广播电视发射台的主要设备包括了:信号源系统、发射机设备以及铁塔和天馈线系统。
在广播电视传输的各个环节中,天馈线系统是各环节中.终的主要设备之一,其作用是将广播电视信号以电磁波的形式向空间传送能量。
天线可以向周围辐射电磁波能量,在计算天线辐射场强时,天线的增益若能提高3dB,则相当于发射机有效功率提高一倍。因此,使用较高增益的天线更具有较大的使用价值。
二、天线的发展
1、1887年郝兹在验证电磁波存在时使用了双球发射天线和单环天线。
2、1897年出现了能实现5Km通信的大型长波天线。
3、1901年马可尼研制出..付大型垂直极化天线实现3700Km远程通信。
4、20年代初中波天线兴起和发展,从T型、Г型和伞型天线到后来的拉线式或自立式铁塔天线。凌风公司在2003年又率先研制出了自立式缩短型曲线式中波电小天线
5、30年代雷达的出现推动了喇叭天线 透镜天线 介质天线、缝隙天线等超短波天线的诞生。1928年着名的八木天线研制成功并推广应用至今。
6、40—50年代:蝙蝠翼天线、带有反射板的各种半波振子天线、大功率缝隙天线迅速发展。长、中、短天线基本定型。
7、随着科技的发展,高增益、宽频带、高分辨率、快速扫描的天线大量出现,相控天线取得了突破性发展,现代天线已有微带天线、有源相控天线、超导天线、四维天线等。更有向小型 化、轻便、隐形化的发展趋势。
三、天线问题求解的基本方法
1、解析法:对形状极为简单的天线求得..解。
2、近似解析法:变分法、微扰法、迭代法、几何光学法几何绕射法、物理绕射法等。
3、数值法:利用计算机进行运算,可用纯数值法,也可用矢量法。但是,较为复杂的天线,仍然是用多次实验的方法优化出来的,某些电参数用经验公式或实验曲线计算。
四、天线的主要参数
1、天线的输入阻抗
线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。
天线与馈线的连接,.理想的情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗,这时馈线终端没有功率反射,馈线上没有驻波。
线的输入阻抗与频率有关。天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量,使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数,行波系数,驻波比和回波损耗,四个参数之间有固定的数值关系,使用那一个常取决于使用者习惯。在我们日常维护中,用的较多的是驻波比和回波损耗。一般发射天线的输入阻抗为 50Ω。
驻波比就是行波系数的倒数,其值在 1 到无穷大之间。驻波比为 1,表示完全匹配;驻波比为无穷大表示全反射,完全失配。在天线系统中,一般要求驻波比小于 1.1,但实际应用中 VSWR 应小于1.15。过大的驻波比会加大发射机反射功率。
回波损耗就是反射系数..值的倒数,以分贝值表示。回波损耗的值在 0dB 的到无穷大之间,回波损耗越大表示匹配越差,回波损耗越大表示匹配越好。0 表示全反射,无穷大表示完全匹配。在天线系统中,一般要求回波损耗大于 26dB。
2、天线的极化方式
天线辐射的电磁波可以是线极化,椭圆极化或圆极化。
极化是指电场矢量端点随时间变化时运动轨迹的形状,取向和旋转方向。电场矢量在空间任何瞬时固定不变的电磁波称线极化波。
工程上电场矢量和地面平行的称水平极化;与地面垂直的称垂直极化波;与地面倾斜某一角度的称斜线极化。当电场时间顺时针方向旋转是右旋极化,向反时针方向旋转是左旋极化。而轨迹为一椭圆则为椭圆极化。
辐射某种极化电磁波的天线,称为某种极化天线。
极化损失就是发射天线的极形式和接收天线的极化形式不同时,接收功率的损失为极化损失。
3、天线的增益
天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,它是选择发射天线.重要的参数之一。
一般来说,增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度,而在水平面上保持全向的辐射性能。表征天线增益的参数有dBd 和 dBi两种。dBi 是相对于点源天线的增益,在各方向的辐射是均匀的;dBd 相对于对称阵子天线的增益 dBi=dBd+2.15。