中波發(fā)射天線的原理及相關維護技術分析

柳賢子

內蒙古新聞出版廣電局扎賚特775臺 內蒙古 興安盟 137600

中波廣播技術具備多種先決條件，因此被廣泛應用于軍事和無線通信行業(yè)。在現(xiàn)代科技發(fā)展過程中，中波廣播技術創(chuàng)新速度加快，從最早的電子管發(fā)射機，逐漸發(fā)展為固態(tài)發(fā)射機、數(shù)字發(fā)射機，現(xiàn)在多數(shù)廣播電視發(fā)射都是應用固態(tài)發(fā)射機和數(shù)字發(fā)射機，表明我國廣播技術開始朝著數(shù)字化方向發(fā)展。

1 中波發(fā)射天線的工作原理與分類

1.1 中波廣播發(fā)射天線原理

在中波廣播發(fā)射技術中，核心技術在于垂直極化波轉化與覆蓋，極化現(xiàn)象主要是在電場作用下，電磁波會朝著固定方向發(fā)射。當電磁波發(fā)生極化現(xiàn)象后，會出現(xiàn)與垂直面平行的極化波，被稱為垂直極化波。當形成垂直極化波后，會產生電流，此時電流方向與地面垂直，可以和中波廣播電流匯合，以此提升廣播傳播效率。

1.2 中波廣播發(fā)射天線類型

為了更好地掌握廣播發(fā)射天線技術，必須對中波廣播進行分類處理。目前，天線分類包括新型式天線、頂負荷型單塔天線和單塔型天線。在上述天線中，應用最為廣泛的是單塔型天線與頂負荷型單塔天線，也屬于常見的中波天線。新型天線屬于先進天線類別，可以有效滿足無線廣播技術的需求。

第一，單塔型天線。在中波廣播中，垂直極化波屬于鮮明特征，中波廣播發(fā)射的電磁波就是垂直極化波。單塔型天線的組成包括：絕緣拉線、鋼桅桿、地網(wǎng)、放電球與絕緣底座，與地面相互垂直，所以單塔型天線屬于垂直振子，在應用該天線發(fā)射電磁波時，此電磁波就為垂直極化波，垂直于地面，通過該天線發(fā)送中波電磁波，可以發(fā)揮出以下優(yōu)勢：首先，在發(fā)射天線上，中波電磁波沿著地面發(fā)射，損耗比較小，所以電磁波傳播距離比較遠；其次，天線與地面垂直，中波電磁波也與地面垂直，此時所發(fā)送的電磁波為垂直極化波，與水平極化波相比，垂直極化波的損耗比較小，能夠延長傳播距離。在具體應用中所應用的發(fā)射塔通常都是76m高度的輕型拉線塔。

第二，頂負荷型單塔天線。該類天線主要采用低于鐵塔高度的中波波長場所，通過分析射頻天線原理能夠看出，當天線長度小于1/4波長時，將會降低天線阻抗，此時將斜拉線增加在天線上，將拉線從塔頂拉到地面絕緣子上，確保每一根拉線的角度為120°，且拉線和地面角度為45°，以此增加鐵塔的阻抗，可以匹配75Ω的阻力，加強天線發(fā)射效率。

第三，新型式天線。當前，桅桿類鐵塔屬于常見的中波發(fā)射天線，該類天線對于高度的要求非常高。為了確保天線發(fā)射信號質量，需要在地面鋪設大量地網(wǎng)，這樣將會加大天線系統(tǒng)的工程量，還會加大人力、物力和財力的浪費。此外，對于山區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)建設來說，不能大面積鋪設地網(wǎng)，因此無法應用桅桿類天線。為了滿足廣播信號的質量要求，研發(fā)出新型式天線。該類天線的應用原理和桅桿類天線差別比較大，主要是應用頂負荷錐面特點，降低天線建設高度。同時可以實現(xiàn)電流分流，提升電流的流通性。應用新型天線，可以擴大電磁波輻射范圍，加強信號穩(wěn)定性，能夠全面發(fā)揮新型天線的作用價值，避免天線受到山區(qū)等惡劣環(huán)境影響。

1.3 分析天線效率

為了加強中波發(fā)射信號質量，增加傳播距離，全面提升天線發(fā)射電磁波的效率。天線發(fā)射效率主要為天線發(fā)送功率和輸入功率的比值，二者的比值不會超過1，只有在理想化條件下，比值才會等于1。天線架設高度、地網(wǎng)質量等因素，對天線效率的影響比較大。

對于中波天線來說，為了全面擴大輻射功率，必須確保天線阻抗值達到75Ω，此時應當保證天線高度處于1/4～1/2波長之間，之后應用調配優(yōu)化匹配阻抗值，才可以確保天線的阻抗值達到75Ω，全面降低發(fā)射信號的損耗率。當前，我國中波所應用的定型塔高度為76m。當塔高度為76m時，且中波頻率比較低時，則76m高度無法滿足實際需求，此時需要應用斜拉線方式校準。

天線發(fā)射效率還會受到地網(wǎng)影響，通過鋪設地網(wǎng)，可以減少中波發(fā)射信號的地面損耗率。建立完整地網(wǎng)，可以和垂直天線形成射頻天線網(wǎng)絡，這樣能夠確保阻抗匹配的合理性，便于調試天線阻抗。在進行地網(wǎng)布設時，必須考慮到地區(qū)氣候環(huán)境、土壤和地形等參數(shù)，上述因素會極大影響地網(wǎng)導電率。在鋪設地網(wǎng)時，導線線路數(shù)量對天線輻射效率的影響也比較大。

2 中波發(fā)射天線的維護與保養(yǎng)

在維護和保養(yǎng)中波發(fā)射天線時，需要注意天線不同部件需要采用不同的維護保養(yǎng)方式。對于天線塔來說，桅桿、底座和塔體都需要應用油漆噴涂方式保養(yǎng)，避免天線生銹腐蝕。在保養(yǎng)桅桿拉線時，需要準確測量桅桿拉線的拉伸力。同時，電力人員還應當對發(fā)射塔的安全隱患與不足進行全方位檢查。比如，電力人員發(fā)現(xiàn)螺栓出現(xiàn)腐蝕和生銹問題時，必須及時更換新的螺栓；當拉線存在腐蝕問題時，也應當更換新的拉繩，確保發(fā)射天線運行的正?；?。此外，在電氣維護時，應當從以下幾點入手：

第一，中波發(fā)射機采用天線發(fā)射電磁波時，會產生反射功率，值班人員應當對發(fā)射機的反射功率進行實時監(jiān)控，詳細記錄相關數(shù)據(jù)。通常情況下，發(fā)射功率處于較低值。當出現(xiàn)大的反射功率時，則說明天線存在不匹配問題，需要詳細查找問題，直至隱患問題處理結束。

第二，定期保養(yǎng)。在每個周二的下午，中波發(fā)射機會停播，此時需要開展全面檢修與維護，以此處理中波發(fā)射機的故障問題，之后維護和報驗問題隱患比較多的部位。

第三，應用網(wǎng)絡分析儀，準確測量天線阻抗。將儀器一端連接天線阻抗匹配網(wǎng)絡，另一端連接地網(wǎng)，對天線阻抗和地網(wǎng)阻抗大小進行檢驗，保證天線阻抗值達到75Ω。

第四，注重防雷保護。中波發(fā)射系統(tǒng)多應用鐵塔天線方式，架設高度比較高，極易受到雷擊傷害影響，所以必須做好防雷保護處理。應當對天線防雷元件運行狀態(tài)進行定期檢查，同時測量地網(wǎng)接地電阻值，確保電力設備統(tǒng)一接地，以此保證等電位。之后采用上述防雷保護措施，在可以在雷擊傷害時，將雷電釋放到大地上，避免損害天線匹配電路和發(fā)射機。

結束語

綜上所述，中波發(fā)射機發(fā)射信號質量，對發(fā)射臺轉播信號質量的影響非常大。所以技術人員應當學習中波發(fā)射原理，全面做好中波發(fā)射天線的維護與保養(yǎng)，定期巡檢天線塔，維護安全隱患與缺陷部位。此外，注重測試天線地網(wǎng)的阻抗值，使阻抗值達到最小，在最短時間內將雷電泄漏到地面，以免損害天線。通過網(wǎng)絡分析儀，能夠優(yōu)化匹配天線阻抗，確保信號發(fā)射質量，延長傳播距離，擴大覆蓋面，這樣才可以為公眾提供優(yōu)質的服務。在未來發(fā)展中，中波發(fā)射天線的應用范圍不斷擴大，因此對技術人員的能力要求也不斷加強，所以必須積極學習專業(yè)知識，提升技能水平和綜合素養(yǎng)，以達到工作要求。