中波廣播天線的分類及介紹

邢 宇

1 中波傳播的特點

地表面與導電體一樣，也有引導電磁波傳導的能力。表面波是指沿地面傳播的電磁波，由于中波的波長較長，具有繞射的特點，這是由于它的波長足以和障礙物尺寸相比擬。

中波廣播的范圍為531～1 602 kHz，共120個載頻，間隔9 kHz。根據電波傳播的特性，中波以地波和天波兩種形式傳播。地波傳播的場強根據繞射理論計算。能否正常接收與接收場強、傳輸距離、輻射功率、頻率以及傳輸途徑中地面的地導系數σ有關。

表1 中波地導系數

所以，沿海地區的中波廣播覆蓋要優于干燥的沙漠地帶，山區由于巖石的地導系數較小，中波覆蓋效果也較差。

關于場強的定量計算是比較復雜的，且算得的結果也不準確，所以，工程上當所須條件已知時，接收地點的場強用現成的曲線查閱。

2 中波天線的分類

中波傳播以地面波為主，由于水平極化波傳播時在地面上損耗很大，相比垂直極化波傳輸損失小，所以，與地面垂直的振子就成為中波天線的主要方式。

針對傳統的桅桿式與自立塔式，為將衰落區推得更遠，天線高度為0.53 λ是最適宜的，稱為抗衰落天線，這個高度在中波的低頻率段是難做到的，一般在0.3～0.5 λ，這要根據服務區、天線場地、投資規模等情況來決定，但不宜在0.4 λ，因為此時在阻抗諧振區域，天線的輸入阻抗變化劇烈，也就意味著匹配狀態的變化，使場強不穩。最近發展起來的中波小天線打破了天線高度的束縛，二三十米的高度便能達到全波段播出。

2.1 桅桿式中波天線

中波天線采用最多的形式就是桅桿式天線，它的主要結構是由橫截面為正三角形（邊長通常為50～150 cm）的金屬構成，由于其所發射的信號頻率不同，高度通常為60～150 m。以120 m的桅桿中波天線為例，天線的底部是陶瓷絕緣體，其耐壓度要達到每厘米千伏以上，且其要能承受整個塔上百噸的重量。在塔的周圍有三層斜拉線，每層斜拉線是由相互間隔120°的三根鋼絲組成，并且拉線上有多組絕緣陶瓷連接器，使其與地面絕緣。在桅桿式天線的底部還要鋪設一層由銅線構成的輻射地網。為使天線達到最佳發射效果，地網一般深度為30～50 cm，長度與天線高度相當，因此，桅桿天線的占地面積通常要到上百畝。由于其結構簡單，搭建方便快捷，且有著不錯的播出效果，加之20世紀中葉土地資源相對豐富，大部分中波發射臺都采用此種發射天線。但隨著經濟的發展，土地資源日益短缺，桅桿式天線占地面積大的缺點也越發明顯，因此，新型中波天線的出現就顯得尤為重要。

2.2 自立塔式中波天線

為解決占地面積問題，自立塔式中波天線便應運而生，其主要結構和我們常見的電視發射塔類似，一般高度為120 m。自立塔是中波天線建立在水泥塔基上，也要安裝在能承受巨大壓力的陶瓷底座上，以起到塔身與地絕緣的目的。由于其底座一般為邊長為10 m的三角形結構，節約了占地面積，又有其自身特性，有很強的抗干擾能力和頻率適應能力。

2.3 中波小型發射天線（又稱錐面頂負荷套筒式）

中波小型發射天線是一種新型天線，其通常不需要斜拉線，極大解決了傳統天線占地面積巨大的問題。天線高度一般為20～40 m，以33 m中波小天線為例，它的底部是由圓柱型的鋼體組成，高度為16 m。在圓柱體支架上端是一個倒立的圓錐體天線，它是中波小天線的發射體，垂直高度大約為15 m。在圓錐形發射體和圓筒形支架間有絕緣體將其分離，保證發射體與大地絕緣。由于中波小天線的特殊結構，其地網不要求很長，一般10 m即可，因此，其占地面積不到666.7 m2，與其他種類天線相比極大減少了對土地的依賴。由于其特殊的圓錐形發射體，能形成向下的電抗勢，這樣中波天線中電流諧振點會隨之下降，因此，可以顯著降低發射天線的高度。經計算，高度為33 m的中波小天線，可以等效為高度76 m的天線。中波小天線還具有發射頻帶寬，發射效率高等特性。

輸入阻抗是中波天線的一個重要特性，其關系到后面天調網絡的設計實現以及元配件中的電容、電感等器件的各項參數的選擇。但中波天線的特殊性，其特性阻抗無法進行理論計算，只能進行測量或查表獲得。特將上面三種天線的特性阻抗列入圖1和圖2。

圖1 三種天線阻抗曲線對照表實部

圖2 三種天線阻抗曲線對照表虛部

3 結語

通過上表可知，中波小天線與桅桿式天線和自立塔式天線相比，輸入阻抗值相對較小，但天線的輸入阻抗變化不大，在整個頻帶內近似為一條直線。因此，中波小天線可以作為寬帶天線使用，但發射效果略差，天調網絡實現較為困難；桅桿式天線與其他兩種天線相比，有很高的輸入阻抗，但其阻抗隨頻帶變化很大。因此，其在某些特定頻點發射效果很好；自立塔式天線的特性阻抗和阻抗變化介于上述兩種天線之間，在中頻帶阻抗達到最大值。