CN101728608B - 中波同轴适配器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中波同轴适配器,包括同轴谐振腔,所述同轴谐振腔内设双调谐回路,由发射机发射的中波信号输出经过90°相移电路和同轴谐振腔内的双调谐回路输出至天线。本发明由于采用了上述技术方案,使天线与发射机处于完全隔离状态,利用同轴谐振腔及集总参数理论组成锐截止带通滤波器,再将同轴谐振腔输出经过90°相移电路,使带通滤波器的阻带呈低阻特性,以减少旁频干扰,再次进行阻抗匹配,这样就起到良好的防雷作用,上下边带对称性好,进而可以大大节约资源,降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种中波同轴适配器。
背景技术
随着科技的飞速发展,中波广播的频道资源越来越短缺。且由于中波广播发射台的天线占地面积很大,若一个频率用一副天线,就会使天线的利用率降低,且使天线占地面积扩大。因为一个发射台一般都有多个频率同时播音。还有一个原因,由于中波天线都很高,所以遭到雷击的危害也最大。随着无线数字化的发展,中波发射数字化也势在必行。数字化广播对发射天线的要求很高,若天线带宽不够,且上下边带不对称性加大,都会使数字信号产生丢失及错码,影响播音质量。
图1所示为传统双工中波发射天线的调配网络,其中网络的两端分别连接到发射机,f1、f2分别对应不同的发射频率,发射机发射的中波信号经该调配网络调配后输出至天线2,底加载电路4一般由对地电感或电容,或电感电容并联电路组成,我们知道,中波发射天线的阻抗随频率变化很大,且其中一路阻塞网络的视在功率非常大,由于阻塞网络的加入,使匹配网络的视在功率也加大,因此为使分支点的阻抗对两路信号均等,全部网络的视在功率降低,需在天线底部加底加载电路,使双工中波发射天线调配网络的两路阻抗的实部接近,虚部正负相反,绝对值相近。其存在以下缺陷:所用元器件多,结构复杂;整个元器件放在一个完全屏蔽的调配室内,互耦现象严重,造成电路的不稳定因素增大;整个网络都由电感、电容直接连接,防雷效果差;由于所用元器件都为电容、电感,所以对无线的边带阻抗有很大影响,使无线带宽变窄,发射机工作不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种中波同轴适配器,有效的改善整个系统的传输带宽性能。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:中波同轴适配器,包括同轴谐振腔,所述同轴谐振腔内设双调谐回路,由发射机发射的中波信号输出经过90°相移电路和同轴谐振腔内的双调谐回路输出至天线。
所述双调谐回路包括两个耦合的电感线圈。
所述90°相移电路设于90°相移电路腔内,起屏蔽作用。
所述同轴谐振腔与天线之间还包括多工阻塞电路,中波信号经同轴谐振腔内的双调谐回路,再经过多工阻塞电路输出至天线,能使天线工作在多工状态。
所述多工阻塞电路设于多工阻塞腔内,起屏蔽作用。
所述同轴谐振腔、90°相移电路腔、多工阻塞腔为一体结构,以使其结构紧凑。
本发明由于采用了上述技术方案,使天线与发射机处于完全隔离状态,利用同轴谐振腔及集总参数理论组成锐截止带通滤波器,再将同轴谐振腔输出经过90°相移电路,使带通滤波器的阻带呈低阻特性,以减少旁频干扰,再次进行阻抗匹配,这样就起到良好的防雷作用,上下边带对称性好,进而可以大大节约资源,降低成本。
附图说明
图1为现有技术中波天线调配网络的原理图。
图2为本发明中波同轴适配器的原理图。
图3为双端短路谐振腔等效电路的原理图。
图4为同轴谐振腔的电磁场分布图。
图5为双调谐回路的原理图。
图6为双调谐回路等效电路的原理图。
图7为最大平坦特性曲线。
图8为带通滤波器幅频特性曲线。
图9为本发明中波同轴适配器的结构示意图。
图10为本发明中波同轴适配器的应用系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步描述。
图2所示为本发明中波同轴适配器,包括同轴谐振腔3,所述同轴谐振腔3内设双调谐回路,由发射机1发射的中波信号输出经过90°相移电路和同轴谐振腔3内的双调谐回路输出至天线2。所述双调谐回路包括两个耦合的电感线圈。
双端短路的同轴谐振腔与其内部的集总参数器件若谐振起来,其损耗在中波传播带宽内很小,可以略去不计,所以有助于提高传输效率,其等效电路如图3所示,其中
Goc为开路辐射电导,λ是谐振波长
n=1、2、3……
其中,Z是并联谐振器的电抗斜率参数,x是谐振器输入的电抗分量,y0是谐振器的特性导纳,yλ是谐振器单位波长的特性导纳,α是衰减常数,Q是品质因数。
同轴谐振腔利用特性阻抗为50Ω;75Ω;150Ω;230Ω分别设计其大小,以加强同轴腔内两线圈的耦合度,使两电感线圈处于临界耦合状态,使同轴谐振腔内部处于本频谐振状态,则腔体内电磁场处于TEM状态,且调直线圈抽头使双调谐回路的阻抗与发射机的输出阻抗相匹配。同轴谐振腔内电磁场的分布如图4所示。由于双调谐回路的阻抗特性呈并联特性,而天线的阻抗特性呈串联特性,两网络相串后,有频率补偿作用。
天线的输入阻抗是一个复数阻抗,要使发射机与天线达到完全的匹配状态,就需要一个与天线产生谐振的匹配网络,而传统的调配网络为简单的单调整网络,其振幅特性的平坦部分比较窄,相位随频率的变化比较大,而发射机输出要求,特别是数字发射机对负载的要求比较严格,不但要求在通带内振幅特性平坦且要求相位变化要慢,为了改善发射机指标,就必须考虑调配网络的设计。为了节约资源,天线一般工作在多工状态,那么我们用带通来限定各个通道的范围也是很有必要的。为此,综合考虑,我们设定了同轴腔式双调谐回路变阻抗带通滤波器,双调谐回路在负载阻抗一定时,带宽较宽,如图5和图6。
设
其中ω0为中心角频率;Q2为次级电路的品质因数:
运用 的关系和 的条件得(a)式:
式中
我们需要最大平坦特性,由(b)式可知:
同时,初次级都调谐在工作频率f0上时,初级输入电阻:
最大平坦特性电路的衰减特性|D|如图7,根据(a)(b)式,可得最大平坦时,
在中心频率处(x=0)
若用P表示相对衰减,则有
则可得相对频偏x与耦合系数k的关系如下:
利用上述公式可得,初次级的品质因数Q1Q2与输入电阻RC的表示式:
根据上述以上公式就能确定电路的各种参量。
利用同轴谐振腔及集总参数理论组成锐截止带通滤波器,使带通滤波器的可通带在VSWR≤1.2时,25KHz≤Δf≤30KHz。如图8所示为带通滤波器幅频特性曲线。再将同轴谐振腔输出经过90°相移电路,使带通滤波器的阻带呈低阻特性,以减少旁频干扰,再次进行阻抗匹配,以补偿阻抗匹配作用,达到多级接地防雷的目的。
图9所示为本发明中波同轴适配器一个实施例的结构,由三个矩形腔体组成,一个腔体为同轴谐振腔3,作阻抗调配及带通滤波作用,一个腔体为90°相移电路腔4,一个为多工阻塞腔5。所述90°相移电路设于90°相移电路腔4内,其中由电感L1中间有一抽头抽出连接电容C1,即图9所示的电感L1相当于图2所示的电感L1和L2。所述同轴谐振腔3与天线2之间还包括多工阻塞电路,中波信号经同轴谐振腔3内的双调谐回路,再经过多工阻塞电路输出至天线2。所述多工阻塞电路设于多工阻塞腔5内。所述同轴谐振腔3、90°相移电路腔4、多工阻塞腔5为一体结构。
图10为本发明中波同轴适配器的应用系统。其中1为不同频率的发射机,2为天线,3为本发明中波同轴适配器,4为防雷放电球。
Claims (5)
1.中波同轴适配器,其特征在于:包括同轴谐振腔(3)和90°相移电路,所述同轴谐振腔(3)内设双调谐回路,由发射机(1)发射的中波信号输出经过90°相移电路和同轴谐振腔(3)内的双调谐回路输出至天线(2),所述双调谐回路包括两个耦合的电感线圈。
2.根据权利要求1所述中波同轴适配器,其特征在于:所述90°相移电路设于90°相移电路腔(4)内。
3.根据权利要求1所述中波同轴适配器,其特征在于:所述同轴谐振腔(3)与天线(2)之间还包括多工阻塞电路,中波信号经同轴谐振腔(3)内的双调谐回路,再经过多工阻塞电路输出至天线(2)。
4.根据权利要求3所述中波同轴适配器,其特征在于:所述多工阻塞电路设于多工阻塞腔(5)内。
5.根据权利要求4所述中波同轴适配器,其特征在于:所述90°相移电路设于90°相移电路腔(4)内,所述同轴谐振腔(3)、90°相移电路腔(4)、多工阻塞腔(5)为一体结构。
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