淺談垂直振子單桅桿中波天線與并饋式自立中波天線的結構與特點

孫 勇（廣西廣播電視技術中心柳州分中心）

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淺談垂直振子單桅桿中波天線與并饋式自立中波天線的結構與特點

孫 勇
（廣西廣播電視技術中心柳州分中心）

［摘 要］主要介紹并饋式自立中波天線的技術原理及實際應用。

［關鍵詞］并饋式；自立鐵塔；中波天線

1　引言

中波廣播作為一種傳統媒體,以其投資少、接收方式簡單,在科技高速發展的今天仍然是適合國情的廣播覆蓋的主要手段，據了解即使目前在英、美、法等發達國家也保留著相當數量的中波廣播臺站，可見中波廣播的重要性與普遍性。

我國的中波發射臺站大規模建設的時間為二十世紀五十年代末到七十年代初。廣西柳州二三八臺籌建于1975年6月，設計裝機50kW水冷式電子管中波發射機四臺套，轉播中央人民廣播電臺節目兩套及廣西人民廣播電臺節目兩套。臺區坐落在柳州市北郊白露鄉小村的一片無人耕種的畬地，占地約50畝（由于歷史原因建臺時沒有把天線場地也征下來），該地塊以粘性土為主，土質均勻，土體結構密實濕潤，導電性能良好，符合中波發射臺技術要求。臺區規劃及土建工程設計均由柳州鋼鐵廠（現柳州鋼鐵集團股份有限公司）設計科負責設計，由廣西冶建工程公司負責建設，1977年8月正式破土動工，1979年底工程完工，由于種種原因只安裝調試了兩臺由陜西762廠生產的50kW板調式電子管中波發射機，配套的天線為150 M的垂直振子單桅拉線塔兩副，屬傳統的鐵塔+地網的天線系統。近年來，由于社會的發展，交通設施和市政設施的建設對無線發射臺站的影響在逐年增加。2012年作為國家重點工程湘桂鐵路擴容項目建設須拆遷柳州二三八臺的639kHz發射塔。根據國家廣播電視設施保護條例規定，廣播電視設施搬遷須遵循先建后拆原則，但由于工期緊任務重，經協商和報請上級主管部門同意，我們采取技術手段把該塔的頻率與另一座792kHz發射塔實行雙頻共塔播出。同時，在臺區的東南面新增的天線場地內將建設一座并饋式中波發射鐵塔代替639kHz頻率播出。

2　垂直振子單桅桿天線的特點

一般來說垂直振子單桅桿天線鐵塔（也稱底部絕緣拉線鐵塔）的高度從六、七十米到一百六七十米不等, 為抗風、抗震及塔體自身安全，須采用斜拉線來加固。柳州二三八臺的兩副垂直振子單桅桿天線鐵塔高度為150M，分五段朝三個方向拉線加固，經饋線、天調網絡與鐵塔底部相連，地網是以鐵塔底部為圓心，深度約0.3M——0.5M左右的土壤中呈輻射狀半徑與鐵塔高度相當的范圍內敷設銅網，單塔地網的占地面積約一百畝，中波天線的地網是垂直振子單桅桿天線系統中不可缺少的一部分，天線的輻射是以地網和大地作為中波天線輻射電流的回路，地網的好壞關系到天線實有增益的大小和天線效率的高低。要提高天線的實有增益就應減少大地損耗，地網就是為了減少大地損耗而敷設的。地網的敷設是以中波發射天線（塔基中心）為圓心、有效工作頻率0.3～0.5入的半徑圓面積內放射狀地向外均勻敷設120根￠3mm銅線（每3°一根），埋深30～50cm。地網內環以中波發射天線（鐵塔基座為中心）直徑5m雙線圓環、地網外環也為雙線圓環，內環向始端每10根銅線擰成一束共12束，與鐵塔底部基礎屏蔽銅皮回流條（在屏蔽銅皮均勻焊上10圈回流條）焊接好，并且內環、外環圓周上每根銅線都連接焊好（氧氣銅焊）。

垂直振子單桅桿天線鐵塔雖然結構簡單，造價相對較低，但由于拉線塔三方拉繩的占地面積太大，征地成本高，往往因場地限制不好布置也不容易達到理想的發射效果，在低頻率大功率時，由于拉線塔較高，使得底部壓力很大，底部絕緣子目前國內還沒能力生產，靠進口費用較高。而并饋式中波自立天線能克服以上弱點。

3　并饋式中波發射天線（SFA）的特點

并饋式自立鐵塔中波天線（SFA）在法國、美國、馬其頓及中東一些國家應用比較廣泛，與拉線塔相比優勢較多，首先取消了絕緣底座和絕緣拉繩，大大節省了占地面積，總體投資降低。第二，鐵塔采取直流接地，有利于發射系統的防雷。第三，可以承受1000kW以上的大功率且可多頻共塔。第四，可綜合利用，可安裝FM、TV天線和微波天線而不影響機器的正常工作。第五，由于沒有拉線，對周邊環境及土地影響較小。若按常規要求如果發射場地不足，采用拉線式發射塔，斜拉線勢必延伸到天線場地以外，給天線的保護與環境帶來諸多不便。采用自立式發射天線可解決以上問題，并可達到正規發射場地設計要求。并饋式自立鐵塔中波天線在鐵塔的中部設有一個平臺，信號主饋線經調配箱連接到由導線構成的圓盤，圓盤和平臺通過多根導線連接。根據實際需要可設置N個維護平臺，便于為發射臺信號傳輸計劃安裝微波天線、調頻天線等。與其他中波天線一樣，鐵塔下面也須敷設地網。地網分內環、外環兩部分，地網線以發射鐵塔天線（塔基中心）為圓心，70米為半徑的圓內射狀地向外均勻敷設120根（每隔3°一根）Φ3mm銅線，深30-50cm，每根銅錢與鐵塔底部基礎屏蔽銅皮連接，用氧氣銅焊焊接好。地網內環：以發射鐵塔天線（塔基中心）為圓心，用Φ4-6mm銅線圓環或Φ3mm雙銅線圓環連接，在地網輻射中1/2半徑上與每根銅線都用氧氣銅焊焊接好。地網外環：用Φ4-6mm銅線圓環或Φ3mm雙銅線圓環連接，在外環圓周上與每根銅線都用氧氣銅焊焊好。地網敷設完成后須測量接地電阻，地網的接地電阻應小于2Ω。

4　并饋式自立鐵塔中波天線調配網絡技術要求

（1）所有阻塞網絡中的電感，要求用紫銅制造，銅管直徑φ≥15mm（銅條截面周長L≥47mm）；

（2）具有良好的防雷性能：

①在天線底部接有微亨級雷電泄放電感；

②在天調網絡串臂上裝有隔直電容；

③安裝石墨放電柱，且在石墨放電柱接地銅管上套數十只磁環；

（3）具有良好的熱穩定性：開機半小時內發射機反射功率無增大現象，關機后立即檢查網絡元件和網絡架，無明顯發熱現象。

（4）高頻回饋抑制能力強：當2部50kW發射機全部滿功率開機（載波）時，每部發射機的P反≤50W。

（5）共塔阻塞效果好：本機不開，旋開輸入電纜頭，分別開共塔的另一部機，在電纜頭始端測他機射頻電壓，要求其VP-P≤20伏。

（6）網絡接天線后對邊帶（fo±10）kHz的測試要求：雙頻分饋共塔邊帶駐波比S≤1.5。

（7）天調網絡輸入口要求：50KW的為φ80電纜座。（8）調配網絡輸入端工作載頻阻抗50歐姆。

（9）功率容量：50kW+50kW等級，120%調幅，滿功率播出，保證正常工作。

（10）VSWR：調配后，工作載頻處≤1.10；頻帶寬度：工作載頻±10kHz≤1.5。

（11）調配網絡設計時需充分考慮臺區內其它工作頻率的高頻倒送串擾影響，應具有完善的抑制措施。

并饋式自立鐵塔中波天線（SFA）的不足之處是雙頻共塔時，主頻率的λ1/4能達到最佳的發射效果，附屬頻率的效果次之。再有就是鐵塔的造價較高，施工難度大。

5　結束語

目前，在廣西區內安裝了并饋式自立鐵塔中波天線的臺站并不多，2012年玉林的241臺新建了一座、柳州的238臺正在建設，從玉林241臺使用效果來看是成功的，達到了主頻率的最佳發射效果，又美化了發射臺站的環境，還可以在天線的平臺上架設微波天線作為發射臺站的接收信號作為信號源使用，對光纖網絡達不到的臺站還可以用作寬帶網絡的微波傳輸通道使用。相信隨著柳州238臺新鐵塔的建成投入使用，SFA會因其優勢而得到良好的應用。

參考文獻：

1、《并饋式自立鐵塔中波天線》何紅宇、陳燕武、周衛華等編著 《廣播與電視技術》2004年第5期

2、《淺議并饋式自立中波天線原理及應用技術》李占松 《科技傳播》2009年01期