中波广播发射天线

1、中广播发射天线 褚国桢 搜集整理中波主要靠地波传播,由于地波传播应用垂直极化波,因此中波发射天线都是采用垂直天线。为了增大辐射,可在天线末端加顶,加顶的作用是提高电流分布的腹点,从而增大辐射。同时,在天线末端加顶,还可以加大天线对地的电容,电流分布均匀,缩短天线高度,提高辐射电阻,避免发生过压现象等,为了提高效率,减小地损,中波发射天线一船需要铺设地网。中波广播发射天线常采用导线天线和铁塔天线,不采用定向天线,有时由于地形或服务区的需要,则采用定向天线。在短波范围内,主要靠天波传播,短波通常采用架空的天线,架高天线可以避免经由地面波传播所招致的损失。对于垂直天线离开地面1,水平天线离开地面0.

2、2以上即可忽略地面波的作用。短波天线多为水平架设,因水平天线的架设便利,馈电方便,干扰小,方向性比较稳定。此外,为增加频宽采用笼形天线。本章还介绍了菱形天线,以及为了解决中波天线一频一塔占地大、成本高的问题而采用的中波多频共塔匹配网络。中波垂直接地天线一、 电流分布和方向性图中波广播大部采用单根垂直接地天线,如图5-l 所示。这种天线的方向性图在水平面上是个圆。适合于广播的要求。因为天线的终端开路,所以它是驻波天线。天线上的电流分布可以认为是正弦规律的,天线的末端为电流的节点。图5-2为天线高度等于/4和/2的垂直天线的电流驻波和电压驻波分布图。 天线的方向性图可利用对称振子天线的辐射公式进行

3、计算即(3-56式:60cos(cos cos |sin al alE r =当天线很短时天线的方向性图与接地短天线的相似,当天线高度逐渐加大时,辐射能量逐渐向地平面方向集中,当天线高度超过/2时开始出现副瓣,图5-3是几种高度的垂直天线在垂直面上的辐射场型图。 为扩大服务范围,我们希望在地平面上(即仰角为00的场强愈大愈好。图5-4为输入功率为l 千瓦,不同高度天线在水平方向1公里处产生的场强(毫伏/米,由此图可以看出,地波的最大场强出现征0.625H =。单纯从这一点来说,天线高度为0.625H =最好。如果发射仰角愈小,则对电离层的入射角愈大,结果跨开距离愈远;反之,如果发射仰角愈大,跨

4、开距离愈近。对于0.625H =的发射天线,具有高仰角的副瓣,因此在较近距离处就有天波,从而形成干扰地波的衰落区。为此,0.625H =的天天线实际上很少采用。而/2H =左右的天线,地被服务区介于0.625H =和0.25H =之间,既有较强的地波,而高仰角的辐射要比0.625H =和0.25H =的天线都小,虽然有低仰角的天波,由于它的跨开距离较大,一般可以推出地被服务区以外,从而避免了天波干扰地波所形成的衰落区。为了尽可能大的增大辐射场强,但又要避免高仰角的副辩,实际经验证明,以采用0.53H =为宜。 二、天线发射天线不可能是理想导体,有电流通过就有损耗,天线下面的绝缘物也存在漏电流。

5、而且,垂直接地天线的电流 必须经过地回路才能同电源接地,因此就有地损耗,以天线的底电流A I 为参考,地损失为P,地损失的等值电阻为g R ,则/g AR P I =,天线的效率由下式决定:1Aa A R R R =+其中:1g c i W R R R R R =+,c R 是串联在天线回路的调谐线圈的等值损失电阻,i R 是绝缘损失的等值电阻,W R 是铜损失的等值电阻,所有这些电阻(包括r R在内都是以天线底电流为参考点。相对场强1.41.21.00.80.60.40.20.80.60.40.21/H 图5-4 垂直天线的电场强度4H =2H =0.625H =图5-3 垂直天线在垂直面上

6、的方向性图中波天线的a 一般为70%-80%。由式可见,提高效率的积极办法应当是加大天线的辐射电阻。垂直接地天线最常采用半波长的天线高度,此时辐射电阻约为100,即为全波振子辐射电阻199A R =的一半。二、 输入阻抗天线曲输入阻抗in Z 相当于有损耗的开路传输线曲输入阻抗,图5-5为铁塔天线输入阻抗的实测值。 三、 垂直天线的地网在中波天线中为了提高天线的效率,减少天线的损失更显得重要。天线的损失有铜损失、绝缘损失和地损失三种,天线的铜损失和绝缘损失一般可以忽略不计,主要是地损失影响最大。11020408010020040000.10.20.30.40.5H/inR inX输入阻抗图5-

7、5 铁塔天线的平均输入阻抗地面是中波接地天线的回路(图5-6,当电流通过地面时就会产生损失。为了提高天线的效率,尽量减小这项损失,应在地面下铺设地网。由有关公式可以证明,损失功率随着离开天线底端的距离的增大而减小,地损失主要集中在天线底附近。因此地网一般长度约为半个波长,而大于半波长以外的范围地电流虽有相当大的数值,但它已不属感应场范围,而属于电波传播的损失,与天线的效率无关。 为了减少地电流引起的损失,一般是在地面以下采用向外辐射线构成的地网,如图5-7所示。地网埋没的深度一般在0.2到0.5米之间,如在耕地下面可埋设较深以免锄伤。导线的根数可以从15根到150根,但一般不超过120根。导线

8、直径约为3毫米,长度有半波长就够了,但必须伸出天线项在地面上的投影范围以外。有时在导线末端加打地桩,并以周界限将各地桩连结起来。 电源地电流图5-6 接地天线的电流回路图5-7 地网表5-1(见下页为不同高度天线在加设地网前后的损失电阻与效率比较。由表可知: 高天线即使不设电网,也有较高的效率。1、/22、短天线加设地网后,效率大为提高,可与半波天线相当。=,若用 n = 15 比,对于导电良好的地面(=0.01西/ 3、地网长度与地面土壤性质有关,对于300m米导线长不超过30米,对于导电不良的地面=0.001西/米导线不超过70米。除了在地F埋设地网的方法以外,也可以在地面上铺设地网,称为

9、平衡网。表5-1 加设地网前后比较(= 300米,= 0.01西/米无顶天线高度 /20(15米 /4(75米 /2(150米 底或腹点电阻(欧 1 36.6 99.5地的损失电阻和效率 R1R1R1(110cm直径接地杆 14.5 6.5% 25.2 63.3% 6.4 94.0%(2n=15,长25米 0.96 51% 8.7 63.3% 6.4 94.1%(3n=120,长150米 0.072 93.3% 2.13 80.7% 6.5 96.7%加顶加载垂直天线无顶天线架设及维修有很大困难,长期以来很多人研究用矮天线来取代高天线,但都没有获得满意的结果,不过许多补救措施早已采用,如加顶加

10、载天线,即在垂直天线的顶上增加平顶的水平部分,或在垂直天线的顶上,加适当的电抗负载等。不管采用哪种方法,都是为了提高天线的有效高度,改变电流在天线上的分布,把电流驻波腹部往上移,以便增强辐射效果。其次,也希望天线垂直部分的底部能处于电流驻波的波谷附近,这样的天线输入阻抗高。地损就能相对的减弱。一、加顶天线有平顶式和折合式两种,而平顶式又有型和T型两种,T型水平顶可以用单根导线,也可以用许多根导线并联。折合平顶垂直天线区有很多种,其目的是为了抵消水平部分的高仰角辐射,而且不妨碍电流驻波往上移。图5-8是三种天线示意图。图5-9为r型天线的电流分布,图5-10为T避天线的电流分布,由于电流驻波波谷

11、在开路的终端,故三种天线都能把驻波波腹往上移,从而增强了天线垂直部分的发射效果。电 流驻波波腹往上移,相当于增加了天线的有效高度,加大了辐射面积。图5-8 加顶天线 图5-9 型天线的电流分布 图5-10 T型天线的电流分布但是我们只希望天线的水平部分起导致电流驻波波腹往上移的作用,并不希望它成为辐射体。因为水平部分主要是高仰角的辐射,被电离层折射下来将形成对地波的干扰区,从扩大地波服务区的观点来说,水平部分的辐射是一种辐射损耗。由图5-8可见,型天线的辐射损耗最大,T型天线则大有改进,因为水平部分两半边电流方向是相反的,由两半边电流所构成的辐射损耗相位相反,基本上抵消了,因而就增强了垂直部分

12、的辐射,使地波加强。折合式天线在减小辐射损耗方面效果更好,它可以把水平部分的辐射更加抵消。与半波垂直天线相比,理想的加顶天线,最好是水平部分的等效高度为/4,垂直部分的高度也为/4,这样电流驻波的波腹点,可以移到垂直部分的顶端去,而电流驻波波谷恰好在垂直部分的最下端即天线的馈电点。如图5-11所示,前者可加强垂直部分的辐射,后者可以使馈电的输入阻抗提高,这是减少损耗的有效措施。假如天线垂直部分的高度不足/4,则使单根馈线的长度和天线的垂直部分加起来应恰为/4,这样这馈线上的电流驻波值很小。而馈线因电流小,同时接近地面,它的辐射影响是小的。这样做的好处是,由馈线的始端看过去的输入阻抗高,有利于减

13、少地扣。假如天线很矮,须在匹配网络和铺设地网等方面想办法。图5-8(d为伞形加顶天线,规格为9.0钢丝绳3根,l=35米,=450,工作在H/=0.35。 图5-11 理想的加顶天线二、加顶负载天线对高度不足的垂直天线加顶负荷,虽然只能使用在某个频率上,但它装置简单,较为方便。为了避免功率损耗,天线的顶负荷一定是电抗负载,可以单独用电容器或电感线圈,或电容和电感结合起来使用。天线加顶负荷的目的,是把原来开路的天线顶,变成电抗性负载的天线顶,由传输线理论可知,按电抗性负载的终端将不是电流驻波谷,从而位天线上的电流驻波分布情况发生改变,使电流驻波波腹往上移。不平衡的天线顶负载应当是对地而言的,因此

14、,实用的电容天线顶负载,并不是普通的相对两个电极形成的电容器,它可以是一个圆球,一个圆柱,或一个圆盘等,把它设在天线上端,即自由空间到地构成电容器。图5-12为各种高度天线加项负载的电流驻波图,从图看出加顶负载促使电流驻波波腹往上移。其中量为天线的实际高度,b为加顶负载延长的等效高度。加载天线的输入阻抗,应以实测数据为准。 (2H b +>(2H b +<(4H b +<抗衰落天线(铁塔天线木杆天线的优点是价格较低,对电场方向件图的影响小,木杆内不致感应电流引起损失,缺点是不能经久耐用。采用两个铁塔支持的导线天线,易在铁塔体内感应电流,一方面影响方向性图,另一方面增加损失。由

15、前节的分析可知,无顶天线的高度最好为H = 0.53左右,这样高的天线具有抗衰落的作用。将导线天线做成这样高是不可能的,因一方面架设困难,另一方面若风力很大而摆摆不走将影响方向性,风雷侵蚀,还可能断落。而用铁塔本身作为辐射体的好处是,-方面可以做得很高,另一方面不像型或T 型大线需要用两个铁塔作支持物,因而较经济,铁塔也不会引起感应电流,而且结构牢固。铁塔天线常用自立式或均匀截面拉线式,如图5-13所示。 断面均匀的铁塔有比较接近正弦的电流分布,与细长导线天线的电流分布相差不大,只是在天线底端,电流节点不是零。由于断面均匀的铁塔天线的电流分布与正弦曲线相差不大,因此场量的方向性图也与导线天线的

16、大致相同。断面均匀的铁塔天线,它的输入阻抗可以按等值传输线法进行计算,其平均特性阻抗可由下式求得:260(ln(1c HZ r= 上式中,H 为天线高度,r 为天线的半径,对于铁塔天线,只要它的断面是均匀的,可引用“等值半径”来计算。由实验得出,对于边长为a 的正方形断面等值半径r = 0.63a,对于边长为a 的三角形断面等值半径r=0.50a。若铁塔不能架得太高,可在铁塔上端加一小体积的电容顶,体积小不会引起辐射,如图5-14 所示。图5-14 加顶的铁塔天线定向天线有些情况因地形关系,希望服务区偏离一方,则需要采用定向天线。定向天线有两种类型,即有源反射定向天线和无源反射定向天线。一、有

17、源反射定向天线用两座天线,每座天线都有各自的馈电。而两座天线在空间的位置不同,两个电源同相或者有相位差。这样安排的两座天线,有的方向辐射加强,甚至为一座天线一个电源的两倍,而在其余方向减弱,甚至场强为零。图5-15为两座垂直天线相距/2,对它们分别馈送同相等幅的电源。从水平面场型来看,天线A、B相距/2 (图5-16,各有电流为I,且同相。这种排列的天线A和B对Pl或P2点的辐射场强,由路程差/2而引起的相位差为,即场强相位相反而相互抵消;对于P3或P4点,因与两 2 天线的距离相等无路程差,电流相位又相同,故辐射场强是叠加的,这种排列的天线是我们在前面学过的同相边射式二元阵,最大辐射在2和3

18、2方向,亦即与天线阵轴线垂直的方向,水平场型图如图5-16所示。图5-17为两座垂直接地天线相距4,两者的电流相位不同相,天线B 的电流比天线A 的落后900,图5-17为其水平场型图,对于3P 点两座天线的辐射场强相加,因天线B 的电流落后天线A 的电流900,但在行程上却超前4,即相位超前242=,所以两天线辐射的场强到达3P 点是同时叠加的;对于1P 点,电流及行程都落后2,总共相差,场强相反,互相抵消;对于2P 、4P 点因行程上距离相等,只有电流上相差900, 倍,场型图为心形。这样排列就是前面学过的顶射式二元阵,最大辐射方向在天线阵的轴线方向,而且是指向阵中各元电流相位落后的方向。

19、 二、无源反射天线无源反射定向天线也叫耦合天线,如图5-18所示。一根天线馈以电流,就会在附近一根天线内产生感应电动势,这种作用是由于两根天线相耦合的互阻抗所形成的,它和普遍电磁感应耦合电路的互感电抗具有同等的意义。调整两天线之间的距离及无源天线自身的输入阻抗等,可以改变定向天线的场型。 图5-17 两天线相距4相差90度的水平场型 图5-18 无源反射定向天线5-5 中波天线的馈电与调试一、馈电在小型电台,它的天线在机房附近,天线的输入可直接接到发射机的末级调谐回路上(图5-19,调节末级槽路的耦合度,可使天线达到谐振。在大型电台,天线与发射机房离开较远。需要架设传输线或同轴电缆。为使馈线的

20、特性阻抗与天线的输入阻抗相匹配,还需装置阻抗变换器。阻抗变换器通常为T型、型或型网络,设在天线调配室,调整网络参数实现两种功能:1变换阻抗,使天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗相等,2补偿天线阻抗中的电抗成分。 A图5-19 直接耦合的天线对于铁塔天线的馈电,随铁塔底座是否接地而有所不同,若铁塔与地面绝缘,则用串联馈电(图5-20a;若铁塔底座直接接地,则用并联馈电(图5-20b。并联馈电的优点是底部不用绝缘子,可以简化照明设备和避免雷击,并且可以减少拉索,从而减少了损失和方向性畸变等,但它的主要缺点是天线底部电流大。 中波发射天线都是不对称馈电,对于馈线的要求:一是无辐射,二是损耗小,常用的馈线

21、有:1、六线式馈电线,其结构如图;5-21所示。 中间两根接高压,周围四根为地线,用作屏蔽,以减少高压的辐射,地下面还有四根地线,地上与地 下的连线用馈线连接,这种馈线的特性阻抗为250,用在小功率情况(小于20kw。2、同轴多线式,其结构如图5-22所示。中间2根为高压线,外边12根为地线,起屏蔽作用。这种馈线的特性阻抗有75和150两种,用于150kW以上的大功率输送。 图5-21 六线式馈线 图5-22 24线同轴线二、中波天线的匹配调整现以某台为例,简述一种匹配调整方法如下:(一已知条件 发射机功率为1千瓦,载频为1134千赫,天线高H = 76米,馈线阻抗为230欧,波长=H=。26

22、4。55米,/0.287(二计算天线阻抗天线阻抗可根据图5-23查出,该图为76米轻型塔天线的输入阻抗。各台因天线地网及土壤的电导率不同等因素的影响,天线阻抗会有所差异,但关系不大,只要将待调的L、C留有可变余量,即能匹配Impedance of Antenna Copyright CHU_GUO_ZHENFrequency(KHz2,0001,8001,6001,4001,2001,000800600700650600550500450400350300250200150100500-50-100-150-200-250-300-350109.98+j154.11(Zin Rin jXin

23、=+=在此频率下天线呈感性。 (三天馈线匹配网络电路图天馈线匹配网络如图5-24所示 图5-24 天馈线匹配网络 图中Xin 、Rin 为天线阻抗,a L 为漏电线圈,对射频阻抗很大,相当于开路;对雷电流短路接地可起防雷保护作用。b C 为分布电容,1L 、1C 为L 型阻抗匹配网络。 (四阻抗变换原理L 型匹配网络是根据过去我们在基础课学过的串一并联阻抗变换公式得出的,我们从等效电路图可以得到, (如图5-25所示 inR '1 C C (a(b(c(d(e图5-25 阻抗变换的等效电路图5-25(a为天线阻抗in L 与in R 串联,将串联形式化为并联形式图(b,并接电容1C (

24、图c,因电路中的1C 容抗大于'in L ,合并为容抗2C (图d,再串入电感1L ,即为L 型匹配网络(图e,使在d 点的天线阻抗变换为230欧与馈线阻抗呈共扼阻抗,即电抗部分等值反号,而相互抵梢,谐振于频率f = 1134Hz 。 (五匹配网络参数计算根据串一并联阻抗变换公式不难算出网络各元件的参数如下。并联电容1780C pF =,串接电感119.4L H =,对地的分布电容估算为0100C pF =。 (六匹配前准备工作先在接假负载的情况下准确调谐,发射机为额定功率输出时,用电子管电压表在负载端监测,并记录发射机高末级各表头(阴流、栅流等的读数,激励信号大小及高末级槽路各可调电

25、感、电容的装置。调整时将发射机输出接馈线(230c Z =始端,在靠近天线的底部用一个230欧的纯阻假负载代替天线接于馈线末端。 (七匹配调整调整时1L 暂时固定在19.4H ,电容器1C 由三只1000PF 电容串联后再与750PF 可变电容并联,可变电容旋出2/3位置。在发时机输出端和天线a 点处各串入一只高频电流表,各元件连接正确后即可开机调整。开机后,各表头如果出现偏离正常值,此时应细调可变并联电容1C ,使天线处高频电流表指示最大,发射机各表头指示接近正常值。用行被系数测试仪测量馈线的行波系数,若在0.8以下,可略微改动可变电感1L 的接点,再调节电容1C 使其谐振(高额电流指示最大

26、。如此反复几次,最后微调发射机末级槽路,使行波系数达0.85以上,两只电流表读数亦基本相同。这时即可以认为发射机、天馈线已达到匹配状态。关于馈线的行波系数测试方法,是当调于谐振时,馈线末端即处于波峰max U (当馈线终端功载大于馈线特性阻抗只L c R Z >或波节min U 。(当只L c R Z <处,记下此处的行波表读数;在离馈线终端/4处,必有一波节min U 或波腹max U 出现。则行波系数可用公式maxminU K U =,即可求出,只要馈线长度大于/4均可求得行波系数。 5-6 短波天线短波是依靠电离层反射来进行传播的。对于短波天线因多数用于定向广播,所以要求天线

27、具有强方向性,需要采用天线阵。这时不仅考虑水平面内的方位角,而且还要考虑在垂直面内的最大辐射仰角。由于电离层的昼夜、季节的变化,工作波长常常更换。如果每一波长占用一副天线则很不经济,且占地面积大,所以短被天线应能工作在一个较宽的频段内。大部分短波天线为水平天线,这样架设方便,馈电简单,而且抗干扰能力强。 一、笼形天线用水平对称振子做成短波天线是最简单的一种,而克频段或大功率的偶极天线,都需要有低的特性阻抗因此需要用直径较大的振77由许多根导线组成的笼形天线就可以满足上述要求,笼形天线等于加大了振子的等效半径,如图5-26所示。 5-7 中波多频共用天线馈电网络中波天线的结构多年来都是以高大铁塔

28、为主的一频一塔的垂直发射天线,因塔体和拉线等原因,占地面积大,架设成本高。随着广播事业的发民一个台将会同时发送几个中波领率,如按一频一塔设计,将需要很大场地,目前已用网络技术解决了中小功率的多频共塔问题。图5-33为典型的两路输入的方案。每部发射机通过一个谐振于另一发射机频率的LC 联谐振电路作为阻塞网络,通过接到天线底部的负荷网络而与天线相连接。图中的天线底部负荷是在两路输入与天线之间加上一个LC 串联形式的预调网络,其作用是使共塔的几个不同频率通过预调网络的预调后,使每个频率从ab 端视入的天线阻抗中的电阻部分相互趋近,从而达到降低整个阻塞网络及预调网络视在功率的目的,同时还可克服由于分支

29、点阻抗对于各个发射频率的不同所造成的其中一路阻塞网络的视在功率非常大的问题。ab 端阻抗的选择取决于天线的性能、输入功率以及网络所用的元件,如果输入功率小,而且天线阻抗合适,就不需要底部负荷。输入阻抗匹配网络,使阻塞网络与近来的馈线相匹配。图中的角形避雷器、接地开关与射频扼流圈等,供防雷保护和作静电保护装置之用。用变流器驱动电流计,以指示输入和输出电流。使阻塞网络与近来的馈线相匹配。采用同样方法可以设计三到四个频率的合成器,当然数目越多,合成器越复杂。 天线的多频运用必须考虑下列几个因素:1、频道问的相对频率间隔。2、每一频道的输入功率。 1f (a(b3、每一频道的输入阻抗。并联LC 阻塞网

30、络中回路电流的大小与阻塞频率和工作频率之比(0/f f 直接有关,当频率间隔小于10%(0/ 1.10f f <时,阻塞网络设计就非常田难。一般只有在功率小时或者在两个频率的天线阻抗特别理想(电阻部分相等,电抗部分等值反号才有可能适应这么小的间隔,而大于14%(0/ 1.14f f <的频率间隔是没有问题的。为了保持谐振电路的准确调谐和天线阵电流的稳定性,电感器必须工作稳定,而且能够容易实现、精确和连续地调节电感量。电容器应有足够的额定容量和低温度系数。所有的网络都装在密封的金属箱里,而每个功能电路都装在相互隔开而且屏蔽的分箱里,这样作的优点是易于调整,屏蔽效果好。 一、双重馈电网

31、络的原理图5-34是双重馈电(两频共塔馈电网络系统。双重馈电网络按其阻止另一广播频率的方法来分类,共两种。1、将调谐于另一频率的LC 并联谐振电路作为串联连接的阻塞网络(图a。2、将串联谐振电路接在二线之间的带阻滤波器上(图b,因为后者在设计和调整上比前者困难故用得较少。阻塞网络是调谐在另一个发射频率上的LC 并联谐振回路,为使两个发射频率之间不发生串音和个影响另一部发射机的频率特性,一般要求阻塞网络的并联谐振阻抗oc R 是足够大的,对被阻信号的衰减应大于-40dB;另外,/8b a Z Z >(|b Z 为网络对被阻频率的边频阻抗|a Z 为被阻频率天线阻抗的模。阻塞网络的计算,包括

32、:1、阻塞网络元件值。2、阻塞网络的阻塞阻抗。经验数据为,对载波在10千欧以上,对边带波在5千欧以上。3、阻塞网络的通过电抗。4、阻塞网络的视在功率。5、阻塞网络元件承受的电流和电压。这些计算公式见参考文献。此外,还要把天线底部加负荷的元件参数计算出来。二、双重馈电电路实例已知两部中波广播发射机,共用一座边宽为0.5米,高为76米的轻型塔,参数如表5-2所示,试画出从天线输入端到发射机的馈电电路网络,并算出元件值。表5-2第一套广播节目第二套广播节目频率 750KHz1050发射功率 10KW 10天线阻抗 20.3-j70 70+j95馈线特性阻抗 230 230表5-3 元件参数序号元件名

33、称电容量PF 电感量H 电流有效值A 端电压最大值KV对地电压最大值KV 无功功率KV AR1 电感线圈L1 7.7(10 56.9 8.65 8.562 电感线圈L2 16.7(2025.9 6.49 8.563 电感线圈L11 13.6(1723.74 4.294 电感线圈L22 19.1(2412.3 4.25 4.295 漏电线圈L0 1000 8.56 8.566 电容器C1 2920 32.5 8.56 8.56 77.27 电容器C2 2710 34.2 8.49 8.56 678 电容器C12 2860 21.7 4.29 4.29 30.89 电容器C22 920 19.5

34、1.29 4.29 14.810 天线铡刀K1 23.7 8.5611 天线铡刀K2 12.8 8.56注:1、电容器C1,C2,C12,C22用CCY1-B型瓷介质电容器组合2、括号内的数字是元件制造要求3、天线闸刀K1、K2可用电力闸刀改装电路图见图5-35。 元件值如图5-3所示.其中电感量与线圈尺寸的关系可按下列公式计算.设:L为单层圆筒线圈的电感量(H,N为线圈的匝数,D为线圈的直径(cm,l为线圈长度(cm,当/0.3l D> 时,图5-36 单层圆筒线圈20.00980.44DNLD=+当/0.3l D<时,2(0.0145lg0.0056DL DNl=+三、中波三频

35、共用天线馈电网络实例已知三部中波广播发射机,共用一座天线,其频率为530kH2,756LH k、1305kHz,天线阻抗各为11737inZ=、260105inZ j=+、3140560inZ j=。试画出馈电网络图并计算出元件值。 图5-37 3频共塔网络元件值见表5-4。表5-4电容器C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10电容量pF 1000 250 1796 1000570 19511440800 853 368电感器L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8电感量44 59.2 50 44 76 61 100 56馈电网络见图5-37。四、中波四频共用天线匹配

36、网络已知四部中波广播发射机,共用一边宽0.5米,高为76米的轻型铁塔,共各频率及天线阻抗如表5-5所示。表五频率(KHz F1 = 600 F2 = 850 F3 = 1100 F4 = 1520天线阻抗( 10 j200 20 + j5 110 + j130 100 + j0馈线阻抗( 230 230 230 230四频共用天线的匹配网络电路图如5-38所示。 图5-38 四频共用匹配网络2-3 地波传播地表面像导电体一样,也有引导电磁波传播的能力,沿着地表面传播的电磁波,称为地表面波或地波,地表面波是由绕射现象所形成的,只有当波长与障碍物高度可以比拟时,才会有绕射作用,所以只有长波、中波,

37、以及短波的低波段部分,可以绕过地形地物到达较远的地方。地波传播稳可靠,是它的主要的特点。当天线架设比较低时(天线架设高度远比波长小,最大辐射方向是沿地表面,这时电波传播的主要途径就是地波传播,例如中波广播天线辐射的电被。地波的传播情况取决于地面条件,主要是地面的起伏不平程度和地质状况等。地面条件对不向波长的电波其影响也不相同。一、土壤的电参数与性质 描述大地电磁性质的主要参数是,介电常数、电导率和磁导率 (一般0。表2-2给以了几种不同地质的电参数(, 。 表2-2 不同土壤的电参数 相对介电常数电导率(西/米 地质 范围平均范围平均海水 80 80 0.666.6 4 淡水 80 80 10

38、-32.4×10-2 10-3 湿土 1030 20 3×10-33×10-2 10-2干土23 4 1.1×10-52×10-3 10-3 大地是半导体媒质,从麦克斯维第一、第二方程的复数形式可以推导出,相对复介电常数为'60r r j =地波的衰减与波长的关系，那是因为对于不同的波长，土壤有不同的电气性质的原因造成的。同样的 土壤，对于某些频段可以看成是良导体，而对另外一些频段却可以看作绝缘体。 当电波在土壤中传播时，土壤中同时存在传导电流合位移电流。传导电流的大小和土壤的电导率成正 比，而且传导电流 I r 与位移电流 I d 的比值为 I r / I d = 60 / r ，故 I r / I d 1/ f ，而位移电流和频率成 正比，即频率越高，位移电流越大。 当物体中传导电流比位移电流大得多时，此物体的电气性质是导体，大于 50 倍以上可以看作良导体。 反之，当位移电流比传导电流大得多的叫电介质，无限大时叫绝缘体(传导电流等于零。二者相差不大的 叫半导体表 2-3 给出了各种土壤在电波作用下，比值 I r / I d 随频率而变化的关系。表中所列 I r / I d 的大