天線在廣播電視信號(hào)發(fā)射中的應(yīng)用電視發(fā)射天線電視發(fā)射天線的特點(diǎn)和要求

1．電視發(fā)射天線的特點(diǎn)（1）頻率范圍寬。我國(guó)電視廣播所用的頻率范圍：1～12頻道（VHF頻段）為48.5～223MHz；13～68頻道（UHF頻段）為470～956MHz。（2）覆蓋面積大。

2．對(duì)發(fā)射天線的方向性要求要求發(fā)射天線在水平面內(nèi)無(wú)方向性，而在垂直面內(nèi)有較強(qiáng)的方向性，以有效地利用電波能量，使能量集中于用戶所在的水平方向，而不向上空發(fā)射。

3．要解決零點(diǎn)填充問(wèn)題在以零輻射方向?yàn)橹行牡囊欢ǖ牧Ⅲw角所對(duì)的區(qū)域內(nèi)，電視信號(hào)變得十分微弱，因此零輻射方向的出現(xiàn)對(duì)電視廣播來(lái)說(shuō)是不好的，所以要解決零點(diǎn)填充問(wèn)題。

4．對(duì)極化方式的要求由于工業(yè)干擾大多是垂直極化波，因此我國(guó)的電視發(fā)射信號(hào)采用水平極化，即天線及其輻射電場(chǎng)平行于地面。電視信號(hào)比語(yǔ)音廣播信號(hào)包含更多的信息，所以說(shuō)電視廣播發(fā)射的功率通常很大，提高天線饋電效率非常重要。因此，要求電視發(fā)射天線能在很寬的頻帶內(nèi)滿足對(duì)駐波比的要求，使天線與饋電系統(tǒng)處于良好的匹配狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)場(chǎng)天線圖5-16正交電基本振子及其坐標(biāo)圖5-16為正交電基本振子及其坐標(biāo)，兩電基本振子分別沿x方向與y方向放置，且兩電基本振子的電流大小相等，相位相差π/2，即I1=I2，相位差ψ＝π/2，則在電流元組成的xOy平面內(nèi)的任一點(diǎn)上，它們產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)分別為（5-2-1）令式（5-2-1）中 ,I1=I2＝I,略去因子e-jβr且時(shí)間因子ejωt用cosωt表示，又因?yàn)镮1與I2時(shí)間相位相差90°，故E2中的時(shí)間函數(shù)為sinωt，則式（5-2-1）又可以寫(xiě)成下面的形式：（5-2-2）在水平面內(nèi)任意點(diǎn)上兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)的方向相同，所以總場(chǎng)強(qiáng)就是兩者的代數(shù)和，即E=E1+E2=A(sinφcosωt+cosφsinωt)=Asin(ωt+φ)式中,A是與距離r、電流I和電流元長(zhǎng)度l有關(guān)而與方向性無(wú)關(guān)的一個(gè)因子。（5-2-3）歸一化方向性函數(shù)，則有其方向圖見(jiàn)圖5-17。式（5-2-4）表明，在xOy平面內(nèi)，場(chǎng)強(qiáng)的大小與φ無(wú)關(guān)，均可達(dá)到最大值1，穩(wěn)態(tài)方向圖為圓。任何瞬時(shí)方向圖同電基本振子的方向圖相同，呈8字形，但這個(gè)8字形的方向圖隨著時(shí)間的增加，圍繞z軸以角頻率ω旋轉(zhuǎn)，其輪廓是一個(gè)圓，屬于圓極化波。由圖5-17可見(jiàn)，旋轉(zhuǎn)場(chǎng)天線方向圖是一個(gè)“8”字形，以角頻率ω在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，其效果是在水平面內(nèi)沒(méi)有方向性，穩(wěn)態(tài)方向圖是個(gè)圓。這就是稱這種天線為旋轉(zhuǎn)天線的由來(lái)。（5-2-4）圖5-17旋轉(zhuǎn)場(chǎng)天線方向圖(a)單個(gè)電流元的方向圖；(b)旋轉(zhuǎn)場(chǎng)由于電流元的輻射比較弱，因此實(shí)際應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)天線是用半波振子或折合振子代替電基本振子組成的，此時(shí)水平面的方向圖近似于圓（見(jiàn)圖5-18）。合成場(chǎng)的方向性函數(shù)為（5-2-5）也近似于旋轉(zhuǎn)場(chǎng)狀態(tài)。電場(chǎng)仍近似為圓極化波,它的方向圖偏離全方向圖不大于1.5dB。圖5-18電流幅度相等,相位差為90°的正交半波振子的水平面方向圖圖5-19正交半波振子陣圖5-20旋轉(zhuǎn)場(chǎng)天線的饋線連接電視發(fā)射天線

1．蝙蝠翼天線的結(jié)構(gòu)及原理分析蝙蝠翼天線基本單元的原形也是粗偶極天線，它的演變過(guò)程如圖5-21所示。當(dāng)考慮天線應(yīng)具有寬頻帶阻抗特性時(shí)，即當(dāng)工作頻率變化時(shí)，要求天線的特性阻抗Zc變化要小；為此，要求振子的特性阻抗要小，要采用粗振子天線，如圖5-21（a）所示，其振子的特性阻抗Z0可用下式計(jì)算：式中，d是振子直徑，當(dāng)要求特性阻抗Z0低時(shí)，振子的直徑d就要加粗。圖5-21蝙蝠翼天線的演變圖5-22蝙蝠翼圖5-24電視發(fā)射天線表5-4蝙蝠翼天線的層數(shù)與增益的對(duì)應(yīng)值（以半波振子為參考）4．對(duì)方向圖零輻射點(diǎn)的填充

(1)天線上、下兩半部不同相或不等幅饋電。例如對(duì)各層振子進(jìn)行不等幅饋電，對(duì)上面的N/2層與下面的N/2層的饋電幅度為7∶3，N為總層數(shù)。適當(dāng)?shù)乜刂聘鲗娱g的距離和電流相位，也可以使波瓣略向下傾斜，消除垂直平面零輻射方向的出現(xiàn)。圖5-25零輻射點(diǎn)圖5-26零輻射點(diǎn)填充(a)下傾角為θ;(b)下傾角為θ1

(2)機(jī)械上不共面排列。調(diào)整多層天線最上面的一或二層單元，使其下傾一個(gè)角度θ′，如圖