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监测检测
文I甘肃省无线电监测站李升
摘要：为加强频谱资源的全过程监管，推动频率使用效率提升，配合打击“黑广播”等非法设台行为，国家无线电办公室开展了频谱使用评估工作。在对广播频段的评估屮，非常容易看到各种类型的广播 天线。本文研究了两种域常见的广播发射天线的辐射特性，并对它们的实际应用场景进行了探讨。
__________________________/ 0前言
当前，频谱资源供需矛盾日益突出，结构性紧缺现象
显著。为加强频谱资源的全过程监管，促进频谱资源更加
规范、高效地使用，配合打击“黑广播”等非法设台行为，
国家无线电办公室开展了频谱使用评估工作。该项工作以 广播电视频段为重点，掌握重点频谱资源的实际使用和台 站设置情况，加强频谱资源事中事后监管，促进频谱使用 效率提高。
在采用移动监测车开展移动监测经过广电台址附近 时，经常可以看到广电铁塔上架设的各种各样的发射天 线。每种天线有何特征，为什么要这样架设？本文基于 M A T L A B仿真软件，研究了两种最常见广播天线的工作 原理及应用场景。
1常见广播天线的辐射特性
调频广播电台可以根据自己的节目套数、带宽、发射 机的功率、天线极化方式、塔高及其结构尺寸、覆盖范围 的要求，选用不同形式的发射天线。目前小功率的调频电 台性能比较好的、比较常用的天线有以下几种。
1.1蝙蝠翼天线
蝙蝠翼天线是由十字形旋转场天线发展而来的，普遍 用作调频广播和电视广播的发射天线。蝙蝠翼天线由两个 空间和时间上相互正交、等幅馈电的蝙蝠翼形对称振子构 成。蝙蝠翼天线从其结构上来看，可以看成是一种特殊的 电对称振子，或者说是由电对称振子演变而成的，其基本 结构如图1所示。
图1蝙蝠翼天线结构示意图
蝙蝠翼天线的水平方向性函数为：
cos(^COS0)-COS^
太阳能安全帽2
cos(印 sin0)-c o s^
2
2 2 2 2
sind cosd
L」式中p= 2；r"，为相移常数。由式（D可知，蝙蝠 翼天线水平方向图近似于圆，如图2、图3所示。
图2翼阵子按0°排列时水平方向性图
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图4翼阵子叠加后水平方向性图
由方向性图可知，蝙蝠翼天线在0°、90°、 180°、270°四个方向场强达到最大值，但是，在 45°、135°、225°、315°四个方向相应的场强值为最 小。而在实际应用中需要扩大电视台和调频广播发射台的 覆盖范围，要求在平行地面方向的辐射场为均匀福射（或 无方向性福射）。为了弥补这个不足，可以利用蝙蝠翼天 线水平方向图在边界处波动较大这一特点，把两副蝙蝠翼 天线在同一高度垂直放置（见图4、图5 )。此时两天线 的水平面场将重合，且远区场最大点与最小点互补，形成 的叠加场近于正圆场型，可实现全向均匀场强覆盖，有效 地提高远区边界场强值，大大改善边远地区收视效果，扩 大有效覆盖范围。
1.2偶极子天线
金属钝化剂偶极子天线由两根粗细和长度都相同的导线构成，是 一种结构简单、应用广泛的基本天线（见图6)。其电流 分布以中点为对称点，由幵路的双导线演变而来。
建立如图7所示的坐标系，若导线直径为d /A ，电 流沿线分布可以近似认为具有正弦驻波特性。设偶极子天
图6实际架设中的偶极子天线
静压主轴
线半臂长为力，在直角坐标系中沿Z 轴放置，中点位于坐 标原点，则电流空间分布函数可以表示为：
I
dst指数=I ms \n \ (B (^-|z |)] ( 2 )
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式中，/m 为电流驻波的空间最大值或称为波腹电流， 常数p =2%
，为相移常数。偶极子天线可以看成是由很多
电流振幅不等伹相位相同的电流元排成一条直线形成的。 由于r 為h ，可以认为组成偶极子天线的每个电流元对于 观察点P 的指向是相同的，目1>与r 平行，在距中心点为z 处取电流元段d z ，则它对远区场的贡献为：
将上式进行积分，则偶极子天线的辐射场为：£« = 广 sin e ^'jy n ^h -^y ^'d z
=j ^607" e ~^f (6>)
式中，F (y )=cos (pAcosy)-cosPA (5)
sin 汐
F f 0 )是偶极子天线的E 面方向性函数，它描述了
归一化远区场0 )随0角的变化情况。图8、图9 分别画出了全波天线和半波天线(相对于工作波长的长度） 的方向性图。画面拼接
图9 2h =人（全波天线）水平方向性图
由上图可知，任何长度的偶极子天线在轴向 沒=0°时无辐射，随着力/A 的增大，波瓣越来越尖锐， 随着力/A 的逬一步增大，主瓣将变得更窄，并且会出 现旁瓣。
2
结束语
本文介绍了两种常见的广播电视天线，分析并仿真了
两种天线的水平方向性图，结合方向性图分析了天线的特 征。对于无线电管理工作者来说，理解常见广播天线的架 设方式及其辐射特征，对开展相关工作十分重要。K Q
图8 2h = X /2 (半波天线）水平方向性图
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