雙頻雙極化廣播電視發(fā)射天線設計

馮建元，顧志忠

（遼寧數(shù)字廣播電視設備集團有限公司，遼寧 鞍山 114051）

雙頻雙極化廣播電視發(fā)射天線產(chǎn)品屬于地面無線廣播電視發(fā)射關鍵設備，該產(chǎn)品是遼寧數(shù)字廣播電視設備集團有限公司（以下簡稱為“公司”）自主研發(fā)的一種雙頻段（FM調(diào)頻段和VHF米波段）、雙極化（FM調(diào)頻雙偶極子板天線為垂直極化，VHF米波四偶極子板為水平極化）陣列發(fā)射天線。

1 產(chǎn)品技術背景

目前國內(nèi)調(diào)頻雙偶極子板天線和電視米波四偶極子板天線普遍采用一個發(fā)射塔，它們在發(fā)射塔上各自組成天線陣。由于各自使用獨立的反射板，所以組成的天線陣都各自占用很大的塔上空間。隨著中國信息技術迅速發(fā)展及廣播電視數(shù)字化進程的加快，發(fā)射塔上的多天線“共塔”現(xiàn)象比比皆是，塔上可用空間越來越少。

根據(jù)多年來生產(chǎn)發(fā)射天線產(chǎn)品的實踐和多方面聽取用戶反饋，筆者等人設想研發(fā)一種技術先進、結構合理、維護方便的新型發(fā)射天線，這也一直是公司研發(fā)的重點。

2 產(chǎn)品設計理念

雙頻雙極化廣播電視發(fā)射天線，是將調(diào)頻雙偶極子板天線和米波四偶極子板天線同時安裝在一塊反射板上，兩部天線同時獨立發(fā)射不同頻段的電視、廣播節(jié)目。兩部天線共用一塊發(fā)射板發(fā)射不同頻段信號通常會導致互相干擾，從而影響用戶收看（聽）效果，如何解決這一問題是本產(chǎn)品設計的技術關鍵點。研發(fā)過程中，安裝在同一塊發(fā)射板上的兩部天線采用了不同的極化方式和內(nèi)部平衡轉換裝置以及陷波電路等優(yōu)化結構，實現(xiàn)了等幅同相位饋電或旋轉場饋電，從而達到了兩部天線的可用隔離度，圓滿地解決了兩部天線共用反射板發(fā)射不同頻段信號所遇到的互相干擾難題，有效保證了兩部天線在各自頻段內(nèi)的正常工作。

3 產(chǎn)品結構和工作原理

雙頻雙極化廣播電視發(fā)射天線是由3個部分組成的1個工作系統(tǒng)，如圖1所示。

3個部分分別是：

1）垂直極化調(diào)頻雙偶極子板天線。包括：垂直極化調(diào)頻雙偶極子板天線輻射振子①；垂直極化調(diào)頻雙偶極子板天線平衡轉換器②；垂直極化雙偶極子板天線饋電入口③；垂直極化雙偶極子板天線底座④；底座安裝螺栓⑤；其中垂直極化調(diào)頻雙偶極子板天線輻射振子、垂直極化調(diào)頻雙偶極子天線平衡轉換器、垂直極化雙偶極子板天線饋電入口通過焊接成完整的發(fā)射元件，通過連接螺栓與垂直極化雙偶極子板天線底座連接在一起，垂直極化雙偶極子板天線底座通過連接螺栓與雙頻雙極化反射板連接在一起。

2）水平極化米波四偶極子板天線。包括：水平極化米波四偶極子板天線輻射振子⑥；水平極化米波四偶極子板天線平衡轉換器⑦；水平極化米波四偶極子板天線安裝包箍⑧；水平極化米波四偶極子板天線同軸管⑨；水平極化米波四偶極子板天線饋電入口⑩，通過焊接連在一起，水平極化米波四偶極子板天線安裝包箍與雙頻雙極化天線反射板連接在一起。

3）共用反射板?。采用“十”字形結構，橫、縱向尺寸為2500 mm×2900 mm，所用材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)碳鋼鋼管或不銹鋼方管焊接而成，碳鋼表面熱鍍鋅防腐防銹處理，不銹鋼表面作鈍化處理，整體為柵欄型反射網(wǎng)管結構。

垂直極化調(diào)頻雙偶極子板天線和水平極化米波四偶極子板天線共以一塊反射板為載體組成陣列天線中的單元板天線，此單元板天線在發(fā)射塔上組成2層4面或4層4面、6層4面等的天線陣，采用等幅、同相位饋電或旋轉場饋電，同一塊反射板上的天線通過不同的極化方式和內(nèi)部平衡轉換裝置及陷波電路優(yōu)化結構，達到兩部天線之間的可用隔離度。

調(diào)頻雙偶極子板天線和米波四偶子板天線都是偶極子板天線的有效組合天線產(chǎn)品，為了提高天線單元板及天線陣整個系統(tǒng)的增益，在其輻射振子下架設反射板以反射其輻射波的旁瓣和后瓣，加大前后比，從而有效提高天線增益。而且反射板也是天線輻射振子及其輔件的載體，更是天線安裝于發(fā)射塔上有效的安裝基礎。由于受調(diào)頻段及米波段天線波長所限，調(diào)頻雙偶極子板及米波四偶極子板天線的反射板都占用較大的空間。如果調(diào)頻雙偶極子板天線與米波四偶極子板天線共塔將會占用相當大的空間。

本產(chǎn)品集垂直極化調(diào)頻雙偶極子板天線和水平極化米波四偶極子板天線于一塊反射板，調(diào)頻雙偶極子板天線采用垂直極化發(fā)射方式，信號功率從饋入口進入，通過平衡調(diào)節(jié)裝置把不平衡饋電變成平衡饋電，經(jīng)垂直極化振子向外輻射電磁波。米波四偶極子板天線采用水平極化方式，信號功率從饋入口進入同軸管后平分成兩路，分別到達上、下兩組偶極子，實現(xiàn)不平衡到平衡饋電。由于采用前述優(yōu)化結構，兩部天線的隔離度符合技術指標要求，保證兩部天線各自的良好運行。

4 產(chǎn)品特征和應用效果

雙頻雙極化廣播電視發(fā)射天線的主要特征在于：將調(diào)頻雙偶極子板天線和米波四偶極子板天線同時安裝在一塊反射板上，可同時獨立發(fā)射不同頻段的信號而互不干擾，運行狀態(tài)良好?？朔艘酝鶄鹘y(tǒng)調(diào)頻雙偶極子板天線和米波四偶極子板天線“共塔”、不共反射板的缺陷，大大降低天線在發(fā)射塔上的占用空間。其設計思想獨特，天線結構合理，簡單實用，組合方便，重量輕，指標良好穩(wěn)定。

目前，公司生產(chǎn)的雙頻雙極化廣播電視發(fā)射天線已形成批量生產(chǎn)能力，其技術先進性、結構合理性和經(jīng)濟適用性被越來越多的用戶所認可，已被受理為國家發(fā)明專利產(chǎn)品。