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二元阵八木基站天线设计

来源:电子元器件与信息技术 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2020-05-21 10:44

【作者】:网站采编

【关键词】:

【摘要】0 引言 八木天线作为一款常用的定向天线,在很多方面都有普遍的应用,其电气性能特点有:高增益、方向性强、作用距离远、效率高等;同时在实际实用方面有结构简单方便安装架设

0 引言

八木天线作为一款常用的定向天线,在很多方面都有普遍的应用,其电气性能特点有:高增益、方向性强、作用距离远、效率高等;同时在实际实用方面有结构简单方便安装架设、抗风能力强、价格便宜等优点。主要应用于超短波及微波频带范围。正是其结构简单的特点,我们可以对八木天线进行各种改造,用来适应各种不同的应用需求。本文通过天线原理及仿真设计介绍一款通过二元八木天线组合的基站天线[1]

1 解析分析及原理

八木天线是一款引向高增益天线,分析其产生“引向”和“反射”作用时电流的相位条件,以及满足这种条件的方法,由此了解引向天线的基本工作原理。

根据使用环境及接收天线极化形式,本文设计的天线采用4单元垂直极化八木天线,其方向图在E面较窄,约30°~50°;而H面较宽约80°~90°。根据此次基站天线的使用需求,要求在增大天线增益的基础上,保证E面覆盖范围,减少H面宽度。根据此要求,我们采用二元阵天线的工作原理[2]

二元阵列天线是一种最简单的天线阵列形式,但这种拼阵方式具有重要的意义,并且能够用最简单的方式提高单个天线在性能上的不足,以此来满足我们对基站天线电性能复杂程度的要求。二元阵列天线的重要参数有天线单元的间距、单元振幅、单元相位,通常我们设计二元阵选用的天线的种类有:间距半波长等幅同相二元阵、间距一个波长的等幅同相二元阵、间距半波长等幅反相二元阵、间距四分之一波长相差90°的等幅二元阵等等。其原理就是通过改变阵间距、单元幅度及相位来改变天线阵的合成特性[3-4]

根据本文设计需要,这里仅介绍任意二元阵的辐射特点。两个间距d,其电流的幅度比为1:m,相位差为α的二元阵因子为:

通过测试,天线的驻波比,典型方向图,增益曲线如图2所示。

根据之前关于天线二元阵原理的介绍,这里我们采用的二元阵有等幅同相的阵列单元构成,在单个天线单元的基础上增加二元天线阵,可以增大天线方向增益,同时压缩水平面波束宽度,考虑到二元八木阵的增益,波瓣宽度、长度等各参数要求设计[6]

2 设计方法及仿真数据分析

2.1 单个天线单元设计

根据仿真模型数据,以及实际基站天线使用方式,我们将两天线单元通过Φ16铝管连接,制作双200欧姆变50Ω电缆线匹配电路,将二单元基站天线匹配到50Ω馈电电缆处,并从尾部引出50ΩN型接口,天线整体外观图片如图1所示。

表1 天线单元的参数

反射器长度 折合振子长度 引向器1(靠近振子) 引向器2 680mm 595mm 575mm 575mm反射器间距 引向器间距d1 引向器间距d2 振子直径245mm 222mm 356mm 16mm

2.2 二单元八木天线设计

根据其原理选择合适的振子间距及天线单元间距来满足设计需要。

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对于此基站天线的设计要求,最关键的阵列参数就是天线单元的间距。由于此天线要求环面180°三组天线覆盖,并且每个天线面覆盖的范围,互相之间不能有耦合干扰,故要求此基站天线的水平面波瓣宽度固定在60°左右,并且左右偏幅不能超过10°。我们知道水平架设的二单元天线阵列与单个天线单元的电性能主要差别为:增大天线增益3dB,水平面垂直面的波瓣宽度都会变小。

生活在北美沼泽地的灰鹤群每逢遇到死亡的同类,便会久久地在尸体上空盘旋。接着,“头领”会带着大伙落下来,默默地绕着尸体转圈,悲伤地“瞻仰”死者的“遗容”。而西伯利亚的灰鹤保持着另一种奇特的“葬礼风俗”。当某一只灰鹤不幸死去,它们便哀叫着守护在死者跟前,待“头领”突然发出一声尖锐而凄惨的长鸣,众灰鹤顿时肃然,默不作声,脑袋低垂,以示悼念。

3 样件电气性能测试

首先设计单个八木天线的基本参数,本设计要求天线工作频率在220~230MHz,由于其带宽要求,有源振子采用折合振子的形式,这样可以解决偶极子振子带宽不足的问题,匹配采用折合振子常用的U型环匹配,以实现天线振子平衡馈电及阻抗匹配[5]。根据增益及天线尺寸要求,通过电气计算及仿真,天线振子、引向器、反射器的长度及间距数据进行优化计算,我们得到了单个天线单元的参数如表1:

如果采用常规单元间距做阵,整个天线阵的水平面波瓣宽度会被压缩到40°左右,这远远不能满足实际的建设要求,我们可以减小传统的阵元间距来增大水平面波瓣宽度;同时,单元间距太小会引起强烈的单元间馈电耦合,所以必须小心多次试验单元阵列间距,调整到一个精确的数值,保证其阵单元无耦合的状态下,电参数也能够满足我们所需的值[7]。经过多次仿真计算以及试验件调试,馈电阻抗匹配,我们将天线单元的间距最后锁定在350mm。

图1 二元八木天线外观图

阵因子的模为:

通过测试数据可以看出,天线在整个频段范围内驻波比小于1.5,天线增益在10dB以上,水平面波瓣宽度为60°。

地震:川藏高速公路所经过的地区多为Ⅶ~Ⅸ度地震烈度区,地震活动频繁,是区内危岩崩塌高发的重要影响因素。地震作用造成岩体震松、折断,并向临空面抛出[8],形成的崩塌具有规模大、密度高、破坏严重的特点。根据“5.12”地震后沿线公路的调查,由地震造成的崩塌密度达到了约1.4处/km,尤其是特大型崩塌相当发育,造成公路多被崩塌体掩埋、损坏,崩塌体堵塞或侵占河道相当严重。

4 结论

通过电气仿真及结构设计,此二元八木天线外观美观,方便安装架设,满足特殊基站天线建设要求。最重要的是把天线水平面波瓣宽度控制在60°左右,满足实际基站建设要求:在180°范围内架设3套天线,分区域管理,而互相不干扰。同时在现有的电气参数下,把天线的尺寸控制在1050×420×710mm左右,解决了八木天线在高增益的情况下,引向单元过多带来的长度过长问题。

非法集资刑事案件涉及银行多、款额大,限于办案时间和人力、物力,公安机关查办案件时对查封、扣押的财物是否属于赃款赃物并不明确区分,法院在庭审阶段也很难予以彻底查清,导致一些涉案财物无法追回。根据现行法律关于追缴涉案财物的规定,判决生效时才可以对涉案财物进行追缴,这意味着只有法院执行部门才可以执行追缴任务。追缴渠道的单一影响追缴的效果。实践中有些集资参与人不配合司法机关的调查取证工作,还有一些集资参与人与被告人串通,向司法机关提供虚假证据,试图证明涉案财物与案件无关。这些情况都会导致部分涉案财物无法被及时查清,待查清时已难以追回。

此种二元八木天线的拼阵设计方法,还可以应用到其他不同特殊超短波基站天线要求。根据具体天线波瓣宽度、增益以及天线尺寸3种重要参数,进行相应的振子间距,单元间距及长度参数调整,可以满足不同基站天线需求。

4.Saussure,Ferdinand de.Cours de linguistique generale[M].La Salle:OpenCourt,1989:114.

图2 天线样件测试数据图

参考文献

[1]李影.中波广播发射天线原理及维护[J].西部广播电视,2020(01):240-241.

[2]王强.中波广播发射天线的原理与维护探究[J].数字通信世界,2019(10):59.

[3]汤炜,袁良昊,孙铃武.一种基于容性加载的小型化准八木天线研究[J].电波科学学报,2017,32(04):427-433.

[4]杨波,孟庆东.一种新型EBG低剖面的微带基站天线设计 [J].电子技术应用,2019,45(04):92-94.

[5]贾凯歌.差分基站天线研究与设计[D].华南理工大学,2019.

[6]王宏建,高本庆.具有分形单元的分形线阵天线及其分析[J].兵工学报,2004(1):46-49.

[7]潇纵.连接移动通信网和用户终端的桥梁LTE基站解析[J].电子元器件与信息技术,2018,2(03):51-64.

中图分类号: TP15

文献标志码: A

DOI:10.19772/j.cnki.2096-4455.2020.2.018

本文引用格式:姬岩龙.二元阵八木基站天线设计[J].电子元器件与信息技术,2020,4(2):49-50.

作者简介:姬岩龙(1988-),男,硕士,工程师,研究方向:短波,超短波天线。

文章来源:《电子元器件与信息技术》 网址: http://www.dzyqjyxxjs.cn/qikandaodu/2020/0521/345.html

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