中波天線匹配網(wǎng)絡(luò)及地網(wǎng)的安裝要點(diǎn)

邢 宇

1 中波天線地網(wǎng)的建設(shè)

1.1 天線地網(wǎng)的作用

地網(wǎng)是中波天線的一個重要組成部分，但人們常常只關(guān)注塔體的建設(shè)而忽略了地網(wǎng)建設(shè)的重要性。天線的作用是把電流能量轉(zhuǎn)化為向外輻射的電磁波能量，這種轉(zhuǎn)化過程存在諸多損耗，分為地面損耗、導(dǎo)體損耗和絕緣體損耗。其中，電流的地面損耗相比其導(dǎo)體和絕緣體的損耗要大得多，因此，只需要考慮電流在地面?zhèn)鞑r的損耗即可。中波發(fā)射天線一般采用垂直極化波，即極化波的電場是與大地垂直的，并感應(yīng)出位移電流。發(fā)射天線中，還有絕大部分電流是通過地網(wǎng)回流向天線底部的，它和地面上的位移電流一起組成了總的地面徑向電流。地面徑向電流主要受徑向的長度與發(fā)射天線的垂直高度影響。垂直極化波在大地表面上傳播損耗是受到所發(fā)射的電磁波頻率和地面上的導(dǎo)電系數(shù)所決定的。當(dāng)發(fā)射頻率不變時，垂直極化波的損耗隨地面導(dǎo)電系數(shù)的增大而減小，即播出效率更高。地面損耗也受到發(fā)射頻率的影響，隨著電波頻率的增高而變大。電磁波的地面損耗主要就是由徑向的電流在天線周圍地面上傳輸產(chǎn)生的，人們通常是在天線下方鋪設(shè)一層輻射狀的地網(wǎng)來減小損耗，提高天線的發(fā)射效率。由于地網(wǎng)的鋪設(shè)，地面上流經(jīng)地網(wǎng)的電流就會增大，也就提升了地面上的電導(dǎo)系數(shù)，達(dá)到減小損耗的目的。

1.2 天線地網(wǎng)的鋪設(shè)

天線地面損耗的存在，會使天線的輻射效率降低，最終造成覆蓋范圍減少。影響覆蓋范圍的還有其他因素，如電場的主場和副場相位不同，導(dǎo)致在應(yīng)覆蓋區(qū)域場強(qiáng)不高，不應(yīng)覆蓋區(qū)域場強(qiáng)反而增大。

如果地面損耗率高，天線發(fā)射功率也很大，會造成整個天饋系統(tǒng)溫度上升，進(jìn)而使各個調(diào)配網(wǎng)絡(luò)上的電子元器件的性能發(fā)生變化，加速元器件老化，最終造成天饋系統(tǒng)不匹配。當(dāng)天饋系統(tǒng)一旦不匹配，即會引起中波發(fā)射機(jī)失諧，天線的駐波比會隨之變大，造成發(fā)射機(jī)損壞。由于中波塔相對較高，常常吸引雷電，若地網(wǎng)不達(dá)標(biāo)，會使雷點(diǎn)泄放通路受阻，造成后級的設(shè)備損壞。

顧名思義，地網(wǎng)埋于地下，以中波天線的底座為圓心，半徑為發(fā)射電波1/3-1/2倍的波長，向四周均勻輻射鋪設(shè)。地網(wǎng)鋪設(shè)時每隔3°鋪設(shè)一根，一共鋪設(shè)120根，地網(wǎng)的導(dǎo)體一般選用直徑為2～3 mm的銅線。地網(wǎng)的埋設(shè)深度一般以20～50 cm為宜，為防耕地?fù)p壞地網(wǎng)，其掩埋深度可做適當(dāng)增加。

但由于實(shí)際上土地資源有限，加之地理環(huán)境的影響，地網(wǎng)鋪設(shè)很難達(dá)到理論上的長度。實(shí)踐中，地網(wǎng)鋪設(shè)半徑為1/4倍波長即可，通常為100 m。

圖1 地網(wǎng)示意圖

中波天線的地阻要盡量小，一般要求小于1 Ω。地網(wǎng)與天線底座要牢固鏈接，不能簡單機(jī)械固定，要用寬銅帶進(jìn)行焊接固定。當(dāng)遇到天線場地為干燥沙土等不良電導(dǎo)系數(shù)時，應(yīng)在天線底部和發(fā)射機(jī)房附近深挖地井，一般井深10 m，并在其中放置木炭、鹽粒等降低地阻。由于地網(wǎng)的特殊性，當(dāng)其鋪設(shè)完畢后，便深埋入地，很難檢查其質(zhì)量，成為隱蔽的一個環(huán)節(jié)。地網(wǎng)是否鋪設(shè)良好，對天饋系統(tǒng)的匹配，發(fā)射機(jī)的正常工作起著相當(dāng)重要的作用。而且，其一旦出現(xiàn)問題，很難發(fā)現(xiàn)故障部位，維護(hù)保養(yǎng)也非常困難，因而要對其格外重視。

2 調(diào)配間設(shè)計(jì)安裝

調(diào)配間是放置調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的地方，除此之外，還要加裝漏電線圈（要求其為可調(diào)線圈并且諧振在工作頻率上），它是一個高頻阻流圈，一端接鐵塔饋線入口，一端接地，為天線上的電荷提供泄放通道，對地開路。另外，還有塔燈變壓器，點(diǎn)亮塔燈，為空中飛行物導(dǎo)航。還有接地棒，一端接地，是保安裝置，進(jìn)入調(diào)配間時，就要用接地棒把調(diào)配間的調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、鐵塔入口接地，防止雷電或誤開機(jī)對人身造成傷害，離開調(diào)配間時，要摘掉接地棒，使調(diào)配間轉(zhuǎn)入正常。鐵塔下端要有放電球和塔基絕緣子并聯(lián)，放電球間隙距離40～80 mm，由當(dāng)?shù)乩纂姀?qiáng)度而定。高聳的鐵塔自身易遭雷擊，它會引雷電至調(diào)配間的網(wǎng)絡(luò)上，擊毀元件，有時還會引入機(jī)房破壞發(fā)射機(jī)高末槽路，以放電球引雷入地。

在天線的底部一般建造調(diào)配間，其內(nèi)有匹配網(wǎng)絡(luò)，為避免天線的電磁輻射對其中的元器件造成影響，要對調(diào)配間進(jìn)行屏蔽，通常在其內(nèi)鋪設(shè)銅網(wǎng)或銅帶，并將屏蔽導(dǎo)體很好地接地。

3 中波匹配網(wǎng)絡(luò)的安裝

按照圖紙的設(shè)計(jì)將元器件按照電流流動方向合理的安裝在鐵架上。要注意在其內(nèi)部的銅帶連接母線后要可靠牢固的引出并與天線的地井引線相連。安裝時還要注意以下幾點(diǎn)。

一是按直徑3 A/mm的原則，選取合適線徑的電感線圈。

二是電感線圈的擺放原則是：線圈不要平行或緊鄰，其要相互垂直，用以減少相互之間的感應(yīng)，線圈的引線要在其內(nèi)部。（減小分布電感）另外，留出20%余量。

三是電容使用原則：電容要符合設(shè)計(jì)時所需的耐壓、電流等要求，還有要一定的冗余，提高安全性。

四是連接銅帶的鋪設(shè)要求：要將其沿著電流的方向合理的放置。根據(jù)功率容量不同選用不同的銅帶，一般寬度6～10 cm，厚度0.3～0.5 mm。而且，銅帶要與調(diào)配間內(nèi)的地線可靠連接。各個元器件中間所用到的銅帶沒用硬性要求，但要做到大小合適，連接點(diǎn)要打磨光滑，沒有尖角，連接牢固。各連接線間要留有合適的間距，防止打火甚至短路事情發(fā)生。

4 結(jié)語

中波天調(diào)系統(tǒng)建好后，要根據(jù)發(fā)射機(jī)的儀表數(shù)據(jù)和發(fā)射狀況對匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及時調(diào)整。根據(jù)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在夏天的多雨季節(jié)和冬天的干燥季節(jié)，要密切注意天饋系統(tǒng)的狀態(tài)，如發(fā)射功率不穩(wěn)定或天線駐波比過大，就要考慮對天調(diào)系統(tǒng)及時進(jìn)行調(diào)整。