Расчет передающей антенны для телевизионного вещания (23 ТВ канал), страница 2

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЯ ТИПА АНТЕННЫ

Телевизионное вещание является широкополосным вещанием в метровом и дециметровом диапазоне. Для 23 ТВ канала антенна должна работать в дециметровом диапазоне (486-494 МГц). В этих диапазонах радиоволны распространяются практически прямолинейно, т.е. вещание ограничено прямой видимостью, для этого антенны помещают на опоры высотой 100-300 м. Применимы только вибраторные антенны.

Для телевизионного вещания применяют турникетные антенны, панельные антенны, радиально-штыревые антенны. У каждой из этих антенн есть свои преимущества и недостатки. Турникетные антенны не подходят для задания, так как не могут обеспечить усиления больше чем 7 дБ. Панельная антенна с расположенными панелями по сторонам квадрата при большом количестве этажей может обеспечить коэффициент усиления больше 12 дБ.

Полуволновые панельные антенны дают диаграмму направленности в горизонтальной плоскости близкую к круговой, но их применяют в основном на частотах не превышающих 174 МГц. Волновые панельные антенны дают диаграмму направленности хуже. Можно питать 4 панели синфазно, но переменно-фазное питание со сдвигом 90 градусов позволяет получить хорошее согласование в более широкой полосе частот.

Неравномерность в диаграмме направленности в горизонтальной плоскости не должна превышать 30%. Далее будут рассмотрены расчёты ДН для четырех вариантов панельных антенн.

Для панельной антенны с полуволновыми вибраторами определим размеры, которые учувствуют в формировании ДН в горизонтальной плоскости. Все размеры зависят от частоты, на которой будет работать антенна, берётся средняя частота полосы λ = 0.61224 м.

Волновое число k = 2π/λ = 10.2633 рад/м.

Расстояние между вибраторами и апериодическим рефлекторам выбирается в пределах d = 0.2-0.35 l. Оно должно быть, для создания равномерной круговой диаграммы в горизонтальной плоскости, как можно меньше. Возьмём минимальное d = 0.2l = 0.1225 м.

R – расстояние от фазового центра панели до геометрического центра, вокруг которого расположены панели. Для его определения необходимо знать горизонтальную длину рефлектора панели, она должна быть не мене чем 0.6l. Также она зависит от сечения опорной мачты, которая 0.45*0.45 м.². Возьмём длину рефлектора 0.465 м., т.е. примерно 0.76l. Фазовый центр примерно в середине расстояния от рефлектора до вибраторов. Тогда R = 0.48l = 0.293875 м.

Тогда ДН в горизонтальной плоскости:

                                  (1)

                                          (2)

       (3)

где - сдвиг по фазе (пространственный без сдвига по питанию):

                                                     (4)

Получившаяся ДН представлена на рисунке 1.

Рисунок 1.

Для панельной антенны с полуволновыми вибраторами с переменно-фазным питанием сдвиг по фазе отличается на сдвиг по питанию:

                                    (5)

Получившаяся ДН представлена на рисунке 2.

Рисунок 2.

Определим необходимые размеры для панельной антенны с волновыми вибраторами.

Расстояние между вибраторами и апериодическим рефлекторам выбирается в пределах d = 0.2-0.35l. Крепление волновых вибраторов происходит непосредственно к рефлектору, где имеется нулевой потенциал, т.е. стальными стержнями длиной d = 0.25l = 0.153 м.

R – расстояние от фазового центра панели до геометрического центра, вокруг которого расположены панели. Для его определения необходимо знать горизонтальную длину рефлектора панели, она должна быть не мене чем длина волновых вибраторов, которые укорочены и длиной 0.73l. Также она зависит от сечения опорной мачты, которая 0.45*0.45 м.². Возьмём длину рефлектора 0.54 м., т.е. примерно 0.88l. Тогда R = 0.565l = 0.345 м.