中波廣播發(fā)射天線構(gòu)成原理及地網(wǎng)對發(fā)射機(jī)輸出功率的影響探究

杜偉標(biāo)

摘 要 就目前來看，中波傳播模式占據(jù)了廣播發(fā)射的重要地位，其主要傳播方式是依靠地波傳播，這種傳播方式能夠形成穩(wěn)定的服務(wù)區(qū)，為受眾提供穩(wěn)定的收聽服務(wù)。對此，本文從中波廣播發(fā)射天線的基本構(gòu)架及構(gòu)成原理出發(fā)，并分析建設(shè)地網(wǎng)對減少中波傳播損失的影響作用，從而提高中波天線的發(fā)射效率，確保廣播信號的穩(wěn)定傳播。

關(guān)鍵詞 中波廣播；發(fā)射天線；構(gòu)成原理；地網(wǎng)；輸出功率

中圖分類號 G2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）178-0072-02

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，高樓大廈拔地而起，給中波傳播造成了很大的困擾，天線傳播效率明顯下降，聽眾收聽質(zhì)量也隨之下降。在此條件下惠州中波臺新遷臺址地導(dǎo)系數(shù)較好，周邊開闊，地形平坦，地理位置適合中波信號的覆蓋。明顯改善了天線的發(fā)射效率，從而提高聽眾的收聽質(zhì)量。完成國家新聞出版廣電總局下達(dá)的廣播覆蓋和實驗任務(wù)，讓黨和國家的聲音走進(jìn)千家萬戶。

1 中波廣播發(fā)射天線構(gòu)成原理

廣播作為大眾獲取信息的途徑之一，而天線作為廣播機(jī)構(gòu)的一項基礎(chǔ)設(shè)施，其主要依靠地波傳播方式，通常在夜間才會使用天波進(jìn)行輔助傳播。其作為發(fā)射端時，主要功能是將發(fā)射機(jī)傳來的高頻電流能量轉(zhuǎn)化為電磁波并發(fā)送到空中；反之，當(dāng)它作為接收端時，則是把空中的電磁波轉(zhuǎn)化為電流能量傳入廣播電臺的接收端。

1.1 基本架構(gòu)

鐵塔的主要作用是支撐天線起到覆蓋和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目的，惠州中波臺新建中波廣播發(fā)射天線主要采用自立式中波發(fā)射鐵塔，鐵塔底部是一個絕緣底座，且以中波鐵塔底部中心為圓心鋪設(shè)鐵地網(wǎng)，其扮演著十分重要的角色。在中波發(fā)射環(huán)境不理想的條件下，地網(wǎng)的建設(shè)能在很大程度上降低中波臺對環(huán)境的要求，明顯提高中波廣播的發(fā)射效率。

1.2 原理

中波的傳播方式主要以地波傳播為主，通常只有在夜間才會使用天波作為輔助手段進(jìn)行傳播。中波廣播發(fā)射過程中，主要用到了垂直極化波的轉(zhuǎn)換和覆蓋技術(shù)，其會讓電磁波按照一個固定的方向傳播，這時的電磁波就稱之為線極化波，而電場強(qiáng)度方向垂直于地面的線極化波被稱為垂直極化波。因為垂直極化波的電場強(qiáng)度方向是垂直于地面的，所以在傳播過程中的損失較小，但地面損失仍然是中波傳播中的主要損失類型，為了減少這一部分地面損失，地網(wǎng)的建設(shè)是必不可少的。

1.2.1 天線高度

天線的高度基本上決定了天線的輻射強(qiáng)度。一般情況下，天線的高度應(yīng)該在0.2λ～0.5λ之間，這樣能獲得最大的輻射強(qiáng)度，高度大于0.5λ的天線并不利于實際發(fā)射臺使用，其輝出現(xiàn)天波衰落的情況。因為中波工作范圍為526.5kHz～1606.5kHz，所以一般的中波臺會建設(shè)76m高的塔臺。除此之外，120m、140m高度的鐵塔也很常見，主要用于低頻段的中波廣播。如惠州中波臺正在建設(shè)中，使用2座120m高的中波臺為雙頻共塔發(fā)射天線，1座76m中波塔為一個頻點的發(fā)射天線，這樣的方案經(jīng)濟(jì)合理，為發(fā)射臺以后實現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化”的升級提供了充分的發(fā)展空間和發(fā)展條件。

1.2.2 地網(wǎng)

目前所使用的自立塔鐵塔底部，都會有地網(wǎng)的鋪設(shè)。所謂地網(wǎng)，即是在地下埋設(shè)導(dǎo)線，讓這一部導(dǎo)線作為天線輻射的回路，在工作過程中，大地和這些導(dǎo)線中同時存在電流，但是因為導(dǎo)線的電阻小于大地的電阻，所以導(dǎo)線中的電流大于大地中的電流，從而能夠減少傳播過程中的損失。這些導(dǎo)線直徑為3mm以輻射狀分布，圓心為天線底部的中心，每兩根導(dǎo)線之間的角度基本為3°，導(dǎo)線長度約0.3λ～0.5λ。當(dāng)大地的電導(dǎo)率過低時，可適當(dāng)增加導(dǎo)線的根數(shù)，導(dǎo)線的材質(zhì)一般為銅。在中波天線輻射中，需要構(gòu)成完整的回路才能進(jìn)行正常工作，而構(gòu)成回路的載體一般就是地面，但是由于其效率不高，所以為了提高天線的效率，一般天線底部都會鋪設(shè)地網(wǎng)。

2 地網(wǎng)對發(fā)射機(jī)輸出功率的影響分析

如前文所述，中波的傳播方式主要以地波形式為主。在傳播過程中，大部分損失來自于地面，因為受到自然環(huán)境的影響，大地電導(dǎo)率可能不是很理想，埋設(shè)地網(wǎng)能作為天線輻射回路的一部分，承擔(dān)一部分的電流，使得地面損失減小從而提高天線傳播效率。鋪設(shè)電網(wǎng)時，還應(yīng)注意地網(wǎng)埋設(shè)深度、地網(wǎng)電阻等因素，其都會影響中波發(fā)射的輸出功率。

2.1 中波臺選址土壤地質(zhì)的條件

為了獲得更高的天線傳播效率，中波臺在選擇地址時，應(yīng)該考慮到土壤的電導(dǎo)率。并且，電導(dǎo)率不是一個固定的數(shù)值，它會受到降雨、地下水位、溫度等方面的影響。一般來講，土壤含水率越大，電導(dǎo)率越大，電波在傳播過程中的損失就越少，從而能獲得更高的發(fā)射效率。其次，在進(jìn)行選址的時候還需要注意周圍環(huán)境對電磁波傳播的影響，比如周圍是否有高大的建筑物，是否屬于丘陵地帶等，這些高大建筑物會阻擋電磁波的傳播，使得效率降低，還要考慮周圍是否有居民等安全問題。

2.2 中波天線地網(wǎng)對傳輸功率的影響

地網(wǎng)與大地都是構(gòu)成中波天輻射回路的載體，但是由于大地電導(dǎo)率的限制，天線的發(fā)射效率受到很大的影響，所以為了提高天線向外發(fā)送電磁波的效率，鋪設(shè)地網(wǎng)是很好的解決方法。其中，地網(wǎng)鋪設(shè)的深度對天線傳輸功率也會有影響，淺埋式能降低很大一部分損耗，為了取得良好的傳導(dǎo)效果，一般地網(wǎng)的埋設(shè)深度為30cm左右，實際埋設(shè)深度應(yīng)該根據(jù)實際情況確定，比如在耕地上埋設(shè)地網(wǎng)時，應(yīng)該增加地網(wǎng)埋設(shè)深度，避免地網(wǎng)裸露出地表的情況發(fā)生。

2.3 中波天線地網(wǎng)電阻與傳輸效率的關(guān)系

在進(jìn)行地網(wǎng)鋪設(shè)時，不僅要考慮到地網(wǎng)鋪設(shè)方式、深度對傳播效率的影響，還應(yīng)該考慮到電網(wǎng)、電阻對傳輸效率的影響。前文提到，地網(wǎng)和大地都可為回路的一部分，會承擔(dān)一部分的電流，所以當(dāng)不能改變大地的導(dǎo)電導(dǎo)率的時候，減小地網(wǎng)的電阻，可以讓電網(wǎng)中的電流增大，減小地面的損失，從而提高天線的發(fā)射效率。雖然提高天線輻射電阻同樣能提高天線的發(fā)射效率，但是一般天線的輻射電阻為確定值，所以通過減少地網(wǎng)的電阻來增加天線輻射效率的方法是經(jīng)濟(jì)且有效的。

3 結(jié)論

本文通過對中波天線的基本架構(gòu)、構(gòu)成原理以及中波傳播方式的分析，可以知道中波天線作為中波臺的必要設(shè)施，其工作效率影響到聽眾的收聽質(zhì)量以及中波臺的服務(wù)范圍。地網(wǎng)的建設(shè)可有效提高天線的發(fā)送效率，并且在建設(shè)過程中，還應(yīng)注意到地網(wǎng)的埋設(shè)深度、地網(wǎng)自身的電阻等因素對發(fā)射效率的影響。最后，地網(wǎng)的維護(hù)也是需要工作人員所重視的，如果維護(hù)不當(dāng)，可能造成部分地網(wǎng)難以發(fā)揮自身的作用，從而降低天線的發(fā)射效率。綜上所述，地網(wǎng)的建設(shè)可明顯提高中波發(fā)射天線的發(fā)射效率，對其技術(shù)優(yōu)化與改進(jìn)也是未來通信領(lǐng)域研究的主要方向。

參考文獻(xiàn)

[1]王石川.淺談中波廣播發(fā)射天線的原理及維護(hù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015（28）：89-90.

[2]檀杉.探析天線地網(wǎng)對中波廣播發(fā)射效果的影響作用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（9）：234.

[3]吐地·托合提.淺談中波發(fā)射系統(tǒng)中地網(wǎng)的作用[J].西部廣播電視，2016（8）：229.

[4]馬曉.淺析中波廣播發(fā)射天線的原理[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（1）：63-64.

[5]劉炳君.中波天線地網(wǎng)對發(fā)射機(jī)輸出功率的影響[J].有線電視技術(shù)，2014（10）：102-105.