淺談中波天線的輻射原理

吳宗杰 李興建

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局706臺）

淺談中波天線的輻射原理

吳宗杰 李興建

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局706臺）

中波廣播的頻率范圍為562.5～1606.5 kHz，頻率間隔為9 kHz，從標稱載頻531 kHz到1602 kHz，共有120個頻道。中波是以天波和地波兩種方式傳播的。發射機的輻射場強受天線結構、地網輔設、網絡匹配與地導系數和傳播路徑等因素影響很大，中波段的電磁波在沿地面傳播時損耗較小，傳播距離比較遠，因此，多用地波傳播。其垂直極化波的損耗低于水平極化波的損耗。因此，中波發射天線多采用垂直接地天線，以獲得垂直極化的地面波。

中波天線；地網；輻射原理；LC振蕩回路

1 中波發射天線概述

在中波廣播中多采用鐵塔天線作幅射體，其高度應為0.53λ時具有抗衰落作用，發射效果最好。但通常中波天線做成這樣高是很困難的。所以對于高度不足的垂直天線，只有加電抗性頂負荷，可以改變天線上的電流駐波分布情況，使電流波腹往上移，從而增強了天線垂直部分的發射效果，相當于增加了天線的有效高度。

圖1 中波發射天線

2 輻射地網的設計

大地是中波接地天線的回路，為了盡量減小地電流損失，需要在地面以下0.2～0.5 m之間敷設以天線底部為中心的徑向輻射地網，導體數目一般在120～150根，導體直徑約為3 mm，長度為半波長。如圖2所示。

3 天線的輻射原理

為了便于理解天線的輻射原理，筆者采用終端開路的平行雙線在張開不同角度時，在周圍空間建立電場的情況來加以說明。如圖3所示（包含3個小圖（a）、（b）、（c）。

圖（a）：由傳輸線的基本概念可知，這時兩導線上的電流輻度相等，而相位是相反的。在這種情況下，取空間某點P、在P點建立的電場是互相抵消的，且在兩導線間距d≤λ時，可認為P點的合成電場為零。說明這種方式傳送高頻信號能量時，其輻射是很弱的。

圖（b）：兩根導線的電流雖然在垂直方向相反，但水平分量卻是相同的，故在空間P點產生的電場是兩個水平分量產生電場的合成，于是就出現了一定的數值，即產生了一定的能量輻射。

圖（c）：由于兩導線的電流變成同相，故在空間P點建立的電場最強。當水平放置的兩根導體通過交變電流后，除在其附近產生交變電場之外，在較遠處將形成交變電場與交變磁場的互相轉化，從而形成了電磁波的輻射，而且在這種情況下，電磁輻射的能力最強。

圖2 輻射地網設計圖

4 發射天線與地網之間形成一個LC諧振回路

未通電時電路里沒有電流，當接通電源時，由于電感的存在，便產生了一個同電源大小相同極性相反的電動勢。由于它的阻礙，電流只能從0開始逐漸變大并給電容充電。電容充電時將通過電感和電阻放電，在剛開始放電時，由于電感相反的感應電動勢的作用，電流又是從小到大直到電容電壓為0，而這時電感中的電流達到了最大。在電流開始減小時，又是電感的影響，它的特性阻止電流的變化，所以又產生一個阻礙電流減小的電動勢。由這個電動勢而產生的電流又重新給電容充電。這樣周而復始，電容沖放電的過程就是電磁場不斷轉換的過程，變化的電場和磁場產生電磁波。可以說天線就是一個極板，電磁波就是這樣通過LC振蕩電路產生的，形成了能夠向周圍空間輻射的電磁能量，并以光速向遠處空間輻射出去，從而達到傳送廣播節目的目的。

圖3 天線輻射原理圖

[1]宋錚.天線與電波傳播[M].第2版.西安:西安電子科技大學出版社,2011.

吳宗杰（1963-），男，漢族，貴州省安順市人，大專，工程師，研究方向：機器運行和設備維護。

李興建（1963-），男，漢族，貴州省凱里市人，本科，助理工程師，研究方向：機器運行和設備維護。