中波廣播發射天線構成原理及地網對發射機輸出功率的影響探究

杜偉標

摘 要 就目前來看，中波傳播模式占據了廣播發射的重要地位，其主要傳播方式是依靠地波傳播，這種傳播方式能夠形成穩定的服務區，為受眾提供穩定的收聽服務。對此，本文從中波廣播發射天線的基本構架及構成原理出發，并分析建設地網對減少中波傳播損失的影響作用，從而提高中波天線的發射效率，確保廣播信號的穩定傳播。

關鍵詞 中波廣播；發射天線；構成原理；地網；輸出功率

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）178-0072-02

隨著現代社會的發展，高樓大廈拔地而起，給中波傳播造成了很大的困擾，天線傳播效率明顯下降，聽眾收聽質量也隨之下降。在此條件下惠州中波臺新遷臺址地導系數較好，周邊開闊，地形平坦，地理位置適合中波信號的覆蓋。明顯改善了天線的發射效率，從而提高聽眾的收聽質量。完成國家新聞出版廣電總局下達的廣播覆蓋和實驗任務，讓黨和國家的聲音走進千家萬戶。

1 中波廣播發射天線構成原理

廣播作為大眾獲取信息的途徑之一，而天線作為廣播機構的一項基礎設施，其主要依靠地波傳播方式，通常在夜間才會使用天波進行輔助傳播。其作為發射端時，主要功能是將發射機傳來的高頻電流能量轉化為電磁波并發送到空中；反之，當它作為接收端時，則是把空中的電磁波轉化為電流能量傳入廣播電臺的接收端。

1.1 基本架構

鐵塔的主要作用是支撐天線起到覆蓋和網絡優化的目的，惠州中波臺新建中波廣播發射天線主要采用自立式中波發射鐵塔，鐵塔底部是一個絕緣底座，且以中波鐵塔底部中心為圓心鋪設鐵地網，其扮演著十分重要的角色。在中波發射環境不理想的條件下，地網的建設能在很大程度上降低中波臺對環境的要求，明顯提高中波廣播的發射效率。

1.2 原理

中波的傳播方式主要以地波傳播為主，通常只有在夜間才會使用天波作為輔助手段進行傳播。中波廣播發射過程中，主要用到了垂直極化波的轉換和覆蓋技術，其會讓電磁波按照一個固定的方向傳播，這時的電磁波就稱之為線極化波，而電場強度方向垂直于地面的線極化波被稱為垂直極化波。因為垂直極化波的電場強度方向是垂直于地面的，所以在傳播過程中的損失較小，但地面損失仍然是中波傳播中的主要損失類型，為了減少這一部分地面損失，地網的建設是必不可少的。

1.2.1 天線高度

天線的高度基本上決定了天線的輻射強度。一般情況下，天線的高度應該在0.2λ～0.5λ之間，這樣能獲得最大的輻射強度，高度大于0.5λ的天線并不利于實際發射臺使用，其輝出現天波衰落的情況。因為中波工作范圍為526.5kHz～1606.5kHz，所以一般的中波臺會建設76m高的塔臺。除此之外，120m、140m高度的鐵塔也很常見，主要用于低頻段的中波廣播。如惠州中波臺正在建設中，使用2座120m高的中波臺為雙頻共塔發射天線，1座76m中波塔為一個頻點的發射天線，這樣的方案經濟合理，為發射臺以后實現“網絡化、數字化、智能化”的升級提供了充分的發展空間和發展條件。

1.2.2 地網

目前所使用的自立塔鐵塔底部，都會有地網的鋪設。所謂地網，即是在地下埋設導線，讓這一部導線作為天線輻射的回路，在工作過程中，大地和這些導線中同時存在電流，但是因為導線的電阻小于大地的電阻，所以導線中的電流大于大地中的電流，從而能夠減少傳播過程中的損失。這些導線直徑為3mm以輻射狀分布，圓心為天線底部的中心，每兩根導線之間的角度基本為3°，導線長度約0.3λ～0.5λ。當大地的電導率過低時，可適當增加導線的根數，導線的材質一般為銅。在中波天線輻射中，需要構成完整的回路才能進行正常工作，而構成回路的載體一般就是地面，但是由于其效率不高，所以為了提高天線的效率，一般天線底部都會鋪設地網。

2 地網對發射機輸出功率的影響分析

如前文所述，中波的傳播方式主要以地波形式為主。在傳播過程中，大部分損失來自于地面，因為受到自然環境的影響，大地電導率可能不是很理想，埋設地網能作為天線輻射回路的一部分，承擔一部分的電流，使得地面損失減小從而提高天線傳播效率。鋪設電網時，還應注意地網埋設深度、地網電阻等因素，其都會影響中波發射的輸出功率。

2.1 中波臺選址土壤地質的條件

為了獲得更高的天線傳播效率，中波臺在選擇地址時，應該考慮到土壤的電導率。并且，電導率不是一個固定的數值，它會受到降雨、地下水位、溫度等方面的影響。一般來講，土壤含水率越大，電導率越大，電波在傳播過程中的損失就越少，從而能獲得更高的發射效率。其次，在進行選址的時候還需要注意周圍環境對電磁波傳播的影響，比如周圍是否有高大的建筑物，是否屬于丘陵地帶等，這些高大建筑物會阻擋電磁波的傳播，使得效率降低，還要考慮周圍是否有居民等安全問題。

2.2 中波天線地網對傳輸功率的影響

地網與大地都是構成中波天輻射回路的載體，但是由于大地電導率的限制，天線的發射效率受到很大的影響，所以為了提高天線向外發送電磁波的效率，鋪設地網是很好的解決方法。其中，地網鋪設的深度對天線傳輸功率也會有影響，淺埋式能降低很大一部分損耗，為了取得良好的傳導效果，一般地網的埋設深度為30cm左右，實際埋設深度應該根據實際情況確定，比如在耕地上埋設地網時，應該增加地網埋設深度，避免地網裸露出地表的情況發生。

2.3 中波天線地網電阻與傳輸效率的關系

在進行地網鋪設時，不僅要考慮到地網鋪設方式、深度對傳播效率的影響，還應該考慮到電網、電阻對傳輸效率的影響。前文提到，地網和大地都可為回路的一部分，會承擔一部分的電流，所以當不能改變大地的導電導率的時候，減小地網的電阻，可以讓電網中的電流增大，減小地面的損失，從而提高天線的發射效率。雖然提高天線輻射電阻同樣能提高天線的發射效率，但是一般天線的輻射電阻為確定值，所以通過減少地網的電阻來增加天線輻射效率的方法是經濟且有效的。

3 結論

本文通過對中波天線的基本架構、構成原理以及中波傳播方式的分析，可以知道中波天線作為中波臺的必要設施，其工作效率影響到聽眾的收聽質量以及中波臺的服務范圍。地網的建設可有效提高天線的發送效率，并且在建設過程中，還應注意到地網的埋設深度、地網自身的電阻等因素對發射效率的影響。最后，地網的維護也是需要工作人員所重視的，如果維護不當，可能造成部分地網難以發揮自身的作用，從而降低天線的發射效率。綜上所述，地網的建設可明顯提高中波發射天線的發射效率，對其技術優化與改進也是未來通信領域研究的主要方向。

參考文獻

[1]王石川.淺談中波廣播發射天線的原理及維護[J].科技創新導報，2015（28）：89-90.

[2]檀杉.探析天線地網對中波廣播發射效果的影響作用[J].山東工業技術，2016（9）：234.

[3]吐地·托合提.淺談中波發射系統中地網的作用[J].西部廣播電視，2016（8）：229.

[4]馬曉.淺析中波廣播發射天線的原理[J].電子技術與軟件工程，2014（1）：63-64.

[5]劉炳君.中波天線地網對發射機輸出功率的影響[J].有線電視技術，2014（10）：102-105.