6、输入接头:L27 L36 LF45(7/8ELA) 7、功率容量:≤2.5KW 3、单偶极子天线
单偶极子天线是一种简易的垂直极化天线。可以用在整个调频广播的频段,如图3—1
所示,一个天线含有一对半振子及其馈电系统(带平衡转换器)均用铝合金管做成。通常是在垂直方向(振子轴线方向),放置2个或4个这样的单偶极子,加上它们的支撑物(钢管)构成一副调频天线,它辐射的是垂直极化波。由于可通过安装多层天线单元,(层距一般为0、7--0、8λ),从而在垂直面内获得较强的方向性,因而天线可以有相当的增益,在水平面内侧基本是作无方向性的辐射。但是因受其支持物钢管和铁塔的本身的影响其水平面方向图不可能是理想的圆。单偶极子天线的输入阻抗50Ω,也是采用50 Ω 的分支电缆及相应的功分器给各个天线单元馈电。单个天线单元的驻波比≤1.2(整个调频段),不如调频双偶极扳天线好,但因其价格较低,容易安装,方向性好,被许多调频台使用。单偶极子天线在出厂之前,可根据用户的具体工作频率,将其驻波比调的更好一些(如达到SWR≤1.1)。因此此类天线的实际使用效果是不错的。
三、功率分配器
功率分配器(简称功分器),它是天线的重要组成部分,是连接馈线与天线振子的关键环节。
其作用是将输入功率按一定比例(通常是相等地)分配到它的各个输出支路端口,同时在输入及所有输出端口都与所接馈线的特性阻抗保持极好的阻抗匹配。功分器由一组同轴的阻抗变换线及其相应的输入、输出接口组成。这是因为功分器的输入一般为50Ω,而输出端并联后的阻抗因端口的数量及所接分支电缆的特性阻抗不同而不同,因此在输入、输出端口之间必定要有阻抗变换,所以有人将它叫变阻器。
功分器中的阻抗变换线一般都是多节(2—4节)的λ/4阻抗变换线。其节数(总长度)是按输入、输出阻抗变换比及对工作带宽、驻波比的要求而选定的。当阻抗变换比一定时、变换线的节数越多,其功分器的频带越宽,驻波比的指标越好。当然这个功分器也就越长越贵。变换线中每节馈线的特性阻抗可按二项式分布阻抗变换电路或者按切比雪夫阻抗变换电路
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的公式进行计算。然后再按同轴线性阻抗公式;Zo=60/2lnD/d。以及它所传输的功率的大小,计算出各节变换线的内导体的外径(d)、和外导体的内径(D)的数值。
用户在选择功分器时,除应关注其功率容量、驻波比指标及工作频带等指标外,还要注意功分器的输入、输出端口的规格。我国的标准中,除与之对应的IF系列接头外,还有L系列接头(如L16、L27、L36、L52等)都是螺纹型接头。一般而言,法兰结构的接头气密性要好一些。必须注意,系统中使用的功分器的接头规格要和所有链接的电缆头规格一致,以避免出现电缆头转接的现象。功分器在出厂前都经过仔细的调试,其驻波比一般都在1.05以下,内外导体之间的绝缘电阻500MΩ以上,这样才能保证整副调频天线的总体指标。
四、主馈线
调频天线的主馈线现在都采用低损耗的、低驻波比的聚四氟乙烯螺旋绝缘波纹铜管射频电缆,特性阻抗为50欧。常用的型号有(如SDY—50-37—3、SDY—50—80—3等)。选用什么型号的电缆作为馈线主要考虑以下几点:
1、电缆在调频频段的功率容量要大于调频发射机功率(或多工器输出的总工率)还要留相当的余量。因为电缆产品的标称功率是在环境温度为40℃时的值,当馈线的工作环境温度超过40℃时,功率容量下降,如在50℃时将下降18%左右。
2、要满足部颁标准--GY/T5051—1994《电视和调频广播发射天线馈线系统技术指标》中对主馈线总损耗的要求,因为电缆直经越小单位长度的损耗就越大。如果发射天线距机房较远,主馈线较长,则可能选用容量功率直径大一些的电缆。这样一次性投资可能大些,但可以减少长期的功率损耗。
3、部颁标准还要求主馈线在调频频段内的驻波比小于1.08。
4、要求主馈电缆的绝缘电阻大于500MΩ,在一些环境较为潮湿的电台(尤其大功率发射),为了工作稳定往往还要给主馈线电缆充以干燥空气或氮气(30kPA的气压),因此要求电缆及其接头的气密性要好,电缆接头要采取密封措施。
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此外,处理好主馈电缆的防雷接地,至少在天线及机房两端分别将电缆头的外导体用宽铜带很好的与地线连接。在多雷地区最好在主馈电缆进人室内之前将外导体的护套剥开,用铜皮与地连接好。
五、调频天馈线的维护与管理
调频天线大多数都固定在铁塔上,特别是近几年来调频广播的快速发展,广播电台的数量在增加,发射机也不断的在更新换代,发射功率由过去几百瓦到目前1千瓦、3千瓦,有些地区达到10千瓦。调频广播己成为目前广播覆盖的主要手段,因此天馈线的维护管理己成为安全播出的主要内容。调频天线架设在几十米甚至几百米的高空,高空中风大,容易导致机械震动不止,金属构件易疲劳受损。加上室外温差较大、有的地方湿度大、酸雨等影响。因此天线上的绝缘材料和金属材料老化、锈蚀的较快,而天线安装的地方在高空,技术人员不能经常的去巡护,天线出现毛病不易被发现察觉。目前天线电气方面的维护项目和要求,参照部颁《电视和调频广播发射天线馈线系统技术指标》(GY/T 5051—1994)及《电视和调频广播发射天馈线系统技术指标测量方法》(GY/T 5052—1994)进行的。
天馈系统驻波比的升高,主要有以下几个原因:1)天线、功分器老化,损坏;2)天馈系统不牢固,出现摆动,连接头接触不良或结构松动;3)连接部位未充分接触,致阻抗不匹配;4)连接部位密封不良,进水或受潮,使馈线系统内部绝缘闪弧产生电击穿;长期受潮也会使铜皮发生氧化降低效率,在大功率运行时会出现发热现象。针对以上问题,要严格按照要求安装天馈系统,定期检查、检测每个连接点的密封情况及各单元指标。
具体的做法是:时常监视机房端主馈线的驻波比 (发射机面扳上反射波电压指示)的变化。如果发生变化应尽快查找原因,直至天馈系统驻波比指标恢复正常。为了找出发生问题主要的方法是:采用分段测量驻波比的方法,一般先在主馈电缆的终端接上50Ω标准电阻,在其输入端测驻波比,来判断是否主馈电缆的问题。如果不是,问题可能出在天线上面,此时可以进一步在天线上分段测量,判断是哪根分支电缆的问题,或着是那个天线单元的问题,根据自己的仪器条件,这项测量可以在塔上进行,也可以在塔下进行。根据经验,问题多出
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在雨雪天气之后,天馈线分支接头、功分器容易受潮进水,使绝缘电阻下降甚至形成短路。经过分段测量绝缘的办法也可以找到故障点,然后把它打开用热风吹干,进行重新密封,这样驻波比技术指标马上恢复。
再一方面经常定期测量馈线的绝缘电阻(≥500ΜΩ),检查外导体的接地状况,各接头是否紧固,馈线有无过热现象。充气的电缆应保持电缆内的气压,定期检查铁塔上天线部件的紧固情况有无松动、锈蚀、绝缘材料老化的现象。
六、调频多工器
调频多工器是调频广播用来实现多部不同频率的发射机共用一副发射天线的设备 ,也就是将多路调频广播信号混合成一路 ,在一副天线上发射出去。有了它可以省去架设多副天线的投资。特别是在城市发射台,一个铁塔上要安装多套电视发射天线和调频天线,而塔上可利用的高度十分有限,为了要播送多套调频节目,就必须使用多工器。使用多工器可以大大简化天馈系统,降低建设和运行费用。多工器的使用及调试是否满足天馈系统的要求,直接影响着广播电视节目的播出质量。
使用调频多工器可以解决多个发射机频率互调的问题,避免了对其他频段,尤其是导航频率的干扰问题。
1、调频多工器分类及其工作原理
调频多工器主要有星型、定向耦合型和混合型三种,其基本结构单元由双工器组成。 1.1、星型双工器
星型双工器是由两个带通滤波器谐振腔和一个T型三通彼此连接构成,每个带通滤波器谐振腔对应特定频率,并阻塞另一个频率。星型双工器结构简单、价格低廉,其输入端有窄带特性,带通性则取决于带通滤波器特性。星型双工器由于很难保持高串扰抑制度,要求工作频率的间隔越大越好,至少在2MHz以上。同时由于星型双工器损耗较大,在大功率应用中需要配备专门的冷却系统冷却。 1.2、定向耦合型双工器
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定向耦合型双工器,又称为桥式双工器。其构成主要包括两个3dB耦合器、两个带通滤波器和一个吸收电阻以及长度相等的同轴馈管。定向耦合型双工器其构成和结构较为复杂,但比较容易获得较小的频率间隔和较高的隔离度,功率容量也较大,因此造价较高,常用于多频点、大功率的调频发射机房。 1.3、混合型双工器
混合型双工器,是由星型和定向耦合型双工器组合而成。由于采用两种组合的混合结构,可以根据实际频率间隔和整体发射环境及应用要求灵活的进行配置,造价相对于单一结构而言较为低廉。
2、调频多工器的调试
衡量调频多工器在天馈系统中的性能,主要有三个指标:一是隔离度,指双工器对两个不同频率信号之间的隔离能力,隔离能力较低,两信号间则会产生互调,降低调频广播质量。一般隔离度要求优于35dB;二是插入损耗,也称输入和输出口间的电平差值,要求小于0.25dB;三是各输入端口的反射损耗,即输入端电压驻波比要求小于1.1。
调频多工器的调试多使用网络分析仪来完成,使上述三个性能指标达到最优。方法是先调试部件再调试单元,最后调试整个系统,反复的检查和调整所有指标,直至整个系统的指标符合发射系统的要求。网络分析仪RF输出端依次连接各窄带输入口,RF输入端依次连接输出端口,宽带输入口和吸收负载端连接标阻为50欧。两组腔体需兼顾调整,使各窄带输入口反射与插入损耗达到最佳状态。然后,将RF输入端接至吸收负载处,测量各输入信号在吸收负载端的隔离度。最后,将RF输入端接至宽带输入口,测量各窄带输入和宽带输入之间的隔离度,要求达到35dB以上。经过2到3次的反复调试,最后在发射机的输出端口上测量,直至所有指标符合要求。 3、调频多工器的维护 3.1、多工器的安装
对于调频多工器要求使用导电性能好、抗氧化、耐腐蚀和膨胀系数较低的材质制造,以延长使用寿命。在多工器安装过程中各接口和接插件要紧密结合,避免出现松动,多工器需
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垂直安装在发射机附近,安装调试后不能随意移动或倾斜,以免影响多工器性能。 3.2、多工器的温升
一般情况下,随着多工器插入损耗的增加,温度会逐渐上升,致调谐频率偏离工作频率,反映在发射机上则是反射功率增加、驻波比升高,严重时可能发生驻波保护,停机冷却后则恢复正常。通常异常温升情况的出现多是由接触不良或接口松动造成的。 3.3、多工器的检测
具体的做法是:时常监测发射机的驻波比的变化情况,如果发生变化应尽快查找原因,直至驻波比指标恢复正常,发射机才可以正常工作。可采用分段测量驻波比的方法,一般先在每个双工单元的终端接上50Ω标准电阻,在其输入端测驻波比,来判断是否由哪个双工单元引起的问题,然后逐个排除。
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