一种新型顶负荷自立式中波天线的应用实践(2)
鉴于以上情况,我们在选择榆林台发射天线时将76米(或100米)传统自立式和76米新型锥面顶负荷自立式天线作为备选方案,并对它们的参数进行了对比分析。
2.传统76米自立式和锥面顶负荷76米自立式天线的阻抗对比
锥面顶负荷76米自立式天线阻抗值由咸阳广通电子科技有限公司提供,76米自立塔阻抗值由实际测量获得,阻抗对比值及变化曲线见下表1和图1:
3.传统120米自立式和76米锥面顶负荷自立式天线的阻抗对比
120米自立塔阻抗值由实际测量获得,锥面顶负荷76米自立式天线阻抗值由厂家提供,具体阻抗对比值及变化曲线见下表2和图2:
从上面的两组天线阻抗数据及图形对比可以看出,在中波全频段530KHz1602KHz范围内,76米锥面顶负荷自立式中波天线阻抗特性和带宽明显优于76米自立式中波天线;与120米自立式中波天线相比其阻抗变化范围小,也有一定优势;可确保在任何一个频点上面都能很好的实现阻抗匹配;在驻波比≤1.25时,带宽达到40khz以上。
4.新型76米锥面顶负荷自立式中波天线(结构示意图见图3)的原理简析
(1)利用锥面缓变原理,降低终端反射和谐振频率,天线的长度虽然变小,但也不影响天线的效率。
(2)利用天线长细比原理,降低阻抗的变化率,提升天线带宽。根据天线的长细比原理,振子天线的输入阻抗随电长度而变化的剧烈程度主要取决于天线的特性阻抗。特性阻抗越大,输入阻抗随电长度的变化就越激烈,天线的阻抗带宽就越窄;反之,特性阻抗越小,天线的阻抗带宽就越宽。振子天线的特性阻抗主要取决于长细比,即Ω=2(2L/a),其中L是天线振子臂的长度,a是天线臂的半径。Ω越大,天线的特性阻抗就越大,因此,在同样长度条件下,粗振子天线具有较宽的工作带宽。粗振子有较低的特性阻抗,而不对称的结构形式可以起到类似电路中的参差调谐的作用,从而有效地展宽阻抗带宽。
(3)利用串、并联加载技术调整天线输入阻抗,提升天线发射效率。在锥面顶负荷天线的中部某点处加入一定数值的电感就构成了电感加载,该电感可以抵消该点以上线段对该点所呈现的容抗的一部分,从而增大加感以下天线部分的电流。显然它对加感以上部分以上的电流分布不起作用。加感线圈放置在天线的中部可获得最大的效率增益。
(4)利用并馈技术改善天线与网络、馈线的匹配难度。除在锥面顶负荷天线底部并馈外,也可在天线顶端馈电,馈电点在锥面顶和垂直接地线的顶端之间,垂直线的接地端是电流波腹点。这种馈入方式的优点是当天线的集合高度低于入/4时,垂直线段上的电流分布比较均匀,有效高度接近几何高度,在天线输入端为一感抗(垂直接地线)和一容抗(伞顶)相并联,如选择适当,可很好地与馈线匹配。
(5)利用双锥天线理论,提高辐射电阻,提高了小天线的带宽。对于无限长的双锥天线,由于只有TEM波传输,而且没有反射,因而其输入阻抗即为双锥天线的特性阻抗,即
Zin=zc=120ctg(00/2)
上式适用于对称双锥天线。置于理想导电面上的直立单圆锥天线的输入阻抗是对称双锥天线的一半,即
Zin=zc=60ctg(00/2)如下图4
双锥天线的输入阻抗和圆柱偶极子天线相类似,随电长度的变化十分剧烈,因而小锥角双锥天线不具有宽频带特性。如果锥角够大,圆锥天线的输入阻抗和输入电抗随koh的变化都十分平缓,尤其是在200接近90°时,这种天线的输入电抗在koh>n/2以后几乎为零,其输入阻抗接近50Q,因而这种天线具有很宽的阻抗带宽。
因为上面所述原因,76米锥面顶负荷自立式中波天线与现有传统中波发射天线相比,能提高天线的辐射电阻,降低电抗分量,拓展天线带宽到40KHz,使天线的辐射效率提高,完全可以满足中波数字广播的播出要求。
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