淺析如何加強(qiáng)廣播電視發(fā)射天線技術(shù)及應(yīng)用

【摘要】 近年來(lái)我國(guó)廣播電視事業(yè)發(fā)展十分迅速，雖然與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展密不可分，同時(shí)也得益于先進(jìn)的廣播電視技術(shù)的應(yīng)用。其中，廣播電視發(fā)射天線技術(shù)的廣泛應(yīng)用就大幅度的提高了廣播電視信號(hào)接收的能力，為廣電事業(yè)的發(fā)展起到了不可忽視的推動(dòng)作用。文章以中波廣播發(fā)射天線為例，重點(diǎn)介紹了并饋式自立鐵塔中波天線（SFA）的原理及其在廣電工程中的應(yīng)用情況，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】 廣播電視 發(fā)射天線 技術(shù) 應(yīng)用

廣播電視是人們精神文化生活中最為重要的一部分，近年來(lái)發(fā)展也相當(dāng)迅速。本人認(rèn)為廣播電視事業(yè)的迅速發(fā)展，雖然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展密切相關(guān)，同時(shí)也與先進(jìn)廣播電視技術(shù)的廣泛應(yīng)用有著必然的關(guān)系。其中，廣播電視發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用大大提高了電臺(tái)接收信號(hào)的能力，人們收聽(tīng)廣播的效果也更好了。中波廣播天線對(duì)我國(guó)的廣播事業(yè)的發(fā)展起到了十分重要的作用，也是廣播電視技術(shù)中不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)，占據(jù)十分重要的位置。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，中波廣播發(fā)射設(shè)備應(yīng)用技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。廣播電視發(fā)射天線主要有天線的輸入阻抗、天線的極化方式、天線的增益、天線的主辦等性能組成的。天線的輸入阻抗是應(yīng)用天線與饋線的連接，輸入電壓與輸入電流的比值。天線與饋線的連接，是天線輸入阻抗，也是饋線的特性阻抗，天線的輸入阻抗隨頻率的變化而變化。天線的匹配就是要消除天線輸入阻抗的電抗分量，使電阻分量盡可能地接近饋線；天線的極化方式就是天線輻射的電磁波，極化是電場(chǎng)矢量隨時(shí)間變化運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀和方向。天線增益是衡量天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信號(hào)的能力，也是發(fā)射天線最重要環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，天線增益的提高主要依靠減小垂直面，而在水平面上保持全向的輻射性能。天線的主辦可以用主辦寬度這一參量來(lái)表示天線功率輻射擊是否集中等，這些就構(gòu)成了廣播電視發(fā)射天線。廣播電視發(fā)射天線是一種導(dǎo)行波與自由空間波之間的轉(zhuǎn)換器。是廣播電視主要的發(fā)射機(jī)輸出的聲音圖像及其信號(hào)，轉(zhuǎn)換成空間電磁波信號(hào)，并使電磁波能量向水平方向集中，為此各頻段的天線在發(fā)射塔上，組陣來(lái)提高增益。組陣后天線空間方向性得到增益，就可以通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，并利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，得到最佳可視化。這就對(duì)利用廣播電視發(fā)射天線，進(jìn)行覆蓋規(guī)劃起到了十分重要的意義。

以下，筆者就一種新型的中波廣播發(fā)射天線——并饋式自立鐵塔中波天線（SFA）的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行介紹。

一、并饋式自立鐵塔中波天線（SFA）的結(jié)構(gòu)組成

采用普通的自立鐵塔作為支持結(jié)構(gòu)，塔體截面形式可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成不同形狀，比如：三角形、正方形、正多邊形等。它與普通鐵塔不同之處就是鐵塔的周圍布設(shè)了很多根導(dǎo)線，這些導(dǎo)線的上端是連接在鐵塔平臺(tái)上的，而它們的下端在鐵塔底中心位置匯集，起到對(duì)鐵塔饋電作用。鐵塔下面與其他形式的中波發(fā)射天線一樣，都需要設(shè)置地網(wǎng)。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1：

二、并饋式自立鐵塔中波天線（SFA）的優(yōu)點(diǎn)

與普通的中波發(fā)射天線比較，并饋式自立鐵塔中波天線具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）鐵塔底下不需要設(shè)置絕緣底座，取消了絕緣拉索，從而大大的減少了用地面積，降低了工程建設(shè)成本。（2）鐵塔直流接地，可以有效的防止雷擊。（3）該發(fā)射天線自身可以承擔(dān)大于1000kW的大功率，沒(méi)有必要購(gòu)買進(jìn)口大型底座絕緣子，大大節(jié)省了投資。（4）可以供多個(gè)頻道共同使用。（5）可以在鐵塔上安裝其他天線，但是又不會(huì)影響到機(jī)器的正常運(yùn)行。（6）該發(fā)射天線外形更加美觀、簡(jiǎn)潔，對(duì)周圍的自然環(huán)境影響十分微小。

三、并饋式自立鐵塔中波天線（SFA）的原理

并饋式自立鐵塔中波天線（SFA）電氣原理圖如圖2所示：

從圖2可知，導(dǎo)線上的高頻電流i在通過(guò)鐵塔平臺(tái)之后便分流為i1、i2兩股。ABC組成了一個(gè)高度為H輻射體，而ABD又組成了一個(gè)高度為h的短路線。

該短路線的輸入阻抗應(yīng)該是：

Zin=jX=jWtgαh

當(dāng)h=λ/4時(shí)，Zin則趨向于無(wú)窮大，i2為0，i=i1；

當(dāng)h≠λ/4時(shí)，也就等于將一個(gè)純電抗并聯(lián)于信號(hào)源與天線之間，該電抗無(wú)損耗，但是會(huì)讓天線的輻射率降低。其實(shí)質(zhì)就是高頻能量通過(guò)并聯(lián)一個(gè)電抗去激勵(lì)天線。盡管天線是直流接地，但是對(duì)高頻并不非直接接地。

SFA輻射場(chǎng)形可以按照垂直單極振子來(lái)計(jì)算：

垂直面方向圖計(jì)算式：f（Δ）=cos（αHsin△）-cosαH/cos△

水平面方向圖計(jì)算式：f（ψ）=Κ

其中：α=2π/λ，是相移常數(shù)；H是鐵塔高度；Δ是射線仰角；ψ是水平方位角；Κ是常數(shù)。

天線底部的電流及電壓計(jì)算：

電流計(jì)算式：I=

電壓計(jì)算式：U=I·

百分之百調(diào)幅時(shí)有效值為：IP=·I=1.23I；Up=2·U= 2.83U

其中：P為發(fā)射機(jī)的標(biāo)稱功率；Rin、Xin分別為天線底部輸入阻抗的實(shí)部和虛部。

四、并饋式自立鐵塔中波天線（SFA）的應(yīng)用

國(guó)外并饋式自立中波天線已經(jīng)應(yīng)用相當(dāng)廣泛，各種應(yīng)用技術(shù)發(fā)展也十分成熟。在國(guó)內(nèi)，近年來(lái)并饋式自立中波天線的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，其發(fā)揮的作用也越來(lái)越重要，應(yīng)用效果也越來(lái)越顯著。比如：重慶人民廣播電臺(tái)的正四邊形SFA，洛陽(yáng)人民廣播電臺(tái)的三角形SFA等已經(jīng)安全部使用了多年。

從各并饋式自立式天線的實(shí)際使用效果可見(jiàn)，該廣播發(fā)射天線穩(wěn)定性好、防雷保護(hù)效果良好，輻射場(chǎng)很強(qiáng)，輻射覆蓋范圍較大，比傳統(tǒng)的中波發(fā)射天線更優(yōu)秀，可以更好的為人們提供聲音廣播文化服務(wù)。

五、并饋式自立鐵塔中波天線（SFA）的發(fā)展前景

事實(shí)證明，并饋式自立鐵塔中波天線（SFA）有著十分廣闊的發(fā)展前景。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，廣播電視技術(shù)將會(huì)向著信息化、高科技化的方向發(fā)展，新的、先進(jìn)的中波天線取代傳統(tǒng)的天線是廣電事業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，在今后的各地方電臺(tái)新建、改建工程中，SFA將會(huì)充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，占據(jù)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。

六、廣播電視發(fā)射天線技術(shù)的應(yīng)用

在廣播電視發(fā)射天線技術(shù)的應(yīng)用，是我國(guó)發(fā)展的主要基礎(chǔ)。廣播電視發(fā)射天線技術(shù)應(yīng)用是城市走向數(shù)字電視和數(shù)據(jù)傳輸是鏈路，現(xiàn)在從廣播電視發(fā)射天線到衛(wèi)星上行站、有線電視網(wǎng)等都選擇使用數(shù)字化，其質(zhì)量高、效果好。通過(guò)廣播電視發(fā)射天線傳輸廣播電視直播信號(hào)，改變了以往只靠微波中繼傳輸?shù)姆椒ǎ蚕擞捎谖⒉ㄖ欣^引起的噪聲，而保證了信號(hào)的可靠性。同時(shí)我們還要加強(qiáng)廣播電視發(fā)射天線場(chǎng)區(qū)的保護(hù)，避免電磁波輻射的危害。若要長(zhǎng)期居住，應(yīng)遠(yuǎn)離此地。改善電磁波對(duì)環(huán)境的危害，使我們生活、居住的環(huán)節(jié)越來(lái)越安全。讓廣播電視發(fā)射天線技術(shù)的應(yīng)用更為安全廣泛。廣播電視發(fā)射天線技術(shù)的應(yīng)用具有傳輸頻極寬，通信容量大，干擾小，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此廣播電視發(fā)射天線技術(shù)的應(yīng)用，極大提高了廣播電視發(fā)射天線技術(shù)，一直受到廣播電視業(yè)的青睞，現(xiàn)在仍然是發(fā)展廣播電視的主要途徑。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 宋士天，吳虹，戈立軍，趙迎新，譚衛(wèi)毅，何善明. 一種基于MIMO-OFDM技術(shù)四發(fā)射天線多接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 南開(kāi)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，43（1）

[2] 朱士濤，張安學(xué)，張金生，蔣延生. 一種寬頻帶電視發(fā)射天線的設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2007，33（7）

[3] 李占松. 淺議并饋式自立中波天線原理及應(yīng)用技術(shù)[J]. 科技傳播，2009（1）

[4] 肖大明，中波廣播發(fā)射天線原理與場(chǎng)區(qū)保護(hù)廣播電視信息（下半月刊），2007，11

[5] 孫德明，中波廣播發(fā)射天線的原理與維護(hù)電子制作. 2007，11

[6] 李卉云，中波廣播發(fā)射天線的原理硅谷. 2010，15

[7] 樸哲，淺談?wù){(diào)頻廣播發(fā)射天線極化方式應(yīng)用改造實(shí)踐，黑龍江科技信息，2010，20

[8] 管延發(fā)，廣播電視發(fā)射天線技術(shù)及應(yīng)用價(jià)值工程，2010，11