錐面頂負(fù)荷自立塔式寬頻帶中波發(fā)射天線(xiàn)應(yīng)用分析

董卉

摘 要：本文基于國(guó)內(nèi)外中波發(fā)射天線(xiàn)的發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合中國(guó)中波發(fā)射臺(tái)使用傳統(tǒng)的老式中波發(fā)射天線(xiàn)現(xiàn)狀作了實(shí)際分析，提出了新型的錐面頂負(fù)荷自立塔式寬頻帶中波發(fā)射天線(xiàn)，并對(duì)該天線(xiàn)的構(gòu)造、創(chuàng)新點(diǎn)、在國(guó)內(nèi)電臺(tái)的安裝使用、社會(huì)效益等方面進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：中波發(fā)射天線(xiàn);錐面頂;寬頻帶

中圖分類(lèi)號(hào)：TN827.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）12-0097-02

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)人民的生活水平不斷提高，中波廣播由于性能優(yōu)良、使用方便等優(yōu)點(diǎn)已成為廣人民大群眾文化生活必不可少的重要組成部分。而中波發(fā)射臺(tái)的任務(wù)則是通過(guò)放大電路對(duì)前端播控室傳來(lái)的音頻信號(hào)進(jìn)行再處理，將得到的無(wú)線(xiàn)電波通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射出去。如果天線(xiàn)頻帶較寬，亦可用于長(zhǎng)波發(fā)射，并被廣泛應(yīng)用于航海航空的通信導(dǎo)航。

迄今為止，我國(guó)境內(nèi)的中波發(fā)射臺(tái)所使用的設(shè)備以二十世紀(jì)六七十年代安裝的傳統(tǒng)桅桿發(fā)射天線(xiàn)為主，現(xiàn)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)三十年的設(shè)計(jì)使用期限。傳統(tǒng)桅桿式發(fā)射天線(xiàn)存在著維護(hù)運(yùn)營(yíng)成本高、占地面積大等弊端，正在被逐漸淘汰使用。另一方面，中國(guó)的綜合國(guó)力水平正在不斷上升，城鎮(zhèn)化是重要表現(xiàn)之一。隨著城市建設(shè)的不斷擴(kuò)張，很多電臺(tái)被城市包圍?？紤]到高頻輻射的影響，相關(guān)電臺(tái)面臨著拆除搬遷的局面，而如何解決地價(jià)高、資金有限、污染控制難度大等問(wèn)題成為諸多電臺(tái)的當(dāng)務(wù)之急。

本文將詳細(xì)介紹新型寬頻帶中波發(fā)射天線(xiàn)，為解決以上問(wèn)題的提供可行方法。

1 國(guó)內(nèi)外中波發(fā)射天線(xiàn)研制概況

早在二十世紀(jì)七十年代，中國(guó)廣播行業(yè)的相關(guān)科學(xué)技術(shù)人員就曾多次嘗試改良傳統(tǒng)的中波發(fā)射天線(xiàn)，受當(dāng)時(shí)科技發(fā)展條件的限制，在改型研制方面創(chuàng)新程度不足，收效甚微。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代之后，埃及首先研發(fā)出新型中波天線(xiàn)，我國(guó)科技人員充分吸取外國(guó)的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，投入大量人力物力財(cái)力用于開(kāi)發(fā)，雖然沒(méi)能取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，但提高創(chuàng)新空間依然很大。

1.1 國(guó)外狀況

基于現(xiàn)有的寬頻帶中波發(fā)射天線(xiàn)方面的科研文章，我們了解到：目前國(guó)際上較為先進(jìn)的天線(xiàn)設(shè)備能夠發(fā)送和接收多個(gè)頻段的電波，其天線(xiàn)頂端為蓋帽型，下端為柱形。

1.2 國(guó)內(nèi)狀況

無(wú)線(xiàn)電廣播的發(fā)展始于二十世紀(jì)初，我國(guó)自二十世紀(jì)六七年代至今大部分中波臺(tái)仍在使用1/4λ～1/2λ桅桿式中波發(fā)射天線(xiàn)。為了達(dá)到理想的天線(xiàn)效率，大部分電臺(tái)基本上采用了增高天線(xiàn)高度、擴(kuò)大地網(wǎng)埋設(shè)面積等方法手段，但這就意味著較高的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本和不經(jīng)濟(jì)的土地使用效率。傳統(tǒng)桅桿式中波發(fā)射天線(xiàn)根據(jù)使用頻率，其高度一般在60-150m左右，建設(shè)一個(gè)高76米、邊寬0.8米的桅桿式天線(xiàn)，其重量約20噸，占地面積約27畝;建設(shè)一個(gè)高120米、邊寬1米的桅桿式天線(xiàn)，其重量約40噸、占地面積約67畝。從上可知傳統(tǒng)天線(xiàn)不僅占用了大量的土地資源，還增加了電臺(tái)的運(yùn)行成本，并為電臺(tái)正常維護(hù)保養(yǎng)帶來(lái)了很多不便。除此之外，傳統(tǒng)桅桿天線(xiàn)采用配重型拉線(xiàn)，如果一根拉線(xiàn)出現(xiàn)故障，就有極高的概率引發(fā)倒塔事故。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)中波發(fā)射機(jī)數(shù)字化創(chuàng)新不斷發(fā)展和提高，中波廣播數(shù)字化覆蓋工程逐步得到落實(shí)。而傳統(tǒng)中波發(fā)射天線(xiàn)受頻帶的限制，很難實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，正逐漸被新型設(shè)備所替代?？梢?jiàn)，在這樣的時(shí)代背景下，研發(fā)并推廣適應(yīng)數(shù)字化中波廣播發(fā)射的新型中波天線(xiàn)就顯得尤為重要。

2 新型寬頻帶中波發(fā)射天線(xiàn)概況

以陜西咸陽(yáng)廣通電子科技有限公司研制的新型“錐面頂負(fù)荷自立塔式寬頻帶中波發(fā)射天線(xiàn)”（現(xiàn)已被國(guó)家專(zhuān)利局授予實(shí)用新型發(fā)明專(zhuān)利，公告號(hào)CN203839505U，發(fā)明人范波、黃迎召）為例展開(kāi)介紹。

這種新型發(fā)射天線(xiàn)高76米，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如下：①適應(yīng)中波廣播發(fā)射機(jī)播音頻率范圍在526.5～1606.5千赫，實(shí)現(xiàn)了全頻段覆蓋;②功率等級(jí)不超過(guò)500千瓦;③匹配后阻抗50～230歐姆;④滿(mǎn)足水平面全向;⑤電壓駐波比VSWR不超過(guò)1.15;⑥工作帶寬△f不低于18千赫;⑦增益超過(guò)3dB。

在構(gòu)造方面，發(fā)射天線(xiàn)的整體形狀為雙錐體結(jié)構(gòu)，主要材料采用不銹鋼，支柱采用鍍鋅鋼，發(fā)射天線(xiàn)上部由天線(xiàn)體塔基、高頻絕緣子、發(fā)射體和調(diào)配網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。既具有穩(wěn)定、安全可靠的基本要求，還保證了美觀性。

經(jīng)國(guó)家相關(guān)檢驗(yàn)部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，這種新型天線(xiàn)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有著廣闊的應(yīng)用前景。

3 新型寬頻帶中波發(fā)射天線(xiàn)的創(chuàng)新點(diǎn)

相較于傳統(tǒng)的桅桿式中波天線(xiàn)，新型寬頻帶中波發(fā)射天線(xiàn)的創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：①合理運(yùn)用錐面緩變?cè)?，有效地降低了終端反射和諧振頻率，從而在保證效率的前提下，使天線(xiàn)的長(zhǎng)度變短;②合理運(yùn)用天線(xiàn)長(zhǎng)細(xì)比及雙錐原理，提高輸入阻抗，有效地降低阻抗變化率，使天線(xiàn)的寬度、頻帶增加;③合理運(yùn)用并饋原理，采用內(nèi)發(fā)射體下端接地的方法，提高了天線(xiàn)自身的防雷效果;④通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)發(fā)射體和外發(fā)射體的連接高度，使天線(xiàn)輸入阻抗處于理想狀態(tài)，大大提高了天線(xiàn)的輻射效率;⑤合理運(yùn)用多級(jí)調(diào)諧帶通耦合網(wǎng)絡(luò)拓寬帶寬，在實(shí)現(xiàn)全頻段雙頻或多頻共塔的同時(shí)，還能滿(mǎn)足功率在100瓦到500千瓦不等的中波發(fā)射機(jī)工作;⑥可作為長(zhǎng)波發(fā)射機(jī)的導(dǎo)航天線(xiàn)，可滿(mǎn)足導(dǎo)航機(jī)在150～800千赫頻率范圍內(nèi)任意點(diǎn)的天線(xiàn)帶寬要求，拓寬了天線(xiàn)的應(yīng)用范圍。

4 新型寬頻帶中波發(fā)射天線(xiàn)應(yīng)用現(xiàn)狀

自新型寬頻帶中波發(fā)射天線(xiàn)問(wèn)世以來(lái)，受到了國(guó)內(nèi)大量電臺(tái)的歡迎。據(jù)相關(guān)資料顯示，目前國(guó)內(nèi)已投入使用及正在安裝的發(fā)射天線(xiàn)共計(jì)130多座，長(zhǎng)波天線(xiàn)則有20多座?；谝韵氯齻€(gè)例子展開(kāi)介紹。

（1）河南龍湖104中波臺(tái)已安裝兩座76米高、播音頻率/功率分別為603kHz/200kW和657kHz/200kW的新型發(fā)射天線(xiàn)。其頻率低、功率大，而且采用分布加載與并聯(lián)饋電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了安全、穩(wěn)定、持續(xù)的播音。（2）陜西榆林中波臺(tái)已安裝一座76米高，693kHz/10kW、1359kHz/10kW的新型發(fā)射天線(xiàn)。針對(duì)陜北的地理環(huán)境，在安裝時(shí)，對(duì)天線(xiàn)自身、地網(wǎng)地井都進(jìn)行了加固，從而保證天線(xiàn)整體都具有優(yōu)良的抗風(fēng)沙和晝夜溫差大性能，運(yùn)行至今仍在安全、穩(wěn)定、持續(xù)地播音。（3）西藏亞?wèn)|中波臺(tái)已安裝一座76米高，981kHz/10kW、1323kHz/3kW的新型發(fā)射天線(xiàn)。雖然青藏高原的土壤組成復(fù)雜，可用于地網(wǎng)敷設(shè)的面積有限，但是新型發(fā)射天線(xiàn)憑借自身出色的電氣性能，實(shí)現(xiàn)了低內(nèi)耗，提高了廣播覆蓋范圍。[1]

5 社會(huì)效益分析

76米錐面頂負(fù)荷自立塔式寬頻帶中波發(fā)射天線(xiàn)的成功研發(fā)和普及應(yīng)用在我國(guó)中波廣播技術(shù)發(fā)展史上具有里程碑意義。其技術(shù)性能遠(yuǎn)超傳統(tǒng)天線(xiàn)，且增益高、發(fā)射效率高、成本低、高度低、占地面積小、覆蓋面積大。新型天線(xiàn)具有選址便利，架設(shè)方便，合理覆蓋;降低電磁輻射污染，減少干擾，綠色環(huán)保;增益高，發(fā)射效率高，多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新等社會(huì)效益，可以預(yù)見(jiàn)，新型發(fā)射天線(xiàn)將在諸多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。[2]

6 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合傳統(tǒng)的老式中波發(fā)射天線(xiàn)，從不同方面對(duì)新型的錐面頂負(fù)荷自立塔式寬頻帶發(fā)射天線(xiàn)作了介紹分析，旨在推廣普及廣播行業(yè)的新技術(shù)，彰顯我國(guó)廣播技術(shù)發(fā)展的能力，從而推動(dòng)我國(guó)廣播行業(yè)不斷向前發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳少青.新建南京中波發(fā)射臺(tái)場(chǎng)地選址的考量[J].視聽(tīng)界（廣播電視技術(shù)），2019，（01）：97-99.

[2] 馮旭棟，苗慧娜.我國(guó)中波發(fā)射天線(xiàn)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國(guó)有線(xiàn)電視，2019，（02）：176-178.