中波發(fā)射天線概述

艾賽提·司馬義

（作者單位：新疆廣電局節(jié)目傳輸中心8103臺）

中波發(fā)射天線概述

艾賽提·司馬義

（作者單位：新疆廣電局節(jié)目傳輸中心8103臺）

本文簡要介紹中波廣播發(fā)射臺直立式中波發(fā)射天線（邊寬50 mm×邊寬50 mm，高度76 m）極化方式、輻射效率最佳的高度、適用最佳的頻率范圍。中波發(fā)射天線地波、天波兩種傳輸方式的特點(diǎn)以及提高中波發(fā)射天線輻射效率的途徑等。

中波頻率；波長λ；天線阻抗；天線Q值

中波廣播是以地面波繞射傳輸為主，以電離層反射傳輸為輔的傳播方式，只有當(dāng)天線的有效高度與工作波長相當(dāng)時(shí)，才能有效輻射電磁波。對于直立式中波天線來說，其有效高度h=0.53λ時(shí)，輻射效率最高（λ為發(fā)射頻率的波長），最低高度h大于0.25λ才能有效輻射電磁波。

中波天線在其垂直面內(nèi)的方向性是隨著天線高度而變化的，高度不同，天線上的電流分布也不同。當(dāng)天線高度為工作頻率的λ/4，且天線上最大電流位于天線的底部時(shí)，天線的實(shí)部電阻R較小，地波輻射也較弱。隨著天線高度升高，最大電流位置上移，天線底部的電流減小，天線實(shí)部電阻增大，地波輻射加強(qiáng)。當(dāng)天線高度為λ/2時(shí)，最大電流位于天線中部，天線有較強(qiáng)的方向性，也有較大的服務(wù)面積。見圖1。

如果天線高度繼續(xù)增加，地波輻射雖然加強(qiáng)了，但出現(xiàn)了高仰角輻射的天波，而天、地波共存使服務(wù)區(qū)范圍反而減小。對于中波天線，并不簡單追求地波輻射最強(qiáng)，還要考慮高仰角輻射的天波引起衰落區(qū)的遠(yuǎn)近和害多利少的天波服務(wù)區(qū)問題。對推遠(yuǎn)衰落區(qū)最有利的高度是0.53λ而不是地波最強(qiáng)的高度0.64λ，因此0.53λ的天線高度又稱為反衰落高度，也是天線的最佳高度。

中波天線的高度一般在工作頻率的0.2～0.5λ，當(dāng)高度低于0.2λ時(shí)，天線的實(shí)部電阻較小，天線的輻射效率也因?qū)嵅侩娮枳冃《档?。因?yàn)樘炀€在實(shí)際工作中需要的是天線底部的輸入阻抗，而不是輻射阻抗，若輸入實(shí)部電阻太低，發(fā)射機(jī)效率不高，且虛部阻抗大，天線的Q值高（Q值是指品質(zhì)因數(shù)：XL/R或Xc/R其中XL是電器元件的感抗、Xc電器元件的容抗），造成天線工作時(shí)邊帶頻率的阻抗與載頻的阻抗相差較大，使發(fā)射機(jī)在載波工作時(shí)正常，調(diào)幅工作時(shí)高音頻技術(shù)指標(biāo)差，嚴(yán)重時(shí)還會出現(xiàn)高音頻調(diào)制時(shí)駐波比大降和關(guān)功放現(xiàn)象。對此，可采取以下措施：①加高天線；②加頂；③改變擬制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和采取低Q值的π型網(wǎng)絡(luò)。

圖1 天線大最電流位置

中波天線的阻抗為復(fù)阻抗，既有實(shí)部R，又有虛部感抗或容抗±jX，它隨著工作頻率的變化而變化，還隨著天線的高度、邊框的邊長及地面的土壤和周圍的感應(yīng)場不同而不同。在中波段頻率范圍內(nèi)，它的阻抗變化是很大的。在頻率低端，實(shí)部電阻R較小，虛部容抗X較大。隨著頻率的升高，實(shí)部電阻和虛部阻抗在變化，呈上升狀。實(shí)部電阻R在1 600 kHz時(shí)最大為760 Ω左右，從1 600 kHz開始下降。虛部阻抗在1 600 kHz為較小的容抗，1 600 kHz的波長為187 m，天線高度在該頻率為0.4λ（h/ λ=76 m/187 m）。虛部阻抗在1 400 kHz為感抗最大300 Ω左右，天線高度在該頻率為0.35λ（h/λ=76 m/214 m）。在整個(gè)中波段，實(shí)部電阻最小為30 Ω左右，最大為760 Ω，虛部最大容抗為120 Ω，最大感抗為300 Ω。虛部最小阻抗0 Ω，在890 kHz和1 550 kHz左右。最佳運(yùn)用頻率在810～1 170 kHz，在這一頻率段的實(shí)部電阻R和虛部電抗X適中，相差不大，阻抗頻率特性曲線變化比較緩慢，對調(diào)制的上下邊帶頻率有利。提高中波天線傳輸效率另一有效途徑就是減輕天線的損耗。天線的損耗分為三種，即銅損耗、絕緣損耗及地?fù)p耗。其中，銅損耗和絕緣損耗占比較低，可忽略，損耗最大的是地?fù)p耗。為減少電流通過地面產(chǎn)生的大量損耗，可以在地面下鋪設(shè)銅地網(wǎng)，即從天線基座中心向外輻射的銅導(dǎo)線。埋藏的深度一般為0.2～0.5 m，導(dǎo)線數(shù)在120根左右。

[1]張丕灶，劉軼軒.全固態(tài)中波廣播發(fā)送系統(tǒng)調(diào)整與維修[M].廈門:廈門大學(xué)出版社,2007.