天线馈电线是指连接天线与收发信机之间的电信号能量传输线。常用的馈电线有架空明线、同轴电缆、波导等。
定义
天线馈电线是指连接天线与收发信机之间的电信号能量传输线。
分类
常用的馈电线有架空明线、同轴电缆、波导等。
2.1架空明线
架空明线是线天线最常用的馈电线是架空双线传输线。它的优点是结构简单、经济、损耗小,缺点是频率高时容易产生天线效应。因此,大多用于长、中、短波,或用于传输距离不大的超短波波段。为了克服天线效应的缺点,也可采用屏蔽的双线作为馈电线。在小功率传输中采用介质绝缘的双线,既可不受外界气候变化的影响,又有安装便利、价格低廉的优点。发射台或接收台采用的架空四线或六线传输线,是双线传输线的变形。由于导线截面加大,传输损耗相应减小。收信对角互连四线传输线,可减小空间交连,避免干扰。
2.2同轴电缆
频率增高时,采用同轴电缆可以克服传输线的天线效应。同轴电缆由一根内导体与同轴外导体组成。源电压分别接在内导体与外导体上。外导体一般应接地,有屏蔽作用。同轴线是不对称馈电线,连接到对称天线时,应加接相应的变换器。同轴电缆的内导体一般用铜线,外导体可以是编织线、或铜铝制带卷管,两者之间用高频介质(如聚乙烯)绝缘。有填充、隔片,螺旋带,鱼胞等形式,有可挠曲性、安装方便、阻抗均匀等优点,因而在传输功率不大的场合得到广泛应用。硬同轴线的内导体为铜心,外导体为铜管,用干燥压缩的空气或其它惰性气体(如氮气)填充,可提高抗击穿和防潮能力。内导体一般用垫圈或螺旋带等支承。适用于传输大功率。
2.3波导
频率再增高时,由于集肤效应,同轴线内导体损耗增大;功率容量降低,因此可以取消内导体,用空心波导管传输能量。常用的馈电波导有矩形与圆形两种。在波导中传播的电磁波已经不再是横电磁波(简称TEM波),而是横电波或横磁波(简称TE或TM波)。与同轴馈电线相比较,波导的优点是损耗小、功率容量大、制造简单;缺点是容易产生不需要的波型(传输模式)、受临界频率限制,加工和安装的精度要求较高等。
馈电线的主要参量
馈电线的主要参量有特性阻抗、驻波比、传输损耗(或效率)、击穿电压、功率容量、频带宽度等。
有时为了节约经费或受天线场地的限制,需要由两个(或多个)发射机共用一副天线。此时从每一个发射机引出的馈线在接到共用天线之前均应加接一滤波器,使本机的电磁能量流顺利通过,而其它发射机的电磁能量流则不会。倒流。进入本机。设计滤波装置时,必须保证所有发射机分别工作时均能与天线匹配。
同一副接收天线也可由两个(或多个)接收机共用。此时由天线收到的电波,经宽带放大器和分路耦合装置(称天线共用器)然后分别接到每一个接收机。
此外,几个发射机(或接收机)也可以在交换器上通过转换开关接到几副不同的天线上。对这些交换器的要求是装置简单、操作方便、反射小。
对馈电线的要求
对馈电线的要求主要有以下几方面:
(1)原则上馈电线应没有天线效应:连接发射机的馈电线不应辐射电磁能量;连接接收机的馈电线不应受外电场感应而拾取电磁能量。
(2)馈电线输送电磁能量的效率在合理条件下应尽可能高,即馈电线上的损耗(包括传输损耗和各接口处的反射损耗等)均应尽可能小。
(3)馈电线上的驻波应尽可能小,即馈电线的特性阻抗应与天线的输入阻抗相匹配。避免因失配而导致传输效率下降,引起过高电压,产生电晕或击穿等现象。
(4)馈电线应有足够的频带宽度和功率容量。
(5)在同轴或波导馈电线上需接入元器件时,例如,阻抗转换器、调谐装置、功率合成(分配)器、衰减器、移相器、滤波器、转换开关以及同一副天线同时兼作发射与接收时加接的双工器等,均应尽可能地减小插入损耗与反射损耗。
随着无线电技术的发展,已陆续出现微带传输线、表面波传输线、介质波导等等。