并饋式中波天線在我臺的應(yīng)用

沈洋　泰州廣播電視臺

并饋式中波天線在我臺的應(yīng)用

沈洋泰州廣播電視臺

本文主要介紹了并饋式中波天線的原理及其在我臺的使用情況，并結(jié)合場強(qiáng)測試結(jié)果對該塔的覆蓋效果做了分析。

并饋中波天線場強(qiáng)。

一、 引言

天線是將傳輸線中的高頻電磁能轉(zhuǎn)化成為自由空間的電磁波，或反之將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線中的高頻電磁能。中波天線有很多種，隨著發(fā)射效率低、效果差的T型天線和Γ型天線的漸趨淘汰，現(xiàn)在一般都采用桅桿式單塔天線、底部絕緣自立塔天線和并饋式自立塔天線（SFA），并饋式天線是一種新型中波天線在國外使用比較多，我臺在搬建新臺時就選用了并饋式天線。

二、并饋式中波天線的結(jié)構(gòu)及原理

并饋式鐵塔采用的支持結(jié)構(gòu)就是普通鐵塔，其截面可設(shè)計為正三角形、正四邊形及其他正多邊形。與普通自立式絕緣塔相同的是并饋式鐵塔同樣也需要敷設(shè)地網(wǎng)；不同的是在塔體周圍分布著若干導(dǎo)線，導(dǎo)線匯聚于塔底，并在此對鐵塔饋電，饋電點(diǎn)位置與發(fā)射頻率、單一頻率或多頻共塔有關(guān)。

SFA的原理圖如圖1所示。由圖分析可知，導(dǎo)線上的高頻電流i流經(jīng)平臺時（即圖中B點(diǎn)）分為兩路i1和i2，i1流向C點(diǎn)向外輻射，故ABC構(gòu)成長度為H的輻射體，而i2則流向D點(diǎn)，故ABD構(gòu)成了高度為h的終端短路線，此短路線的阻抗為zin=jX=jWtgαh，

當(dāng)h=λ4時，

短路線的輸入阻抗zin=∞，i2=0，i=i1；

當(dāng)h≠λ4時，

相當(dāng)于信號源與天線之間并聯(lián)了一個純電抗，此時i2≠0，i2經(jīng)終端短路線流入大地，雖然短路線的電抗是無損耗的，但會降低一些天線的輻射效率。

SFA的實質(zhì)就是用高頻能量通過并聯(lián)的電抗去激勵天線，雖然天線直接接地，但高頻信號不直接接地，而雷電主要以直流及低頻成分為主，可通過鐵塔直接泄放到地，因此并饋式天線的防雷效果顯著。

SFA的輻射可按垂直單極振子計算：

(3)天線輸入阻抗

并饋式中波天線的輸入阻抗曲線與一般底部絕緣拉線塔的情況差異較大，可根據(jù)其共性設(shè)計相應(yīng)的匹配網(wǎng)絡(luò)。

(4)天線底部電流和電壓

式中：P為發(fā)射機(jī)標(biāo)稱功率，Rin,Xin為天線輸入阻抗的實部和虛部。

三、SFA在我臺的應(yīng)用情況

我臺位于泰州市農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)，占地面積190畝，于2010年建成投入使用，共有三副中波天線，分別為兩副并饋式天線和一副自立式底部絕緣天線。兩副并饋式天線一個是雙頻共塔，頻率為1341KHz和927kHz，兩部發(fā)射機(jī)功率都為10kW；另一副為單頻塔，其頻率為1098kHz，發(fā)射功率為10kW。

1. 鐵塔結(jié)構(gòu)

我臺使用的兩副并饋式天線分別位于臺內(nèi)東西兩個方位，其塔體結(jié)構(gòu)都是采用正三角形結(jié)構(gòu)（如圖2），兩副并饋式天線塔高均為112m，三個塔腳相鄰距離為6m，采用12根導(dǎo)線均勻分布于塔體周圍,導(dǎo)線規(guī)格為直徑6mm的銅包鋼線，上端連接至終端短路平臺上，下端匯聚于塔底與調(diào)配網(wǎng)絡(luò)輸出端相連，在此對該鐵塔饋電。

2. 地網(wǎng)敷設(shè)

并饋式天線跟其他中波天線一樣，同樣也需要敷設(shè)地網(wǎng)，兩個鐵塔的地網(wǎng)選用120根長度85米規(guī)格為3.0的硬銅線，以塔底中心為圓心360O均勻敷設(shè)，并深埋于地下30～50cm，所有地網(wǎng)銅線都要與塔底的接地銅板（規(guī)格為1000★1000★3）連接，三個塔腳與中心銅板之間用規(guī)格為100★3的銅排連接，天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的接地銅排（200★3）也與塔底接地銅板相連。實測兩個鐵塔的接地電阻均為2歐姆。

3. 饋管的架設(shè)

饋管選用阻抗50歐姆、型號為SDY-50-37-3。以往饋管的架設(shè)都是將饋管架設(shè)于空中，而我臺采用的方法是將饋管通過管道埋于地下，這樣做的目的是防止從饋線中引入雷電成分，進(jìn)一步保護(hù)發(fā)射機(jī)，同時也美化了臺內(nèi)環(huán)境。

4. 并饋式天線的覆蓋效果

泰州位于江蘇中部，地域形狀呈東西狹窄、南北斜長的長寬帶狀，地勢中間高南北走向低，尤其是北部興化地區(qū)地勢低洼，我臺位于海陵區(qū)與姜堰區(qū)交界處，基本是位于泰州地域的中心位置，如圖3所示。中波主要以地波傳播為主，所以中波天線的覆蓋效果不僅與天線的種類、發(fā)射功率有關(guān)，同時還與頻率、地形地貌等因素有關(guān)，下面結(jié)合2013年場強(qiáng)測試的數(shù)據(jù)，在南北兩個方向選取了8個測試點(diǎn)對我臺兩副并饋式天線的覆蓋情況做一簡析。

下面以三個頻率的發(fā)射功率都為10kW為例結(jié)合表1數(shù)據(jù)對場強(qiáng)覆蓋效果進(jìn)行分析：

（1)藥城會展中心位于市區(qū)南部，相比城北的溫泰市場距離遠(yuǎn)了12km但場強(qiáng)卻衰減了約16dB左右，主要由于受到市區(qū)高樓建筑的阻擋，地導(dǎo)系數(shù)較差，場強(qiáng)急劇下降。而在北方向周莊，由于該地區(qū)地勢平坦，地導(dǎo)系數(shù)較好，場強(qiáng)能達(dá)到90dB以上。

(2)興化汽車站與圖書館雖然只有六公里的距離，但場強(qiáng)卻相差8dB左右，汽車站位于興化城區(qū)東部，圖書館位于城區(qū)北部，由于受到高樓建筑的阻擋造成地導(dǎo)系數(shù)降低，場強(qiáng)急劇下降，收聽效果相比汽車站有所降低。

(3)興化安豐鎮(zhèn)距發(fā)射臺62km，但由于兩者間分布的都是鄉(xiāng)村，地勢較為平坦，高樓建筑少，地導(dǎo)系數(shù)較好，場強(qiáng)衰減小，所以該處場強(qiáng)略高，收聽效果良好。靖江孤山測量點(diǎn)在山南，由于受到山體的阻擋且距臺64公里，場強(qiáng)受到衰減，收聽效果一般。

由上分析可看出我臺使用并饋式天線發(fā)射的三套廣播節(jié)目基本能覆蓋泰州三市三區(qū)，大部分地區(qū)收聽效果良好，但有些地點(diǎn)由于受到周邊地形的影響，收聽效果有所下降。靖江南部地區(qū)由于距臺較遠(yuǎn)，且南部地區(qū)發(fā)達(dá)高樓建筑較多，場強(qiáng)衰減較大，收聽效果差。

四、結(jié)論

并饋式自立鐵塔天線在國外應(yīng)用較多，相比較傳統(tǒng)的中波天線有如下優(yōu)勢：①鐵塔直流接地，有利于發(fā)射系統(tǒng)防雷；②取消了絕緣底座、拉繩，提高安全度，減少占地面積，節(jié)約投資成本，美化臺內(nèi)環(huán)境；③可多功能綜合開發(fā)利用，在鐵塔上可安裝FM、TV和微波天線而不影響機(jī)器工作；④可承受1000KW大功率發(fā)射，省去進(jìn)口大型絕緣底座費(fèi)用。

我臺新址于2010年建設(shè)完，并饋式中波天線使用至今已有四年，目前運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，覆蓋效果良好，尤其是防雷效果顯著。我臺使用并饋式天線在本省內(nèi)尚屬首例，事實證明了我們嘗試使用的新技術(shù)取得了成功，相信以后并饋式中波天線必將會得到廣泛的應(yīng)用。