调频电视偶极子天线的工作原理和系统组成

巴格那 晓 捷

调频电视偶极子天线的工作原理和系统组成

巴格那1晓 捷2

1.2.内蒙古新闻出版广电局监管中心 内蒙古 呼和浩特市 010050

天线是调频电视发射系统的重要组成部分，其性能直接决定了发射机的播出质量和覆盖范围。本文介绍了调频电视发射系统的辐射特点，着重分析了极子天线工作原理和系统组成。

调频电视 偶极子天线 原理 参数

偶极子天线按照偶极子层数分为：单偶极子天线、双偶极子天线和四偶极子天线。偶极与天线是一种以两对或四对等幅同相馈电的半波偶极子为基本辐射单元的塔面安装天线。通常在电视米波的1～2频道采用单偶极子天线；在调频波段和电视米波的3～5频道采用双偶极子天线；在电视米波Ⅲ波段和分米波Ⅳ、Ⅴ波段采用四偶极子天线。

偶极子天线有不同的外观形状和馈电方式，但对辐射单元实行等幅同相位馈电，则是共同的。辐射单位为半波偶极子，天线单元面等幅同相馈电能很好的保证辐射主方向的频率稳定性，并能具备较好的宽频带内天线增益。

1 双偶极子天线

双偶极子天线工作于米波Ⅰ波段和调频波段，在两个波段中天线单元的结构形式和馈电方式没有根本区别，只是由于米波Ⅰ波段频率低，波长较长，天线单元面的尺寸要大一些。

天线单元面结构如图1所示，由天线发射板和两对半波偶极子组成。天线发射板边框由矩形无缝钢管制作，强度高并进行热侵锌处理达到防腐效果，天线振子用不锈钢钢管制作，振子的支撑管用矩形不锈钢管制作，振子内的馈电部分全用黄铜制作。该天线具有两大特点：一是天线结构设计简单、先进合理且稳定性好，现场安装方便；二是频道宽，驻波比好。

图1 双偶极子天线单元面结构

1.1 工作原理

天线单元采用不平衡馈电方式，由两对半波双偶极子获得馈电电流并转换成电磁波辐射能量，通过发射板使电磁波形成定向辐射。振子的馈电原理，如图2所示。

图2 振子馈电原理

天线单元技术参数：

频率范围：48MHz～84MHz，87MHz～108MHz。

功率容量：2.5KW。

天线增益：7.5dB（相对半波振子）。

计划方式：水平极化（垂直极化）。

电压驻波比：≤1.10。

输入接口：L27螺纹。

天线方向性：在水平面，半功率夹角约为730；在垂直面，半功率夹角约为570，如图3所示。

图3 天线方向性

1.2 系统组成

在实际应用中，单片天线因具有较强的方向性，往往不能满足覆盖要求，可以通过天线单元阵组成各种需要的覆盖面，如图4所示。

图4 组阵方式场型

2 四偶极子天线

四偶极子天线主要有圆柱型和菱形板两种类型。圆柱型四偶极子天线工作于米波第Ⅲ电视频段，菱形板四偶极子天线工作于分米波第Ⅳ、Ⅴ电视频段。由于篇幅所限本文重点介绍使用较为广泛的菱形板四偶极子天线。

菱形板四偶极子天线单元结构，如图5所示。天线单元板是由四对菱形偶极子、反射板、玻璃钢防护罩和馈线等装置构成。辐射器为菱形偶极子，偶极臂固定在平行线两边，在偶极子的前方安装了一块用聚乙烯板固定的电容板，反射板用铝合金板制成。该天线具有增益高、频带宽、可靠性高、易于架设的优点。

图5 菱形板四偶极子天线单元结构

2.1 工作原理

馈电系统采用不平衡的馈电方式。射频能量在天线单元前端的功率分配器分成两半，分别输送至平衡转换器完成不平衡到平衡的转换，再由平行线将功率馈送至所有偶极子辐射器，形成等幅同相馈电的四对三单元八木天线阵，再在反射板和引向器的作用下，呈水平极化，按指定方向辐射电磁波。

单面天线技术参数：

频率范围：470MHz～860MHz。

功率容量：1KW。

天线增益：10.5dB（相对半波振子）。

极化方式：水平。

电压驻波比：≤1.10。

输入接口：L27螺纹。

输入阻抗：50Ω。

辐射方向性，如图6所示。

图6 辐射方向性

2.2 系统组成

由图6可以看出单面天线具有一定的方向性，因此，在实际运用中一般用多面多方向组阵方式获得理想的覆盖范围。图7列出了几种常用的组阵方式以及水平方向和垂直方向。

图7 组阵方式及水平方向和垂直方向

以分米波天线系统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50Ω同轴分馈电缆、一套1/16功率分配器和一根主馈电缆组成。能量通过主馈电缆送至功率分配器，在功率分配器内进行阶梯式切比雪夫阻抗变换和功率分配，分别由分馈电缆将功率送至天线单元面，再由天线单元面完成最后的将传输线中的导行电磁波转换为自由空间波的任务。

审稿人：魏朝辉 内蒙古新闻出版广电局监管中心正高级工程师

责任编辑：王学敏

TN82

B

2096-0751（2017）07-0012-04

巴格那 内蒙古新闻出版广电局监管中心 工程师

晓 捷 内蒙古新闻出版广电局监管中心 工程师