大功率对数周期天线电气参数变化原因分析

林鸿江

摘 要：对数周期天线是一种定向的板状天线，通常用于室内分布以及电梯信号的覆盖，是宽频带天线的一种。文章对对数周期天线的具体工作模式以及原理进行了详细的介绍，并认真分析了对数周期天线在大功率广播实际使用时，由于出现因阻抗不匹配而造成电气具体参数发生变化的问题。通过对对数周期天线进行相关的测试，并对参数数据作出具体的处理和分析，找出发生参数变化的原因，并提出针对性的改造策略。

关键词：大功率；对数周期天线；电气参数；变化原因；解决措施

大功率的对数周期天线是国家新闻出版广电总局八七一台100千瓦短波发射机器使用的一种天线，在具体使用中可以清楚地发现发射机器的反射功率相对较大。为了能够使发射机器和对数周期天线更好地进行匹配和运行，提高传输效率，增强其在具体运行中的稳定性，以确保广播在具体作业中能够安全播出，笔者对对数周期天线进行了相关测试，并将其与天线出厂时的相关数据信息进行比对，得出天线电气参数的变化原因，并根据其变化原因拟定针对性的天线改造措施。

1 对数周期天线的工作原理

对数周期天线的结构较为简单，其具备频带较宽的特点，因此在实际应用中得到广泛的使用，天线的特性根据频率的变化对对数周期产生一定的影响。然而，在谐振频率运行期间，天线的特性是根据其变化进行波动的。当天线被特定情况激励时，会在集合线上产生TEM型号的传输波，从天线微端向天线顶端方向发出辐射，这部分的波长接近于/的偶极子与其连接的集合县被称之为作用区域，对对数周期天线的辐射起到决定性的作用。在作用区域之前是一些短于/的偶极子，从集合上的耦合能量较小，对于天线的辐射作用不大，但是其作为集合线中的电容负荷对于天线的输入阻抗以及明确天线的耦合作用区具有重要的现实作用。其所连接的集合线与这些偶极子称之为传输区，传输波在经过作用区域后，其能量将会减少到15dB以上，因此，在经过作用区后相对于/较长的偶极子将不会对天线辐射造成一定的影响，这些较长偶极子所在的区域则被称之为非作用区域，在工作的频率较高时，整体结构形式以及电尺寸则会仍然保持不变。对数周期天线的工作原理如图1所示。

2 大功率对数周期天线电气变化的原因

2.1 存在的原因以及对问题的分析

在具体使用过程中，笔者清楚地发现，天线可以在4.5～22MHz内的任意频点进行满功率工作，但是在一些实际运行中，出现频点与发射机不能正常匹配的情况时，就会造成发射机的反射功率过大等现象，严重时则会出现停机保护导致的停播情况发生。通过对查表记录的翻阅和核查，能够发现该天线中一大部分频点在进行具体工作时，反射功率与前期的记录值相对增大了许多，虽然计算出的驻波小于天线在出厂时所给定的标准，但是也在1.6～1.8之间，对发射的效率造成影响，也对广播工作带来了相应的安全隐患。部分频率下的发射机器入反射功率与驻波比率测量出的数据如表1所示。

对天线出现匹配不好的现象，以及造成发射机器反射功率较大的原因分析具体如下：（1）天线的特性阻抗在一定程度上发生了变化；（2）跳线的特性阻抗发生了一定的变化；（3）四阶变阻线特性阻抗发生了变化；（4）馈线特性变阻发生了变化；（5）由于振子只存在17对，因此，在此工作频率内的任意频点皆不能够处于最佳运行状态。

2.2 实施测试天线和馈线

笔者通过使用网络分析设备，采用不同的阻抗变换器对馈线以及四阶变阻线的输入端进行了测试和分析，通过对相应频点下的驻波比和阻抗的虚部以及实部进行测量，并找到适合天线的四阶变阻较为适合的尺寸。笔者对4.5～22MHz之间间隔0.5MHz的任何频率以及表1中的10组频率进行相应的测量，并选取经典的10组数据进行对比和分析。

2.3 数据的分析和结论

第一组数据是从发射机的馈线口进行测量，在低频和高频端的某一特定频点驻波的系数出现大于2的情况时，整个频段内的最大值已经达到2.43，说明相对于的馈线来说，经过四阶变阻线后的馈线传输端，其所产生的特性阻抗没有达到规定标准值的。第二组数据与第三组数据将在馈线的尾端以及变阻线的顶端进行测量，分别接入→变电阻和→的变电阻，在进行2次次梁中的某些频点的驻波比系数大于2，而且第二组的驻波比值最大为2.93，第三组驻波比值为2.71，可以明确表现出实际使用的四阶变阻线并没有将馈线的特性阻抗变为，馈线的输入端的真实阻抗值则低于。第四组与第五组数据在跳线顶端进行测量，分别接入→变电阻与→变电阻，第六组中驻波比最大值为2.5，第七组数据的驻波比最大值为2.1，从以上数据可有得出集合线端的输入阻抗值是，与天线在初始出厂时的存在一定的变化。在对传输线的长度进行忽略的情况下，可以从上述7组数据清楚地看出，天线其中一部分的频点驻波比较大，发射机的反射功率变大保护的相关问题，其主要原因是集合线输入端的阻抗值为，与天线初始出厂时的发生一定的变化，因此，造成实际工作的天线与发射机的抗组值不匹配。

3 结语

通过上述的实际分析，解决天线存在的问题，最有效的方法是见馈线特性阻抗将改成，这样就能够有效解决天线输入的阻抗与馈线特性阻抗存在的不匹配问题。

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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