中波广播发射天线技术探讨

鲁艳辉

摘 要：广播电视已经走进了千家万户，成为人们接收信息的重要渠道，要想全面确保收视稳定，需要对广播电视基础设施设备进行技术管理与控制。在广播电视传播系统中，中波广播发射天线系统已经成为最主要的技术形态，通过中波广播发射系统调节，全面扩大广播电视发射覆盖率，有效提升传播效果和播出质量，使节目收视更加稳定与安全，科学有效做好中波广播天线技术研究分析，关系到整体传播质量。文章通过对拉线塔式中波广播发射天线系统物理结构和工作原理的分析，进一步提出实际应用过程中中波广播发射天线维护措施与方法，以此为同行提供必要的参考。

关键词：天线结构；阻抗匹配；维护建议

中图分类号：TN828.1 文献标志码：A 文章编号：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

廣播信号传输过程中，领先的是电磁波传输原理，而电磁波传输对电场方向有一定的规律要求，需要严格根据规律保证方向的确定性，使电磁方向能够实现旋转，满足电磁波极化要求。电磁波极化形式形式多样，主要有平面极化和圆极化两种形态，其中平面极化又分为垂直极化和水平极化两种形式。中波电磁波旋转的方向主要是根据地面情况进行传播的，通过在地面传播，使极化方式呈现出垂直极化形态，只有全面保证中波发射天线产生垂直极化电波，才能提升中波质量，保证传输整体效果。中波广播发射天线主要是单极振子垂直极化天线，通过大地回路，实现转化。针对这一工作原理，当前应用最多的则是底部馈电拉线塔式天线，这种天线主要由桅杆、带基础的绝缘底座、拉线、地网等部分构成，天线加顶的功能主要是强化覆盖效果，满足更大范围传播需求。自立塔式天线结构在实际运用中也较为多见，在此我们重点讨论一下拉线塔式天线技术。

1 天线的整体结构

天线组成较为复杂，需要各部件共同作用才能实现传播需求，实际建设中，天线主要由以下几大部分构成。

1.1 铁塔

铁塔是天线的基础，通过稳定安全的铁塔，能够保证传输稳定性。那么广播发射台在选择铁塔的时候，需要严格进行科学计算，使铁塔尺寸、型号全面满足发射功率参数要求，保证信号传播效果。通常，中波频率范围是531kHz～1602kHz，波长为187m至564m之间，我们进行计算时，需要充分考虑到参数标准，以天线高度画出相关参数特性曲线，计算出天线最佳高度值为0.625λ，根据实践经验天线的最佳高度是0.53λ，还要全面对现场情况进行确定铁塔高度，可以在0.2～0.5λ之间选择，避开谐振区0.4λ，在谐振区内天线系统阻抗不够安全，试验测试时很难调试精准。当前，我国所选择使用的发射台定型天线参数是76m标准天线，立柱导体直径为20mm，边宽为0.5m，这种参数的铁塔完全能够满足传播需求。

1.2 地网

只有全面保证天线的强大功率，才能实现节目的高清高质，而天线在功率传输上会产生一部分的损耗，损耗功率的因素较多，一是天线导体自身损耗，影响了传播质量与效果；二是底部塔基绝缘座损耗，使天线功率出现高频损耗；三是大地回流损耗，这部分损耗占多数，也是影响天线质量的重要因素。天线自身损耗和高频损耗对天线的影响较弱，地损耗相对影响要大。为了保证天线功率效果，需要在中波发射天线中设计地网，一般情况下，地网主要是架设在地面上，当天线辐射电磁波围绕大地表面旋转时，就会使大地表面出现电流，大地导体效果并不理想，无法对电流进行有效转化分解，这样天线辐射能量就会在地面出现一定的损失，天线覆盖范围变小，电场覆盖方向不精确，从而影响了天线辐射电阻和输入电阻功率，使二者产生不稳定状态，只有通过科学良好的地网敷设，才能保证传播效果与质量，满足节目播放要求。地网的设置能够从根本上减小天线辐射损耗功率，提高覆盖率，使偏远区域接收效果更清晰。经过大量事实证明，当径向距离r为0.5λ时，地电流是较为稳定的，所以说，需要设置0.5λ的地网辐射半径较理想，确保地网半径r设置工作波长处于0.3λ～0.5λ之间。地网铺设的时候，需要在浇筑天线铁塔基础前进行，需要提前进行设计，确保位置不影响其他设施安装，要在相应位置埋入地下一根3～5米的接地铜棒，再利用薄铜皮把铁塔基础进行有效屏蔽，为了确保安全，需要在铜皮上焊两圈汇流条，增加导流面积。地网材料的选择非常重要，为了增加功率效果，会使用120根直径φ3的铜线或钢包铜线，确保长度0.3λ～0.5λ的工作波长，每隔3°一根焊接在汇流条上。endprint

1.3 拉线

拉线好坏决定了传播质量，需要严格设计平面结构形式，针对不同的铁塔类型、横截面特点，做好拉线设计施工，保证张力符合标准要求。要实际设计时，如铁塔横截为矩形的，则需要在四个方向同时进行拉线，确保各个方向力量匀称，保持铁塔稳定与安全。如铁塔横截面是三角形的，则需要在三个角度进行拉线施工，通过三角形拉线方式保证张拉力需要。任何一种拉线形式都是满足功率需要，为了增加功率效果，需要全面设计好拉线倾角，通常保持在60°为宜，如果角度过大，则拉线张力就大，铁塔轴向力增加，使铁塔不够稳定，使用过程中会出现大幅度的摆动，影响信号传播质量。如果倾斜角设计的过小，则会增加建设宽度，浪费建设面积，要想实例满足传播需要、节省占地面积，还需要根据实际施工现场情况合理设计好角度。

1.4 绝缘器件

在自然环境中，往往会受到天气的影响，为了确保铁塔安全，拉线不能直接接在地锚上，只有通过合理设计，确保每根拉线均设置绝缘子才能进行连接，保证钢绳组合不受天气影响。通常， 绝缘底座主要是安装在铁塔上，绝缘度决定了铁塔安全性，要在施工中对绝缘底座有效保护，可以通过套防水罩的方式，避免雨水溅入，保证铁塔安全，提升信号传输质量。

1.5 加顶负载

在实际设计时，往往会存在开线功率不足的问题，这时为了全面提高传播效果，需要对天线进行加顶负载，以此增加天线高度，满足大功率传输需要，增加辐射面积。对天线进行加顶装置时，整体操作并不复杂，技术要求不高，通过加载后的天线只能固定在一个频率上，无法进行拓展。通过有效的天线加顶，使原来开路天线顶部变成电抗性负载天线顶，提升天线性能的同时，保证了运转的安全。天线加顶负荷必须是电抗负载才能够避免出现功率上的损耗，施工时，可以选择单独使用电容器和电感线圈，也可以通过多组电容器和电感线圈组合进行加载，提升整体效果保证施工品质。

2 阻抗匹配

理论上，天线输入阻抗与开路传输线损耗输入阻抗大体一致，而决定天线输入阻抗的因素主要是自身结构、排列形式、几何尺寸、载波频率、馈电形式、周围环境及地导参数等，任何一种影响均会造成参数变动。为了更加精准，一般情况下需要通过实际测量求到中波发射天线输入阻抗参数，通过这种形式得到的数据，更加精确科学，接近最佳值。可以利用矢量电压法、驻波电桥法、矢量网络分析法等得到相关的参数标准。匹配天线就是指使用网络分析仪测量天线系统的输入阻抗Rin+jXin，实际上，中波发射台为了信号更加强大，大多是在空旷区域建立的，周边不受较高建筑物的影響，大大提高了信号传输质量，但是这种情况也容易受到自然界天气的影响，遭遇雷击的可能性更多一些，雷电放电过程中，往往出现的是直流电，另外，不同的电能也会形成交流成分，要想实现安全稳定，可以在匹配网络设计的时候，使用无功功率大的电容对直流成分进行有效隔离，而使用电感接地去掉高频的成分。

3 维护

中波发射天线在使用过程中，需要进行科学良好的维护，这样才能全面发挥天线作用，提升信号的稳定性与安全性。对天线的日常维护内容较为复杂，在时间上需要周检、月检、季检和年检，检测项目上需要对地网、铁塔、拉线、绝缘座进行保养，只有通过定期保养，才能保证铁塔、拉线和地锚功能正常，日常检查中，需要严格检查地网，保证没有腐蚀与损坏，确保功能正常；对铁塔检查时，要满足标准要求，确保铁塔垂直度误差在可控制范围内，一般需要与塔身弯曲程度不超1/750；塔身结构螺栓关系到塔的稳定性，需要严格检测，确保没有大的松动、焊缝开裂和严重腐蚀的现象，对出现的问题及时进行有效的修补；在长期使用过程中，铁塔会出现打火问题，这种情况多数是出现在馈电点，往往在大风天气会出现松动的情况，需要对这个部位重点查看，保证拉线呈现绷紧状态；拉线打火也是多见问题，发现后需要在打火部位绷上一块铜皮进一步降低电位，避免出现高频打火的问题，确保拉线安全；及时检查绝缘子是否出现断裂，及时做好调整，发挥功能作用，同时也减轻拉线张力；绝缘座要确保一定的防水能力，提高防止效果。

4 结束语

中波天线运行是否安全稳定，关系到广播信号传输效果，只有全面提高技术能力，强化维护保养力度，才能适应越来越复杂的传输环境需要，确保节目播放传输质量，为经济发展社会建设服务。

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