中波天線匹配網絡及地網的安裝要點

邢 宇

1 中波天線地網的建設

1.1 天線地網的作用

地網是中波天線的一個重要組成部分，但人們常常只關注塔體的建設而忽略了地網建設的重要性。天線的作用是把電流能量轉化為向外輻射的電磁波能量，這種轉化過程存在諸多損耗，分為地面損耗、導體損耗和絕緣體損耗。其中，電流的地面損耗相比其導體和絕緣體的損耗要大得多，因此，只需要考慮電流在地面傳播時的損耗即可。中波發射天線一般采用垂直極化波，即極化波的電場是與大地垂直的，并感應出位移電流。發射天線中，還有絕大部分電流是通過地網回流向天線底部的，它和地面上的位移電流一起組成了總的地面徑向電流。地面徑向電流主要受徑向的長度與發射天線的垂直高度影響。垂直極化波在大地表面上傳播損耗是受到所發射的電磁波頻率和地面上的導電系數所決定的。當發射頻率不變時，垂直極化波的損耗隨地面導電系數的增大而減小，即播出效率更高。地面損耗也受到發射頻率的影響，隨著電波頻率的增高而變大。電磁波的地面損耗主要就是由徑向的電流在天線周圍地面上傳輸產生的，人們通常是在天線下方鋪設一層輻射狀的地網來減小損耗，提高天線的發射效率。由于地網的鋪設，地面上流經地網的電流就會增大，也就提升了地面上的電導系數，達到減小損耗的目的。

1.2 天線地網的鋪設

天線地面損耗的存在，會使天線的輻射效率降低，最終造成覆蓋范圍減少。影響覆蓋范圍的還有其他因素，如電場的主場和副場相位不同，導致在應覆蓋區域場強不高，不應覆蓋區域場強反而增大。

如果地面損耗率高，天線發射功率也很大，會造成整個天饋系統溫度上升，進而使各個調配網絡上的電子元器件的性能發生變化，加速元器件老化，最終造成天饋系統不匹配。當天饋系統一旦不匹配，即會引起中波發射機失諧，天線的駐波比會隨之變大，造成發射機損壞。由于中波塔相對較高，常常吸引雷電，若地網不達標，會使雷點泄放通路受阻，造成后級的設備損壞。

顧名思義，地網埋于地下，以中波天線的底座為圓心，半徑為發射電波1/3-1/2倍的波長，向四周均勻輻射鋪設。地網鋪設時每隔3°鋪設一根，一共鋪設120根，地網的導體一般選用直徑為2～3 mm的銅線。地網的埋設深度一般以20～50 cm為宜，為防耕地損壞地網，其掩埋深度可做適當增加。

但由于實際上土地資源有限，加之地理環境的影響，地網鋪設很難達到理論上的長度。實踐中，地網鋪設半徑為1/4倍波長即可，通常為100 m。

圖1 地網示意圖

中波天線的地阻要盡量小，一般要求小于1 Ω。地網與天線底座要牢固鏈接，不能簡單機械固定，要用寬銅帶進行焊接固定。當遇到天線場地為干燥沙土等不良電導系數時，應在天線底部和發射機房附近深挖地井，一般井深10 m，并在其中放置木炭、鹽粒等降低地阻。由于地網的特殊性，當其鋪設完畢后，便深埋入地，很難檢查其質量，成為隱蔽的一個環節。地網是否鋪設良好，對天饋系統的匹配，發射機的正常工作起著相當重要的作用。而且，其一旦出現問題，很難發現故障部位，維護保養也非常困難，因而要對其格外重視。

2 調配間設計安裝

調配間是放置調配網絡的地方，除此之外，還要加裝漏電線圈（要求其為可調線圈并且諧振在工作頻率上），它是一個高頻阻流圈，一端接鐵塔饋線入口，一端接地，為天線上的電荷提供泄放通道，對地開路。另外，還有塔燈變壓器，點亮塔燈，為空中飛行物導航。還有接地棒，一端接地，是保安裝置，進入調配間時，就要用接地棒把調配間的調配網絡、鐵塔入口接地，防止雷電或誤開機對人身造成傷害，離開調配間時，要摘掉接地棒，使調配間轉入正常。鐵塔下端要有放電球和塔基絕緣子并聯，放電球間隙距離40～80 mm，由當地雷電強度而定。高聳的鐵塔自身易遭雷擊，它會引雷電至調配間的網絡上，擊毀元件，有時還會引入機房破壞發射機高末槽路，以放電球引雷入地。

在天線的底部一般建造調配間，其內有匹配網絡，為避免天線的電磁輻射對其中的元器件造成影響，要對調配間進行屏蔽，通常在其內鋪設銅網或銅帶，并將屏蔽導體很好地接地。

3 中波匹配網絡的安裝

按照圖紙的設計將元器件按照電流流動方向合理的安裝在鐵架上。要注意在其內部的銅帶連接母線后要可靠牢固的引出并與天線的地井引線相連。安裝時還要注意以下幾點。

一是按直徑3 A/mm的原則，選取合適線徑的電感線圈。

二是電感線圈的擺放原則是：線圈不要平行或緊鄰，其要相互垂直，用以減少相互之間的感應，線圈的引線要在其內部。（減小分布電感）另外，留出20%余量。

三是電容使用原則：電容要符合設計時所需的耐壓、電流等要求，還有要一定的冗余，提高安全性。

四是連接銅帶的鋪設要求：要將其沿著電流的方向合理的放置。根據功率容量不同選用不同的銅帶，一般寬度6～10 cm，厚度0.3～0.5 mm。而且，銅帶要與調配間內的地線可靠連接。各個元器件中間所用到的銅帶沒用硬性要求，但要做到大小合適，連接點要打磨光滑，沒有尖角，連接牢固。各連接線間要留有合適的間距，防止打火甚至短路事情發生。

4 結語

中波天調系統建好后，要根據發射機的儀表數據和發射狀況對匹配網絡進行及時調整。根據發射機工作狀態和經驗總結，在夏天的多雨季節和冬天的干燥季節，要密切注意天饋系統的狀態，如發射功率不穩定或天線駐波比過大，就要考慮對天調系統及時進行調整。