中波廣播發射天線技術探討

魯艷輝

摘 要：廣播電視已經走進了千家萬戶，成為人們接收信息的重要渠道，要想全面確保收視穩定，需要對廣播電視基礎設施設備進行技術管理與控制。在廣播電視傳播系統中，中波廣播發射天線系統已經成為最主要的技術形態，通過中波廣播發射系統調節，全面擴大廣播電視發射覆蓋率，有效提升傳播效果和播出質量，使節目收視更加穩定與安全，科學有效做好中波廣播天線技術研究分析，關系到整體傳播質量。文章通過對拉線塔式中波廣播發射天線系統物理結構和工作原理的分析，進一步提出實際應用過程中中波廣播發射天線維護措施與方法，以此為同行提供必要的參考。

關鍵詞：天線結構；阻抗匹配；維護建議

中圖分類號：TN828.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）02-0052-02

Abstract： Radio and television has entered into thousands of households， become an important channel for people to receive information， in order to fully ensure stable viewing， it is necessary to carry out technical management and control of radio and television infrastructure equipment. In the broadcast and television transmission system the medium wave broadcast transmission antenna system has become the most important technical form through the medium wave broadcast transmission system regulation the overall expansion of radio and television transmission coverage. Effectively improve the transmission effect and broadcast quality， make the program more stable and safe， scientific and effective research and analysis of medium-wave broadcast antenna technology， related to the overall quality of transmission. Based on the analysis of physical structure and working principle of tower-type medium-wave broadcast transmitting antenna system， the maintenance measures and methods of medium-wave broadcasting transmitting antenna in practical application are put forward in this paper， in order to provide the necessary reference for peers.

Keywords： antenna structure； impedance matching； maintenance suggestion

廣播信號傳輸過程中，領先的是電磁波傳輸原理，而電磁波傳輸對電場方向有一定的規律要求，需要嚴格根據規律保證方向的確定性，使電磁方向能夠實現旋轉，滿足電磁波極化要求。電磁波極化形式形式多樣，主要有平面極化和圓極化兩種形態，其中平面極化又分為垂直極化和水平極化兩種形式。中波電磁波旋轉的方向主要是根據地面情況進行傳播的，通過在地面傳播，使極化方式呈現出垂直極化形態，只有全面保證中波發射天線產生垂直極化電波，才能提升中波質量，保證傳輸整體效果。中波廣播發射天線主要是單極振子垂直極化天線，通過大地回路，實現轉化。針對這一工作原理，當前應用最多的則是底部饋電拉線塔式天線，這種天線主要由桅桿、帶基礎的絕緣底座、拉線、地網等部分構成，天線加頂的功能主要是強化覆蓋效果，滿足更大范圍傳播需求。自立塔式天線結構在實際運用中也較為多見，在此我們重點討論一下拉線塔式天線技術。

1 天線的整體結構

天線組成較為復雜，需要各部件共同作用才能實現傳播需求，實際建設中，天線主要由以下幾大部分構成。

1.1 鐵塔

鐵塔是天線的基礎，通過穩定安全的鐵塔，能夠保證傳輸穩定性。那么廣播發射臺在選擇鐵塔的時候，需要嚴格進行科學計算，使鐵塔尺寸、型號全面滿足發射功率參數要求，保證信號傳播效果。通常，中波頻率范圍是531kHz～1602kHz，波長為187m至564m之間，我們進行計算時，需要充分考慮到參數標準，以天線高度畫出相關參數特性曲線，計算出天線最佳高度值為0.625λ，根據實踐經驗天線的最佳高度是0.53λ，還要全面對現場情況進行確定鐵塔高度，可以在0.2～0.5λ之間選擇，避開諧振區0.4λ，在諧振區內天線系統阻抗不夠安全，試驗測試時很難調試精準。當前，我國所選擇使用的發射臺定型天線參數是76m標準天線，立柱導體直徑為20mm，邊寬為0.5m，這種參數的鐵塔完全能夠滿足傳播需求。

1.2 地網

只有全面保證天線的強大功率，才能實現節目的高清高質，而天線在功率傳輸上會產生一部分的損耗，損耗功率的因素較多，一是天線導體自身損耗，影響了傳播質量與效果；二是底部塔基絕緣座損耗，使天線功率出現高頻損耗；三是大地回流損耗，這部分損耗占多數，也是影響天線質量的重要因素。天線自身損耗和高頻損耗對天線的影響較弱，地損耗相對影響要大。為了保證天線功率效果，需要在中波發射天線中設計地網，一般情況下，地網主要是架設在地面上，當天線輻射電磁波圍繞大地表面旋轉時，就會使大地表面出現電流，大地導體效果并不理想，無法對電流進行有效轉化分解，這樣天線輻射能量就會在地面出現一定的損失，天線覆蓋范圍變小，電場覆蓋方向不精確，從而影響了天線輻射電阻和輸入電阻功率，使二者產生不穩定狀態，只有通過科學良好的地網敷設，才能保證傳播效果與質量，滿足節目播放要求。地網的設置能夠從根本上減小天線輻射損耗功率，提高覆蓋率，使偏遠區域接收效果更清晰。經過大量事實證明，當徑向距離r為0.5λ時，地電流是較為穩定的，所以說，需要設置0.5λ的地網輻射半徑較理想，確保地網半徑r設置工作波長處于0.3λ～0.5λ之間。地網鋪設的時候，需要在澆筑天線鐵塔基礎前進行，需要提前進行設計，確保位置不影響其他設施安裝，要在相應位置埋入地下一根3～5米的接地銅棒，再利用薄銅皮把鐵塔基礎進行有效屏蔽，為了確保安全，需要在銅皮上焊兩圈匯流條，增加導流面積。地網材料的選擇非常重要，為了增加功率效果，會使用120根直徑φ3的銅線或鋼包銅線，確保長度0.3λ～0.5λ的工作波長，每隔3°一根焊接在匯流條上。endprint

1.3 拉線

拉線好壞決定了傳播質量，需要嚴格設計平面結構形式，針對不同的鐵塔類型、橫截面特點，做好拉線設計施工，保證張力符合標準要求。要實際設計時，如鐵塔橫截為矩形的，則需要在四個方向同時進行拉線，確保各個方向力量勻稱，保持鐵塔穩定與安全。如鐵塔橫截面是三角形的，則需要在三個角度進行拉線施工，通過三角形拉線方式保證張拉力需要。任何一種拉線形式都是滿足功率需要，為了增加功率效果，需要全面設計好拉線傾角，通常保持在60°為宜，如果角度過大，則拉線張力就大，鐵塔軸向力增加，使鐵塔不夠穩定，使用過程中會出現大幅度的擺動，影響信號傳播質量。如果傾斜角設計的過小，則會增加建設寬度，浪費建設面積，要想實例滿足傳播需要、節省占地面積，還需要根據實際施工現場情況合理設計好角度。

1.4 絕緣器件

在自然環境中，往往會受到天氣的影響，為了確保鐵塔安全，拉線不能直接接在地錨上，只有通過合理設計，確保每根拉線均設置絕緣子才能進行連接，保證鋼繩組合不受天氣影響。通常， 絕緣底座主要是安裝在鐵塔上，絕緣度決定了鐵塔安全性，要在施工中對絕緣底座有效保護，可以通過套防水罩的方式，避免雨水濺入，保證鐵塔安全，提升信號傳輸質量。

1.5 加頂負載

在實際設計時，往往會存在開線功率不足的問題，這時為了全面提高傳播效果，需要對天線進行加頂負載，以此增加天線高度，滿足大功率傳輸需要，增加輻射面積。對天線進行加頂裝置時，整體操作并不復雜，技術要求不高，通過加載后的天線只能固定在一個頻率上，無法進行拓展。通過有效的天線加頂，使原來開路天線頂部變成電抗性負載天線頂，提升天線性能的同時，保證了運轉的安全。天線加頂負荷必須是電抗負載才能夠避免出現功率上的損耗，施工時，可以選擇單獨使用電容器和電感線圈，也可以通過多組電容器和電感線圈組合進行加載，提升整體效果保證施工品質。

2 阻抗匹配

理論上，天線輸入阻抗與開路傳輸線損耗輸入阻抗大體一致，而決定天線輸入阻抗的因素主要是自身結構、排列形式、幾何尺寸、載波頻率、饋電形式、周圍環境及地導參數等，任何一種影響均會造成參數變動。為了更加精準，一般情況下需要通過實際測量求到中波發射天線輸入阻抗參數，通過這種形式得到的數據，更加精確科學，接近最佳值。可以利用矢量電壓法、駐波電橋法、矢量網絡分析法等得到相關的參數標準。匹配天線就是指使用網絡分析儀測量天線系統的輸入阻抗Rin+jXin，實際上，中波發射臺為了信號更加強大，大多是在空曠區域建立的，周邊不受較高建筑物的影響，大大提高了信號傳輸質量，但是這種情況也容易受到自然界天氣的影響，遭遇雷擊的可能性更多一些，雷電放電過程中，往往出現的是直流電，另外，不同的電能也會形成交流成分，要想實現安全穩定，可以在匹配網絡設計的時候，使用無功功率大的電容對直流成分進行有效隔離，而使用電感接地去掉高頻的成分。

3 維護

中波發射天線在使用過程中，需要進行科學良好的維護，這樣才能全面發揮天線作用，提升信號的穩定性與安全性。對天線的日常維護內容較為復雜，在時間上需要周檢、月檢、季檢和年檢，檢測項目上需要對地網、鐵塔、拉線、絕緣座進行保養，只有通過定期保養，才能保證鐵塔、拉線和地錨功能正常，日常檢查中，需要嚴格檢查地網，保證沒有腐蝕與損壞，確保功能正常；對鐵塔檢查時，要滿足標準要求，確保鐵塔垂直度誤差在可控制范圍內，一般需要與塔身彎曲程度不超1/750；塔身結構螺栓關系到塔的穩定性，需要嚴格檢測，確保沒有大的松動、焊縫開裂和嚴重腐蝕的現象，對出現的問題及時進行有效的修補；在長期使用過程中，鐵塔會出現打火問題，這種情況多數是出現在饋電點，往往在大風天氣會出現松動的情況，需要對這個部位重點查看，保證拉線呈現繃緊狀態；拉線打火也是多見問題，發現后需要在打火部位繃上一塊銅皮進一步降低電位，避免出現高頻打火的問題，確保拉線安全；及時檢查絕緣子是否出現斷裂，及時做好調整，發揮功能作用，同時也減輕拉線張力；絕緣座要確保一定的防水能力，提高防止效果。

4 結束語

中波天線運行是否安全穩定，關系到廣播信號傳輸效果，只有全面提高技術能力，強化維護保養力度，才能適應越來越復雜的傳輸環境需要，確保節目播放傳輸質量，為經濟發展社會建設服務。

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