中波廣播發(fā)射臺(tái)搬遷及天線(xiàn)建設(shè)策略

云南省廣播電視局臨滄699臺(tái) 龍?jiān)瀑F

隨著中波廣播事業(yè)的發(fā)展，機(jī)房搬遷和發(fā)射天線(xiàn)建設(shè)等實(shí)際問(wèn)題，需要重視并通過(guò)實(shí)踐不斷摸索。本文詳細(xì)論述了發(fā)射臺(tái)站搬遷策略和機(jī)房規(guī)劃的工作原理，并通過(guò)科學(xué)計(jì)算得到天線(xiàn)選型與建設(shè)實(shí)踐中的最優(yōu)方案，能夠應(yīng)對(duì)實(shí)際工作中的突發(fā)情況，具有一定的借鑒意義。

作為調(diào)幅廣播系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行“最后一公里”關(guān)鍵環(huán)節(jié)，中波廣播發(fā)射臺(tái)系統(tǒng)主要是由主/副電源系統(tǒng)、源信號(hào)以及發(fā)射終端與監(jiān)測(cè)等設(shè)備組成，對(duì)擴(kuò)大信號(hào)接收面積和提高節(jié)目安全播出質(zhì)量起到了核心作用。隨著發(fā)射終端的數(shù)字化、智能化水平不斷提升，原有的發(fā)射臺(tái)站使用區(qū)域與基礎(chǔ)建設(shè)均不能夠滿(mǎn)足技術(shù)發(fā)展與實(shí)踐需求，直接影響到中波發(fā)射臺(tái)相關(guān)節(jié)目的安全播出，導(dǎo)致發(fā)射終端不能正常工作的情況時(shí)常發(fā)生，同時(shí)也會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成一定的電磁污染。基于此，本文重點(diǎn)研究了中波發(fā)射臺(tái)搬遷中選址與建設(shè)等具體工作以及天線(xiàn)選型的方案，立足于發(fā)射臺(tái)基本運(yùn)行要求，高效順暢完成搬遷與天線(xiàn)建設(shè)工作。

1 中波廣播發(fā)射臺(tái)搬遷方案

1.1 基本思路

原發(fā)射臺(tái)機(jī)房的主要設(shè)備包括：中波與調(diào)頻發(fā)射機(jī)、模擬信號(hào)發(fā)射機(jī)以及穩(wěn)壓器與主備電源等，具體如表1所示。

表1 發(fā)射臺(tái)機(jī)房的主要設(shè)備情況

對(duì)于發(fā)射臺(tái)站搬遷過(guò)程，應(yīng)建立在不影響節(jié)目正常播出的前提下，把4部主/備發(fā)射機(jī)安全移至新建機(jī)房?jī)?nèi)，同時(shí)可充分利用原機(jī)房的使用功效改建為配電房或電器間，更新原穩(wěn)壓電源所處方位，將配線(xiàn)重新調(diào)整方向，并設(shè)計(jì)鋪設(shè)信號(hào)傳輸與電源線(xiàn)路。

1.2 選址策略

對(duì)于新建發(fā)射臺(tái)需要進(jìn)行充分論證，結(jié)合具體的臺(tái)站工作性質(zhì)及周邊環(huán)境特點(diǎn)、信號(hào)覆蓋能力以及受眾規(guī)模、區(qū)域劃分等實(shí)際情況，通過(guò)合理設(shè)計(jì)、科學(xué)推算、反復(fù)調(diào)研后確定新的臺(tái)址。

（1）技術(shù)參數(shù)作為關(guān)鍵性衡量指標(biāo)。信號(hào)覆蓋率能否達(dá)到90%以上，發(fā)射臺(tái)站的信號(hào)發(fā)射效率能否較以往有5%～10%幅度提升。

（2）信號(hào)傳輸作為重要性參考指標(biāo)。結(jié)合地波傳輸與天波傳播的信號(hào)特點(diǎn)，需要重點(diǎn)圍繞信號(hào)衰減性、信號(hào)繞射能力和傳輸距離以及信號(hào)中繼、智能化設(shè)備應(yīng)用等未來(lái)發(fā)展建設(shè)需要的預(yù)留接口等，應(yīng)當(dāng)能夠形成一個(gè)穩(wěn)定、可靠的信號(hào)服務(wù)范圍，并能夠通過(guò)智能終端設(shè)置調(diào)整，自適應(yīng)調(diào)節(jié)信號(hào)傳輸距離和傳輸效果。

（3）環(huán)境特點(diǎn)作為指向性參考指標(biāo)。地址特點(diǎn)需要考慮信號(hào)傳輸過(guò)程中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，即傳播范圍、環(huán)境狀況以及地形地貌等，尤其是考慮到地形起伏特點(diǎn)對(duì)于信號(hào)傳輸衰減程度與發(fā)射效率的直接影響。此外，還需要考慮新建臺(tái)站周邊電磁信號(hào)的影響，盡量降低所處環(huán)境的電磁干擾，以及相關(guān)輸電塔、變電站等造成的損耗。

2 中波廣播發(fā)射臺(tái)搬遷方法

2.1 機(jī)房規(guī)劃布局設(shè)計(jì)

在充分考慮優(yōu)化設(shè)備布局以及新建機(jī)房容量的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)規(guī)劃電源、信號(hào)等線(xiàn)路的準(zhǔn)入接口與實(shí)際需求長(zhǎng)度，具體可以依據(jù)電子設(shè)備的實(shí)際位置和地溝計(jì)劃好電源接地與高頻接地的布線(xiàn)工作，并能夠有效控制設(shè)備與線(xiàn)路的連接點(diǎn)。根據(jù)實(shí)測(cè)距離，按照設(shè)計(jì)圖紙逐步鋪設(shè)從監(jiān)控桌面到多部發(fā)射機(jī)的信號(hào)傳輸、采樣終端連接以及距離配電房到電源之間的線(xiàn)路，明確安全使用的范圍和主要功能板塊，需要重新制定配電機(jī)柜的布局方位，以匹配新建機(jī)房的實(shí)際容量。按照機(jī)柜→穩(wěn)壓設(shè)備→發(fā)射機(jī)的多功能電源接口做好地線(xiàn)功能區(qū)的設(shè)計(jì)與布置，做好標(biāo)識(shí)，在實(shí)際施工中必須嚴(yán)格確保機(jī)房供電電壓的穩(wěn)定、準(zhǔn)確、無(wú)誤，兼顧施工美觀(guān)、布局規(guī)范，如圖1所示。

2.2 搬遷流程計(jì)劃與實(shí)施

完成規(guī)劃與測(cè)量工作后，在充分考慮可能存在的突發(fā)情況并制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案后，周密組織、充分準(zhǔn)備、具體落實(shí)責(zé)任制度，能夠確保在不影響安全播出的前提下，順利完成發(fā)射臺(tái)站的搬遷任務(wù)。

具體實(shí)施步驟主要包括：

（1）通過(guò)每周固定的檢測(cè)時(shí)間，可以分批次先將1部10kVA穩(wěn)壓源移至新建機(jī)房?jī)?nèi)的規(guī)劃位置后，重點(diǎn)是按照建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)排線(xiàn)施工，預(yù)留好接口，檢查信號(hào)源是否能夠正常工作。

（2）利用空閑時(shí)間，將工作頻率f=549kHZ備用中波發(fā)射機(jī)逐批次移至機(jī)房規(guī)劃地點(diǎn)，并重點(diǎn)檢查搬遷過(guò)程中有無(wú)造成設(shè)備故障、設(shè)備損耗等現(xiàn)象，并經(jīng)調(diào)試、測(cè)試后逐步增加功率至P=10kW。

（3）利用停機(jī)時(shí)間將饋線(xiàn)等元器件從發(fā)射機(jī)中轉(zhuǎn)移至機(jī)房，按照之前規(guī)劃的饋線(xiàn)位置、接口、長(zhǎng)度以及饋頭等安裝完畢并做好相應(yīng)檢測(cè)工作，即通過(guò)級(jí)聯(lián)→硬饋→切換裝置→發(fā)射機(jī)主機(jī)，經(jīng)一段時(shí)間判斷工作正常后，及時(shí)把主機(jī)移至機(jī)房并接入網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中。

（4）同理可以根據(jù)發(fā)射臺(tái)工作計(jì)劃安排，將剩余發(fā)射機(jī)搬遷至指定位置，共用1部10kVA穩(wěn)壓源，并利用下步的檢測(cè)維修時(shí)間將剩余1部穩(wěn)壓電源移至原機(jī)房作為配電房備用設(shè)備使用，同樣需要規(guī)劃位置與測(cè)試工作狀態(tài)。

根據(jù)計(jì)劃任務(wù)，落實(shí)好相關(guān)搬遷工作，搬遷結(jié)束后需要根據(jù)原定計(jì)劃建立搬遷技術(shù)擋案，并留存相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。

3 發(fā)射天線(xiàn)選型與配置實(shí)踐

天線(xiàn)作為發(fā)射臺(tái)站重要的功率轉(zhuǎn)換裝置，有著重要的作用。作為發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵組成部分，在具體工作時(shí)發(fā)射天線(xiàn)主要是通過(guò)發(fā)射臺(tái)站向空中輻射電磁信號(hào)，并在其中將傳輸信號(hào)作為數(shù)據(jù)載體（廣播電視等信息數(shù)據(jù)），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)接收端的有效接收，確保用戶(hù)能夠及時(shí)、有效地收聽(tīng)/收看節(jié)目，并保證節(jié)目效果。從天線(xiàn)長(zhǎng)度配置的最優(yōu)角度出發(fā)，H=0.53λ可以作為設(shè)計(jì)發(fā)射天線(xiàn)的最佳長(zhǎng)度。因此，在發(fā)射天線(xiàn)建設(shè)策略中，需要在選型與配置實(shí)踐中根據(jù)實(shí)際靈活調(diào)整參數(shù)以滿(mǎn)足最終需求。

3.1 天線(xiàn)選型方案

電磁波在傳輸過(guò)程中，由于地波傳播所延伸的垂直極化模式，其電場(chǎng)方向與垂直損耗會(huì)在一定程度上低于水平極化波損耗?；诖?，現(xiàn)階段發(fā)射臺(tái)站中波天線(xiàn)選型，通常會(huì)采用建設(shè)矗立的垂直天線(xiàn)并獲取期望的垂直極化波。

在實(shí)際建設(shè)中，由于地價(jià)問(wèn)題導(dǎo)致選址不一定能夠完全滿(mǎn)足天線(xiàn)建設(shè)的方案設(shè)計(jì)，且存在標(biāo)準(zhǔn)鐵塔占地面積大、施工量大、后期不易維護(hù)等客觀(guān)因素，所以目前選型策略中會(huì)采取多維“自立塔+小天線(xiàn)”的復(fù)合模式，即自立式鐵塔底部絕緣，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的發(fā)射效率和信號(hào)傳輸方向圖，并且降低了占地面積與維護(hù)工作難度，安全施工的保障性得到了進(jìn)一步提升。在雙頻共塔工作模式中，系統(tǒng)整體運(yùn)行的最大功率可以達(dá)到P=50kW，集占地小、高度低、性能穩(wěn)和帶寬廣等優(yōu)點(diǎn)于一體的中波小型天線(xiàn)（長(zhǎng)度L=0.05λ）能夠?qū)崿F(xiàn)雙頻共塔基本工作模式，地面損耗相對(duì)于原天線(xiàn)設(shè)計(jì)選型方案，實(shí)測(cè)條件下天線(xiàn)工作效率更高，在近場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E下降1～2dB，而遠(yuǎn)場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)同步會(huì)增加1～2dB。

3.2 天線(xiàn)配置策略

從工作原理上可以看出，天線(xiàn)配置策略的作用發(fā)揮以及運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)維穩(wěn)定性和技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新性等起到了關(guān)鍵作用，對(duì)于用戶(hù)的體驗(yàn)同樣具有決定作用，尤其是在實(shí)時(shí)性和有效性方面，因此應(yīng)該引起高度重視。科學(xué)建設(shè)發(fā)射天線(xiàn)系統(tǒng)，優(yōu)化配置策略及相關(guān)技術(shù)方案，以提升發(fā)射天線(xiàn)對(duì)于中波廣播整體系統(tǒng)性能的貢獻(xiàn)。

（1）“自立塔+小天線(xiàn)”的復(fù)合模式，除考慮天線(xiàn)高度與地網(wǎng)建設(shè)外，還要注意天線(xiàn)配置方位角。通常情況下，中波發(fā)射臺(tái)會(huì)依據(jù)信號(hào)工作的實(shí)際頻率大小，架設(shè)1～2座自立式鐵塔（優(yōu)化鐵塔間的實(shí)際距離），根據(jù)實(shí)際測(cè)算得塔間距離L?1λ，而不能再按照以往的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)采取0.25λ的塔距來(lái)建設(shè)。

（2）根據(jù)發(fā)射天線(xiàn)的特異性阻抗圖，其實(shí)際工作頻率較低，因此在新建發(fā)射天線(xiàn)過(guò)程中，可以適當(dāng)通過(guò)增加鐵塔的高度與寬度來(lái)提升特異性阻抗，以滿(mǎn)足在實(shí)際工作中輸入電流能夠滿(mǎn)足發(fā)射需求。此外，值得注意的是塔底部中心地面深度20～30cm左右需要埋設(shè)地網(wǎng)（呈輻射狀40～80根，長(zhǎng)度約為0.3～0.5λ）。

（3）在實(shí)際工作中，為了確保發(fā)射臺(tái)站主機(jī)與天線(xiàn)的匹配，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)需要設(shè)計(jì)合理的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來(lái)抵消系統(tǒng)工作帶來(lái)的容抗現(xiàn)象，以實(shí)現(xiàn)發(fā)射臺(tái)站工作的諧振現(xiàn)象。當(dāng)輻射電阻R較小，損耗電阻R較大時(shí)，天線(xiàn)的實(shí)際工作效率會(huì)大幅下降。因此,通過(guò)設(shè)計(jì)SMITH導(dǎo)抗圓圖并經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算可得到最優(yōu)匹配網(wǎng)絡(luò)模型，能夠有效拓寬工作帶寬和提高天線(xiàn)工作效率。