宽频带低驻波比圆型电视发射天线制造技术

本实用新型专利技术涉及４０至９２兆赫的圆型电视发射天线。它采用直径２０至６０毫米的金属管制造天线。圆型振子周长为１．０７λ↓［０］至１．３０λ↓［０］，距振子平面０．２７λ↓［０］至０．３２λ↓［０］装有长１．５λ↓［０］至１．７λ↓［０］、宽为０．６λ↓［０］至０．８λ↓［０］的金属栅板，两平面间由５对长度为０．２９λ↓［０］至０．３３λ↓［０］的平行金属管相连接。该单元天线功率增益为１０分贝，ＶＳＷＲ≤１．１的相对带宽为２８％；ＶＳＷＲ≤１．０５的相对带宽为２０％、天线单元重量是其它同功率增益天线的１．４，风荷载是后者的１／７。（*该技术在2002年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电视发射装置，具体地说是一种40至92兆赫频率范围内的电视发射天线，它适用于国内外40至92兆赫范围的电视发射台。许多年来，人们努力研制驻波比S≤1.1。频带宽，增益高，投资少的40至92兆赫频率范围内的电视发射天线。因使用频率低、天线尺寸大，结构强度要求高，没有解决好驻波比、频带、功率增益及投入资金等方面的矛盾，而告终。目前，40至92兆赫范围内的国内外电视台多采用蝙蝠翼、框型、十字型、双环或偶极板等天线。四十年代开始使用的蝙蝠翼天线结构及馈电复杂，桅杆粗大，增益做不高且对铁塔强度要求高。例如四层1或2频道蝙蝠翼天线阵的桅杆直径为600至800mm或500mm左右，长度达30多米，天线及桅杆重达十几吨，风荷载为数吨。这样大的荷载必须使用结构强度足够大的自立式铁塔，建台经费中，仅铁塔(120米)及天馈线系统就需100多万元。这种天线调试困难，很多台的天线驻波比S达不到S≤1.1的要求四层天线功率仅为6.2分贝。结构及荷载决定了这种天线在40至92兆赫范围，很难把功率增益做高。该天线还有一个不足之处是水平场型只能是近似的圆型，不能进行定向发射。第二种天线是国际上使用的著名法国汤姆逊公司研制的带反射板的框型天线，该天线在使用频道内的驻波比S≤1.3，而S≤1.1的带宽不足3兆赫，单块天线的功率增益为7.5分贝。近年来，国内还使用的有单偶极板天线，该天线单元的驻波比在使用频段内，实际上只达到1.25，单偶极板天线的功率增益约为4.5分贝。上述两天线售价高，一般台站不易接受。十字型天线是目前众多中小功率电视发射台普遍采用的一种天线，该天线难以匹配，系统驻波比不好，而且这种天线要求天线支撑杆不能粗，限制了天线的层数，功率增益不高，一般1或2频道的十字天线采用二层，功率增益不足4分贝。实际和效果很差，是应当予以淘汰的天线。双环天线是广电部广播设备制造厂生产的一种新型天线。由于设计时采用的是1个波长圆环，且振子采用φ70至φ110mm左右的粗金属管制造，整个天线重量重风荷载大，48至92兆赫范围内的单块天线自重600公斤至1200公斤，对铁塔强度要求很高，至今很少有人应用。本专利技术的目的就是为克服上述不足之处，提供一种重量轻，风荷载小，价格低廉而其频带宽，驻波比小，功率增益高，安装调试简捷工作稳定可靠的，供40至92兆赫范围内电视发射台使用的宽频带低驻波比圆型电视发射天线。其单块天线驻波比S≤1.1的相对带宽超过25％，单块天线功率增益达10分贝，单块天线重量不超过300公斤，投入资金是同功率增益其它天线的三分之一以上。达到了改善布出效果，扩大服务范围和大大降低资金投入的目的。为了达到本专利技术的目的，专利技术人采用以下措施1、传统的理论认为，要得到宽的频带，振子的截面应足够宽。例如，国内某天线研究所设计的双环天线振子采用φ70至φ110mm的金属管，这势必加大了天线自重和风荷载，增加对铁塔的强度要求，加大资金的投入。技术打破传统设计方法，采用细的金属管制作振子，达到大幅度降低建台资金投入的目的。金属管可采用铜管，铝管，合金铝管，不锈钢管，镀锌的钢管，直径为φ25至φ60mm，当然塑料管外覆金属膜也是可以的。2、日本人在分米波段(300兆赫至860兆赫)研制的双环天线的理论是圆振子周长为一个波长，振子平面距反射板的距离为四分之一波长。本专利技术是在40至92兆赫范围内，采用圆周长大于1个波长的圆振子，选取环的输入阻抗呈现为感性，以便能采用下述3和4的方法，得到天线好的阻抗频率特性，即获得低的驻波比宽的频带。选取的振子周长Lo为1.07λo≤Lo≤1.30λo，振子平面距反射板的距离H为0.29λo≤H≤0.32λo。3、本专利技术将传输线理论中的多点补偿移置到天线设计上，利用终端短路的平行线呈现的感性或容性对振子输入阻抗进行共轭补偿。达到低的驻波比和宽的频带。本专利技术是在天线振子的输入端，终端以及平行传输线的中央五个部位接有双平行线。平行线上装有短路卡子，调整该卡子的位置即改变了电感量或电容量。该五个平行线一方面起到支撑作用，同时也起到补偿作用。它的长度Lo为0.29λo≤L≤0.32λo振子平面距短路卡子上平面的距离为0.10米至1.75米。4、通过3的补偿，天线在使用频段内的驻波比仅调到1.15～1.20。专利技术者把天线振子看成是接在无损传输线终端的谐振系统，人为地在每个振子终端0.01λo至0.15λo的范围内夹上感性金属棒(片)，以它作为这个振子初次级间的耦合元件，调整该耦合棒(片)的位置，直至获得低的驻波比和宽的频带。该金属耦合棒的长度为0.2米至1.8米其截面可是圆型，椭圆，矩型，方型的，可是是实心，也可是空心。调整完毕用特制的夹子牢牢固定在天线振子上，保证电接触良好。本专利技术研制的天线单元具有优良的电性能使用BT－10III型或BT－15型频率特性测量仪调测结果为单块天线的驻波比S≤1.1的相对带宽达28％，超过目前使用的任何40至92兆赫范围内电视发射天线。研制难度最大的1频道(48.5至56.5兆赫)圆型天线的驻波比S≤1.1的相对带宽达28％，绝对带宽为15兆赫，S≤1.05的带宽也达10兆赫，相对带宽为20％。用该天线组成的二层三面布置天线阵使用效果良好，经多次测量场强值，得到该天线阵功率增益达8.4分贝，单块天线单元的功率增益为10.2分贝。具体方法是天线中心高度为H1100米，发射机输出功率为1000瓦(P)天线系统效率η为85％，使用RR－3型在发射台东西南北各方向不同距离处，H2＝4米空中测量场强，利用视距内的场强公式E=88H1H2pηG·Jλd2]]>，式中H2＝4米，λ为中心波长，d为距台的距离(公里)，G为天线功率增益。根据上百个测量点测得的场强值，测得天线功率增益为8.4分贝，则一层三面天线增益为5.4分贝，即G＝3.47倍，单块圆型天线的功率增益G＝3.47×3＝10.4倍，即Gdb＝10.2分贝。该天线调试十分迅速，单块天线的驻波比S调至1.1，多至30多分钟，少则几分钟。在每块天线S≤1.1，阻抗变换器S≤1.1，主馈管S≤1.05，整个系统组合后略加调整，即可保证系统驻波比S≤1.1。本技术采用细的金属管加工天线，不仅减轻了天线的自重，还减小了风荷载。如单块一频道圆型天线自重仅有300公斤，是广电部广布设备制造厂生产的一频道双环天线每块重量的四分之一，风荷载是后者的七分之一。每块天线节约近一吨原材料。由于自重轻，风荷载小，圆型发射天线可安装在投资少的拉线式铁塔上，仅一个台即可节约购置同高度120米自立式铁塔和同功率增益的其它天线费用约100万元以上。圆型发射天线可根据服务区的不同形状，组成定向的或不定向的水平场型，使用起来十分方便。下面参照所绘附图说明本技术的一个实施方案。图1是宽频带低驻波比圆型电视发射天线的主视图。图2是宽频带低驻波比圆型电视发射天线的俯视图。图3是其侧视图。附图示出天线的具体结构。它由圆振子(1)、反射板(2)、平行传输线(3)、5对电抗性补偿用双平行线兼支撑(4)(5)(6)、感性耦合片(棒)(7)(8)、五支短路卡片(9)、跳接片及馈电为(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电视发射天线，其特征在于：ａ、采用直径不２０至６０ｍｍ金属管制造天线，圆型振子（１）周长为１．０７λ↓［０］至１．３０λ↓［０］（λ↓［０］为中心频率的波长），（１）与（３）所在的平面与金属栅板（２）平面之间距离不０．２７λ↓［０］至０．３２λ↓［０］；ｂ、金属栅板（２）宽度为０．６λ↓［０］至０．８λ↓［０］，长度为１．５λ↓［０］至１．７λ↓［０］；ｃ、（１）（３）与（２）之间由五对平行金属管（４）、（５）（６）相连接，整个天线以（４）为对称，（５）（６）接在圆环（１）两端，（４）（５）（６）的长度为０．２９λ↓［０］至０．３３λ↓［０］，（４）（５）（６）上接金属卡子（９），（９）可在（４）（５）（６）上端滑动；ｄ、两圆环（１）上接有金属棒（片）（７）和（８）；（７）、（８）通过Ｕ型夹与（１）平面相连接；（７）、（８）在（１）平面上移动的范围内为：距离圆环（１）终端为０．０１λ↓［０］至０．１６λ↓［０］；（７）、（８）可以是直线型的，也可是弧型的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李克勤，
申请(专利权)人：李克勤，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]