天線地網對中波廣播發射效果的影響

黃杰偉

（廣東省惠州中波轉播臺，廣東 惠州 516007）

0 引言

許多中波發射臺坐落于城市中心，實際運行中，由于其天線容易受到周圍高層建筑物的影響，地網容易受到城市建設的破壞，給中波發射臺造成了嚴峻的挑戰。天線地網作為中波發射系統的重要組成部分，在發射臺的正常運作中起著十分關鍵的作用。基于此，本文分析中波發射天線地網對發射效果的影響，提出中波發射天線地網優化建議，以降低中波發射過程中的影響，提高中波廣播發射系統的穩定性。

1 中波天線地網的設計及應用

1.1 天線地網的作用

天線地網是中波發射天饋線系統的核心組成部分，主要職責是將發射設備產生的高頻電流信號轉化為電磁波進行傳播[1]。這一步驟有可能帶來能量的流失，其中電流在地面損耗上的表現尤為顯著。因此，要盡可能地減少電流在地面傳輸時的能量損耗。盡管中波發射天線采用的拉線塔或自立塔都發射垂直極化波，沿地面傳播的損耗比水平極化波小很多，但是實際應用中，一些電磁波仍將通過天線向地面傳輸，這些偏離的電磁波將變為地面波。地面的直流電流將被發射設備的垂直高度所限制，垂直極化波在地面的損耗取決于發射波的頻率以及地面的導電特性。此外，地面直流電流被發射設備的垂直高度所限制，垂直極化波在地面的損耗則取決于發射波的頻率以及地面的導電特性。在發射頻率恒定的情況下，垂直極化波的地表消耗將伴隨著地表導電性能的上升而減少。

1.2 天線地網設計

由于天線對地面的損耗，電磁波傳播效率會降低，從而導致其覆蓋范圍縮小。電場的核心與邊界的相位不同，有可能導致覆蓋的路徑發生偏移，有可能使得某個特定覆蓋范圍的電流強度超出正常范圍，或者其他范圍的電流強度低于正常范圍，從而進一步阻礙了天線覆蓋的深度[2]。如果天線的發射功率過大，電磁波在地面的消耗沒有被有效管理，那么天饋系統的效率降低，會進一步促使調節網絡性能下降，最終導致天饋系統產生不正常的狀態。若天線的饋線系統工作與預期不一致，將引發發射器諧波問題，進一步提升駐波比，從而使得發射器的功率降低，甚至可能出現過大的壓力最終導致設備停止運行。中波發射塔的高度一般在60 ～120 m，通常會受到雷電的影響。若地網的質量未達標，雷電的泄放路徑將被阻擋，使得雷電無法進入地表，可能引起發射器及其他設備損壞。因此，進行發射臺的構造時，需根據地理坐標和特定地貌，精心規劃和布局天線地網。不僅需要重視發射塔的構造，也需要重視地網的構筑。地網的核心部分是中波鐵塔的基礎，向四周均勻布置。地網通常采用直徑2 ～3 mm 的銅線來布置，埋設的深度通常在30 ～50 cm。確保地網與天線基礎的牢靠連接，不能只依靠基本的機械設備，應采取寬銅帶焊接技術。如果由于干旱的沙地引起電導率降低，必須在發射塔的四周增設高頻地井。一般地井的深度為10 m，還需要利用填充木炭、粗鹽等手段以降低地網的電阻。

1.3 天線地網的實際敷設

以廣東省惠州中波臺地網敷設為例，詳細介紹天線地網的具體應用。惠州中波臺發射場地總面積約50 000 m2，呈正方形，場地內有2 個儲水池約3 000 m2，一共建設3 座中波自立塔，各自分布在場地的3 個角落。地網簡易平面圖如圖1 所示。

圖1 惠州中波轉播臺地網簡易平面圖

塔基處垂直埋設一根5 m 長的銅棒作為焊接地網線的始端。以此為圓心，每3°敷設一根Φ3 mm銅線呈放射狀向外延伸至本天線場地邊界及兩另一天線區交界處，埋設深度為40 ～50 cm。所有焊點均用銅焊。若地網線碰到圍墻無法達到標準長度，在末端加建簡易高頻地井。

地網由內環、中環及外環3 部分組成。在鐵塔圍墻及調配室外側用100 mm×0.75 mm 的銅帶鋪設地網內環，作為連接地網線與塔基回流通路；在地網半徑30 m 處用同樣的銅帶鋪設中環；在地網的末端鋪設一個外環，所有地網線的末端與外環焊接在一起，并與相鄰地網連接地網鋪設到蓄水池時，把相鄰12 根地線并接后焊接到3 mm×30 mm 銅帶上并埋池底深50 cm。

挖一個直徑1 m、深度2.5 m 的地井，埋入用直徑3 mm 的銅線制作的一個直徑1 m、高2 m 的籠形柱子。回填土由1.5 m3改良耕土加50 kg 降阻劑組成。

2 天線地網對發射效果的影響

中波發射天線地網的設計及鋪設質量會對發射效果產生影響，影響發射效率、覆蓋范圍以及發射裝置和相關設備的安全性的各個方面[3]。

2.1 對發射功率的影響

鋪設天線地網時，若焊接不牢固或者后期遭到破壞導致接地電阻增大，天線輻射效率絕大部分會被損耗在地面上，造成輻射效率降低從而影響發射功率。要提升發射功率，必須從提高天線輻射效率入手。如地網設計不合理或鋪設施工不過關，會造成接地電阻變大，導致地面損耗變大，輻射效率降低從而影響發射功率。因此，一般接地電阻要控制在2 Ω 以內，越小越好。

2.2 對信號覆蓋范圍的影響

信號的覆蓋范圍受到天線地網穩定性的顯著影響。理論上，信號的覆蓋面積與其穩定性呈正相關；信號的穩定度越低，其覆蓋面積就越小。在實際應用中，波導天線和地面網絡分別負責主要和次級的電磁場功能。在天線的主電場與地網的副電場的相位存在偏離，或是電磁路徑存在差異的情況下，其相位差會逐漸擴大，從而使得整體的電場強度降低，覆蓋范圍減小[4]。為了減少中波發射天線地網對播出信號覆蓋范圍的影響，在臺站選址建設時應當選擇導電性相對較好的地方。

2.3 對發射機及附屬設備安全的影響

天線地網是影響調配網絡匹配度的重要因素之一。若地網質量不過關，會造成網絡阻抗不匹配，發射機反射功率過高，嚴重時無法播出甚至損壞發射機設備。目前，中波臺大多選用特性阻抗為50 Ω 的同軸電纜作為饋線。一般來說，技術人員通過設置天線配置網絡來確保天線的輸入阻抗與饋線的特性阻抗相匹配。這種方式能夠有效地降低饋線的反射波，同時能減小駐波比，從而增加發射器的輸出功率。然而，當天線與饋線的阻抗失配，饋線上會產生反射波形成駐波比影響發射機，甚至會對附屬設備、元器件造成損壞，危及安全播出。地網作為天線的接地端，如接地不良，發射機設備遭受雷擊的風險會變大。雷電可通過天饋線通道損壞發射機，危及發射設備安全。

3 天線地網的優化及維護建議

3.1 優化中波天線地網技術方案

要提高天線輻射效率、擴大中波廣播覆蓋范圍，減少地損耗是目前最有效、最常用的辦法。選擇發射臺臺址時，盡可能選擇導電性相對較好的位置，以有效降低地網的損耗[5]。設計天線地網方案時，應首先考慮天線接地問題。為了改善接地問題，可建設高頻地井，在地井施工過程中可以回填降阻劑和改良耕土。這樣可以有效降低發射設備遭受雷擊的風險，確保天線設備的安全運行。

3.2 做好天線地網的維護工作

為確保天線地網正常運行，維護工作至關重要。對此，需要制定詳細的周檢、季檢和年檢計劃，并按計劃嚴格執行維護工作。由于天線地網連接較多，埋設在地下的深度約為30 cm，非常容易受到植物樹根纏繞或土層開挖而導致斷開。因此，需要加大地網巡檢力度，及時處理、修復地網損壞的地方，以確保地網的完整性和接頭的穩固性。檢查地網完整性時，由于地網面積較大且相對復雜，通過使用專業的工具如電纜探位器，能夠對地網線的電力屬性進行評估，從而確保其能夠順暢工作。

4 結語

本文研究了中波發射天線的工作機制及其系統構造，給出了一些關于減少天線地網對中波發射結果的負面影響的實際方法以及維護地網的關鍵步驟，以提高信號傳輸的效率，提供更優質的節目。