錐面頂負荷中波小型發射天線使用及改進

摘要:雙頻共塔錐面頂負荷中波小型天線確實有很多優點，給安全播出帶來了方便。對錐面頂天線及天調網絡的改進，較大地減小了溫度升高對低段工作頻率天調阻抗變化對全固態發射機的影響。本文總結了對錐面頂天線及天調網絡在這幾年運行中所要考慮的一些問題及解決方法。

關鍵詞:加頂負荷 低段工作頻率 阻抗微調 網絡調整

1 特點及工作原理

錐面頂負荷中波小型發射天線(簡稱錐面頂天線)與直立塔天線相比具有尺寸小、占地面積小、傳輸效率高的特點。由于錐面頂天線的曲面特性和折疊振子，提高了輸入阻抗的電阻分量，而降低了電抗分量，增加了帶寬，提高了輻射場，減小了感應場等優點。因此，中波天線小型化成功解決了縮小占地面積、拓寬工作帶寬、防雷效果差和實現雙頻共塔等難題。

如圖:錐面頂天線高度只有1/15~1/20λ，在距天線的距離r<λ的天線的近區時，天線利用上錐體產生一個電場，用垂直發射體產生一個磁場，電場與磁場在天線周圍同步正交的產生形成電磁波，與空間波阻抗進行匹配。因此，天線的感應場很小，大部分是輻射場。當位于距天線的距離r>λ時，可將天線看成一個點源輻射，遠區電場E與磁場H在時間上同步，波阻抗Z=E/H與空間阻抗匹配。應此，波印廷矢量S(E×S)產生能量輻射。所以當在距離發射點一定距離收測時，電磁波幾乎是一個理想的平面波。

2 錐面頂天線的使用及改進效果

我臺使用的雙頻(f1=603kHz 1kW;f2=1008kHz 3kW)共塔。其中603 kHz在設計天調網絡中我們采用了帶寬補償、90°移相、阻抗匹配等網絡，較好的解決了帶寬窄、輸入阻抗(實部)低、參數與功率容量及防雷等缺陷。

當初，在使用一段時間后，我們對錐面頂天線進行場強覆蓋的測試，與原直立鐵塔場強覆蓋進行對比，(直立塔未拆出時，用同一工作頻率、同一功率發射機測得的場強值) 在東、南、西、北相同的點、相同距離、用同一場強儀所測得的值進行對比后得出結論:錐面頂天線所測值總體接近直立塔天線所測的場強，除個別值有一定的差距。這一問題可能是所測位置受電磁環境、氣候、時間、季節等因素影響，比較復雜，有待進一步研究和探討。其次，我臺機房到錐面頂天線間的距離為80米，用75Ω同軸饋線。經測得，天線近區感應場很小，遠處輻射場較大。因此，周圍住戶及機房內的輻射場強影響很小，遠處收聽節目效果比較好。但是，從2005年冬季安裝錐面頂天線以來到第一年、第二年夏季，問題來了:603kHz發射機反射功率隨溫度升高，上升較大。但是，我們可以在全固態發射機輸出網絡微調電路里能在駐波比1.5以內得到調整。如果環境溫度繼續升高時，天調阻抗失諧嚴重，最終發射機過荷保護，(微調沒有余量)開不起機來。經分析、探討、實踐，原因是:我臺使用的工作頻率603kHz屬700kHz以下的低段工作頻率，其次，31米錐面頂天線高度不符合H/λ=0.3~0.53的輸入阻抗曲線這一關系。在夏季溫度較高時，對天調網絡的阻抗影響很大。另一情況是反射功率不大，可微調整，但反射功率表頭隨音頻信號的增大而擺動，這一邊頻反射瞬間超過該發射機反射功率門限時，發射機反射報警。當第三次反射報警過荷復位后，發射機過荷保護而掉高壓了。所以，經過兩個夏季的觀察、探討、分析及實踐，我們做出以下改進:

2.1 取掉雙頻共塔網絡中微亨級電感。

2.2 把補償網絡中的兩電感電容并聯后再串聯的形式改成電容電感直接串聯的形式。

2.3 錐面頂天線加頂負荷。

2.4 把已調標準負載阻抗75±j0(或50±j0)人為取定實部稍大些、虛部偏感性的態勢;(在溫度升高時，阻抗點實部減小、虛部向容性的態勢發展)。

2.5 對全固態發射機輸出網絡阻抗微調電路實、虛部視情況進行短接調整。

經過以上措施，首先消除了溫度升高對低段工作頻率的發射機反射功率大的影響，天調阻抗既使有一定變化，也可以通過調整輸出網絡阻抗微調電路，達到發射機與天線良好的匹配。其次，加頂負荷后，提高了錐面頂天線的輸入阻抗，給調配網絡帶來方便;邊帶駐波比不易產生，有良好的邊帶特性。更重要的是減弱溫升對天調網絡阻抗的影響，發射機阻抗調整也不至于大動，就能良好的工作。

需要說明:邊頻反射與反射功率是不同的兩個概念。出現邊頻反射的現象是因為603kHz天調網絡中的上下邊頻吸收網絡沒有設計好，才會有反射功率表頭隨著音頻信號的增大而瞬間擺動;出現反射功率的現象是因為天調阻抗與全固態發射機輸出阻抗不匹配所致。如上面說到的溫度升高造成天調網絡阻抗發生變化就是這類原因。相同之處是:它們都可在低段工作頻率的全固態發射機中產生。

3 結束語

錐面頂天線與天調網絡工作在低段工作頻率時的阻抗在受溫升而變化時，采用錐面頂天線加頂負荷、標準阻抗稍大偏感性、天調網絡改善、調整發射機輸出網絡中T型微調網絡等方法，就能較好的解決負載阻抗變化對全固態發射機的影響。也是目前經濟可行的有效辦法。這幾種改進方法將對廣播的安全播出有著重要的意義。