大功率對數周期天線電氣參數變化原因分析

林鴻江

摘 要：對數周期天線是一種定向的板狀天線，通常用于室內分布以及電梯信號的覆蓋，是寬頻帶天線的一種。文章對對數周期天線的具體工作模式以及原理進行了詳細的介紹，并認真分析了對數周期天線在大功率廣播實際使用時，由于出現因阻抗不匹配而造成電氣具體參數發生變化的問題。通過對對數周期天線進行相關的測試，并對參數數據作出具體的處理和分析，找出發生參數變化的原因，并提出針對性的改造策略。

關鍵詞：大功率；對數周期天線；電氣參數；變化原因；解決措施

大功率的對數周期天線是國家新聞出版廣電總局八七一臺100千瓦短波發射機器使用的一種天線，在具體使用中可以清楚地發現發射機器的反射功率相對較大。為了能夠使發射機器和對數周期天線更好地進行匹配和運行，提高傳輸效率，增強其在具體運行中的穩定性，以確保廣播在具體作業中能夠安全播出，筆者對對數周期天線進行了相關測試，并將其與天線出廠時的相關數據信息進行比對，得出天線電氣參數的變化原因，并根據其變化原因擬定針對性的天線改造措施。

1 對數周期天線的工作原理

對數周期天線的結構較為簡單，其具備頻帶較寬的特點，因此在實際應用中得到廣泛的使用，天線的特性根據頻率的變化對對數周期產生一定的影響。然而，在諧振頻率運行期間，天線的特性是根據其變化進行波動的。當天線被特定情況激勵時，會在集合線上產生TEM型號的傳輸波，從天線微端向天線頂端方向發出輻射，這部分的波長接近于/的偶極子與其連接的集合縣被稱之為作用區域，對對數周期天線的輻射起到決定性的作用。在作用區域之前是一些短于/的偶極子，從集合上的耦合能量較小，對于天線的輻射作用不大，但是其作為集合線中的電容負荷對于天線的輸入阻抗以及明確天線的耦合作用區具有重要的現實作用。其所連接的集合線與這些偶極子稱之為傳輸區，傳輸波在經過作用區域后，其能量將會減少到15dB以上，因此，在經過作用區后相對于/較長的偶極子將不會對天線輻射造成一定的影響，這些較長偶極子所在的區域則被稱之為非作用區域，在工作的頻率較高時，整體結構形式以及電尺寸則會仍然保持不變。對數周期天線的工作原理如圖1所示。

2 大功率對數周期天線電氣變化的原因

2.1 存在的原因以及對問題的分析

在具體使用過程中，筆者清楚地發現，天線可以在4.5～22MHz內的任意頻點進行滿功率工作，但是在一些實際運行中，出現頻點與發射機不能正常匹配的情況時，就會造成發射機的反射功率過大等現象，嚴重時則會出現停機保護導致的停播情況發生。通過對查表記錄的翻閱和核查，能夠發現該天線中一大部分頻點在進行具體工作時，反射功率與前期的記錄值相對增大了許多，雖然計算出的駐波小于天線在出廠時所給定的標準，但是也在1.6～1.8之間，對發射的效率造成影響，也對廣播工作帶來了相應的安全隱患。部分頻率下的發射機器入反射功率與駐波比率測量出的數據如表1所示。

對天線出現匹配不好的現象，以及造成發射機器反射功率較大的原因分析具體如下：（1）天線的特性阻抗在一定程度上發生了變化；（2）跳線的特性阻抗發生了一定的變化；（3）四階變阻線特性阻抗發生了變化；（4）饋線特性變阻發生了變化；（5）由于振子只存在17對，因此，在此工作頻率內的任意頻點皆不能夠處于最佳運行狀態。

2.2 實施測試天線和饋線

筆者通過使用網絡分析設備，采用不同的阻抗變換器對饋線以及四階變阻線的輸入端進行了測試和分析，通過對相應頻點下的駐波比和阻抗的虛部以及實部進行測量，并找到適合天線的四階變阻較為適合的尺寸。筆者對4.5～22MHz之間間隔0.5MHz的任何頻率以及表1中的10組頻率進行相應的測量，并選取經典的10組數據進行對比和分析。

2.3 數據的分析和結論

第一組數據是從發射機的饋線口進行測量，在低頻和高頻端的某一特定頻點駐波的系數出現大于2的情況時，整個頻段內的最大值已經達到2.43，說明相對于的饋線來說，經過四階變阻線后的饋線傳輸端，其所產生的特性阻抗沒有達到規定標準值的。第二組數據與第三組數據將在饋線的尾端以及變阻線的頂端進行測量，分別接入→變電阻和→的變電阻，在進行2次次梁中的某些頻點的駐波比系數大于2，而且第二組的駐波比值最大為2.93，第三組駐波比值為2.71，可以明確表現出實際使用的四階變阻線并沒有將饋線的特性阻抗變為，饋線的輸入端的真實阻抗值則低于。第四組與第五組數據在跳線頂端進行測量，分別接入→變電阻與→變電阻，第六組中駐波比最大值為2.5，第七組數據的駐波比最大值為2.1，從以上數據可有得出集合線端的輸入阻抗值是，與天線在初始出廠時的存在一定的變化。在對傳輸線的長度進行忽略的情況下，可以從上述7組數據清楚地看出，天線其中一部分的頻點駐波比較大，發射機的反射功率變大保護的相關問題，其主要原因是集合線輸入端的阻抗值為，與天線初始出廠時的發生一定的變化，因此，造成實際工作的天線與發射機的抗組值不匹配。

3 結語

通過上述的實際分析，解決天線存在的問題，最有效的方法是見饋線特性阻抗將改成，這樣就能夠有效解決天線輸入的阻抗與饋線特性阻抗存在的不匹配問題。

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Analysis on the Change of Electrical Parameters of Large Power Log Periodic Antenna

Lin Hongjiang（State Press and Publication Administration of Radio and Television Eight Seven One， Dongfang 572600， China）

Abstract： Log periodic antenna is a directional plate antenna， typically used for indoor distribution and lift signal coverage， broadband antenna with a， in this paper the log periodic antenna specific working mode and principle were introduced in detail， and a careful analysis of the log periodic antenna in the actual use of high power radio， due to appear because of impedance mismatch caused by the change of electrical parameters. Through the relevant test of the log periodic antenna and the parameter data made specific processing and analysis， and find out the causes of changes in parameters， and put forward the corresponding strategies of the reformation.

Key words： high power； log periodic antenna； electric parameter； reason of change； solution