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                1. 調頻廣播發射天線應用與發展

                  瀏覽: 時間:2018-07-20

                  一調頻廣播發射天線

                  但Hr的高度也受到一定條件的限制,一是高塔的造價較高,二是不允許引起對其它FM臺的同頻鄰的干擾。應該說,一個調頻臺們有效輻射功率(ERP)及發射天線的高度(HR)和使用的頻率一樣、都要得到頻率主管部門的批準,或者說,在作調頻廣播規劃時、ERP和Hr兩者一起考慮。

                  調頻廣播在我國可按電臺的要求選用水平極化波、垂直極化波或者園相化波。因為一套調頻廣播節目所占用的頻帶相對較窄,調頻天線的頻帶可以做的較寬。所以當一個電臺需要播出幾套調頻節目時、往往通過一個多工器用一副天線完成多套節目的發射、這也是人們常說的一塔多頻、或雙頻供塔。在實現一塔多頻的基礎上應當對該天饋線系統的帶寬及功率容量提出相應的要求。

                  二、常用的幾種調頻天線

                  調頻廣播電臺可以根據自己的的節目套數帶寬、友射機的功率、天線極化方式、塔高及其結構尺寸等條件、以及覆蓋范圍的要求、選用不同形式的發射天線。目前對小功率的調頻臺電氣性能比較好的、比較常用的天線有以下幾種。

                  1蝙蝠翼天線

                  蝙蝠翼天線無論在調頻臺還是電視臺都普遍采用這種發射天線、其外形及饋電方式如圖1--1所示。它是一種水平極化天線,頻帶轉寬,87---08MHZ風荷載較小、結構比較簡單。它是每一層都有4個振子翼相互垂直的安裝在桅桿的四周形成兩對正交

                  的對稱振子。因此在水平面內它基本做無方向性輻射。由于塔的桅桿直徑不大一般在0、1--0,2所以該天線的水平面方向的園度相當好約1-2DB為獲得垂直面內較強的方向性、往往系采用多層的蝙蝠翼天線。其層數根據增益需要及桅桿的機械強度等因素確定。中小功率調頻臺一般用2--4層、多層蝙蝠翼天線的相對增益可按下式估箅:

                  蝙蝠翼振子的饋電方式有幾種圖b示是其中的一種、每個振子翼都以一根特性阻杭為75歐的分支電纜饋電、分支電纜的芯線通過一片T型的跳接銅片與振子翼的中心饋電點相接連、電纜饋電頭的導體接于桅桿之上。所有的分支電纜的另一端接功率分配器也是通常大家叫的變阻器的輸出端口,最后與與主饋線相連。同一層的4個振子翼的恍饋電功率電流幅值、是相等的、但相鄰的振子翼的饋電流有90度的相位差即采用90度旋轉相位差饋電、這是靠所用的4根分支電纜長度不同彼此相差四分之一拉木那來實現的。采用這種饋電方式的好處、主要是使得同一層分支電纜并聯處的阻抗匹配得到改善、這是蝙蝠翼天線頻帶較寬的原因之一。這種天線的優點雖然很多但的于它必須安裝大型桅桿之上,也就是說安裝在鐵塔的頂部,若該鐵塔還要安裝分米波電視cctv--UHF無淪UHF--TV天線安裝在它的上面和下邊都會給兩副天線的安裝和維護造成相當的困難。尤其是在要求兩副天線的增益層數比較多、功率比較大的情況下一般把調頻天線改為其它形式、如雙偶極子天線。

                  2雙偶板極天線、

                  如圖雙偶極板天線由平行的相距2拉木那的兩對半偶極子及其反射扳組成。半波偶極子的材料為鋁哈金或不透鋼管。中間有聚四氟乙怖絕緣,并帶有玻璃鋼保護蓋。反射扳由鍍鋅鋼管或不透鋼管焊按而成,以減少天線的風荷。由于振子后面的反射扳的作用、雙偶極扳天線是一種有較強方向性的天線、其方向圖如圖示。其半場強角寬度均為90左右,因而可通過四面組合安裝在鐵塔的四個則面,采用編置及90度相差饋電的方式,獲得較好的水平面無方向性的方向圖園度大于3DB,阻抗匹配方面也得到很好的改善。當然也很容易通過不同面數的組合在不目方向安裝不同數量的雙偶極子扳天線單元、得到言種需要的水平面方向圖。目時雙偶極極天線視其安裝方式可作為水平極化天線或者作為垂直極化天線使用。這就是這種天線得以普遍采用的,尤其在大中型tvv和fm塔上多破采用的愿因。

                  調頻偶極扳天線單元的主要參數

                  工作頻帶----87__108MHZ

                  極化方式--水平或垂直

                  輸入陽杭---50

                  駐波比--小街1。51

                  3單偶極子天線

                  單偶極子天線是一種簡易的垂直極化天線??梢杂谜麄€調頻廣播的頻段、如圖,一個天線含有一對半振子及其饋電系統帶平衡較換器均用鋁合金管做成。通常是在垂直方向、振子軸線方向方置2個或4個這樣的單偶極子,加上它們的支撐物鋼管構成一副調頻天線。它輻射的是垂直極化波、由于可通過安裝多層天線單元層距一般為0、7--0、8攔才那、從而在垂直面內獲得較強的方向性,因而天線可以有相當的增益,在水平面內側基本是作無方向性的輻射。但是因受其支持物鋼管和鐵塔的本身的影響其水平面方向圖不可能理想的園。單偶極子天線的輸入阻抗50毆,也是采用50歐的分支電纜及相應的功分器給各個天線單云饋電。單個天線單元的駐波比大小1,25整個調頻段、不如調頻雙偶極扳天線好、但因其價格較低_、容易安裝、通常用在一些節目套數少、小功率的調頻臺、單偶極子天線在出廠之前、可根據用戶的具體工作頻率將其駐波比調的更好一些如達到swr小于1、15。因此此類天的實際使用效果是不錯的。

                  三功率分配器


                  功率分配器(簡稱公分器)的作用是將輸入功率按人定比例(通常是相等地)分配到它的各個輸出支路端口、同時在輸入及所有輸出端口都與所接饋線的特性阻抗保持極好的阻抗匹配。功分器由一組同軸的阻抗變換線及其相應的輸入、輸出接口(接頭)組成。這是因為功分器的輸入一般為50歐、而輸出端并聯后的阻抗因端口的數量及所接分支電纜的特性阻抗不同而不同、因此在輸入、輸出端口之間必定要有阻抗變換。所以有人將它變阻器。圖示

                  圖就是一個4路功分器(有4路分支輸出),地稱為50歐變阻器(簡稱4:1變阻器)常用的還有2路功分器、6路功分器和8路公分器。功分器中的阻抗變換線一般都是多節(2—4節)的四分之一拉末那、阻抗變換線。其節數(總長度)是按輸入、輸出阻抗變換比及對工作帶寬、駐波比的要求而選定的。當阻抗變換比一定時、變換線的節數越多、其功分器的頻帶越寬、駐波比的指標越好、當然這個功分器也就越長、越貴。變換線中每節饋線的特性阻抗可按二項式分布阻抗變換電路或者按切比雪夫阻抗變換電路的公式進行計算。然后再按同軸線性阻抗公式;

                  Zo=60lnd/n

                  以及它所傳輸的功率的大小,計算出各節變換線的內導體的外徑(d)的數值。用戶選用功分器時,除應關注其功率容量,最大駐波比及工作頻帶等指標外還是注意功分器的輸入,輸出端口(接頭)的規格?,F在的產品大多數采用國際標準,根據功率等級的不同,分別有n型,7/8,(1-8分之5略…………)都是法蘭型接頭(n型除外)。而我國的標準中,除與之對應的lf接頭外,還有l系列接頭(如l,16,l27,l,36l,5等)都是螺紋型接頭。一般而言,法蘭機構的接頭氣秘性要好一些。必須注意,工程中使用的功分器的接頭規格要和所有鏈接的電纜頭規格一致,不要出現鏈接上的麻煩。功分器在出廠前都用阻抗測試儀器(如hp8752網絡分析儀)進行仔細的調試,其駐波比(輸出端口均接標準電阻負載時)一般都在1.05以下,內外導體之間的絕緣電阻500mo以上。用這樣的功率分波器才能保證正副調頻天線的總體指標。此外還要求功分器密封很好.

                  四主饋線

                  調頻天線的主饋線現在都采用低損耗的、低駐波比的聚乙烯螺旋絕緣皺紋銅管射頻電纜(國產sdy系列)恃性阻抗為50歐。常用的型號有SDY—50-37—3、SDY—50—80—3等其主要參數如表示略。選用什么型號的電纜作為饋線主要考慮以下幾點:

                  1,電纜在調頻頻段的功率容量要大于調頻發射機功率(或多工器輸出的總工率)還要留相擋的余量。因為電纜產品的標稱功率是在境溫度為40度什的值,當饋線的工作環境溫度超過40度時,功率容量下降低消耗、如在50度時將下降18%左右。

                  2,要滿足部頒標準-----gy/t5051—94電視和調頻廣播發射天線系統技術指標對主饋線總換耗的要求、々2,5dbl因為電潰纜直經越小單位長度的披耗就越大、如果發射天戰距機房較遠、主饋較長、這樣可選用容量功率直徑大一些的電纜。這樣一次性投資可能大些但可以減少長期的功率損耗。

                  3,部標準還要術饋線在調頻頻段內的駐波比(電纜終端接50歐標阻時)小于1、08。

                  4,要求主饋電纜的絕緣電阻大于500m歐。在一些環境較潮濕的電(臺尤其功率較大者)、為了工作穩定往往還要給主饋線充以干燥空氣或氮氣(30kPA的氣壓)因此要求電纜你其接頭啊密到要好、接電纜頭時、十分小心的采取密封措施。

                  此外處理好主饋電纜的防雷接地、至少在天線及機房兩端分別將電纜頭的外導體用寬銅帶很好的與地提連接。在多雷地區最好在主饋電纜在進貨人室內之前將導體的護套剝開用銅器與地接好。

                  五 調頻天線的維護與管理

                  調頻天線的維護與管理、調頻天線大多數都固定在鐵塔上、將別是這幾年來調頻干播的快速發展、由一前的反發射功率幾十瓦到目前1千瓦3千瓦有些地區達到10千瓦.調頻廣播己成為目前廣播覆蓋的主要手段,功率的增加天饋線的高度也在增加,維護管理己成為安全廣播的主要內容,調頻天線架沒在幾十米甚至幾百米的高空,高空風大機械震動不止,金屬構件容易疲勞受損。此外冬冷夏熱溫差較大、濕度大、有的地方還有酸雨。因此天線上的絕緣材料老化的快、金屬打料銹蝕的快、而安裝天線的地方在高空技術人員不能經常的去巡護,天線出現毛病不易被發現。因此除在天線的選擇上選擇優良的產品另一方面要加強天饋線的維護管理。在天線電氣方面的維護項目和要求,目前參照部頒的、電視調頻廣播發射天線饋線系統技術指標(gy/t5051—94)及電視調頻廣發射天線系統技術指標測量方法(gy/t5051—94)進行。具體的做法是:

                  時常監視機房端主饋線的駐波比、(發射機面扳上反射波電莊指指、)的變化。如里發生變化應盡快查找原因、直至指標恢復正常。為了找出發生問題主要的方法是:采用分段測量駐波比的方法、一般先在主饋電纜的終端接上50歐標準電阻,在其輸入端測駐波比、來判斷是否主饋電纜的問題。如果不是、問題可能問題出在天線上面了、此時可以進一步在天線上分段測量、判斷是那根分支電纜的問題,或看是那個天線單元的問題、根據自己的儀器條件、這項測量可以在塔上進行、也可以在塔下進行。根據經驗毛寎多自出在雨天、雪天刮大風之后天線分支接頭,功分器受潮進水、使絕緣電阻下降甚至形成短路。經過分段測量絕緣的辦法可以找到故障點、然后把它打開進行用熱岡吹干,進行重新密封、這樣發射機的駐波比技術指標馬上恢復。再一方面經常定期測量饋線的絕緣電阻大于100兆歐、查看外導體的絕緣接地、查看各接岱是否緊固、有沒饋線過熱現象電綻紳氣的保持電纜內的氣莊,定期檢查塔上天線布件的緊固情說有無松動、銹蝕、絕緣材料老化。



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