高山無線發(fā)射臺天饋系統(tǒng)

1、調(diào)頻、電視發(fā)射天線調(diào)頻、電視發(fā)射天線及饋電設備及饋電設備2014年年7月月目 錄天線的基本概念天線的極化方式天線的類型及選型饋電系統(tǒng)及維護 無線電波無線電波什么叫無線電波？無線電波是一種能什么叫無線電波？無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向。者又都垂直于傳播方向。 無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關。無線電波在真空中的傳播速度等于光速。每秒有關。無線電波在真空中的傳播速度等于光速。每秒3030萬里。萬里。無線電波無

2、線電波有點象一個池塘上的波紋，在傳播時波會減弱。有點象一個池塘上的波紋，在傳播時波會減弱。 無線電波在空氣中無線電波在空氣中的傳播速度略小于光的傳播速度略小于光速，通常我們就認為速，通常我們就認為它等于光速。它等于光速。發(fā)射天線的作用（天線定義） 天線的定義： 能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接收空間某特定方向來的電磁波的裝置。 能量轉(zhuǎn)換導行波和自由空間波的轉(zhuǎn)換； 定向輻射（接收）具有一定的方向性。 天線的極化 天線的極化，就是指天線輻射時形成的電場強度方向。由于天線輻射的電磁波是線極化或圓極化，相應的天線稱為線極化天線或圓極化天線。電場矢量在空間任何瞬時皆固定不變的電磁波什么

3、是線極化波：水平極化與垂直極化：在工程上，在有地面存在的情況下，電場矢量與地面平行的稱水平極化；與地面垂直的稱垂直極化，相應的發(fā)射天線稱為水平極化天線或垂直極化天線。垂直極化垂直極化水平極化水平極化天線的類型十字十字形形發(fā)射天線發(fā)射天線 十字形全向發(fā)射天線是 300W 以下功率等級的電視和調(diào)頻發(fā)射機使用的發(fā)射天線。十字形全向發(fā)射天線外觀簡潔,安裝架設方便。具有較低的電壓駐波比和較高的增益,水平方向性圓度好,是一種經(jīng)濟適用的中小功率電視和調(diào)頻發(fā)射天線。頻率范圍：48 MHz-92 MHz；87 MHz-108 MHz；167 MHz-223 MHz。調(diào)頻十字形發(fā)射天線 雙節(jié)獨桿垂直極化發(fā)射天線,

4、造價比較便宜,安裝比較方便,功率增益也比較大,但天線的帶寬比較低,所以只能使用在固定頻率,發(fā)射機不能隨便更換頻率 增益單節(jié)達到5dB,雙節(jié)達到8dB,只是功率承受能力比較低,一般用在300W功率以下的發(fā)射機。 雙節(jié)獨桿垂直極化發(fā)射天線調(diào)頻圓極化天線圓極化發(fā)射天線和獨桿天線一樣屬于垂直極化系列,兩層增益也可以達到3db.但天線帶寬比較窄,功率承受只能達到800W。蝙蝠翼發(fā)射天線蝙蝠翼天線無論在調(diào)頻臺還是蝙蝠翼天線無論在調(diào)頻臺還是TV臺都普遍采用這種發(fā)臺都普遍采用這種發(fā)射天線、其外形如圖所示。它是一種水平極化天線，射天線、其外形如圖所示。它是一種水平極化天線，頻帶較寬頻帶較寬(頻率范圍：頻率范圍：

5、48 MHz-223MHz) 、結(jié)構(gòu)比較、結(jié)構(gòu)比較簡單。它每一層都有簡單。它每一層都有4個振子翼相互垂直的安裝在桅桿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。的四周形成兩對正交的對稱振子。 因此在水平面內(nèi)它基本上是作無方向性輻射。為因此在水平面內(nèi)它基本上是作無方向性輻射。為獲得垂直面內(nèi)較強的方向性、往往系采用多層的蝙蝠獲得垂直面內(nèi)較強的方向性、往往系采用多層的蝙蝠翼天線。其層數(shù)根據(jù)增益需要及桅桿的機械強度等因翼天線。其層數(shù)根據(jù)增益需要及桅桿的機械強度等因素確定。中小功率調(diào)頻臺一般用素確定。中小功率調(diào)頻臺一般用2-4層層 蝙蝠翼天線的優(yōu)點雖然很多但由于它必須安裝在蝙蝠翼天線的優(yōu)點

6、雖然很多但由于它必須安裝在大型桅桿之上，也就是說安裝在鐵塔的頂部，若該鐵大型桅桿之上，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塔還要安裝分米波電視CCTVUHF天線天線UHF-TV天天線安裝在它的上面或下邊都會給兩副天線的安裝和維線安裝在它的上面或下邊都會給兩副天線的安裝和維護造成相當大的困難。尤其是在要求兩副天線的增益護造成相當大的困難。尤其是在要求兩副天線的增益（層數(shù)）比較多、功率比較大的情況下一般把調(diào)頻天（層數(shù)）比較多、功率比較大的情況下一般把調(diào)頻天線改為其它形式、如雙偶極子天線。線改為其它形式、如雙偶極子天線。極化方式：水平極化極化方式：水平極化 功率容量：功率容量：3KW

7、雙偶極子天線雙偶極子天線 天線反射板和兩對半天線反射板和兩對半波偶極子組成。天線反射波偶極子組成。天線反射板邊框由矩形無縫鋼管制板邊框由矩形無縫鋼管制作，強度高并進行熱浸鋅作，強度高并進行熱浸鋅處理以達到防腐效果，天處理以達到防腐效果，天線振子用不銹鋼管制作，線振子用不銹鋼管制作，振子的支撐管用矩形不銹振子的支撐管用矩形不銹鋼管制作，鋼管制作， 振子內(nèi)的饋電振子內(nèi)的饋電部分全用黃銅制作。部分全用黃銅制作。 雙偶極子天線構(gòu)成雙偶極子天線構(gòu)成雙偶極子天線構(gòu)成雙偶極子天線構(gòu)成 該天線具有兩大特點：一是天線結(jié)構(gòu)設計簡單、先進合理，該天線具有兩大特點：一是天線結(jié)構(gòu)設計簡單、先進合理，天線穩(wěn)定性好，現(xiàn)場安

8、裝方便；二是頻帶寬、駐波比好。不同天線穩(wěn)定性好，現(xiàn)場安裝方便；二是頻帶寬、駐波比好。不同的安裝方向可獲得水平極化或垂直極化。的安裝方向可獲得水平極化或垂直極化。頻率范圍頻率范圍:4884MHz、87108MHz 功率容量功率容量:2.5KW天線增益天線增益: 7.5dB（相對半波振子）（相對半波振子） 極化方式極化方式:水平極化水平極化(垂直垂直極化極化) 在實際覆蓋工程中單片天線因具有一定的方向性，在實際覆蓋工程中單片天線因具有一定的方向性， 往往不往往不能滿足覆蓋要求。能滿足覆蓋要求。 但可以通過天線單元組陣組合成各種需要的但可以通過天線單元組陣組合成各種需要的場形，以滿足覆蓋要求。場形，

9、以滿足覆蓋要求。 2 面水平場形圖 3 面水平場形圖 4 面水平場形圖四層四面雙偶極子天線系統(tǒng)通過在不同方向安裝通過在不同方向安裝不同數(shù)量的雙偶極子不同數(shù)量的雙偶極子天線單元，可得到不天線單元，可得到不同水平方向性圖。同水平方向性圖。單偶極子垂直極化天線單偶極子垂直極化天線 簡易型垂直極化天簡易型垂直極化天線。一個天線單元含線。一個天線單元含一對半波振子及饋電一對半波振子及饋電系統(tǒng)，通常在垂直方系統(tǒng)，通常在垂直方向放向放24個這樣的單個這樣的單偶極子（層距偶極子（層距0.7 0.8 ）。）。 四層單偶極子天線構(gòu)成四層單偶極子天線構(gòu)成菱形板四偶極板天線 菱形板四偶極板天線工作于分米波第、電視頻段

10、（470860MHz），天線單元結(jié)構(gòu)如下圖 所示。天線單元板是由四對菱形偶極子（帶引向器）、一塊反射板、一個玻璃鋼防護罩和必要的同軸饋電裝置所組成。天線的輻射器為菱形板偶極子，偶極臂用螺栓固定在平行線的兩側(cè)，在偶極子的前方安裝了一對引向器，用聚四氟乙烯棒支撐在偶極子上面；在偶極子的后方緊靠饋電處，安裝了一塊用聚四氟乙烯板固定的電容板。反射板用鋁合金板制作。 特點：單元頻帶寬、增益高、易于架設、可靠性高。 以分米波天線系統(tǒng)中常用的四層四面組合式天線系統(tǒng)為例。該天線系統(tǒng)由十六面天線單元面、十六根 50同軸分饋電纜、一套 16路功分器和一根主饋電纜組成。發(fā)射機的功率通過主饋電纜送至功率分配器，在功率

11、分配器內(nèi)進行階梯式切比雪夫阻抗變換和功率分配，在分別由分饋電纜將功率送至各個天線單元面，天線單元面將射頻功率轉(zhuǎn)換成電磁波輻射到自由空間，從而完成將發(fā)射機輸出的射頻功率轉(zhuǎn)換成空間電磁波的任務。隙縫天線隙縫天線 亦稱開槽天線。導體圓管開縫作為振亦稱開槽天線。導體圓管開縫作為振子子,也稱開槽天線。縫隙可以在金屬平板表也稱開槽天線?？p隙可以在金屬平板表面上切出一條或多條窄縫而形成面上切出一條或多條窄縫而形成,隙縫為長隙縫為長條形條形,長度約為半波長長度約為半波長,在隙縫中點由同軸在隙縫中點由同軸線或波導來饋電。線或波導來饋電。 縫隙天線工作于電視米波第縫隙天線工作于電視米波第波段波段（167223MH

12、z）和分米波第和分米波第、波段波段（470860MHz） 。天線結(jié)構(gòu)設計簡單、先。天線結(jié)構(gòu)設計簡單、先進合理。采用合金鋁做矩形腔體，外罩為進合理。采用合金鋁做矩形腔體，外罩為玻璃鋼制作。具有增益高、損耗低、方向玻璃鋼制作。具有增益高、損耗低、方向性好、重量輕、風阻小且易于安裝和維護。性好、重量輕、風阻小且易于安裝和維護。天線頂部有避雷針，具有避雷性能。如圖天線頂部有避雷針，具有避雷性能。如圖 電視縫隙發(fā)射天線與其他形式的發(fā)射電視縫隙發(fā)射天線與其他形式的發(fā)射天線相比天線相比, 具有頻帶寬、增益高、駐波比小、具有頻帶寬、增益高、駐波比小、分饋線少、占用鐵塔面積小、安裝方便、分饋線少、占用鐵塔面積小

13、、安裝方便、免維護等許多優(yōu)點。免維護等許多優(yōu)點。 為了提高發(fā)射機的服務場強為了提高發(fā)射機的服務場強, 最簡單、最簡單、有效的辦法是采用兩副或更多的縫隙發(fā)射有效的辦法是采用兩副或更多的縫隙發(fā)射天線進行組陣天線進行組陣, 來提高發(fā)射天線的增益來提高發(fā)射天線的增益, 達達到提高發(fā)射機服務場強的目的。到提高發(fā)射機服務場強的目的。饋電系統(tǒng)饋電系統(tǒng) 同軸電纜同軸電纜功率分配器的安裝 功率分配器的安裝方式一般采用“吊掛式”安裝在鐵塔的內(nèi)部或桅桿側(cè)面的適當位置。 安裝功分器時，須防止其和鐵塔發(fā)生碰撞，以免使功分器變形而影響電氣性能。功率分配器功率分配器多工器多工器 多頻道合成器(簡稱多工器)，調(diào)頻多工器是一種

14、能用一套天饋系統(tǒng)發(fā)送多個頻點的無源設備，它的一個顯著特點是可以不必設置多個天饋系統(tǒng)，就能實現(xiàn)多頻點的同時發(fā)送。 實踐證明，利用調(diào)頻多工器技術，不但簡化了天饋系統(tǒng)，省卻了占用鐵塔的空間，而且又降低了設備的投資和運行費用。因此非常適合具有多套調(diào)頻節(jié)目的廣播電視發(fā)射臺使用。 它的位置是在幾部發(fā)射機和一副寬頻帶天線之間，一般是直接連接在機房內(nèi)發(fā)射機后面。組成多工器的重要部件組成多工器的重要部件 為了使一副寬頻帶天線能夠同時發(fā)送幾個頻道的節(jié)目，首先需要一個功率合成裝置。其次，欲使節(jié)目彼此互不干擾，頻率選擇裝置是必不可少的。 功率合成裝置有多種，其中最常用的是三分貝耦合器。三分貝耦合器具有功率分配和功率合

15、成的雙重功能，它是一個四端口器件。 組成多工器的另一個重要部件是帶通濾波器。典型多工器結(jié)構(gòu)典型多工器結(jié)構(gòu) 在廣播電視領域，一般有這樣幾種常見的多工器結(jié)構(gòu)：星點型、定阻抗型(或稱橋式型)和延時線型(或稱相敏型)。 星點型多工器是由兩個濾波器、星點和連接線組成的，所有的發(fā)射機通過濾波器及連接線與星點相連，星點又與天線連通。其中濾波器有帶通和帶阻之分，所以星點型多工器又可分為帶通型和陷波型兩種。多工器 圖 (a) 星點帶通型兩工器 (b) 星點陷波型兩工器 圖 (a)為星點帶通型兩工器的示意圖，S為星點。發(fā)射機1的工作頻率為F1，通過帶通濾波器BPF1和連接線L1連接到星點S；發(fā)射機2的工作頻率為F

16、2，通過帶通濾波器BPF2和連接線L2連接到星點S。為了保證兩部發(fā)射機之間的隔離度，從S點向左看過去的阻抗對F2頻率來說應該是開路的，從S點向右看過去的阻抗對F1頻率來說也應該是開路的，這可以通過調(diào)節(jié)L1和L2的長度來實現(xiàn)。對于多工器而言，當連接到星點的頻道數(shù)量增加時，連接線的長度需要優(yōu)化設計。比如，有三個頻道連接到星點，對其中任一個頻道來說，其余兩個頻道的連接線從星點看過去的阻抗對該頻道應該是開路的，這往往不容易做到。另外星點處接頭的頻帶寬度有一定的限制，而為了保證頻道之間的隔離度，要盡量使頻道間隔大一些，這樣合成的頻道數(shù)量就不能太多。一般在UHF頻段，頻道相對集中的一段頻率范圍內(nèi)，可以做到

17、4個頻道的星點型合成。星點多工器 星形雙工器適用于調(diào)頻發(fā)射機那樣的窄帶信號，里面由兩個不同頻率的帶通濾波器組成.它們對各自的頻率呈并聯(lián)諧振，信號無阻礙地通過濾波電路。 星點型多工器是由濾波器、星點和連接線組成的，所有的發(fā)射機通過濾波器及連接線與星點相連，星點又與天線連通。 星型雙工器是由兩個帶通濾波器諧振腔BPF1和BPF2與T型三通連接而成。每一個帶通濾波器諧振腔對應一個選定的頻率，而阻塞另一個頻率。3db耦合器簡介 三分貝耦合器結(jié)構(gòu)是由兩根長度為4的相互平行的帶狀金屬平板為內(nèi)導體。以一個封閉的、對稱配置的長方體金屬盒為外導體而構(gòu)成的雙線帶狀傳輸線。內(nèi)導體四個端子和外導體構(gòu)成四個端口，并轉(zhuǎn)換

18、成同型傳輸線與外電路接口，各端口有相同特性阻抗，均為50歐。當從1端輸入F3功率信號，在3端有一半功率輸出，且與1端同相，在4端也有一半功率輸出。但相位落后于1端90，在2端無輸出，故2端和1端是相互隔離的，可在這兩端口送人不同頻率的信號，實現(xiàn)雙工。理想情況下2端不影響耦合器性能，同時，1端的輸入阻抗與頻率無關，故呈現(xiàn)寬帶特性。三分貝耦合器本身就是一個簡單的雙工器。實際使用時2端會串擾出少量信號，所以，用吸收電阻吸收消耗。星型加橋式多工器多個頻率產(chǎn)生的互調(diào)頻率抑制方法 有三個頻率分別為，105.5MHz,94.2MHz,89MHz,其中105.5MHz單獨接一副垂直極化發(fā)射天線，94.2MHz

19、，89MHz通過星型雙工器合成后接一副垂直極化發(fā)射天線，由于兩付天線在同一發(fā)射塔上，所以105.5MHz的發(fā)射天線既是本頻率的發(fā)射天線，同時又是接收天線，它接收了94.2MHz,89MHz的信號，這兩個信號就會在105.5MHz的發(fā)射機功放上產(chǎn)生互調(diào)信號，所產(chǎn)生的頻率分別為105.5-89+105.5=122MHz,還有一個頻率是：105.5-94.2+105.5=116.8MHz，這兩個頻率又通過發(fā)射天線發(fā)射出去了，如果當?shù)赜袑Ш筋l率，或許正好在范圍之內(nèi)。互調(diào)頻率解決的辦法 1：把三個發(fā)射機通過三工器合成后通過一副發(fā)射天線發(fā)出去。而這要求發(fā)射天線必須是全寬帶的。由于多工器的隔離度高，相互串擾

20、的功率就很小了。 2：在105.5MHz發(fā)射機上接一個點頻的濾波器，而且隔離度只要大于30db,這樣當它的發(fā)射天線接收過來信號后，由于濾波器呈現(xiàn)出全反射，所以接收過來的信號無法到達105.5MHz的功放單元，所以也無法形成互調(diào)頻率，也就從根本上解決了干擾問題。多工器使用注意事項 多工器是無源器件，它承受的功率要大于發(fā)射機的功率，所以在安裝調(diào)整好后，一般無需進行再調(diào)整了，但在使用過程中，我們必須經(jīng)常注意相關的彎頭和銅管的接頭及插芯，由于長時間使用，加上機房的震動，可能會使以上這些東西出現(xiàn)松動現(xiàn)象，所以我們要注意一下各個彎頭及銅管接頭的溫度，當接觸不良時，溫度會很快上升，碰到這樣的問題必須及時解決，或更換彎頭，或更換插芯，把故障要處理在萌芽中。天線系統(tǒng)投入正常使用后應當注意以下幾點： 1）保證天線系統(tǒng)正常工作，應使發(fā)射機的輸出功率