探析中波廣播天線的構(gòu)成以及實(shí)現(xiàn)方法

文丨趙志勇

（云南省迪慶中波臺(tái)，云南迪慶674400）

天線是廣播發(fā)射的設(shè)備中重要的組成部分，它的好壞直接影響到發(fā)射臺(tái)覆蓋的實(shí)際范圍，關(guān)系到信號(hào)質(zhì)量的好壞，電臺(tái)是否能夠正常的播出。廣播中最常用到的波段是中波，是中央和各省市進(jìn)行廣播的主要手段。中波發(fā)射的天線主要形式是垂直極化形式的單極振子，如底部的絕緣拉線式的鐵塔或者T型的天線等。最近幾年又研制出了一種并饋形式的中波天線，它的優(yōu)點(diǎn)是:鐵塔的底部是接地形式，不使用昂貴以及不安全的底座瓷絕的椽子，可以預(yù)防雷擊，并且不用拉繩和桶形的絕緣，占地很少，容易進(jìn)行維護(hù)。本文主要介紹了我國常用的發(fā)射臺(tái)垂直極化的單極振子形式的自立天線結(jié)構(gòu)的形式和實(shí)現(xiàn)的方法。

1 垂直極化的單極振子形式的自立天線的組成和各自介紹

它主要由鐵塔部分、拉線部分、地網(wǎng)部分以及配網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等組成。我國的中波頻率是:531KHz～1602KHz，根據(jù)一個(gè)數(shù)學(xué)公式，計(jì)算出它們的波長是:187.26～564.97m。一般鐵塔的高度是46.8～141.2m之間，地面上使用底部的絕緣鐵塔。因?yàn)殍F塔很高，所以要使用拉線進(jìn)行固定，并且還有一組地網(wǎng)構(gòu)成地面鐵塔的靜像，它的作用是組成輻射電流對(duì)地面的回路。

使用地網(wǎng)的原因是:中波的天線都架設(shè)在地面上，但是大地不是理想導(dǎo)電的平面，而且不是很好的絕緣體，如果發(fā)射天線的輻射空間中電磁波對(duì)地面造成影響的時(shí)候，大地中就會(huì)出現(xiàn)地電流。這種地電流有傳導(dǎo)電流和位移電流兩個(gè)組成部分。大地導(dǎo)電系數(shù)大小決定了傳導(dǎo)電流大小，大地介電常數(shù)的數(shù)值大小決定了位移電流數(shù)值大小。因?yàn)榇蟮卮嬖诘牡仉娏鲿?huì)產(chǎn)生地面再次的輻射，所以天線處的空間內(nèi)，除了天線自身輻射的主電場(chǎng)以外，地電流還會(huì)產(chǎn)生附加的副電場(chǎng)。所以，天線傳播的覆蓋范圍內(nèi)，總電場(chǎng)由兩個(gè)電場(chǎng)疊加而成。因此在主電場(chǎng)以及副電場(chǎng)共同的影響下，總電場(chǎng)不是預(yù)想中固定的數(shù)值，并且時(shí)刻都在變化沒有辦法預(yù)測(cè)準(zhǔn)確。當(dāng)總電場(chǎng)發(fā)生變化的時(shí)候，覆蓋區(qū)域的內(nèi)部方向性圖也會(huì)造成改變，并且在天線的場(chǎng)地附近，由于總電場(chǎng)出現(xiàn)變化，天線上的分布電流也會(huì)發(fā)生改變，這就引起了天線輻射的阻抗以及輸入的電阻都發(fā)生了改變。由于大地不是理想的導(dǎo)體，因此給天線造成了許多影響:

（1）天線的輻射能量在地面中會(huì)損失掉一部分，造成輻射主電場(chǎng)的減弱，覆蓋的范圍也隨著縮減。

（2）由于主副電場(chǎng)的相位不同，總電場(chǎng)的相位隨之改變，總輻射場(chǎng)強(qiáng)的最大值變小，最小值變大，方向性圖發(fā)生改變，覆蓋的區(qū)域隨之改變。

（3）由于不光是天線分布電流會(huì)發(fā)生改變，天線輻射的電阻以及輸入的電阻也會(huì)隨著改變，這就造成天線和饋線匹配的困難，匹配很不穩(wěn)定。

（4）如果發(fā)射臺(tái)同時(shí)幾部發(fā)射機(jī)共同的工作，會(huì)相互的干擾和串音。

（5）行波會(huì)測(cè)不準(zhǔn)，雷雨季節(jié)會(huì)由于保護(hù)裝置出現(xiàn)失靈，高末的功放塊會(huì)被雷電擊中。為了對(duì)天線輻射的功率進(jìn)行提高，就要減少天線自身損耗的功率。天線自身的損耗主要有:天線在電流回路中大地的損耗、天線導(dǎo)體的損耗以及天線塔基的底部絕緣引起高頻的損耗。因?yàn)樘炀€自身損耗和天線塔基底部的絕緣引起的高頻損耗非常小，所以不進(jìn)行考慮，但是大地的損耗是最大的，在實(shí)際的工程中考慮最多。天線的電流回路中，大地的電流以輪輻的形狀匯聚到天線基塔的底部，因此大地電流分布和天線的架設(shè)高度以及塔基的徑向距離相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn):如果天線架設(shè)的高度和工作的波長比值非常小的時(shí)候，塔基的附件大地的電流就會(huì)變得很大，造成很大的大地?fù)p耗的功率，天線的輻射電阻變得很小，輻射的功率也變小了。所為了對(duì)天線輻射的功率進(jìn)行提高，要降低大地的電阻，最好的辦法是敷設(shè)地網(wǎng)，這樣做會(huì)給天線電流的回路中大地的電流提供很好的通路。

2 中波天線的實(shí)現(xiàn)方法

2.1 對(duì)拉線進(jìn)行處理

中波的廣播天線，它的頻率對(duì)鐵塔的高度進(jìn)行了決定。為了對(duì)鐵塔進(jìn)行穩(wěn)定，要使用拉線進(jìn)行穩(wěn)固，在拉線和天線的鐵塔之間要使用絕緣子。

2.2 天線輸入的阻抗和天線的匹配網(wǎng)絡(luò)

發(fā)射機(jī)輸出的阻抗是50歐姆。因此天線和發(fā)射機(jī)中間要使用天線的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)對(duì)饋線以及天線進(jìn)行匹配。

抑制射頻的倒送有兩種方法。陷波網(wǎng)絡(luò)法:串聯(lián)的諧振工作在干擾頻率的f1，并聯(lián)的諧振工作在頻率的f0。并聯(lián)的諧振工作在頻率的f0，和串聯(lián)的諧振在干擾頻率的f1。因此既可以對(duì)f1進(jìn)行抑制，又不對(duì)阻抗造成影響。

串聯(lián)的回路中并聯(lián)的諧振法:并聯(lián)的諧振工作在干擾頻率的f1和串聯(lián)的諧振工作在頻率的f0，并聯(lián)的諧振工作在干擾頻率的f1。

天調(diào)的網(wǎng)絡(luò)必須進(jìn)行防雷的設(shè)計(jì)。當(dāng)中波天線受到雷擊的時(shí)候，放電的電流是低頻以及直流成分，所以使用電感接地、加隔直流的電容等饋電的網(wǎng)絡(luò)都是進(jìn)行防雷的措施。

2.3 天線選址的問題

天線以及電臺(tái)選址問題也是非常重要的，選好地址可以起到提高天線發(fā)射的電磁輻射效率，并且不因?yàn)殡娕_(tái)的建設(shè)對(duì)百姓生活造成影響。

對(duì)中波的發(fā)射臺(tái)和發(fā)射天線進(jìn)行選址是一種對(duì)技術(shù)要求很高的綜合性很強(qiáng)的工作。要依據(jù)電臺(tái)建設(shè)和天線建設(shè)的規(guī)模，制定出場(chǎng)地的實(shí)際面積；依據(jù)覆蓋的要求制定出遠(yuǎn)離服務(wù)區(qū)的半徑范圍；依據(jù)山丘和其他障礙物仰角制定出天線所處的方位；天線的場(chǎng)地以及外圍500米的范圍內(nèi)地形要平坦，總的坡度不能超過5%，在天線前方的1000米的范圍內(nèi)，總的坡度不能超過3%。大地的導(dǎo)電系數(shù)比較大的時(shí)候，電流的傳播效果好，因此建設(shè)電臺(tái)應(yīng)該選擇土壤比較濕潤、大地導(dǎo)電系數(shù)很高的地區(qū)。

3 結(jié) 語

中波的未來向著數(shù)字化和智能化的趨勢(shì)發(fā)展，因此天線結(jié)構(gòu)更加的多樣化，對(duì)中波天線進(jìn)行的改造以及優(yōu)化也具有很大的挑戰(zhàn)。我們要有與時(shí)俱進(jìn)的思想，在科學(xué)發(fā)展的觀念影響下，對(duì)中波天線的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行相關(guān)的研究，促進(jìn)中波天線的改進(jìn)工作。

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