承受功率1kw;二层天线增益7.5dB,可承受最大功率3kw;天线可安装在桅杆上,也可安装于
天线的基本知识



