调频广播发射天线应用与发展

调频广播发射天线应用与发展调频广播发射天线应用与发展 一调频广播发射天线一调频广播发射天线 但 Hr 的高度也受到一定条件的限制 一是高塔的造价较高 二是不允许引起对其它 FM 台的同频邻的干扰 应该说 一 个调频台们有效辐射功率 ERP 及发射天线的高度 HR 和使 用的频率一样 都要得到频率主管部门的批准 或者说 在作调频广播规划时 ERP 和 Hr 两者一起考虑 调频广播在我国可按电台的要求选用水平极化波 垂直极 化波或者园相化波 因为一套调频广播节目所占用的频带 相对较窄 调频天线的频带可以做的较宽 所以当一个电 台需要播出几套调频节目时 往往通过一个多工器用一副 天线完成多套节目的发射 这也是人们常说的一塔多频 或双频供塔 在实现一塔多频的基础上应当对该天馈线系 统的带宽及功率容量提出相应的要求 二 常用的几种调频天线二 常用的几种调频天线 调频广播电台可以根据自己的的节目套数带宽 友射机的 功率 天线极化方式 塔高及其结构尺寸等条件 以及覆 盖范围的要求 选用不同形式的发射天线 目前对小功率 的调频台电气性能比较好的 比较常用的天线有以下几种 1 蝙蝠翼天线 蝙蝠翼天线无论在调频台还是电视台都普遍采用这种发射 天线 其外形及馈电方式如图 1 1 所示 它是一种水平极 化天线 频带转宽 87 08MHZ 风荷载较小 结构比较简 单 它是每一层都有 4 个振子翼相互垂直的安装在桅杆的 四周形成两对正交 的对称振子 因此在水平面内它基本做无方向性辐射 由 于塔的桅杆直径不大一般在 0 1 0 2 所以该天线的水平 面方向的园度相当好约 1 2DB 为获得垂直面内较强的方向 性 往往系采用多层的蝙蝠翼天线 其层数根据增益需要 及桅杆的机械强度等因素确定 中小功率调频台一般用 2 4 层 多层蝙蝠翼天线的相对增益可按下式估箅 蝙蝠翼振子的馈电方式有几种图 b 示是其中的一种 每个 振子翼都以一根特性阻杭为 75 欧的分支电缆馈电 分支电 缆的芯线通过一片 T 型的跳接铜片与振子翼的中心馈电点 相接连 电缆馈电头的导体接于桅杆之上 所有的分支电 缆的另一端接功率分配器也是通常大家叫的变阻器的输出 端口 最后与与主馈线相连 同一层的 4 个振子翼的恍馈 电功率电流幅值 是相等的 但相邻的振子翼的馈电流有 90 度的相位差即采用 90 度旋转相位差馈电 这是靠所用的 4 根分支电缆长度不同彼此相差四分之一拉木那来实现的 采用这种馈电方式的好处 主要是使得同一层分支电缆并 联处的阻抗匹配得到改善 这是蝙蝠翼天线频带较宽的原 因之一 这种天线的优点虽然很多但的于它必须安装大型 桅杆之上 也就是说安装在铁塔的顶部 若该铁塔还要安 装分米波电视 cctv UHF 无沦 UHF TV 天线安装在它的上 面和下边都会给两副天线的安装和维护造成相当的困难 尤其是在要求两副天线的增益层数比较多 功率比较大的 情况下一般把调频天线改为其它形式 如双偶极子天线 2 双偶板极天线 如图双偶极板天线由平行的相距 2 拉木那的两对半偶极子 及其反射扳组成 半波偶极子的材料为铝哈金或不透钢管 中间有聚四氟乙怖绝缘 并带有玻璃钢保护盖 反射扳由 镀锌钢管或不透钢管焊按而成 以减少天线的风荷 由于 振子后面的反射扳的作用 双偶极扳天线是一种有较强方 向性的天线 其方向图如图示 其半场强角宽度均为 90 左 右 因而可通过四面组合安装在铁塔的四个则面 采用编 置及 90 度相差馈电的方式 获得较好的水平面无方向性的 方向图园度大于 3DB 阻抗匹配方面也得到很好的改善 当 然也很容易通过不同面数的组合在不目方向安装不同数量 的双偶极子扳天线单元 得到言种需要的水平面方向图 目时双偶极极天线视其安装方式可作为水平极化天线或者 作为垂直极化天线使用 这就是这种天线得以普遍采用的 尤其在大中型 tvv 和 fm 塔上多破采用的愿因 调频偶极扳天线单元的主要参数 工作频带 87 108MHZ 极化方式 水平或垂直 输入阳杭 50 驻波比 小街 1 51 3 单偶极子天线 单偶极子天线是一种简易的垂直极化天线 可以用整个调 频广播的频段 如图 一个天线含有一对半振子及其馈电 系统带平衡较换器均用铝合金管做成 通常是在垂直方向 振子轴线方向方置 2 个或 4 个这样的单偶极子 加上它们 的支撑物钢管构成一副调频天线 它辐射的是垂直极化波 由于可通过安装多层天线单元层距一般为 0 7 0 8 拦才 那 从而在垂直面内获得较强的方向性 因而天线可以有 相当的增益 在水平面内侧基本是作无方向性的辐射 但 是因受其支持物钢管和铁塔的本身的影响其水平面方向图 不可能理想的园 单偶极子天线的输入阻抗 50 殴 也是采 用 50 欧的分支电缆及相应的功分器给各个天线单云馈电 单个天线单元的驻波比大小 1 25 整个调频段 不如调频 双偶极扳天线好 但因其价格较低 容易安装 通常用在 一些节目套数少 小功率的调频台 单偶极子天线在出厂 之前 可根据用户的具体工作频率将其驻波比调的更好一 些如达到 swr 小于 1 15 因此此类天的实际使用效果是不 错的 三功率分配器三功率分配器 功率分配器 简称公分器 的作用是将输入功率按人定比例 通常是相等地 分配到它的各个输出支路端口 同时在输 入及所有输出端口都与所接馈线的特性阻抗保持极好的阻 抗匹配 功分器由一组同轴的阻抗变换线及其相应的输入 输出接口 接头 组成 这是因为功分器的输入一般为 50 欧 而输出端并联后的阻抗因端口的数量及所接分支电缆的特 性阻抗不同而不同 因此在输入 输出端口之间必定要有 阻抗变换 所以有人将它变阻器 图示 图就是一个 4 路功分器 有 4 路分支输出 地称为 50 欧变 阻器 简称 4 1 变阻器 常用的还有 2 路功分器 6 路功分 器和 8 路公分器 功分器中的阻抗变换线一般都是多节 2 4 节 的四分之一拉末那 阻抗变换线 其节数 总长度 是 按输入 输出阻抗变换比及对工作带宽 驻波比的要求而 选定的 当阻抗变换比一定时 变换线的节数越多 其功 分器的频带越宽 驻波比的指标越好 当然这个功分器也 就越长 越贵 变换线中每节馈线的特性阻抗可按二项式 分布阻抗变换电路或者按切比雪夫阻抗变换电路的公式进 行计算 然后再按同轴线性阻抗公式 Zo 60lnd n 以及它所传输的功率的大小 计算出各节变换线的内导体 的外径 d 的数值 用户选用功分器时 除应关注其功率 容量 最大驻波比及工作频带等指标外还是注意功分器的 输入 输出端口 接头 的规格 现在的产品大多数采用 国际标准 根据功率等级的不同 分别有 n 型 7 8 1 8 分之 5 略 都是法兰型接头 n 型除外 而我 国的标准中 除与之对应的 lf 接头外 还有 l 系列接头 如 l 16 l27 l 36l 5 等 都是螺纹型接头 一般而言 法兰机构的接头气秘性要好一些 必须注意 工程中使用 的功分器的接头规格要和所有链接的电缆头规格一致 不 要出现链接上的麻烦 功分器在出厂前都用阻抗测试仪器 如 hp8752 网络分析仪 进行仔细的调试 其驻波比 输 出端口均接标准电阻负载时 一般都在 1 05 以下 内外导 体之间的绝缘电阻 500mo 以上 用这样的功率分波器才能 保证正副调频天线的总体指标 此外还要求功分器密封很 好 四主馈线四主馈线 调频天线的主馈线现在都采用低损耗的 低驻波比的聚乙 烯螺旋绝缘皱纹铜管射频电缆 国产 sdy 系列 恃性阻抗为 50 欧 常用的型号有 SDY 50 37 3 SDY 50 80 3 等 其主要参数如表示略 选用什么型号的电缆作为馈线主要 考虑以下几点 1 电缆在调频频段的功率容量要大于调频发射机功率 或多 工器输出的总工率 还要留相挡的余量 因为电缆产品的标 称功率是在境温度为 40 度什的值 当馈线的工作环境温度 超过 40 度时 功率容量下降低消耗 如在 50 度时将下降 18 左右 2 要满足部颁标准 gy t5051 94 电视和调频广播发 射天线系统技术指标对主馈线总换耗的要求 2 5dbl 因 为电溃缆直经越小单位长度的披耗就越大 如果发射天战 距机房较远 主馈较长 这样可选用容量功率直径大一些 的电缆 这样一次性投资可能大些但可以减少长期的功率 损耗 3 部标准还要术馈线在调频频段内的驻波比 电缆终端接 50 欧标阻时 小于 1 08 4 要求主馈电缆的绝缘电阻大于 500m 欧 在一些环境较 潮湿的电 台尤其功率较大者 为了工作稳定往往还要 给主馈线充以干燥空气或氮气 30kPA 的气压 因此要求电 缆你其接头啊密到要好 接电缆头时 十分小心的采取密 封措施 此外处理好主馈电缆的防雷接地 至少在天线及机房两端 分别将电缆头的外导体用宽铜带很好的与地提连接 在多 雷地区最好在主馈电缆在进货人室内之前将导体的护套剥 开用铜器与地接好 五五 调频天线的维护与管理调频天线的维护与管理 调频天线的维护与管理 调频天线大多数都固定在铁塔上 将别是这几年来调频干播的快速发展 由一前的反发射功 率几十瓦到目前 1 千瓦 3 千瓦有些地区达到 10 千瓦 调频 广播己成为目前广播覆盖的主要手段 功率的增加天馈线的 高度也在增加 维护管理己成为安全广播的主要内容 调 频天线架没在几十米甚至几百米的高空 高空风大机械震 动不止 金属构件容易疲劳受损 此外冬冷夏热温差较大 湿度大 有的地方还有酸雨 因此天线上的绝缘材料老化 的快 金属打料锈蚀的快 而安装天线的地方在高空技术 人员不能经常的去巡护 天线出现毛病不易被发现 因此 除在天线的选择上选择优良的产品另一方面要加强天馈线 的维护管理 在天线电气方面的维护项目和要求 目前参 照部颁的 电视调频广播发射天线馈线系统技术指标 gy t5051 94 及电视调频广发射天线系统技术指标测量 方法 gy t5051 94 进行 具体的做法是 时常监视机房端主馈线的驻波比 发射机面扳上反射波电 庄指指 的变化 如里发生变化应尽快查找原因 直至指 标恢复正常 为了找出发生问题主要的方法是 采用分段 测量驻波比的方法 一般先在主馈电缆的终端接上 50 欧标 准电阻 在其输入端测驻波比 来判断是否主馈电缆的问 题 如果不是 问题可能问题出在天线上面了 此时可以 进一步在天线上分段测量 判断是那根分支电缆的问题 或看是那个天线单元的问题 根据自己的仪器条件 这项 测量可