CN112152729B - 一种带宽可扩展的中波天馈系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带宽可扩展的中波天馈系统，包括发射机，天线调谐模块和中波T型天线，所述发射机与天线调谐模块连接，所述天线调谐模块与发射天线连接；所述天线调谐模块包括预调线圈L1、电感线圈L2、电感线圈L3和电感线圈L4，所述发射天线通过预调线圈L1接地，L1的两端并联电容C1，用于在网络前端限制雷电直流成分；所述发射天线依次通过电感线圈L2、电感线圈L3、电感线圈L4、电容C4和发射机相连，所述电感线圈L2和电感线圈L3相连处通过电容C2接地，所述电感线圈L4的两端并联电容C3用于带宽拓展。本发明能够有效拓展天馈系统的带宽，成本降低，满足不同带宽的水上安全信息、文件和电子海图的发射需求。

Description

一种带宽可扩展的中波天馈系统
技术领域
本发明涉及一种天馈系统，尤其涉及一种带宽可扩展的中波天馈系统。
背景技术
NAVDAT是一种新型的岸基海上数字广播系统，它采用最新数字传输技术，在500kHz上播发海上安全信息和其他服务信息。NAVDAT通过播发消息、文本、文件或图像，实现海图改正信息等航行相关安全信息的快速推送，并实现与船舶信息系统的无缝连接。NAVDAT系统通过联网播发，还可实现A2海区的覆盖。因此，NAVDAT可增强海事信息业务能力，是GMDSS现代化和e航海中的关键系统。
请参见图1，海上数字中频发射设备需要用到中波天馈系统，天馈系统是指天线向周围空间辐射电磁波的系统，由以下模块组成：天线模块，天线调谐模块和发射机组成。各模块主要功能如下：
1)天线模块：将得到的功率，有效地的辐射出去，使信号覆盖范围尽量广。例如中波使用T型天线。
2)天线调谐模块：将从功率放大器得到的功率与天线之间进行匹配，使功率更加有效地辐射出去。
3)发射机：将信号调制模块的信号进一步放大，能够满足OFDM/4QAM,OFDM/16QAM,OFDM/64QAM的不同调制需求。
发射机是50欧姆的输出系统，天线不是50欧姆的，需要天调进行阻抗匹配，才可以发射。一般的发射机需要在其工作的带宽内驻波比小于1.4才能够正常发射。现有中波天线为约60米塔高的T型天线，如图1所示；天线阻抗变换比较大，采用LC匹配，但是天调匹配是有带宽限制，整个天馈系统达不到10K的带宽需求，发射机发射功率严重受到影响，不能够满功率输出，驻波比比较大，反射功率过大，发射机处于保护状态。因此需要对整个天馈系统进行优化改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种中波天馈系统，能够有效拓展天馈系统的带宽，成本降低，满足不同带宽的水上安全信息、文件和电子海图的发射需求。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种中波天馈系统，包括发射机，天线调谐模块和中波T型天线，所述发射机与天线调谐模块连接，所述天线调谐模块与发射天线连接；其中，所述天线调谐模块包括预调线圈L1、电感线圈L2、电感线圈L3和电感线圈L4，所述发射天线通过预调线圈L1接地，所述预调线圈L1的两端并联电容C1，用于在网络前端限制雷电直流成分；所述发射天线依次通过电感线圈L2、电感线圈L3、电感线圈L4、电容C4和发射机相连，所述电感线圈L2和电感线圈L3相连处通过电容C2接地，所述电感线圈L4的两端并联电容C3用于带宽拓展。
上述的中波天馈系统，其中，所述中波T型天线的下引线为三根电阻丝，所述三根电阻丝通过支撑环固定且并联在一起。
上述的中波天馈系统，其中，所述电阻丝为铁镍合金电阻丝，每根铁镍合金电阻丝长度为70米。
上述的中波天馈系统，其中，所述中波T型天线采用电阻加载，所述电感线圈L2和电容C1用于调节实部阻抗，所述电感线圈L4和电容C2用于调节虚部阻抗，工作频率为495khz～505khz，驻波比为1.27～1.15。
上述的中波天馈系统，其中，所述发射机的输出匹配阻抗为50欧姆，所述电容C1的调节范围为800pf～1200pf，所述电感线圈L2的调节范围为28uh～30uh,所述电容C2的调节范围为7000pf～9000pf，所述电感线圈L4的调节范围为20uh～25uh。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的中波天馈系统，能够有效拓展天馈系统的带宽，设备有效重复利用，成本降低，满足不同带宽的水上安全信息、文件和电子海图的发射需求。
附图说明
图1为现有中波天馈系统电路方框示意图；
图2为现有天馈系统连接示意图；
图3为本发明改进后的天馈系统连接示意图；
图4为本发明天线调谐模块的电路图；
图5为本发明天馈系统的阻抗匹配变化图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图3为本发明改进后的天馈系统连接示意图；图4为本发明天线调谐模块的电路图。
请参见图3和图4，本发明提供的中波天馈系统，由以下模块组成：天线模块，天线调谐模块和发射机组成。各模块主要功能如下：
1)天线模块：将得到的功率，有效的辐射出去，使信号覆盖范围尽量广。例如T型天线。
2)天线调谐模块：将从功率放大器得到的功率与天线之间进行匹配，使功率更加有效的辐射出去。
3)发射机：将信号调制模块的信号进发大，能够满足OFDM/4QAM,OFDM/16QAM,OFDM/64QAM的调制需求。
本发明对T型天线进行改造，采用电阻加载，将原有下引线改造成三根电阻丝，优选为铁镍合金，长度为70米，所述三根电阻丝通过支撑环固定且并联在一起；天线阻抗实部阻抗从理论上可提高，在利用天调网络匹配。
本发明对天调匹配形式进行了优化，预调线圈L1，同时在网络前端很好的处理了雷电直流成分，提高塔底阻抗实部，降低塔底电流；图4中L2调节实部阻抗，L3调节虚部阻抗，C3与L4用于带宽的拓展，方便后期调试维护。
对于天馈系统，负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物，复合后统称“阻抗”，阻抗Z的计算公式：Z＝R+j(ωL–1/(ωC))。
其中R为电阻，ωL为感抗，1/(ωC)为容抗。所述发射机的输出匹配阻抗为50欧姆，所述电容C1的调节范围为800pf～1200pf，所述电感线圈L2的调节范围为28uh～30uh,所述电容C2的调节范围为7000pf～9000pf，所述电感线圈L4的调节范围为20uh～25uh。经过改进优化后天馈系统的带宽可以大于10K，满足发射机的功率发射需求，如图5所示。原始天线天调匹配之后只有大概±2K的带宽，如曲线③所示，工作频率为495khz～505khz时，相应的驻波比为2.26～1.19；天调带宽拓展之后就有±3K的带宽能够用，如曲线②所示，相应的驻波比为1.75～1.08；天线电阻加载后及天调带宽拓展后的带宽大于±5K，如曲线①所示，工作频率为495khz～505khz时，驻波比进一步减小为1.27～1.15。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (3)

1.一种带宽可扩展的中波天馈系统，包括发射机，天线调谐模块和中波T型天线，所述发射机与天线调谐模块连接，所述天线调谐模块与发射天线连接；其特征在于，所述天线调谐模块包括预调线圈L1、电感线圈L2、电感线圈L3和电感线圈L4，所述发射天线通过预调线圈L1接地，所述预调线圈L1的两端并联电容C1，用于在网络前端限制雷电直流成分；所述发射天线依次通过电感线圈L2、电感线圈L3、电感线圈L4、电容C4和发射机相连，所述电感线圈L2和电感线圈L3相连处通过电容C2接地，所述电感线圈L4的两端并联电容C3用于带宽拓展；
所述中波T型天线的下引线为三根电阻丝，所述三根电阻丝通过支撑环固定且并联在一起；
所述中波T型天线采用电阻加载，所述电感线圈L2和电容C1用于调节实部阻抗，所述电感线圈L3和电容C2用于调节虚部阻抗，工作频率为495khz～505khz，驻波比为1.27～1.15。
2.如权利要求1所述的中波天馈系统，其特征在于，所述电阻丝为铁镍合金电阻丝，每根铁镍合金电阻丝长度为70米。
3.如权利要求1所述的中波天馈系统，其特征在于，所述发射机的输出匹配阻抗为50欧姆，所述电容C1的调节范围为800pf～1200pf，所述电感线圈L2的调节范围为28uh～30uh,所述电容C2的调节范围为7000pf～9000pf，所述电感线圈L4的调节范围为20uh～25uh。
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