中波廣播發(fā)射天線的原理與維護

李興建

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局706臺）

中波廣播發(fā)射天線的原理與維護

李興建

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局706臺）

摘 要：中波發(fā)射天線是廣播電視臺的重要基礎設施，也是發(fā)射的重要環(huán)節(jié)，其發(fā)射質量的高低有很大聯(lián)系。中波廣播頻段基于電波的傳播特性，白天是靠地波傳播，夜間既有地波，又有天波。中波天線運行時，相關人員要加強維護，認真了解發(fā)射理論原理，提高維護質量，為廣播電臺順利播出作出貢獻。本文首先討論中波廣播天線的結構特征，并對中波廣播發(fā)射天線原理進行了分析，從而提出了一些維護措施。

關鍵詞：中波廣播；發(fā)射；天線

中、短波廣播都是調幅廣播，中波廣播頻段的頻率范圍是526.5～1606.5kHz在該頻段工作的每個廣播電臺，在帶寬為9kHz的不同的頻道中傳送各自的節(jié)目，以免相互干擾。其優(yōu)點是覆蓋范圍廣，傳播距離遠，頻譜利用率高，固定接收和移動接收有相同的質量，調幅廣播的接收機簡單、廉價。但是中波廣播也有明顯的缺點，主要是很容易受到干擾，傳輸質量較差。無線電波傳播是指在發(fā)射天線與接收天線之間的媒介中電磁波的傳播。中波天線很多種，常見桅桿式、單塔天線或自立塔天線、無頂負荷單塔天線、斜拉線頂負荷單塔天線、絕緣自立塔天線等。

1 中波廣播發(fā)射天線的內涵

天線是用來輻射或接收無線電波的裝置，其主要是將發(fā)射機送來的高頻電流能量轉變?yōu)殡姶挪ú魉偷娇臻g，或將空間傳來的電磁波能量轉變?yōu)楦哳l電流并傳送到接收機，并定向發(fā)射或接收電磁波。天線的主要特性參量包括：天線的方向性系數(shù)，主要表示最大輻射方向能量的集中程度；天線的效率是指天線的輻射功率與饋線給天線的功率之比；天線的增益系數(shù)是指在給定方向及距離上產生相同場強的條件下，參考天線上的輸入功率與被研究天線的輸人功率之比；天線的仰角主要是指天線的垂直方向圖上最大發(fā)射方向與地平線之間的夾角；天線的工作頻率范圍，也就是天線有效的運用頻率范圍。圖1為無線通信系統(tǒng)框圖。

圖1　無線通信系統(tǒng)框圖

2 中波廣播天線發(fā)射原理

2.1 電基本振子

電基本振子又稱電流元，它是指一段理想的高頻電流直導線，其長度l遠小于波長λ，其半徑a遠小于l，同時振子沿線的電流I處處等幅同相。用這樣的電流元可以構成實際的更復雜的天線，因而電基本振子的輻射特性是研究更復雜天線輻射特性的基礎。輻射功率取決于電偶極子的電長度，若幾何長度不變，頻率越高或波長越短，則輻射功率越大。因為已經(jīng)假定空間媒質不消耗功率且在空間內無其他場源，所以輻射功率與距離r無關。既然輻射出去的能量不再返回波源，為方便起見，將天線輻射的功率看成被一個等效電阻所吸收的功率，這個等效電阻就稱為輻射電阻Rr。

2.2 磁基本振子的輻射

磁基本振子又稱磁流元、磁偶極子。盡管它是虛擬的，迄今為止還不能肯定在自然界中是否有孤立的磁荷和磁流存在，但是它可以與一些實際波源相對應，例如小環(huán)天線或已建立起來的電場波源，用此概念可以簡化計算，因此討論它是有必要的。與電基本振子的輻射場相比，磁基本振子的輻射場，可以了解到除了輻射場的極化方向相互正交之外，其他特性完全相同。

2.3 發(fā)射天線原理

對于垂直接地單振子天線，當由單根饋線把高頻電流傳送到天線導體上時，因為天線導體終端處于開路，這樣在天線導體上就會聚集一定數(shù)量的電荷（如圖2）。而且電荷也隨電流而隨時間發(fā)生變化，在地面上也感應電荷，形成地面對天線輻射場的影響。由于實際天線上電流分布不均勻所造成天線實際高度與等效高度出現(xiàn)差別，正是這個原因，造成天線輻射效率降低。為了提高實際天線的輻射效率，就得想辦法來改善天線上的電流分布，使其趨于均勻分布。在中波段有時也需要實現(xiàn)定向輻射，使輻射場在某一方向得到加強，

在另一些方向上削弱，或不產生輻射，其實現(xiàn)方法有兩種策略。第一，有源定向輻射，用有源天線實現(xiàn)定向輻射，指的是用載有同一頻率信號的天線陣來實現(xiàn)有方向性的輻射場。采取有源天線構成的天線陣達到定向輻射有兩種形式。第二，無源定向輻射，采用無源天線陣構成的定向輻射場，一般只有端射陣形式。給構成天線陣的其中一個陣元天線人為通入高頻電流，另一個陣元天線采用無源形式，靠電磁感應實現(xiàn)輻射。把通電的一個陣元天線叫有源振子，另一個叫反射振子，或反射器。當電路實現(xiàn)阻抗匹配時，將獲得最大的功率傳輸。反之，當電路阻抗失配時，不但得不到最大的功率傳輸，還可能對電路產生損害。阻抗匹配常見于各級放大電路之間、放大器與負載之間、測量儀器與被測電路之間、天線與接收機或發(fā)信機與天線之間等。例如，擴音機的輸出電路與揚聲器之間必須做到阻抗匹配，不匹配時，擴音機的輸出功率將不能全部送至揚聲器。如果揚聲器的阻抗遠小于擴音機的輸出阻抗，擴音機就處于過載狀態(tài)，其末級功率放大管很容易損壞。反之，如果揚聲器的阻抗高于擴音機的輸出阻抗過多，會引起輸出電壓升高，同樣不利于擴音機的工作，聲音還會產生失真。因此擴音機電路的輸出阻抗與揚聲器的阻抗越接近越好。

3 如何加強中波天線的維護

要保證發(fā)射機可以輸出功率，就必須加強對天線和饋線的維護，這是發(fā)射臺的重要組成部分，也是發(fā)射最后環(huán)節(jié)的重要保障。因此，必須加強對天線的維護，注重天饋線的維護，只有這樣才能確保播出的質量達到最好效果。

圖2　垂直接地天線結構原理圖

3.1 加強天線維護

由于天線大多數(shù)都是暴露在室外，要經(jīng)受常年的風吹雨打，隨著季節(jié)和天氣的變化，天線受到了各種有害物質的侵蝕，從而造成了塔體老化和銹蝕，導致塔體損壞，塔體一旦損壞，會阻礙信息傳輸，使廣播無法順利播放。因此，要想確保播放的質量，就必須延長天線的使用壽命，加強對天線的維護，采取有效的防護措施來預防意外事故發(fā)生。當暴風雨來臨時，若可能應把天線放下，以免天線被強風所刮斷；定期檢查，尤其是在雷雨季節(jié)檢查避雷裝置，需要時做適當調整；檢查應接地的地方接地是否良好，保證有良好的接地；經(jīng)常清潔室內天線。只有認真地作好天線的維護和保養(yǎng)，才能使天線始終處于良好的工作狀態(tài)。對使用天線應定期維護，及時清除天線絕緣子表面的污穢。緊固天線的螺帽要經(jīng)常除銅銹，涂黃油維護。在雨雪天氣，要防止因冰水附掛在絕緣子造成天線短路現(xiàn)象。開航前要對天線全面檢查，特別是在大風和臺風季節(jié)，要注意檢查天線的抗風力，如果發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施。

3.2 加強日常巡視的檢查

根據(jù)臺內天線、場地大小數(shù)目多少，分期、分區(qū)、檢查并作好記錄。對天線的維護保養(yǎng)應當有計劃地定期進行檢查、維護和保養(yǎng)。春、夏之交與秋、冬之交應調接天線的張力；定期檢查天線，天線松緊要適度，不應繃得過緊，也不應過于松弛；應當定期地給天線的拉線、卸扣、繩圈和夾頭等上黃油，以避免拉線等被腐蝕；應當定期地對天線桅桿敲銹和上防腐漆，避免桅桿被腐蝕；在船舶到港，為裝卸貨而放下天線時，可檢查一下天線有無斷裂或銅銹，發(fā)現(xiàn)問題應及時更換或清潔；檢查天線絕緣子有無破損，若有破損應及時更換，并應經(jīng)常清潔絕緣子，除去所積的煙灰，以提高絕緣強度；應定期測量天線對地的絕緣強度，若絕緣強度過低，則應找出降低的原因，予以排除。

4 結語

我國中央各省市廣播電視都是以中波為主要的廣播覆蓋波段，隨著中波技術的波段發(fā)展，各地中波臺發(fā)射機額不斷進行了改造，而發(fā)射天線是無線開路發(fā)射活動中的重要環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣直接決定了受眾的接收質量。因此，首先必須要了解中波發(fā)射天線的內涵及原理，進而在日常工作中加強對中波天線及場區(qū)的有效維護，包括天線維護、電器維護和結構維護，同時，還應按計劃進行日常巡視檢查，以確保廣播電視安全播出。

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作者簡介：李興建（1963-），男，現(xiàn)任職務助理工程師，在貴州省新聞出版廣電局706臺從事值機及機器維護管理工作。