双频双极化广播电视发射天线设计

冯建元，顾志忠

（辽宁数字广播电视设备集团有限公司，辽宁 鞍山 114051）

双频双极化广播电视发射天线产品属于地面无线广播电视发射关键设备，该产品是辽宁数字广播电视设备集团有限公司（以下简称为“公司”）自主研发的一种双频段（FM调频段和VHF米波段）、双极化（FM调频双偶极子板天线为垂直极化，VHF米波四偶极子板为水平极化）阵列发射天线。

1 产品技术背景

目前国内调频双偶极子板天线和电视米波四偶极子板天线普遍采用一个发射塔，它们在发射塔上各自组成天线阵。由于各自使用独立的反射板，所以组成的天线阵都各自占用很大的塔上空间。随着中国信息技术迅速发展及广播电视数字化进程的加快，发射塔上的多天线“共塔”现象比比皆是，塔上可用空间越来越少。

根据多年来生产发射天线产品的实践和多方面听取用户反馈，笔者等人设想研发一种技术先进、结构合理、维护方便的新型发射天线，这也一直是公司研发的重点。

2 产品设计理念

双频双极化广播电视发射天线，是将调频双偶极子板天线和米波四偶极子板天线同时安装在一块反射板上，两部天线同时独立发射不同频段的电视、广播节目。两部天线共用一块发射板发射不同频段信号通常会导致互相干扰，从而影响用户收看（听）效果，如何解决这一问题是本产品设计的技术关键点。研发过程中，安装在同一块发射板上的两部天线采用了不同的极化方式和内部平衡转换装置以及陷波电路等优化结构，实现了等幅同相位馈电或旋转场馈电，从而达到了两部天线的可用隔离度，圆满地解决了两部天线共用反射板发射不同频段信号所遇到的互相干扰难题，有效保证了两部天线在各自频段内的正常工作。

3 产品结构和工作原理

双频双极化广播电视发射天线是由3个部分组成的1个工作系统，如图1所示。

3个部分分别是：

1）垂直极化调频双偶极子板天线。包括：垂直极化调频双偶极子板天线辐射振子①；垂直极化调频双偶极子板天线平衡转换器②；垂直极化双偶极子板天线馈电入口③；垂直极化双偶极子板天线底座④；底座安装螺栓⑤；其中垂直极化调频双偶极子板天线辐射振子、垂直极化调频双偶极子天线平衡转换器、垂直极化双偶极子板天线馈电入口通过焊接成完整的发射元件，通过连接螺栓与垂直极化双偶极子板天线底座连接在一起，垂直极化双偶极子板天线底座通过连接螺栓与双频双极化反射板连接在一起。

2）水平极化米波四偶极子板天线。包括：水平极化米波四偶极子板天线辐射振子⑥；水平极化米波四偶极子板天线平衡转换器⑦；水平极化米波四偶极子板天线安装包箍⑧；水平极化米波四偶极子板天线同轴管⑨；水平极化米波四偶极子板天线馈电入口⑩，通过焊接连在一起，水平极化米波四偶极子板天线安装包箍与双频双极化天线反射板连接在一起。

3）共用反射板⑪。采用“十”字形结构，横、纵向尺寸为2500 mm×2900 mm，所用材质为优质碳钢钢管或不锈钢方管焊接而成，碳钢表面热镀锌防腐防锈处理，不锈钢表面作钝化处理，整体为栅栏型反射网管结构。

垂直极化调频双偶极子板天线和水平极化米波四偶极子板天线共以一块反射板为载体组成阵列天线中的单元板天线，此单元板天线在发射塔上组成2层4面或4层4面、6层4面等的天线阵，采用等幅、同相位馈电或旋转场馈电，同一块反射板上的天线通过不同的极化方式和内部平衡转换装置及陷波电路优化结构，达到两部天线之间的可用隔离度。

调频双偶极子板天线和米波四偶子板天线都是偶极子板天线的有效组合天线产品，为了提高天线单元板及天线阵整个系统的增益，在其辐射振子下架设反射板以反射其辐射波的旁瓣和后瓣，加大前后比，从而有效提高天线增益。而且反射板也是天线辐射振子及其辅件的载体，更是天线安装于发射塔上有效的安装基础。由于受调频段及米波段天线波长所限，调频双偶极子板及米波四偶极子板天线的反射板都占用较大的空间。如果调频双偶极子板天线与米波四偶极子板天线共塔将会占用相当大的空间。

本产品集垂直极化调频双偶极子板天线和水平极化米波四偶极子板天线于一块反射板，调频双偶极子板天线采用垂直极化发射方式，信号功率从馈入口进入，通过平衡调节装置把不平衡馈电变成平衡馈电，经垂直极化振子向外辐射电磁波。米波四偶极子板天线采用水平极化方式，信号功率从馈入口进入同轴管后平分成两路，分别到达上、下两组偶极子，实现不平衡到平衡馈电。由于采用前述优化结构，两部天线的隔离度符合技术指标要求，保证两部天线各自的良好运行。

4 产品特征和应用效果

双频双极化广播电视发射天线的主要特征在于：将调频双偶极子板天线和米波四偶极子板天线同时安装在一块反射板上，可同时独立发射不同频段的信号而互不干扰，运行状态良好。克服了以往传统调频双偶极子板天线和米波四偶极子板天线“共塔”、不共反射板的缺陷，大大降低天线在发射塔上的占用空间。其设计思想独特，天线结构合理，简单实用，组合方便，重量轻，指标良好稳定。

目前，公司生产的双频双极化广播电视发射天线已形成批量生产能力，其技术先进性、结构合理性和经济适用性被越来越多的用户所认可，已被受理为国家发明专利产品。