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馈线的分类及常用技术指标释义

浏览:18010  来源:通信人在线  日期:2018-01-23

把高频电能从发射机送到发射天线或从接收天线送到接收机的传输线叫做高频馈线,简称为馈线。用于通信的馈线一般可分为架空明馈线和高频电缆馈线两大类。

一、分类

1、架空明馈线

架空明馈线是在电杆上架一对或多对明导线,一对导线构成一个电信道。电磁波沿这对导线以近似于光的速度(300000km/s )向前传播,也就是线间电压或线内电流的变化状态近似于光速向前传送,这样就可以把电信号高速地从一地传送到另一地。

在架空明导线中传送电流时,由于集肤效应的现象,会导致交流电阻随着信号频率增高而增大。这种现象是怎样产生的呢?在导体内通上交流电流时,导线内外磁场的方向和大小都是交变的,这将在导线内产生感应电动势,在这两个内外感应电动势的作用下,在导线中将产生的电流和原导体中流过的电流相反,频率愈高感应电动势愈大。因为导线内层比外层部分有更多的电力线包围,所以导线中心感应电动势比外层要大。换句话讲,在导线中心的电流比导线其他点上要小,随着频率曾高,此现象愈显著,这种现象称为集肤效应,它将增大导线电阻。由于集肤现象,在导线中心处几乎无电流流过,利用该现象导线中心可以用比较便宜的金属制成,所以现在的架空明线普遍用双金属导线,例如铜包钢天线明馈线。

常用的架空明馈线有平行双线、边联四线、交叉四线等。架空明馈线的优点是传输损耗小、结构简单、架设方便、成本低,缺点是存在辐射损耗、占地面积大,主要用于短波和超短波通信。

2、高频电缆馈线

典型的同轴电缆中心有一根单芯铜导线,铜导线外面是绝缘层,绝缘层的外面有一层导电金属层,金属层可以是密集型的,也可以是网状型的。金属层用来屏蔽电磁干扰和防止辐射。电缆的最外层又包有一层绝缘材料。因制作工艺和材料的不同,同轴电缆有许多型号。天线馈电均使用是高频(又称为射频)同轴电缆。

同轴高频电缆通常选用50ΩSYV型或SYWY型,其中,SYV表示聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套同轴射频电缆,其工作温度-40~+70,绝缘电阻大于10MΩ/kmSYWY表示物理发泡聚乙烯绝缘聚乙烯护套同轴射频电缆。

欲详细了解SYVSYWY同轴射频电缆结构尺寸与特性参数的请进入

高频电缆馈线既可用吊索挂在杆上,又可埋设于地下,不存在辐射或接收电磁波的问题,但因其相对明馈线的传输损耗大、结构复杂、造价高,不宜作为较远距离的传输。在选用同轴射频电缆做馈线时,整条发信馈电线路的传输损耗≤1.5dB,整条收信馈电线路的传输损耗≤6dB,发信馈线的额定功率应大于发信机功率。

二、馈线的工作状态

根据馈线入射波是否被反射及反射的程度,馈线有行波、驻波和复合波三种工作状态。其含义详见下表2。为了提高馈线传输电磁波的效率,应特别注意馈线与负载的匹配。

2:馈线的工作状态的概念

三、馈线基本特性

馈线的基本特性通常用它的一次分布参数和二次分布参数表示。一次分布参数系指馈线单位长度的分布电阻R、电感L、漏电导G和电容C;二次参数系指馈线的特性阻抗Z、衰减常数β、相移常数α和传输常数γ等。其中:

●当R>>ωLG>>ωC时为低频传输线,分布电感、电容可忽略;

●当R<<ωLG<<ωC时为高频传输线,线路电阻可忽略,近似无耗;

传输线的特性阻抗Z为其上传输高频信号电压和电流的比值,不是直流电压与电流的比值(直流阻抗),特性阻抗与馈线的分布电阻R、电感L、漏电导G和电容C组合后的综合值有关,是由诸如导体尺寸、导体间的距离以及电缆绝缘材料特性等物理参数决定的。特性阻抗的测量单位为欧,测量特性阻抗时,可在馈线的另一端用特性阻抗的等值电阻终接,但其测量结果会跟输入信号的频率有关。在高频段频率不断提高时,特性阻抗会渐近于固定值。例如同轴线将会是50Ω75Ω。所以,一般要求馈线其特性阻抗Z要与设备、天线相匹配。

四、馈线常用技术指标

馈线除电阻R、电感L、漏电导G和电容C等基本特性外,还有许多常用的技术指标,例如反射系数P、行波系数K、驻波比S、特性阻抗、波角差、馈线的衰耗和馈线的天线效应等,理解这些技术指标,可为选用、制作和架设馈线提供科学依据。

1、馈线反射系数、行波系数、驻波比

馈线的反射系数P、行波系数K和驻波比S均是馈线特性阻抗与负载阻抗匹配程度的表征量。其涵义详见下表4-1

4-1:馈线反射系数、行波系数、驻波比的涵义

2、馈线输入阻抗(特性阻抗)

馈线输入端的等效阻抗称为输入阻抗,即特性阻抗。在电压波腹和电流波节点,阻抗最大且为纯电阻,在电流波腹和电压波节点,阻抗最小且为纯电阻。表4-2为短波常用明馈线特性阻抗。

4-2:短波常用明馈线特性阻抗

3、馈线的衰耗

常用的馈线都有一定的损耗,不同馈线的损耗不同,表4-3给出了工作于行波状态的常用短波明馈线每百米的衰减值,和射频电缆比较,损耗相对小,特别适合远距离馈电。缺点是不但存在天线效应,而且占地面积大、架设困难。新型天线和电台的射频接口,多采用50Ω同轴射频电缆,通常选用SYV表示聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套同轴射频电缆,或SYWY表示物理发泡聚乙烯绝缘聚乙烯护套同轴射频电缆。

4-3:常用短波明馈线的衰耗

4、不平衡系数及波角差

不平衡系数及波角差是针对明馈线中的双线(或四线)式馈线提出的技术要求。由于四线馈线是由两组双线馈线组成的,因此对馈线不平衡要求可归结到对平衡双线馈线不平衡的要求。平衡双线馈线的不平衡(即不对称)是由不同极性两根导线的松紧不同、跳线不对称、线担歪斜等因素产生的。由于馈线的不对称,两根导线上的相移则不同,其相位差叫做波角差。

5、馈线的天线效应

馈线的天线效应是指其辐射或吸收的电磁波。显然,对接收天线而言,馈线的天线效应影响大,它使接收的干扰和不需要信号的强度增加,降低高频信噪比。对发信天线而言,馈线的天线效应只是损耗部分发射功率,影响较小。采用交叉四线明馈线或屏蔽同轴电缆可有效的减少馈线的天线效应。

欲进一步了解天线基本概念的请进入

附录
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