高山无线发射台天馈系统

1、调频、电视发射天线调频、电视发射天线及馈电设备及馈电设备2014年年7月月目 录天线的基本概念天线的极化方式天线的类型及选型馈电系统及维护 无线电波无线电波什么叫无线电波？无线电波是一种能什么叫无线电波？无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和量传输形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。者又都垂直于传播方向。 无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线电波在真空中的传播速度等于光速。每秒有关。无线电波在真空中的传播速度等于光速。每秒3030万里。万里。无线电波无

2、线电波有点象一个池塘上的波纹，在传播时波会减弱。有点象一个池塘上的波纹，在传播时波会减弱。 无线电波在空气中无线电波在空气中的传播速度略小于光的传播速度略小于光速，通常我们就认为速，通常我们就认为它等于光速。它等于光速。发射天线的作用（天线定义） 天线的定义： 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。 能量转换导行波和自由空间波的转换； 定向辐射（接收）具有一定的方向性。 天线的极化 天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。由于天线辐射的电磁波是线极化或圆极化，相应的天线称为线极化天线或圆极化天线。电场矢量在空间任何瞬时皆固定不变的电磁波什么

3、是线极化波：水平极化与垂直极化：在工程上，在有地面存在的情况下，电场矢量与地面平行的称水平极化；与地面垂直的称垂直极化，相应的发射天线称为水平极化天线或垂直极化天线。垂直极化垂直极化水平极化水平极化天线的类型十字十字形形发射天线发射天线 十字形全向发射天线是 300W 以下功率等级的电视和调频发射机使用的发射天线。十字形全向发射天线外观简洁,安装架设方便。具有较低的电压驻波比和较高的增益,水平方向性圆度好,是一种经济适用的中小功率电视和调频发射天线。频率范围：48 MHz-92 MHz；87 MHz-108 MHz；167 MHz-223 MHz。调频十字形发射天线 双节独杆垂直极化发射天线,

4、造价比较便宜,安装比较方便,功率增益也比较大,但天线的带宽比较低,所以只能使用在固定频率,发射机不能随便更换频率 增益单节达到5dB,双节达到8dB,只是功率承受能力比较低,一般用在300W功率以下的发射机。 双节独杆垂直极化发射天线调频圆极化天线圆极化发射天线和独杆天线一样属于垂直极化系列,两层增益也可以达到3db.但天线带宽比较窄,功率承受只能达到800W。蝙蝠翼发射天线蝙蝠翼天线无论在调频台还是蝙蝠翼天线无论在调频台还是TV台都普遍采用这种发台都普遍采用这种发射天线、其外形如图所示。它是一种水平极化天线，射天线、其外形如图所示。它是一种水平极化天线，频带较宽频带较宽(频率范围：频率范围：

5、48 MHz-223MHz) 、结构比较、结构比较简单。它每一层都有简单。它每一层都有4个振子翼相互垂直的安装在桅杆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。的四周形成两对正交的对称振子。 因此在水平面内它基本上是作无方向性辐射。为因此在水平面内它基本上是作无方向性辐射。为获得垂直面内较强的方向性、往往系采用多层的蝙蝠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素确定。中小功率调频台一般用2-4层层 蝙蝠翼天线的优点虽然很多但由于它必须安装在蝙蝠翼天线的优点

6、虽然很多但由于它必须安装在大型桅杆之上，也就是说安装在铁塔的顶部，若该铁大型桅杆之上，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塔还要安装分米波电视CCTVUHF天线天线UHF-TV天天线安装在它的上面或下边都会给两副天线的安装和维线安装在它的上面或下边都会给两副天线的安装和维护造成相当大的困难。尤其是在要求两副天线的增益护造成相当大的困难。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（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。线改为其它形式、如双偶极子天线。极化方式：水平极化极化方式：水平极化 功率容量：功率容量：3KW

7、双偶极子天线双偶极子天线 天线反射板和两对半天线反射板和两对半波偶极子组成。天线反射波偶极子组成。天线反射板边框由矩形无缝钢管制板边框由矩形无缝钢管制作，强度高并进行热浸锌作，强度高并进行热浸锌处理以达到防腐效果，天处理以达到防腐效果，天线振子用不锈钢管制作，线振子用不锈钢管制作，振子的支撑管用矩形不锈振子的支撑管用矩形不锈钢管制作，钢管制作， 振子内的馈电振子内的馈电部分全用黄铜制作。部分全用黄铜制作。 双偶极子天线构成双偶极子天线构成双偶极子天线构成双偶极子天线构成 该天线具有两大特点：一是天线结构设计简单、先进合理，该天线具有两大特点：一是天线结构设计简单、先进合理，天线稳定性好，现场安

8、装方便；二是频带宽、驻波比好。不同天线稳定性好，现场安装方便；二是频带宽、驻波比好。不同的安装方向可获得水平极化或垂直极化。的安装方向可获得水平极化或垂直极化。频率范围频率范围:4884MHz、87108MHz 功率容量功率容量:2.5KW天线增益天线增益: 7.5dB（相对半波振子）（相对半波振子） 极化方式极化方式:水平极化水平极化(垂直垂直极化极化) 在实际覆盖工程中单片天线因具有一定的方向性，在实际覆盖工程中单片天线因具有一定的方向性， 往往不往往不能满足覆盖要求。能满足覆盖要求。 但可以通过天线单元组阵组合成各种需要的但可以通过天线单元组阵组合成各种需要的场形，以满足覆盖要求。场形，

9、以满足覆盖要求。 2 面水平场形图 3 面水平场形图 4 面水平场形图四层四面双偶极子天线系统通过在不同方向安装通过在不同方向安装不同数量的双偶极子不同数量的双偶极子天线单元，可得到不天线单元，可得到不同水平方向性图。同水平方向性图。单偶极子垂直极化天线单偶极子垂直极化天线 简易型垂直极化天简易型垂直极化天线。一个天线单元含线。一个天线单元含一对半波振子及馈电一对半波振子及馈电系统，通常在垂直方系统，通常在垂直方向放向放24个这样的单个这样的单偶极子（层距偶极子（层距0.7 0.8 ）。）。 四层单偶极子天线构成四层单偶极子天线构成菱形板四偶极板天线 菱形板四偶极板天线工作于分米波第、电视频段

10、（470860MHz），天线单元结构如下图 所示。天线单元板是由四对菱形偶极子（带引向器）、一块反射板、一个玻璃钢防护罩和必要的同轴馈电装置所组成。天线的辐射器为菱形板偶极子，偶极臂用螺栓固定在平行线的两侧，在偶极子的前方安装了一对引向器，用聚四氟乙烯棒支撑在偶极子上面；在偶极子的后方紧靠馈电处，安装了一块用聚四氟乙烯板固定的电容板。反射板用铝合金板制作。 特点：单元频带宽、增益高、易于架设、可靠性高。 以分米波天线系统中常用的四层四面组合式天线系统为例。该天线系统由十六面天线单元面、十六根 50同轴分馈电缆、一套 16路功分器和一根主馈电缆组成。发射机的功率通过主馈电缆送至功率分配器，在功率

11、分配器内进行阶梯式切比雪夫阻抗变换和功率分配，在分别由分馈电缆将功率送至各个天线单元面，天线单元面将射频功率转换成电磁波辐射到自由空间，从而完成将发射机输出的射频功率转换成空间电磁波的任务。隙缝天线隙缝天线 亦称开槽天线。导体圆管开缝作为振亦称开槽天线。导体圆管开缝作为振子子,也称开槽天线。缝隙可以在金属平板表也称开槽天线。缝隙可以在金属平板表面上切出一条或多条窄缝而形成面上切出一条或多条窄缝而形成,隙缝为长隙缝为长条形条形,长度约为半波长长度约为半波长,在隙缝中点由同轴在隙缝中点由同轴线或波导来馈电。线或波导来馈电。 缝隙天线工作于电视米波第缝隙天线工作于电视米波第波段波段（167223MH

12、z）和分米波第和分米波第、波段波段（470860MHz） 。天线结构设计简单、先。天线结构设计简单、先进合理。采用合金铝做矩形腔体，外罩为进合理。采用合金铝做矩形腔体，外罩为玻璃钢制作。具有增益高、损耗低、方向玻璃钢制作。具有增益高、损耗低、方向性好、重量轻、风阻小且易于安装和维护。性好、重量轻、风阻小且易于安装和维护。天线顶部有避雷针，具有避雷性能。如图天线顶部有避雷针，具有避雷性能。如图 电视缝隙发射天线与其他形式的发射电视缝隙发射天线与其他形式的发射天线相比天线相比, 具有频带宽、增益高、驻波比小、具有频带宽、增益高、驻波比小、分馈线少、占用铁塔面积小、安装方便、分馈线少、占用铁塔面积小

13、、安装方便、免维护等许多优点。免维护等许多优点。 为了提高发射机的服务场强为了提高发射机的服务场强, 最简单、最简单、有效的办法是采用两副或更多的缝隙发射有效的办法是采用两副或更多的缝隙发射天线进行组阵天线进行组阵, 来提高发射天线的增益来提高发射天线的增益, 达达到提高发射机服务场强的目的。到提高发射机服务场强的目的。馈电系统馈电系统 同轴电缆同轴电缆功率分配器的安装 功率分配器的安装方式一般采用“吊挂式”安装在铁塔的内部或桅杆侧面的适当位置。 安装功分器时，须防止其和铁塔发生碰撞，以免使功分器变形而影响电气性能。功率分配器功率分配器多工器多工器 多频道合成器(简称多工器)，调频多工器是一种

14、能用一套天馈系统发送多个频点的无源设备，它的一个显著特点是可以不必设置多个天馈系统，就能实现多频点的同时发送。 实践证明，利用调频多工器技术，不但简化了天馈系统，省却了占用铁塔的空间，而且又降低了设备的投资和运行费用。因此非常适合具有多套调频节目的广播电视发射台使用。 它的位置是在几部发射机和一副宽频带天线之间，一般是直接连接在机房内发射机后面。组成多工器的重要部件组成多工器的重要部件 为了使一副宽频带天线能够同时发送几个频道的节目，首先需要一个功率合成装置。其次，欲使节目彼此互不干扰，频率选择装置是必不可少的。 功率合成装置有多种，其中最常用的是三分贝耦合器。三分贝耦合器具有功率分配和功率合

15、成的双重功能，它是一个四端口器件。 组成多工器的另一个重要部件是带通滤波器。典型多工器结构典型多工器结构 在广播电视领域，一般有这样几种常见的多工器结构：星点型、定阻抗型(或称桥式型)和延时线型(或称相敏型)。 星点型多工器是由两个滤波器、星点和连接线组成的，所有的发射机通过滤波器及连接线与星点相连，星点又与天线连通。其中滤波器有带通和带阻之分，所以星点型多工器又可分为带通型和陷波型两种。多工器 图 (a) 星点带通型两工器 (b) 星点陷波型两工器 图 (a)为星点带通型两工器的示意图，S为星点。发射机1的工作频率为F1，通过带通滤波器BPF1和连接线L1连接到星点S；发射机2的工作频率为F

16、2，通过带通滤波器BPF2和连接线L2连接到星点S。为了保证两部发射机之间的隔离度，从S点向左看过去的阻抗对F2频率来说应该是开路的，从S点向右看过去的阻抗对F1频率来说也应该是开路的，这可以通过调节L1和L2的长度来实现。对于多工器而言，当连接到星点的频道数量增加时，连接线的长度需要优化设计。比如，有三个频道连接到星点，对其中任一个频道来说，其余两个频道的连接线从星点看过去的阻抗对该频道应该是开路的，这往往不容易做到。另外星点处接头的频带宽度有一定的限制，而为了保证频道之间的隔离度，要尽量使频道间隔大一些，这样合成的频道数量就不能太多。一般在UHF频段，频道相对集中的一段频率范围内，可以做到

17、4个频道的星点型合成。星点多工器 星形双工器适用于调频发射机那样的窄带信号，里面由两个不同频率的带通滤波器组成.它们对各自的频率呈并联谐振，信号无阻碍地通过滤波电路。 星点型多工器是由滤波器、星点和连接线组成的，所有的发射机通过滤波器及连接线与星点相连，星点又与天线连通。 星型双工器是由两个带通滤波器谐振腔BPF1和BPF2与T型三通连接而成。每一个带通滤波器谐振腔对应一个选定的频率，而阻塞另一个频率。3db耦合器简介 三分贝耦合器结构是由两根长度为4的相互平行的带状金属平板为内导体。以一个封闭的、对称配置的长方体金属盒为外导体而构成的双线带状传输线。内导体四个端子和外导体构成四个端口，并转换

18、成同型传输线与外电路接口，各端口有相同特性阻抗，均为50欧。当从1端输入F3功率信号，在3端有一半功率输出，且与1端同相，在4端也有一半功率输出。但相位落后于1端90，在2端无输出，故2端和1端是相互隔离的，可在这两端口送人不同频率的信号，实现双工。理想情况下2端不影响耦合器性能，同时，1端的输入阻抗与频率无关，故呈现宽带特性。三分贝耦合器本身就是一个简单的双工器。实际使用时2端会串扰出少量信号，所以，用吸收电阻吸收消耗。星型加桥式多工器多个频率产生的互调频率抑制方法 有三个频率分别为，105.5MHz,94.2MHz,89MHz,其中105.5MHz单独接一副垂直极化发射天线，94.2MHz

19、，89MHz通过星型双工器合成后接一副垂直极化发射天线，由于两付天线在同一发射塔上，所以105.5MHz的发射天线既是本频率的发射天线，同时又是接收天线，它接收了94.2MHz,89MHz的信号，这两个信号就会在105.5MHz的发射机功放上产生互调信号，所产生的频率分别为105.5-89+105.5=122MHz,还有一个频率是：105.5-94.2+105.5=116.8MHz，这两个频率又通过发射天线发射出去了，如果当地有导航频率，或许正好在范围之内。互调频率解决的办法 1：把三个发射机通过三工器合成后通过一副发射天线发出去。而这要求发射天线必须是全宽带的。由于多工器的隔离度高，相互串扰

20、的功率就很小了。 2：在105.5MHz发射机上接一个点频的滤波器，而且隔离度只要大于30db,这样当它的发射天线接收过来信号后，由于滤波器呈现出全反射，所以接收过来的信号无法到达105.5MHz的功放单元，所以也无法形成互调频率，也就从根本上解决了干扰问题。多工器使用注意事项 多工器是无源器件，它承受的功率要大于发射机的功率，所以在安装调整好后，一般无需进行再调整了，但在使用过程中，我们必须经常注意相关的弯头和铜管的接头及插芯，由于长时间使用，加上机房的震动，可能会使以上这些东西出现松动现象，所以我们要注意一下各个弯头及铜管接头的温度，当接触不良时，温度会很快上升，碰到这样的问题必须及时解决，或更换弯头，或更换插芯，把故障要处理在萌芽中。天线系统投入正常使用后应当注意以下几点： 1）保证天线系统正常工作，应使发射机的输出功率