了解天线增益、发射角、阵列吗?
3、总线馈电组阵:
用于多个方向天线组阵,各单元天线的功率和相位不同,可以根据控制系统进行分配。
再来看看我们生活应用最广的天线阵:
1、电视信号接收天线阵:
我们要接收不同方向电视发射站的信号,往往需要多个不同方向的八木天线接收,通过合路器连接到电视机,往往还包括VHF、UHF不同频率的天线进行合路,最典型的案例就是在深圳了,周遍各方向有数十个电视发射站信号,包括深圳、香港、珠三角等地。
在我们工作室,要接收时下最流行的地面数字高请电视,我使用三个八木天线进行合路,一个7单元水平极化八木天线接收深圳台节目(正东方向,706MHZ);用了一个5单元垂直极化八木天线接收央视高清节目(正东方向,786MHZ,真不明白电视台采用垂直极化发射的目的,估计不想太多人看到,影响有线电视的生意);用了一个3单元4阵列的水平极化八木阵(同方向中央串行馈电组阵)用于接收香港高清信号(东南方向,586、602、650MHZ)。三个天线合路到一个数字接收机,苦难重重,两个或三个天线可能同时接收到同一发射站信号,出现信号抵消想象,采用了物理隔离办法(阻挡非接收方向)、滤波隔离(只允许某一频率通过),终于把能收到的22个地面无线高清节目通过一根馈线全部拿下。
这个小试验,是一个大的"总线馈电"天线阵中还包括了一个"串行馈电"子天线阵,可以看出采用"总线馈电组阵"的难度比较大,影响因数比较复杂。
2、蜂窝移动电话天线阵:
蜂窝移动是贝尔实验最伟大的发明,改变了整个世界的生活方式,蜂窝移动电话系统的核心之一就是数字控制天线阵,整个蜂窝系统其实就是一个庞大的数以万计的蜂窝天线阵,这是一项非常成熟的应用技术,在这里,我们只简单解剖一下单个基站天线阵的情况。
现在的蜂窝移动基站一般由多个天线组成,每个天线有一定的发射角,有低容量的120度3天线阵基站,也有高容量的60度6天线阵基站,甚至更多的,等等。360度多天线系统,主要功能有二,一是解决数据通信用户容量问题,二是解决了天线增益与信噪比问题,我们来看看用户位置与基站天线的选择,系统是通过计算机软件控制,根据用户到基站各天线之间的信号强度,电子合路切换,选择所需的天线。
蜂窝移动的天线阵技术虽然很成熟,但要在我们业余无线电里应用,难度还是非常大,假如我们想做一套4个或六个方向的360度覆盖的八木阵,通过计算机,根据来源信号强度来控制所需的收发天线,需要投入资金不是一般个人能承受的。
问题1:用两个4单元八木组成天线阵,指向一个方向。
技术上完全可行,减去功分合路器等中间环节的损耗,会增加大约3dbi的增益,同时发射角变小,波瓣变尖。相对来说能通到的更远的电台,除此之外,也会带来很多的副作用:一是带宽减小,二是SWR增大,三是阻抗匹配难度增加,四是需要更精准的转向器。
算了一下这笔帐,还不如做一个6单元八木天线来的直接,效果和这个阵列相当,但轻松多了。
以下这些情况使用这种方式,成本很合算:一是八木天线到达一定的单元极限,电性能和物理性能都不允许增加单元了,二是高波段的八木,如6米波、2米波等,阵列难度和成本都很低;三是高带宽的对数周期天线,14-30MHZ对数周期天线要增加3dbi增益,需要增加约2.5倍的材料,而且主梁会过长,物理性能无法保障,所以做成阵列的成本更低。
问题2:用两个4单元八木冲着不同的方向,但是使用一个转向机。
这个问题有点复杂了,在回答这个问题之前,我在上面举了两个例子,电视接收天线阵和蜂窝移动天线阵,要实现不同方向的天线阵合路功分控制,会带来很多的副面影响,只有蜂窝移动通过数字控制技术真正解决了这个问题,我们业余无线电不建议采用这方式,除非你有海量的资金或庞大技术力量,研发出强大的信号分配控制系统。
不过,假如我有两个你那样的八木,尝试一下也不坏。
问题3:想在比赛中通过调整天线系统来加强20米波段的成绩。
这个问题变得简单了,作为比赛电台,最有效的办法是配置一个10至40米电动可升降铁塔,根据通联目的地需求,调整铁塔高度,改变天线增益和仰角,铁塔就是一个天线增益调整器,非常凑效。
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