中波廣播發(fā)射天線地網(wǎng)及匹配網(wǎng)絡(luò)探析

邵振生

（山東省廣播電視局（總臺(tái)）德州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，山東 德州 253000）

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)張，高層建筑物密度增加，多數(shù)中波發(fā)射臺(tái)的地理位置已深入到城市當(dāng)中，不再處于城市邊緣，由于城內(nèi)高層建筑的連續(xù)遮擋，影響了天線輻射場(chǎng)型，加上中波天線自身因城市建設(shè)帶來(lái)的地網(wǎng)破壞，在同等級(jí)功率輸入的情況下，輻射效能會(huì)大幅下降。中波發(fā)射天線最大輻射區(qū)域主要受傳播路徑、地導(dǎo)系數(shù)、天線結(jié)構(gòu)、地網(wǎng)敷設(shè)、網(wǎng)絡(luò)匹配的影響。因此，理解清楚中波發(fā)射天線地網(wǎng)和匹配網(wǎng)絡(luò)的作用，并正確安裝維護(hù)具有十分重要的意義。

一、中波廣播發(fā)射天線的構(gòu)成原理

中波廣播發(fā)射的天線多以地波方式進(jìn)行傳播，從中波廣播發(fā)射天線開(kāi)始，電磁波傳輸至固定目標(biāo)的過(guò)程，為線極化波。此傳輸過(guò)程，如電場(chǎng)的強(qiáng)度方向與地面垂直，那么，就是垂直極化波。由于中波廣播發(fā)射天線的垂直極化波電場(chǎng)強(qiáng)度垂直于地面，因而，能夠以很小的損失進(jìn)行傳播控制。但就目前的情況來(lái)看，地面損失，仍是中波傳播過(guò)程中主要的損失類(lèi)型，為此，應(yīng)將降低地面損失，作為地網(wǎng)優(yōu)化建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。中波廣播發(fā)射天線所使用的自立塔，其底部設(shè)置有地網(wǎng)，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，是天線輻射的回路。廣播發(fā)射的地網(wǎng)以導(dǎo)線埋于地下的方式存在，大多為直徑2-3mm且輻射作用狀態(tài)存在，數(shù)量為60根或120根，以垂直鐵塔天線底部的中心為圓心，再以放射狀均勻向外敷設(shè)。為使導(dǎo)線傳輸能夠以低損失狀態(tài)運(yùn)行使用，依據(jù)鐵塔天線的高度、地面狀況、場(chǎng)地范圍，相關(guān)人員需將導(dǎo)線的長(zhǎng)度控制在0.3λ-0.5λ 左右。如此，一旦大地電導(dǎo)率未達(dá)到天線傳輸?shù)囊?guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，就應(yīng)增加導(dǎo)線數(shù)量來(lái)進(jìn)行優(yōu)化控制。當(dāng)大地電導(dǎo)率低于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)后，就可適當(dāng)增加導(dǎo)線數(shù)量，并將增設(shè)此控制過(guò)程設(shè)置使用的導(dǎo)線材質(zhì)確定為銅。由此可以看出，要想使中波廣播發(fā)射天線的傳播工作正常進(jìn)行，需對(duì)中波天線的輻射過(guò)程進(jìn)行完整回路構(gòu)建，從而來(lái)滿足廣播聽(tīng)眾的質(zhì)量效果需求。

二、中波天線的地網(wǎng)

（一）天線地網(wǎng)的作用

中波發(fā)射天線是能量轉(zhuǎn)換的技術(shù)設(shè)施，它在實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體中傳輸電能向空間中傳輸電磁能轉(zhuǎn)換過(guò)程中，天線塔體產(chǎn)生的電場(chǎng)能量通過(guò)大地構(gòu)成一個(gè)徑向電流，回流到天線底部，從而構(gòu)建空間電磁波。但是，天線近場(chǎng)區(qū)的電場(chǎng)能量存在著諸多損耗，最主要的是電磁能在大地上的衰減。有效的地網(wǎng)鋪設(shè)，使徑向電流有了低阻通道，流過(guò)地網(wǎng)的電流會(huì)隨之增加，這就提高了塔身電磁能量回流效率，相應(yīng)的地面損耗減小，從而使更多的電磁能向天線遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)輻射。當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)缺失后，因地網(wǎng)銅線長(zhǎng)度減小導(dǎo)致低阻通道上的徑向電流減少，接地電阻增大，流經(jīng)地面的電流隨之增大，地?fù)p耗增大，這種損耗隨著發(fā)射頻率的增加而增大。天線輻射能量在未向遠(yuǎn)場(chǎng)傳播前就有很大一部分在地網(wǎng)區(qū)域損失，隨著地網(wǎng)耗散能量的積累，不可避免地會(huì)造成中波傳輸能量的不足，最終導(dǎo)致天線覆蓋面積減小，場(chǎng)型畸變。所以，簡(jiǎn)單的歸納為：地網(wǎng)是中波天線發(fā)射電磁波的接地回路，為了減小地電流的損失，需努力維護(hù)地網(wǎng)的完整。

（二）天線地網(wǎng)的鋪設(shè)

工程建設(shè)中，地網(wǎng)鋪設(shè)的方法是：以塔基為中心，呈放射狀，間隔3度角，鋪設(shè)120根長(zhǎng)度為0.2-0.5倍發(fā)射頻率波長(zhǎng)，直徑3-5mm的銅線。全部地網(wǎng)線要焊接在一起，并且與天線接地地井連接，連接點(diǎn)要處于塔塔基絕緣底座以下，不能和塔身相連。地網(wǎng)銅線鋪設(shè)深度距地面約30厘米，過(guò)淺鋪設(shè)容易使地網(wǎng)受到植物根系侵蝕或受地表重壓破壞，過(guò)深鋪設(shè)使地阻增大，達(dá)不到實(shí)際效果。因物理?yè)p傷導(dǎo)致地網(wǎng)缺失后，應(yīng)采用續(xù)接的方法，及時(shí)補(bǔ)充完整。實(shí)際使用中，對(duì)于76米拉線塔地網(wǎng)銅線長(zhǎng)約80米，錐型小天線隨塔身高度不同鋪設(shè)30-50米。

三、中波發(fā)射系統(tǒng)中天線的維護(hù)方法

（一）天線維護(hù)。天線對(duì)于中波發(fā)射系統(tǒng)的重要性是顯而易見(jiàn)的，大多數(shù)廣播電視維護(hù)中心采用周期性維護(hù)方式，根據(jù)天線地網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行周期性檢查，如日檢、月檢、年檢等方式，加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)的管控和預(yù)防。對(duì)于使用較多且容易出現(xiàn)問(wèn)題關(guān)鍵的部位，通常采用日檢模式，對(duì)于使用頻率較低、不易出現(xiàn)故障的部位則采用年檢模式，年檢要確保檢查的全面性、客觀性，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取整改和維護(hù)措施。天線檢查及維護(hù)要體現(xiàn)認(rèn)真、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，保障檢查的系統(tǒng)性、可靠性。

（二）電氣維護(hù)。在中波發(fā)射系統(tǒng)中，電氣維護(hù)也是不可或缺的，中波發(fā)射系統(tǒng)需要電氣設(shè)備的支持，電氣設(shè)備為中波發(fā)射系統(tǒng)提供動(dòng)力。因此，要想增強(qiáng)中波發(fā)射系統(tǒng)的動(dòng)力，需要做好電氣維護(hù)工作。一方面，實(shí)時(shí)監(jiān)控中波發(fā)射情況，密切關(guān)注發(fā)射波變化情況并記錄相關(guān)參數(shù)。通過(guò)分析和對(duì)比記錄信息，明確當(dāng)前發(fā)射波可能存在的問(wèn)題，制定切實(shí)可行的解決方案，比如：維修或更換設(shè)備，以有效提升中波發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另一方面，加大電氣設(shè)備日常檢查，通過(guò)定期和不定期檢查相結(jié)合，盡快發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備零件磨損，確保其工作性能滿足實(shí)際需求。不僅如此，要做好電氣設(shè)備清理，保持良好的衛(wèi)生，營(yíng)造干凈、整潔的工作氛圍。除此以外，要加大電氣設(shè)備工作人員的培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和制度，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，提升電氣設(shè)備維護(hù)的針對(duì)性和精準(zhǔn)性，確保其正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

四、結(jié)語(yǔ)

中波發(fā)射天線在日常維護(hù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)發(fā)射機(jī)儀表數(shù)據(jù)反應(yīng)的入射功率、反射功率等傳輸狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)。重點(diǎn)是關(guān)注夏、冬季換季氣候和干燥、多雨時(shí)的天線系統(tǒng)狀態(tài)，如果天線駐波比過(guò)大或發(fā)射功率不穩(wěn)定，則需要考慮及時(shí)調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)天線輸入阻抗變化頻繁時(shí)，可考慮對(duì)地網(wǎng)進(jìn)行修補(bǔ)維護(hù)。