中波廣播發(fā)射天線的原理與維護(hù)技術(shù)應(yīng)用

木仁

【摘要】中波廣播發(fā)射天線是電視廣播塔的重要組成部分，穩(wěn)定的發(fā)射天線能夠確保廣播信息的有效傳播。隨著現(xiàn)代社會(huì)信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)廣播質(zhì)量提出了更嚴(yán)格的要求，為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，需要不斷完善廣播發(fā)射技術(shù)。本文詳細(xì)介紹了中波廣播發(fā)射天線原理與維護(hù)技術(shù)，對(duì)中波發(fā)射常見(jiàn)問(wèn)題提出了自己的見(jiàn)解和解決辦法，為同行業(yè)者提供參考。

【關(guān)鍵詞】中波廣播發(fā)射天線;工作原理;維護(hù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.05.013

中波廣播是我國(guó)無(wú)線廣播的主要類型，其在我國(guó)廣播行業(yè)發(fā)展中起到了重要的作用。中波廣播發(fā)射天線技術(shù)是一種利用電磁波傳輸信號(hào)實(shí)現(xiàn)的廣播技術(shù)，其波長(zhǎng)范圍為187～570m，主要是以地面為傳播面，利用垂直電波完成信號(hào)傳播，且電波在傳播過(guò)程中能夠確保傳輸質(zhì)量。因此即使用戶所處環(huán)境條件差，中波廣播發(fā)射天線也能夠發(fā)揮穩(wěn)定的傳輸效果。

1. 中波廣播發(fā)射天線的原理分析

中波廣播發(fā)射天線是廣播發(fā)射的重要工具，具有較好的抗干擾能力，可以形成穩(wěn)定的覆蓋區(qū)域，根據(jù)發(fā)射頻率不同，可以覆蓋數(shù)十公里到數(shù)百公里不等，在覆蓋范圍內(nèi)的聽(tīng)眾，都能夠獲得穩(wěn)定、高質(zhì)量的廣播服務(wù)。天線發(fā)射時(shí)能夠形成一個(gè)電場(chǎng)，在電場(chǎng)影響下，電磁波發(fā)生極化反應(yīng)，從而向一個(gè)方向傳播并宣傳。中波廣播發(fā)射天線的信號(hào)穩(wěn)定且覆蓋范圍大，加上廣播收聽(tīng)的價(jià)格便宜，是低收入人群獲取信息的重要通道，并且有著穩(wěn)定的基礎(chǔ)用戶。中波廣播發(fā)射天線的核心工作原理就是通過(guò)垂直極化波的傳播模式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通常來(lái)說(shuō)，在電場(chǎng)影響下，電磁波會(huì)朝著一個(gè)方向發(fā)射與旋轉(zhuǎn)，這也是所謂的極化原理。在極化現(xiàn)象的影響下，無(wú)線電波也會(huì)受到影響，出現(xiàn)垂直極化波現(xiàn)象，其主要特點(diǎn)是方向與垂直面保持平行，同時(shí)垂直極化波會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電流，這樣能夠讓廣播電流與其產(chǎn)生的電流匯聚起來(lái)，提高傳播效率。

在中波廣播發(fā)射天線設(shè)計(jì)中，為了提高輻射頻率，因此提出了副瓣的設(shè)計(jì)，能夠提高振子高度以及輸出能量。但是在鐵塔高度設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到覆蓋范圍與場(chǎng)地大小等因素，還要提高發(fā)射頻率，從而提高服務(wù)范圍。天線效率會(huì)影響其工作性能，一般來(lái)說(shuō)該數(shù)值是指輻射功率與無(wú)線功率的比值，合理的地網(wǎng)設(shè)計(jì)可以提高天線效率。同時(shí)電阻輻射可簡(jiǎn)化其計(jì)算方法，但是實(shí)際計(jì)算過(guò)程中存在較多的影響因素。中波廣播發(fā)射天線設(shè)計(jì)過(guò)程中需要與網(wǎng)絡(luò)相匹配，優(yōu)化輸入阻抗，從而提高其工作性能。中波廣播發(fā)射天線作為廣播電視臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)備，對(duì)于廣播信號(hào)傳輸有著直接影響，其頻率通常是526～606Hz頻段，可以在電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸。

2. 中波廣播發(fā)射天線的類型

國(guó)內(nèi)外對(duì)中波廣播發(fā)射天線技術(shù)展開(kāi)了大量的探究，并且對(duì)現(xiàn)存的中波廣播發(fā)射天線進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類，主要包括單塔式中波廣播發(fā)射天線、頂負(fù)荷式中波廣播發(fā)射天線、并饋式中波廣播發(fā)射天線、新型中波廣播發(fā)射天線，目前主要以單塔式與頂負(fù)荷式在實(shí)際生活中的應(yīng)用范圍最廣。

2.1 單塔式中波廣播發(fā)射天線

垂直極化波是中波廣播發(fā)射天線核心原理，而單塔式天線就是以這一原理為基礎(chǔ)制作的，能夠產(chǎn)生垂直電波。其在同一水平面中主要是呈現(xiàn)無(wú)方向輻射的特點(diǎn)，因此塔身高度有一定的限制，通常來(lái)說(shuō)都是采取高度不超過(guò)100m的鐵塔。一般情況下，為了確保廣播輻射強(qiáng)度，并且避免天線高度過(guò)高引起電磁波衰弱的問(wèn)題，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中波塔的蓋度在75m左右，如果是低頻鐵塔，高度不超過(guò)150m。但是從實(shí)際來(lái)看，此類天線是垂直振子，通常是利用塔底的電流負(fù)荷區(qū)完成工作，因此可以說(shuō)其本身是一個(gè)振子。因此其主要構(gòu)成包括繩拉及底座等部件，相關(guān)構(gòu)件以及地網(wǎng)所在位置，都是其重要工作區(qū)域。此類天線與其他類型天線相比，存在輻射方向與范圍的準(zhǔn)確性不高的缺陷，但是如果天線位置能夠與地面保持平行狀態(tài)，能夠確保輻射效果最佳。通常來(lái)說(shuō)，斜拉塔是安裝此類天線最合理的位置。

2.2 頂負(fù)荷式中波廣播發(fā)射天線

頂負(fù)荷式中波廣播發(fā)射天線通常應(yīng)用于高度不高且發(fā)射頻率低的燈塔中，一般低于900kHz，此類天線存在傳播電流與功率較低的缺陷，因此為了提高傳播效率，通常將多根天線安裝在一起，這樣一來(lái)就可以提高傳播頻率。同時(shí)在安裝時(shí)，需要將天線傾斜，保持一定的傾角，從而確保傳播效率。

2.3 并饋式中波廣播發(fā)射天線

并饋式中波廣播發(fā)射天線的主要結(jié)構(gòu)為鐵塔及導(dǎo)線，是一種一體化的設(shè)備，能夠與絕緣底座組合。其與單塔式中波廣播發(fā)射天線雖然都是垂直振子，但是其最大的區(qū)別在于并饋式中波廣播發(fā)射天線的底部不利用底座絕緣，主要是利用塔身接地的方式，不饋電，因此具有較好的避雷效果，但是適用范圍有限，因此也限制了其推廣使用。地網(wǎng)作為中波廣播發(fā)射天線重要組成部分，其對(duì)廣播發(fā)射具有較好的增益效果，主要表現(xiàn)在降低損耗;并且對(duì)輻射頻率有著直接影響。

2.4 新型中波廣播發(fā)射天線

為了滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)廣播質(zhì)量的高要求，技術(shù)人員在傳統(tǒng)天線技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，提出了一種新型天線，其與傳統(tǒng)桅桿天線有較大的差異，其主要是利用頂負(fù)荷椎的特征，能夠節(jié)省天線安裝控件，同時(shí)確保了傳播范圍與傳播質(zhì)量。新型電線的高度較低且能夠提高電阻分量，提高貸款，降低電抗分量，在確保廣播傳播質(zhì)量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步減弱了感應(yīng)電流，提高輻射強(qiáng)度。桅桿天線作為現(xiàn)代社會(huì)中比較常見(jiàn)的廣播天線，其在廣播電視臺(tái)中得到了推廣使用。但是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)于信息傳播質(zhì)量有了更高的要求。同時(shí)桅桿天線由于安裝條件比較苛刻，加上成本較高，地網(wǎng)安裝工程復(fù)雜，因此在實(shí)際生活中的應(yīng)用也有較大的限制。而新型天線則能夠有效解決這些問(wèn)題，其本身所占面積小，不受架設(shè)高度以及空間的限制，還可以對(duì)電磁波進(jìn)行高質(zhì)量的傳播，從而提高了廣播傳播效率與質(zhì)量，進(jìn)一步滿足聽(tīng)眾們的要求。新型天線的傳播范圍大，因此可以在偏遠(yuǎn)地區(qū)推廣使用，不但能夠有效節(jié)約建設(shè)成本，還可以提高廣播傳播質(zhì)量，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

3. 中波廣播發(fā)射天線維護(hù)技術(shù)

隨著中波廣播發(fā)射天線在我國(guó)廣播電視臺(tái)中的推廣使用，其技術(shù)也不斷的完善，我國(guó)對(duì)于中波廣播發(fā)射天線技術(shù)進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，因此相關(guān)部門(mén)要做好天線系統(tǒng)的檢修與保養(yǎng)，確保中波廣播發(fā)射天線的運(yùn)行效率與工作性能。

3.1 優(yōu)化中波廣播發(fā)射天線安裝環(huán)節(jié)

中波廣播發(fā)射天線主要是由發(fā)射機(jī)、天饋線、電源以及接地系統(tǒng)組成，在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖馓卣饕约艾F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境來(lái)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)出相應(yīng)的施工方案之后，還需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境存在誤差的地方，需要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行優(yōu)化，從而減小實(shí)際偏差，確保未來(lái)的維護(hù)與檢修工作能夠合理開(kāi)展，降低后續(xù)維修成本。

3.2 定期檢查

定期檢查通常需要根據(jù)天線的使用年限制定相應(yīng)的計(jì)劃，從而有序的保養(yǎng)和檢修。一般來(lái)說(shuō)，天線檢查可以分為年度檢查、季度檢查、月度檢查、周度檢查與日常檢查。通常來(lái)說(shuō)日常檢查是廣播電視臺(tái)技術(shù)人員每天的日常工作，檢查和巡視天線系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并記錄維修檢查結(jié)果，為未來(lái)的檢修提供有效支持。周度檢查是定期檢查的一種方式，主要是檢查系統(tǒng)的運(yùn)行狀況與參數(shù)校正，主要包括地錨桿、饋線桿、接口狀況等，確保天線系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。月度檢查則是每月檢查系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，做好天線系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)。季度檢查則主要是根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鱽?lái)檢查，這主要是由于中波廣播發(fā)射天線會(huì)受到自然天氣的影響，例如在溫度低的時(shí)候由于線路結(jié)冰的影響，垂直度會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)需要適當(dāng)放松天線，避免被拉斷;而在氣溫高的時(shí)候需要拉緊線路，從而確保天線系統(tǒng)能夠在不同時(shí)節(jié)都能夠正常工作。年度檢查則是對(duì)天線系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)細(xì)致、全面的檢查，包括各種零部件的損耗情況，及時(shí)更換快報(bào)廢的零部件，并利用各種無(wú)損檢查技術(shù)來(lái)檢查天線系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，例如使用經(jīng)緯儀檢查垂直度，若偏差已經(jīng)超過(guò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，需要及時(shí)的調(diào)整并做好相關(guān)記錄;同時(shí)還要檢查天線系統(tǒng)的絕緣情況，部件的穩(wěn)固性與金屬構(gòu)件有無(wú)腐蝕等，在檢查結(jié)束之后需要對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的處理并做好記錄，為后續(xù)決策提供有效依據(jù)。

技術(shù)人員在檢查過(guò)程中需要注意觀察天線的工作情況，在交接班時(shí)做好天線工作參數(shù)的對(duì)比，如果發(fā)生明顯的差異，一定要尋找原因，并根據(jù)天線系統(tǒng)的實(shí)際損耗情況更換零部件。在檢修過(guò)程中需要做好各設(shè)備和部件的清潔，檢查元件連接有無(wú)異常，電容線圈有無(wú)過(guò)熱的情況，調(diào)配室做好灰塵清潔。在進(jìn)入調(diào)配室之前，需要讓機(jī)房停機(jī)，做好調(diào)配工作后再開(kāi)機(jī)。在維護(hù)過(guò)程中，需要檢查天線垂度，預(yù)防失衡的情況，不然會(huì)影響傳輸質(zhì)量，尤其是臺(tái)風(fēng)天氣，要監(jiān)控天線搖擺幅度，避免運(yùn)行事故出現(xiàn)，確保天線系統(tǒng)的安全。定期檢查天線垂度，及時(shí)調(diào)整不合格天線，認(rèn)真檢查絕緣情況，及時(shí)更換絕緣損壞部件，同時(shí)還要做好絕緣的清潔狀況，確保其絕緣性能。

3.3 天線的檢修

中波廣播發(fā)射天線不同部位需要采取不同的保養(yǎng)技術(shù)，例如外裝部件通常需要使用噴漆來(lái)隔絕空氣，避免材料腐蝕。還有一些微小部件也要做好檢修，例如螺栓容易銹蝕，需要及時(shí)將銹蝕的螺栓替換下來(lái)，從而確保固定效果。除了有效的養(yǎng)護(hù)以及定期檢查措施之外，還需要做好檢修工作，通常來(lái)說(shuō)每2年就要進(jìn)行一次大型的檢修工作。在實(shí)際工作中，需要對(duì)中波廣播發(fā)射天線進(jìn)行全面檢修工作，例如在饋線檢修時(shí)，需要檢查導(dǎo)線有無(wú)斷裂、絕緣破損、著火等情況，若有問(wèn)題需要及時(shí)處理，情況嚴(yán)重的部件則要及時(shí)更換。同時(shí)間隔3～5年還要對(duì)地錨進(jìn)行抽樣檢查，可以順著地錨桿向下挖，檢查地錨桿的銹蝕情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并盡快處理，確保中波廣播發(fā)射天線能夠正常運(yùn)行。在維修過(guò)程中需要嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，對(duì)塔架、桅桿等結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐處理，在拉繩設(shè)計(jì)時(shí)，需要設(shè)定初始參數(shù)，重點(diǎn)檢測(cè)天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化，若發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂焊縫，需要及時(shí)處理，確保塔架結(jié)構(gòu)的安全性，如果發(fā)現(xiàn)拉繩出現(xiàn)銹蝕或斷絲的情況，需要及時(shí)更換拉繩。

3.4 優(yōu)化地網(wǎng)設(shè)計(jì)

地網(wǎng)通常以塔底中心作為核心，以放射狀的方式安裝，通常使用銅導(dǎo)線，但是在部分干旱地區(qū)，由于地?fù)p大，其增益效果有所下降，因此需要根據(jù)土壤的電阻特征，合理設(shè)計(jì)電網(wǎng)安裝方案，確保輻射強(qiáng)度。中波廣播發(fā)射天線可以通過(guò)輻射的方式發(fā)散，電流分布則會(huì)受到天線高度以及地網(wǎng)范圍的影響。從實(shí)踐結(jié)果來(lái)看，如果增高天線高度，地面電流和電阻可降低，但是成本會(huì)增加，但是降低高度，則會(huì)導(dǎo)致電流、電阻增大，影響廣播傳播質(zhì)量。因此要想提高中波廣播發(fā)射天線的工作質(zhì)量，需要合理設(shè)計(jì)地網(wǎng)，提高其工作效率。在天線高度選擇時(shí)，需要根據(jù)地網(wǎng)損耗來(lái)劑量。此外，需要對(duì)所有的接地線以及饋線進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保其工作狀態(tài)良好，無(wú)脫焊的情況，尤其是放電球的工作狀況。必要時(shí)還要測(cè)量地網(wǎng)電阻，做好數(shù)據(jù)測(cè)試與記錄。

3.5 電氣設(shè)備維修

在中波廣播發(fā)射天線電氣設(shè)備維修中，首先需要檢查控制面板的相關(guān)信息，及時(shí)處理系統(tǒng)反饋的各種信息，加強(qiáng)系統(tǒng)的自動(dòng)化建設(shè)，做好系統(tǒng)的維護(hù)與管理工作。在電氣設(shè)備檢修期間，需要對(duì)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行檢查與矯正，對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的部件進(jìn)行檢修。例如使用電阻儀測(cè)試底座絕緣性能，采集相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，尋找可能存在的問(wèn)題，并及時(shí)解決。中波廣播發(fā)射天線實(shí)際運(yùn)行中存在較多的干擾因素，容易發(fā)生信號(hào)丟失以及失幀的情況，因此需要分析可能存在的危險(xiǎn)因素，并及時(shí)進(jìn)行問(wèn)題排查，減少外界因素對(duì)廣播傳輸信號(hào)的干擾。不同類型的天線需要采取不同的檢修方法，比較常用的方法包括：①硬件屏蔽技術(shù)：此類技術(shù)主要是探查天線工作環(huán)境中有無(wú)電磁輻射的干擾，其主要是將天線安裝在金屬箱內(nèi)，然后進(jìn)行接地測(cè)試，從而減少電磁輻射對(duì)廣播信號(hào)的干擾，這種方法適用于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜的中波廣播發(fā)射天線。②光電隔離維護(hù)技術(shù)：該技術(shù)主要是利用光電隔離器來(lái)減少信號(hào)干擾，能夠隔離信號(hào)輸入輸出，通常是采取屏蔽線的方式，可減少對(duì)廣播信號(hào)的干擾。

電氣設(shè)備故障會(huì)影響天線系統(tǒng)的運(yùn)行，例如地網(wǎng)故障，會(huì)影響天線運(yùn)作，若地線脫焊，也可能引起漏電事故。因此在維護(hù)過(guò)程中需要定期檢查地線的電阻情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，觀察充氣機(jī)運(yùn)行狀況，檢查密封情況，對(duì)漏氣的部位進(jìn)行更換，確保氣壓值。記錄控制面板的相關(guān)數(shù)據(jù)，做好天線單元板、分饋電纜等部件，如果出現(xiàn)比差值變化，需要考慮接頭出現(xiàn)接觸不良的情況，若出現(xiàn)功率全反射，需要考慮組件是否出現(xiàn)開(kāi)路的情況，或者是內(nèi)部損壞;如果出現(xiàn)高頻短路，考慮是否出現(xiàn)放電現(xiàn)象;如果出現(xiàn)覆蓋范圍縮小的問(wèn)題，需要考慮是否是電纜線損過(guò)大、分饋線連接錯(cuò)誤或者是分饋電纜過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，需要立即更換已經(jīng)損壞的部件。此外，還要做好設(shè)備的清潔，檢查接口狀況，預(yù)防短路等事故的發(fā)生?？傊?，需要做好天線系統(tǒng)各部分的檢查，避免運(yùn)行故障發(fā)生。

中波廣播發(fā)射天線對(duì)現(xiàn)代廣播電視臺(tái)來(lái)說(shuō)有著重要作用，為了推動(dòng)廣播行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要了解中波廣播發(fā)射天線的工作原理，并做好相應(yīng)的維護(hù)措施，減少各種故障和問(wèn)題，充分發(fā)揮其在廣播行業(yè)中的作用，提高廣播傳輸質(zhì)量。

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