调频广播天馈线基础(技术能手竞赛复习2)

1、LOGO 调频广播天馈线基础调频广播天馈线基础 1 LOGO 调频广播天馈线基础 v天线的基本理论 v调频天馈线 v调频多工器 2 LOGO 天线的基本理论 v天线的作用 天线的主要作用是由发射机馈送来的高频信 号能量转换成电磁波能量，并以电磁波形式 向空间辐射出去，而馈线系统的作用则是将 发射机欲发射的高频信号能量馈送给天线。 天线可以均匀的向周围辐射电磁波能量，也 可以向特定方向的空域辐射电磁波能量。 3 LOGO v发射天线的视距 设发射天线高度为h1、接收天线高度为h2, 由 于地球曲率的影响, 当两天线A、B间的距离r r v时, 两天线互相“看得见”,当rr v时, 两天 线互相“

2、看不见”, 距离r v为收、 发天线高度分 别为h2和h1时的视线极限距离, 简称视距。 AB与地球表面相切,a为地球半径, 可得到以下 关系式: 4 LOGO v将地球半径a=6.371106m代入上式, 即有 式中，h1和h2的单位为米。 视距传播时, 电波是在地球周围的大气中传播 的, 大气对电波产生折射与衰减。当考虑大气 的不均匀性对电波传播轨迹的影响时, 视距公 式应修正为 5 LOGO v 6 LOGO v 7 LOGO v均匀传输线 均匀传输线沿线的电介质性质、导体截面、 导体间的几何距离处处相同。 特点：电容、电感、电阻、电导连续且均匀 地分布在整个传输线上；可以用单位长度的

3、电容C0、电感L0 、电阻R0 、电导G0来描述传 输线的电气性质； 8 LOGO v无损耗传输线的传输参数 无损耗均匀传输线的特性阻抗、传播常数、 波的相速度和波长由传输线分布参数L0、C0 和频率决定。它由以下传输特性： 9 LOGO 传播常数传播常数 j00C L 与频率成与频率成 线性关系线性关系 特性阻抗特性阻抗 0 0 C C L I U I U Z 实数实数 相速度相速度 00 1 CL v 波长波长 常数常数 00 1 vT 2 CLf 传播传播特性特性 10 LOGO 特性阻抗入射波电压与入射波电流之比 C L zI zU zI zU Z )( )( )( )( 0 双线传输

4、线的特性阻抗双线传输线的特性阻抗 同轴线的特性阻抗同轴线的特性阻抗 r D Z r ln 120 0 D 为同轴电缆外导体铜网 内径； d 为同轴电缆芯 线外径； r为导体间绝缘 介质的相对介电常数。 11 LOGO 驻波系数 （VSWR,Voltage Standing-Wave Ration） 和行波系数 1 11 K 1 1 min max min max I I U U 1 1 驻波系数驻波系数 行波系数行波系数 12 LOGO 短路线的特征短路线的特征 13 LOGO 开路线的特征开路线的特征 14 LOGO 调频天馈线 v垂直面波瓣下倾 如果天线是按照垂直于地面发射的话，其能 量的

5、绝大数直接发射到自由空间，而不是到 达用户的接收设备上，因此，天线的发射波 束必须下倾。对于大功率发射台，其波束的 下倾角度应在1左右，小功率的发射台下倾 角更大，通常根据地形选择在5 6 。 15 LOGO v零点补偿 为了增加天线的增益，通常采用多层天线构 成天线阵，并使各层的辐射振子的馈电电流 的幅值相等。天线阵倾角处的辐射为零，称 为零辐射角n，这个地带直射波场强很弱， 达不到良好接收，为了使零点部位的用户能 良好接收，必须对零点进行补偿。 主要是对第一和第二零点进行填充，通常是 采用改变上下半副天线的馈电电流相位的办 法。 16 LOGO v极化方式 天线的极化是指电场矢量的方向与电

6、波传输 方向的相对关系，即电场矢量的末端轨迹为 直线，则称为线极化，如果电场矢量与地面 平行，称之为水平极化；电场矢量与地面垂 直，称为垂直极化。如果电场矢量的末端轨 迹为一个圆或圆，则称为圆极化（椭圆极 化）。如电场矢量随时间顺时时针旋转是右 旋圆极化，反时针方向旋转的称为左旋极化 ，圆极化是由垂直和水平极化电磁波合成而 得到。17 LOGO v发射天线的种类 调频发射天线现常用的有如下几种: 1:蝙蝠翼天线 2:偶极子天线 3:双环、四环、六环天线 4:圆极化天线 5:缝隙天线 18 LOGO v蝙蝠翼天线 蝙蝠翼天线是一种比较传统的天线形式，是 水平极化方式的天线，其特点是电路的Q值比

7、较小，阻抗的频带比较宽，设计和调试相对 简单，缺点是水平辐射方向性不易控制，天 线的层数受支撑物机械强度的影响，通常不 能太多。 正常情况下，要求同层的四个振子按照逆时 针方向，相互之间相差90馈电。 19 LOGO 20 LOGO v偶极子天线 偶极子天线有几种，按照偶极子的层数可以 分为：单偶极子天线、双偶极子天线、四偶 极子天线，由于这种类型的天线通常带有反 射板，因此，也叫做偶极板天线。典型的双 偶极子天线如下图示。 在VHF 波段的偶极子天线，因工作波长 较长，其偶极子多数采用半波振子，在VHF 和UHF波段则基本上采用全波振子，并采 用了等幅度同相位的馈电方式。保证天线增 益的稳定

8、性。 21 LOGO 半波振子阻抗为73.1； 全波振子阻抗为200； 22 LOGO v环形天线 以两个、四个、六个周长约为一个波长的圆 环天线为一组基本辐射单元，称为双环、四 环、六环天线。这种天线其实是偶极子天线 的一种改良形式，具有增益高，馈电简单的 特点，但其频带不如偶极子天线，通常用于 UHF电视发射，也有用于FM广播的，适合于 中、小功率的转播台使用的。 23 LOGO v圆极化天线 目前，水平极化方式是广泛的一种天线辐射 方式，垂直极化天线一般只在同频道或邻频 道干扰比较严重的场合使用，而圆极化天线 的采用，对于改善室内天线的接收效果，减 少电视重影的干扰，以及对于移动的汽车接

9、 收机收听调频广播，有比较明显的效果。 24 LOGO v缝隙天线 主要用于UHF电视波段，天线采用多路传输 技术，具有更高的增益以及更均匀的水平面 辐射场型；作用距离远，场强覆盖均匀，驻 波比小；天线腔体采用高光洁度的铝板或铜 板，天线馈电系统全部采用镀银工艺，天线 外罩采用高强度低损耗的玻璃纤维材料稳定 性高，馈电损耗小，抗腐蚀能力强。 25 LOGO v发射天线系统的电气参数 1）天线应有足够的带宽 一般要求天线的相对带宽 / 020% 。天 线的带宽指该天线诸多电参数满足规定指标 之内的频率范围。 26 LOGO 2）电压驻波比（VSWR）与行波系数 在不匹配的情况下, 馈线上同时存在

10、入射波和 反射波。 反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射 系数，记为。 27 LOGO 波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数 ，也叫电压驻波比，记为 VSWR。 驻波比的 倒数叫行波系数。 28 LOGO 3）方向性图 以天线为中心，远区恒定距离下，天线辐射 特性随空间方位变化的图形，是一个空间 立体模型。天线方向性图描述了天线的辐 射特性。常用的是场强方向性图，和功率 方向性图。 29 LOGO 4）主瓣、副瓣、前后比 方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强 度最大的瓣称为主瓣；其余的瓣称为副瓣或 旁瓣；前后瓣最大值之比称为前后比。 30 LOGO 5)方向性系数 天线某一方向的方向系数

11、，指该方向某一点 的功率密度（或场强的平方）与总辐射功率 相同条件下各向均匀辐射时在该距离处的功 率密度（或场强的平方）之比。 31 LOGO 6)天线增益 增益是指：在输入功率相等的条件下，实际 天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产 生的信号的功率密度之比。它定量地描述一 个天线把输入功率集中辐射的程度。 天线的增益G=D 其中D为天线的方向系数 ， 为天线效率。 32 LOGO 7)有效辐射功率 根据服务区的要求，当地址，天线高度确定 以后，根据边缘服务区场强要求，便可以确 定各个方向上所需的有效辐射功率。 有效辐射功率： （dB) 33 LOGO v天馈线系统对信号传输的影响 高的电压

12、驻波比会引起反射信号增大，它使 发射机射频放大器工作在电抗负载状态，呈 现非线性相位和阻抗特性，声道间的分离度 和声道内噪声都会受到影响。会影响立体声 效果，造成系统分离度下降。 34 LOGO 调频多工器 v多工器 v多工器实现的方式 v多工器的主要参数 35 LOGO v多工器 概念：采用了多个不同频率使用一副天线的 办法，称之为多工。将多个频率合成后使用 一副天线的设备，称为多工器，或者称为天 线多工器。 36 LOGO v多工器的结构 模块化结构，由多个单元级联而成 37 LOGO v多工器组成单元（频道间隔4MHz） 星形单元 优点：结构紧凑，成本低，损耗均衡 缺点：不可级联，三路以上设计复杂 38 LOGO v桥式单元（加强型BPF3） （频道间隔1.5MHz） 优点：恒阻特性、可直接级联、隔离度高 缺点：结构复杂、成本高、隔离和损耗不均衡 39 LOGO v桥式多工单元（四工器实例） 40 LOGO v多工器的主要参数 (1)隔离度：一般要求隔离度优于30dB (2)最小频率间隔：在保证性能指标的前提下允许双工器两个输 入频率之间的最小间