中波广播发射天线原理与维护

摘 要

中波广播发射技术在我国的无线广播中占有核心的重要位置，它是以电磁波的形式来传播信号的。电磁波在传播时，电场矢量的方向保存固定或按一定规律旋转，叫做电磁波极化。通常可分为平面极化，即水平极化和垂直极化。无线电波以大地为标面，凡是极化面与大地法线面（垂直面）平行的极化波叫垂直极化波。

【关键词】发射天线 天线效率 辐射功率 天线的维护

中波广播技术由于其自身的传播特性，一直在广播界发挥着不可替代的重要作用，是广播覆盖的主要手段。中波广播发射技术是通过严格限制波长来进行电磁波信号传导的。其机理是一种典型的绕射反射传到方式。中波在地面进行绕射，在电离层进行反射传输，两种方式相互结合进行传播，这种传播方式使得中波频段广播更加稳定高效。另外，中波广播还具有不受天气环境影响的优势，因而它是我国广播发射的首选，实践也证明了其在实际的广播传播中能够发挥不可替代的作用。中波技术的工作范围是：频段526.5-1606.skHz，波长 569.8-186.7m。在这一波段内，无线电波的主要传播方式为地波传播，在夜间，天波传播方式也存在。

1 中波广播发射天线原理

天线的功率是指天线辐射能量的能力值，是转换为电磁波部分的功率和输到天线有功功率的比值。它是小于等于1的一个数值，由下公式计算具体确定：

1=Pr/Pi

上述表达式中Pi、Pr和P分别表示天线输入功率、天线辐射效率、和振子损耗功率。具体解释一下P，它被定义为实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它是忽略了导体绝缘，除了自由空间传输损Lf以外，忽略了导体和底部绝缘的高频损耗以外，天线本身在不考虑高频干扰项时的地面绝缘高频和空间损耗项的等效损耗。这就决定了中波频段天线须设置地网进行保护才能保证输入功率效率。为了描述天线能量消耗的过程，我们引入空间电阻来阐述电线热能产生的过程，电阻概念的引入会定量的描述影响信号传输效率的影响因子。从天线辐射电阻公式可以得知，阻值主要是取决于天线的形状、尺寸和反馈电流的波长。根据这个定义可以得出适当地选取天线辐射电阻尺寸和形状，调节其固有频率，可以增大天线辐射电阻。

中波波段天线不能只采用简单的增加辐射的方法来实现，因为这种理论上的方法受限于中频段波段，在这个波段是不吸收辐射波段的，所以我们应该采用另一种方法提高波长以满足辐射效率，选择发射频率的1/2波长是一个经验选择，另外选择在0.25-0.5波长范围之内值都是有效的，仅排除0.4波长这种特殊情况，因为0.4波长输入阻抗变化强烈，会使得天线有效高度分布均匀的扩散，而这个扩散会反过来制约最大电流的传输，会严重阻碍信号扩散。天线传输效率受制于实际高度和电流流经的面积，天线实际高度和电流流经的面积只能达到理想值的一半，所以能量效率低下。中波波段发射天线设计要严格按照（GYJ—3488）所规定的桅杆天线长度、发射机功率，来为天线和馈线之间调配网络，争取做到天线阻抗与馈线匹配，取得符合当地实际情况的最优值。为了做到天线阻抗与馈线的最优匹配，需要做到：

（1）严格控制生产调配室内信号，所有墙壁都要屏蔽信号；

（2）地线使用必须严格限制，使用检修用交流电源来连接调配室地线；调配室内的地线布置衔接方面必须采用专用地线；

（3）当调配网络中有电感线卷使桅杆天线接地时，桅杆应使用装航空标志灯代替静电池放电卷，其特征参数须由各调配元件所承受的电压电流等特征参数决定；

（4）桅杆天线底部座绝缘面必须设有放电装置，放电器电压选取工作电压（完全调幅底部）的1.2倍是一个经验数值；

（5）静电池放线卷阻抗（调配室内）是一个硬性的指标，其理论数值需保证在天线底部输入阻抗的十余倍；

（6）为保证安全，底部绝缘子在出厂前需经过40Kv以上池放检测；

（7）桅杆、桅线杆等的内部组成结构需要特殊护理，事先作出热镀锌喷漆然后做出防锈蚀涂料喷洒是较好的选择；

（8）天馈线系统需要保证好的接触特性，塔节之间连接处尽量不要涂料层；

（9）设计时需要考虑地网的下层位置，必须保证相邻线夹角相等的方式向外界辐射以满足能量供应；

（10）地网布线应尽量布置在地下埋藏，这样有利于减少地下损耗，提升传输效率；

（11）发射天线需有防雷设计，除塔身做发射天线外，塔身接地电阻必须小于4经验值才能满足安全保障；

（12）钢塔桅杆的避雷必须在规定位置安装、焊牢，中波波段钢塔的避雷球，两球凸顶选取30-40mm的中心距离。

2 中波发射天线的维护

工程实际施工区地处高寒地带，一年天气变化幅度较大，春天是风，冬天时雪，四季温差较大，所以必须严格按照国家规定的维护管理规程对天线设备进行定期维护检修。需保证：

（1）边宽的设计要求其中一种限制是不得差大于标准值的1/750，另一种限制是不能大于50发拉线；

（2）塔桅的局部弯曲度的设计要求其中一种限制是不得差大于标准值的1/750；

（3）塔桅基础结构是整个天线的外部保护，起着重要的保护作用。所以要及时对焊缝的开裂隐患进行检查，检查到的螺栓松动要做紧固处理；

（4）按照《塔身连接螺栓更换标准》的要求，当塔身主柱腐蚀达主柱的1/5及其以上时应更换；在桅杆拉绳锈蚀点的一个捻距内达表面的40%时应必须及时更换；当桅杆拉绳在一个捻距内断丝达总数的5%时或者直接断裂时必须及时更换；

（5）拉绳产生打火痕迹时，要做紧固处理，要及时更换腐蚀的固件；当使用钢绞线做桅杆拉绳时，发现有断丝表面产生黑锈时必须及时更换；

（6）地锚要用查结合，在使用地锚5-10年后必须抽样率不少于10%的样本进行检修，一旦发现地锚杆锈蚀必须彻底除锈并进行刷沥青处理。

3 结束语

作为广播信息传输的重要组成部分，中波广播发射天线具有效率高稳定性强的优点。作为广播电台运营的重要设施，中波发射天线的运行效率直接关系到信号的发射质量，从设计、建造到运行与维护的每一环节都应该严格按照国家广电总局的标准来进行。中波电线的运行维护人员应认真负责的对待中波天线的保养维护任务，提升维护质量，从而促进广播电视事业的再次腾飞，为我国的精神文明建设贡献力量。

参考文献

[1]胡丽英，杨娜.中波发射天线的种类及其技术特点[J].科技资讯，2009（16）.

[2]赵希，狄甲军，王健.磁场型无线听音乐系统发射无线敷设方式研究[J].科技风，2012（17）.

[3]李兴建，吴秀生.中波广播发射天线的原理与维护措施研究[J].西部广播电视，2015（10）：226，229.

作者简介

刘大庆（1967-），山西省大同市人。大学本科学历。现为内蒙古新闻出版广电局610台高级工程师。研究方向为中波广播发射。

作者单位

内蒙古新闻出版广电局610台 内蒙古自治区呼和浩特市 010050