并馈式自立塔中波天线的应用分析

刘钰毅

摘 要 近年来，并馈式自立塔中波天线发展较快，在底部绝缘性、天线利用率以及整体结构布局较传统拉线塔均有着明显的优势，因此具有较大的推广与应用价值。文章在对并馈式自立塔中波天线的结构及原理开展深入分析的基础上，研究了并馈式自立塔中波天线的特点及应用。

关键词 并馈式；自立塔；中波天线；应用

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）236-0085-02

天线用于对传输线中的高频电磁能进行转化，利用转化后的自由空间电磁波进行信号的传输，中波天线依据发射效率以及发射效果又分为T型、伽马型、单塔式以及自立天线等类型，目前伴随新技术的应用，发射效率较低的T型、伽马型等类型已经逐渐被淘汰，单塔式以及自立天线等逐渐受到重点关注，特别是并馈式天线作为一种新型的天线类型在国外得到了广泛的应用。

1 并馈式自立塔中波天线的结构与原理

在并馈式自立塔中波天线系统中，中波发射机的重要组成部分即为并馈式天线系统，包括馈线、天线以及调配网络等结构部件，借助发射天线，实现了电流能量向电磁波能量的转化，并将转化得到的电磁波能量向外太空辐射到指定区域，在实际应用中可极大提升信号传输的精度以及效率。

并馈式中波天线系统其结构如图1所示，结构上包括地网、馈电点以及天线平台、自立铁塔等，铁塔高度以及平台高度均有明确的限值要求。自立铁塔布置于地网系统之上，结构设计上充分考虑了当地地质特点，并综合塔重以及高度特性进行结构横断面的设计，选用等边三角形横断面设计作为支撑平面，在支撑脚间增设受力加固结构，提升自立塔塔体整体的结构稳定性，塔底空间用作调配室。并馈式自立塔需设平台结构，由塔底调配室输出的导线经由该平台转化为并馈式电信号，实现电信号的高效传播。但在结构设计中取消了固定结构件以及绝缘底座，有利于整体的成本控制。

并馈式自立塔的工作原理参考如图2所示，图中的A、B、C、D各点分别代表了调配室输出、馈电平台、塔顶以及塔底地网的结构位置，由图2可知，调配室输出的高频电流传输至中部馈电平台后出现了两路的分支，分别对应图中i流路的两个分支，分别流向自立塔塔顶以及底部地网，形成了辐射天线体和接地线体，通过对接地线的输入阻抗进行计算可得到天线体向外辐射的能量值，进而推算得到天线向外辐射能量的途径及方式。

当中部馈电平台高度h=λ/4，其中λ为载波频率的波长，则接地线输入阻抗可达无穷大，高频电信号通过辐射作用传输至外界环境；反之，当馈电平台高度是其他值时，此时i流路的第二条分支中的电信号通入大地，接地线输入阻抗无损耗作用，但仍会影响到天线辐射效率，最优馈电平台高度应为h=λ/4。

其工作原理：高频调幅能量通过并联的电抗来激励天线体，在工作过程中中波天线通过间接作用接地，而当受到雷击干扰时，由于雷电信号为直流低频成分，是直接接地的，因此具有较优的防雷击性能。并馈式自立塔的中波天线辐射能量依据下式进行计算：

水平向：f（x）=Q

竖直向：f（y）=cos（yDsinA-cosyD）/cosy，式中y为相移系数，A为射线仰角。

天线输入阻抗通常依据共性网络设计计算得到，一般并馈式自立塔的输入阻抗曲线较传统塔的差异较大；载波时天线底部电流值和电压值以及满负荷调幅电流有效值、电压峰值等均可通过经验关联式计算得到。

2 并馈式自立塔中波天线的特点

并馈式自立塔中波天线又称为SFA，目前正广泛应用于英、法、美等区域，在实际应用中有着传统绝缘拉绳式天线塔所不可比拟的优势，其特点对比总结为以下几方面：首先，在成本控制上，并馈式自立塔取消了固定結构件以及绝缘底座，有利于实现提效降成本的目标；其次，直流接地的防雷设计；再次，支持多频共塔，综合性强，支持包括FM、微波天线在内的多种系统及设备，且与拉线式发射塔相比，天线的防护等级更高；在自立塔中间部位设置馈线平台，底部设置包括内环以及外环的地网结构件，其接地电阻小于2Ω。

3 并馈式自立塔中波天线的应用及覆盖效果

文章以某地区广播电视台的自立塔为例，分析了并馈式自立塔中波天线的应用，主要包括了铁塔结构、地网敷设以及馈管的架设等3方面。

3.1 铁塔结构

该区域广播电视台的中波天线采用了两套并馈式自立塔系统，东西向布置，在塔体的结构设计上，选用了结构支撑较为稳定的正三角形横截面设计，并进行了结构加固。自立铁塔布置于地网系统之上，在自立塔的结构设计上，充分考虑了当地地质特点，并综合塔重以及高度特性进行结构横断面的设计，在支撑脚间增设受力加固结构，提升自立塔塔体整体的结构稳定性，塔底空间用作调配室。并馈式自立塔塔身高度一致，均为130m，在各个塔体地脚结构中，地脚间距6m，塔体周围均匀环绕铜导线，将终端短路平台与网络输出端连接，实现塔体馈电。

3.2 地网敷设

并馈式自立塔与传统天线塔的主要区别即增加了地网结构以及中间馈线平台的设计，在地网结构的设计中，两台中波天线自立塔的地网结构均由等长的同质导线交错敷设完成，埋入地下深度约为50厘米左右，地网铜线与接地铜板间通过等规格的铜排进行连接，调配室输出的高频电流传输至中部馈电平台后分别流向自立塔塔顶以及底部地网，形成了辐射天线体和接地线体，通过对接地线的输入阻抗进行计算可得到天线体向外辐射的能量值，各铁塔间的接地电阻均不高于2Ω。

3.3 馈管的架设

自立塔中部的馈管平台架设中，借助发射天线，实现了电流能量向电磁波能量的转化，并在此基础上，将转化得到的电磁波能量向外太空辐射到指定区域。传统馈管的装配都是置于空中，而该电视塔的馈管架设时穿过地下管道，可避免雷电成分混杂于馈管中，造成信号干扰，另一方面对发射机也起到了一定的保护作用，优化环境。

3.4 覆盖效果

该地区广播电视台位于中部区域，中波主要以地波传播为主，其覆盖效果与种类及功率、频率、地势等均有关系，结合场强测试数据，选取南北方向的8个测点分析了并馈式天线覆盖效果。选取了3个频率段开展发射功率的计算，分析了个区域的场强覆盖效果。

在市区南部的中央商务区中，场强覆盖效果较北部区域降低了约20dB，据实地调查发现，该场强覆盖效果主要受高楼的遮挡作用影响较大，在该区域内的地导效果较差，导致了该区域场强覆盖效果远低于其他区域；而在地势相对平坦的中部区域，由于没有了建筑物的遮挡作用，其场强覆盖效果较优，高达90dB。

在当地的城市服务中心区域，其场强覆盖效果与8km以外的活动中心相比，差了10dB，经过实地勘测与分析，发现造成这种差异的主要原因即为城市高楼建筑的阻挡作用，城市高楼的阻挡导致地导系数的降低，影响到实际收听效果。

当地村镇区域，地势平坦，距发射台70km左右，但由于周边高楼建筑较少，地势较为平坦，地导系数较好，场强略高，但也有一些区域受到周边地形的影响，场强衰减较大，收听效果差。

4 结论

并馈式自立塔中波天线目前正得到广泛应用，在实际应用中有着传统绝缘拉绳式天线塔所不可比拟的优势，自立塔取消了固定结构件以及绝缘底座，直流接地的防雷设计，并支持多频共塔，综合性强，天线的防护等级更高。自立塔中间部位设置馈线平台，底部设置包括内环以及外环的地网结构件，相信以后并馈式中波天线必将会得到广泛的应用。

参考文献

[1]何红宇，陈燕武，周卫华，等.并馈式自立铁塔中波天线[J].广播与电视技术，2014（5）.

[2]李占松.浅议并馈式自立中波天线原理及应用技术[J].科技传播，2013（1）：89，79.