新型中波小型发射天线

新型中波小型发射天线
[摘要]本天线将传统理论提出的小天线，套筒天线、折叠振子天线、锥面天线及多重调谐天线相融合，利用现有世界上提出的新的天线理论作参考而成功研制的一种高效率、宽带宽的小天线。

[关键词]新型；中波；天线
中图分类号：tn822+.2 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）12-0053-01
随着科学技术的发展，出现了一种小型中波发射天线，它不仅投资小、减少了天线的占地面积，其发射效果也不逊色于传统的发射天线。

大家都知道传统的中波天线，其高度一般在0.25λ-0.53λ之间，且敷设有与天线高度相比拟的每隔3度的大面积辐射状地网，这种发射天线的机理符合麦克卫斯理论及波印亭矢量，即利用全开放式电容（分布参数）进行发射。

在天线体上形成电压最大点及电流最大点而向外辐射电磁波，靠电场和磁场的交替变化在空间形成电磁波，所以在天线周围形成了一个很大的感应场，电台、电器设备之间，相互干扰严重。

天线的输入阻抗与发射机不匹配在天调室内加阻抗匹配网络。

如图1所示。

下面我们介绍小型发射天线（锥面顶负荷天线）
我们知道天线是一个换能装置，一个好的天线就是能高效的将各信号源提供的电能转换成电磁能发射与空间。

目前可以被接受的一种新理论是，无线电波可以理想的设想成为由一对横向交替的场来
产生，这两个场就是电场和磁场，这两个场在空间以光速传播，且几何上是正交的，时间相位上是绝对同步的，对于一个小于1/4λ的天线系统，我们可以看成是点源辐射。

所以当在距离发射点一定距离收测时，电磁波几乎是一个理想的平面波。

如图2所示。

根据麦克斯韦理论和波印亭矢量合成技术，因为小型天线高度只有1/5λ-1/20λ，所以看成是一个点源发射天线，天线利用上锥体产生一个电场，用垂直发射产生一个磁场，电场和磁场在天线周围同步的正交的产生形成电磁波，与空间波阻抗进行匹配，所以此天线感应场很小，大部分都是辐射场。

下面我们看看此天线是怎样提高辐射效率的。

1、利用谐振原理，提高天线的q值使锥面顶产生一个高电压来提高发射电场。

2、利用不锈钢材料的优良电磁特性减小天线的涡流产生的磁损提高磁场效率。

3、利用圆锥面顶的缓变原理压缩电磁波，使天线以地波传输为主，天波传输为辅，来提高接受场强。

4、利用锥面顶与垂直发射体的综合特性阻抗的降低，使天线体易与发射机匹配。

5、利用敷设小地网，增设天线高频地的方法，降低地阻提高辐射效率。

6、利用玻璃钢优良的高频特性做支撑体及介质来增大天线的电容量，降低容抗来提高发射天线的效率。

通过下列方法降低了天线高度。

1、利用分布参数与集总参数相结合的方法给天线底部加载来降低高度。

2、利用锥面顶负荷的缓变原理使天线的高度降低。

3、利用玻璃钢高的介电常数，增加天线的电容值，降低天线容抗来降低
天线高度。

一种新的天线，要与发射机得到良好的匹配，匹配网络的设计很关键，此天线设计的网络不但有阻抗匹配功能而且有移相功能、带宽补增功能及防雷功能。

本电路的匹配电路与传统天线一样，以下主要介绍带宽补偿原理及防雷措施。

1/4λ天线在开路或短路时，引入的电抗分量是与频率有关的，假如碰巧与负载特性的电抗分量变化趋势相反，则可起到补偿作用。

以4︰1阻抗变换为例，将12.5ω变换成50ω，经25ω特性阻抗做二级变换。

首先在阻抗圆图上找到归一化的12.5ω，12.5/50=0.25，将50ω为底的0.25换底到25ω线上，0.25×
50/25=0.5作第二节，如图5所示，在什么线上转圆，圆就得用什么线归一，归一即除以该线的特性阻抗z或乘以该线的z为底，在不同的线上转圆，圆就随时改变归一状态，简称换底，然后转到1/4λ第三点，此时得到了25ω线上的z点，换底到50ω，即得第四点，此时就匹配了，仅为本频，不必转圆，转圆图的目的是为了计算阻抗带宽曲线，对于f0±δf，如上法就得到图7的阻抗曲线。

图6是未经匹配的负曲线，图七是经过匹配后的曲线。

由图7可以看出，低频偏感性，高频偏容性，此时在其高阻抗端串入一段λ/4开路线，相当于串联谐振电路，即可得到补偿作用，串联线的特性zs=zt（n-1），n为变阻抗比，也可以在低阻抗端加并联补偿网络，即并联谐振电路，并联一段1/4λ的终端短路线zp zp=zt（n-1）
显然，若两项补偿都加上带宽将更宽，电抗分量减小
防雷措施：
1、雷电特性：
电流脉冲峰值可达数十到数百ka。

脉冲宽度为：20μs--100μs。

脉冲上升时间：5μs。

主放电时间为：30μs--50μs。

主放电梯度可达200kv/μs。

2、放电措施：
利用μh级电感线圈泄放雷电的直流成分。

利用pf电容隔断天线与发射机的直流通路。

利用石墨放点球泄放雷电的脉冲峰值电流。

利用移相网络延迟其对发射机的影响。

小天线的技术参数：发射功率：100w—200kw。

频率范围：530—1610khz。

输入阻抗：50ω--230ω任选。

工作带宽：vswr≤1.2时，δf≥20khz。

vswr≤1.25时，可满足数字广播的要求。

指定频率驻波比：vswr<1.1。

极化方式：垂直极化。

方向性：水平面内全向。

增益：（相对于λ/4直立天线）0—0.3db。

电磁波传播方式：地波传输为主。

地网占地面积：≤200平方米。

地面占地面积：<30平方米。

天线高度：<25米。

重量：3—4t。

抗风能力：10级。