CN105186110B - 一种羊角结构的数字电视发射天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种羊角结构的数字电视发射天线，包括羊角形偶极子阵列、分支馈电导体、多节宽带可调功分馈电网络、输入连接器和反射板；羊角形偶极子阵列由多对羊角形偶极子共轴排列组成构成水平极化天线阵；多节宽带可调功分馈电网络输出端与分支馈电导体相连；分支馈电导体与金属管内表面构成同轴线，分支馈电导体由每对羊角形偶极子中的一个偶极子内伸出，与另一个偶极子相连接；输入连接器的外导体固定在反射板上，内导体穿透反射板与多节宽带可调功分馈电网络输入端相连接。本发明通过提高组阵天线的阻抗带宽和承受功率，满足在地面广播电视发射系统中的使用要求；具有工作频带宽，输入驻波比小，承受功率大，加工简单，易于调试等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种数字电视发射天线，尤其涉及一种适用于UHF波段地面数字电视发射系统的羊角形偶极子水平极化组阵天线。
背景技术
在广播电视系统中，发射天线是重要组成部分，具有十分重要的作用。天线性能的好坏，直接关系到信号实际的覆盖范围，以及播出信号质量的优劣。随着2012年我国《地面数字电视广播覆盖网发展规划》的出台，地面数字电视的推广和应用被提高到战略的高度。相应的对广播电视技术设备也提出了更高的标准。采用高质量的天线，可以有效地利用发射机的功率并降低对接收机的要求。随着全球电视数字化和移动化步伐的不断加快，我国近几年数字电视发展迅速，已在大多数大中型城市开通了数字电视业务，在这场广播、电视数字化和移动化的革命中，研究开发适应高性能数字电视的发射与接收天线是提高地面数字电视覆盖率的重要环节。
随着地面数字电视的发展，需要宽频带、大功率、高增益、低成本的发射天线应用于地面数字电视发射系统。目前，用于我国地面数字电视系统的发射天线有缝隙天线、蝙蝠翼天线等，这些天线的加工和调试都比较复杂，因此成本较高。偶极子天线具有结构简单、加工成本低和成品率高等优点，一直得到广泛应用。然而一般偶极子天线存在增益低，阻抗带宽窄等问题。同时由于同轴馈电的不平衡性，使天线的辐射特性受到影响，这些问题使得偶极子天线在许多应用中面临障碍，于是偶极子天线想在地面数字电视发射天线系统中得到广泛应用，就需要解决以上问题。
有鉴于此，确有必要提出一种工作频带宽、承受功率大、成本低的羊角结构的数字电视发射天线，来解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明提供了一种羊角结构的数字电视发射天线，通过提高组阵天线的阻抗带宽和承受功率，满足在地面广播电视发射系统中的使用要求；该天线具有工作频带宽，输入驻波比小，承受功率大，加工简单，易于调试，成本低等特点，适用于UHF波段的地面数字电视发射天线系统。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种羊角结构的数字电视发射天线，包括羊角形偶极子阵列、分支馈电导体、多节宽带可调功分馈电网络、输入连接器和反射板；所述羊角形偶极子阵列由多对由金属管支撑为羊角形的偶极子共轴排列组成，且其共轴轴线与水平面平行，构成水平极化天线阵；多节宽带可调功分馈电网络输出端与分支馈电导体相连；分支馈电导体与金属管内表面构成同轴线，分支馈电导体由每对羊角形偶极子中的一个偶极子内伸出，与另一个偶极子相连接；输入连接器的外导体固定在反射板上，内导体穿透反射板与多节宽带可调功分馈电网络输入端相连接。
所述羊角形偶极子阵列由4对羊角形偶极子共轴排列组成，每个偶极子分别由金属管支撑，每对偶极子相对倾斜设置构成羊角形偶极子，金属管的支撑点设在羊角形偶极子零电位点处。
所述金属管长度为1/4波长。
所述多节宽带可调功分馈电网络为多节同轴功分器，各枝节的长度与直径均可调节。
所述多节宽带可调功分器馈电网络置于羊角形偶极子阵列下方的支撑方管内，并由间隔的聚四氟乙烯环作为支撑。
所述反射板的宽度为0.8～1.2倍波长。
所述输入连接器采用L27型连接器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过提高组阵天线的阻抗带宽和承受功率，满足在地面广播电视发射系统中的使用要求；该天线具有工作频带宽，输入驻波比小，承受功率大，加工简单，易于调试，成本低等特点，适用于UHF波段的地面数字电视发射天线系统。
附图说明
图1是本发明的俯视图。
图2是图1中的A向视图。
图3是图1中的B向视图。
图4是本发明实施例中的电压驻波比实测图。
图5是本发明实施例中的辐射特性图。
图中：1.偶极子 11.偶极子一 12.偶极子二 2.分支馈电导体3.多节宽带可调功分器馈电网络 4.输入连接器 5.反射板 6.支撑方管 7.聚四氟乙烯环 8.金属管
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说明：
见图1-图3，是本发明的结构示意图。本发明一种羊角结构的数字电视发射天线，包括羊角形偶极子阵列、分支馈电导体2、多节宽带可调功分馈电网络3、输入连接器4和反射板5；所述羊角形偶极子阵列由多对由金属管8支撑为羊角形的偶极子1共轴排列组成，且其共轴轴线与水平面平行，构成水平极化天线阵；多节宽带可调功分馈电网络3输出端与分支馈电导体2相连；分支馈电导体2与金属管8内表面构成同轴线，分支馈电导体2由每对羊角形偶极子11、12中的一个偶极子内伸出，与另一个偶极子相连接；输入连接器4的外导体固定在反射板5上，内导体穿透反射板5与多节宽带可调功分馈电网络3输入端相连接。
所述羊角形偶极子阵列由4对羊角形偶极子共轴排列组成，每个偶极子1分别由金属管8支撑，每对偶极子相对倾斜设置构成羊角形偶极子，金属管8的支撑点设在羊角形偶极子零电位点处。
所述金属管8长度为1/4波长。
所述多节宽带可调功分馈电网络3为多节同轴功分器，各枝节的长度与直径均可调节。
所述多节宽带可调功分器馈电网络3置于羊角形偶极子阵列下方的支撑方管6内，并由间隔的聚四氟乙烯环7作为支撑。
所述反射板5的宽度为0.8～1.2倍波长。
所述输入连接器4采用L27型连接器。
如图1和图2所示，羊角形偶极子阵列由4对羊角形偶极子共轴排列组成，每对羊角形偶极子的结构如图3所示，每对偶极子由偶极子一11和偶极子二12组成，偶极子一11和偶极子二12分别由金属管8支撑，并倾斜设置形成羊角形状。羊角形偶极子阵列的中心对称轴线与水平面平行，构成水平极化天线阵，辐射水平极化的电磁波。通过合理选取偶极子1的倾斜角度，以得到所需的波瓣宽度。
本发明一种羊角结构的数字电视发射天线采用并联馈电，先由多节宽带可调功分馈电网络3将输入信号分成等幅同相的两个信号，再由分支馈电导体2分别给4对偶极子1进行馈电，实现羊角形偶极子阵列的等幅同相馈电，这可以使天线方向性图的主向不随频率的变化而变化，使天线在很宽的频带内保持增益的稳定性。
本发明中，每对偶极子1采用金属管8支撑形成羊角形，支撑点接在零电位点。因振子全长约为0.7λ，故支撑点离馈电点有一段距离。金属管8长度为1/4波长，可起到平衡-不平衡转换的作用。羊角形偶极子阵列与水平轴线成一定角度θ，随着角度θ的增大，主瓣宽度增加，因此可以通过合理选取θ的大小，来得到所需的波瓣宽度。但θ的选取不能过大，如果θ的选取过大，后向绕射场影响较大，同时不能达到良好的方向性，一般情况下θ≤20°。
本发明中馈电方式采用能承受大功率的L27型接头，输入连接器4的外导体固定在反射板5上，内导体穿透反射板5与多节宽带可调功分馈电网络3输入端相连接。采用多节宽带可调功分器馈电网络3，通过调节各枝节的长度和直径达到宽带阻抗匹配，可有效提高羊角形偶极子阵列天线工作频带内输入阻抗的平整度，改善输入阻抗的频带特性。多节宽带可调功分器馈电网络3长度共为一个波长，这可以保证左右两侧的二偶极子天线阵之间的间距为一个波长，因此保证每对羊角形偶极子之间的间距均为半个波长，保证天线方向性图的一致性。
本发明一种羊角结构的数字电视发射天线可实现的技术指标如下：
频率范围：470～870MHz；
工作带宽：470～800MHz；
极化方式：水平极化；
VSWR：≤1.1∶1；
输入功率：≤1.0Kw；
天线增益：≥13.0dBi；
前后比：≥20.0dB；
半功率波束宽度：水平面60°，垂直面24°。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例以工作频带为470～800MHz进行说明，如图4所示，是本实施例的电压驻波比实测图；其中纵轴VSWR表示电压驻波比；横轴Freq表示频率。在该频带内，本发明一种羊角结构的数字电视发射天线输入端口的驻波比均小于1.1，说明输入端口匹配特性良好。通过轻微的调节多节宽带可调功分馈电网络3各节长度，可以明显的改善驻波比特性。
如图5所示，是本实施例的辐射特性图；其中竖轴方向表示增益，其单位为dBi，图中实线(E Plane)表示E面方向图，虚线(H Plane)表示H面方向图。本发明一种羊角结构的数字电视发射天线在水平方向的半功率波瓣宽度为60°，在垂直方向的半功率波瓣宽度为24°，最大增益为13.54dBi，前后比达到了20.33dB。
本发明一种羊角结构的数字电视发射天线，由于采用了倾斜振子天线、多节宽带可调功分馈电网络、分支并联馈电技术、反射板，使得本发明一种羊角结构的数字电视发射天线具备工作频带宽、电压驻波比小、承受功率大、增益高、成本低、加工简单、调试方便等特点，非常适合于UHF波段的地面数字电视发射系统的应用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种羊角结构的数字电视发射天线，其特征在于，包括羊角形偶极子阵列、分支馈电导体、多节宽带可调功分馈电网络、输入连接器和反射板；所述羊角形偶极子阵列由多对由金属管支撑为羊角形的偶极子共轴排列组成，且其共轴轴线与水平面平行，构成水平极化天线阵；多节宽带可调功分馈电网络输出端与分支馈电导体相连；分支馈电导体与金属管内表面构成同轴线，分支馈电导体由每对羊角形偶极子中的一个偶极子内伸出，与另一个偶极子相连接；输入连接器的外导体固定在反射板上，内导体穿透反射板与多节宽带可调功分馈电网络输入端相连接；
所述羊角形偶极子阵列由4对羊角形偶极子共轴排列组成，每个偶极子分别由金属管支撑，金属管长度为1/4波长；每对偶极子相对倾斜设置构成羊角形偶极子，金属管的支撑点设在羊角形偶极子零电位点处；
所述多节宽带可调功分器馈电网络置于羊角形偶极子阵列下方的支撑方管内，并由间隔的聚四氟乙烯环作为支撑；
一种羊角结构的数字电视发射天线可实现的技术指标如下：
频率范围：470～870MHz；
工作带宽：470～800MHz；
极化方式：水平极化；
VSWR：≤1.1∶1；
输入功率：≤1.0Kw；
天线增益：≥13.0dBi；
前后比：≥20.0dB；
半功率波束宽度：水平面60°，垂直面24°。
2.根据权利要求1所述的一种羊角结构的数字电视发射天线，其特征在于，所述多节宽带可调功分馈电网络为多节同轴功分器，各枝节的长度与直径均可调节。
3.根据权利要求1所述的一种羊角结构的数字电视发射天线，其特征在于，所述反射板的宽度为0.8～1.2倍波长。
4.根据权利要求1所述的一种羊角结构的数字电视发射天线，其特征在于，所述输入连接器采用L27型连接器。
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