中波廣播單塔天線改造三頻共塔實例

鄭 炬

（作者單位：寧夏廣播電視臺傳輸發射中心）

1 中波廣播發射天線的建造方式

大多數中波廣播發射臺站都采用一個頻率使用一座單塔發射天線，這就需要很大的發射場地，而現階段隨著城市擴建，發射臺站發射廣播頻率擴容，早期建在城市邊緣的發射臺站的發射場地已經滿足不了多個單塔發射天線的用地需要。

常用單塔中波發射天線高度為76 m，底座采用耐高壓高強度絕緣材料做絕緣隔離，避免對地面形成漏電影響發射功率損耗。在鐵塔底部采用球形石墨放電球，兩個放電球之間間隔1 cm左右，一端連接鐵塔，另一端連接地網且以鐵塔塔基為中心連接120根長度不小于發射塔高度的銅線，以放射狀向周圍敷設出去，外圍沿一個圓形均勻連接，埋設深度0.5 m以下，對地阻抗不高于4 Ω，濕地是理想的發射場。

2 氣候環境對發射天線的影響

由于以上故障的困擾，上級部門決定技術整改，同時增加5套調頻頻率發射任務。發射臺正在運行的發射機生產廠家拿出了三頻共塔的設計方案。

3 中波廣播發射天線的三頻共塔

3.1 合格的工作寬帶

國家標準規定，駐波比小于1.2，帶寬不小于±4.5 kHz，這個帶寬并不是越大越好，否則會影響其對雷電殘波和附近發射頻率的濾波能力。因此，工作帶寬只要能滿足就行，不宜留過多余量。

三個相互干擾頻率如表1所示，由于發射臺的特殊性，具體頻率不便給出因此用編號代替。

表1 三個相互干擾頻率

滿足相鄰頻率的比例達到1.1以上的間隔，可以應用三頻共塔。

3.2 合適的天線塔參數

天線高度限制了發射頻率的最高值，天線高度不足則原始帶寬不夠。發射臺現使用的中波單塔發射天線，天線塔高度為76 m，滿足64～84 m塔高要求。

3.3 天調室的尺寸要求

發射臺現使用天調室不能滿足三頻共塔所需5×3 m的要求，需要建造新的天調室。

4 三頻共塔新電路的設計

4.1 前置防雷結構

現在使用的防雷地網稍作變動，滿足三頻共塔的要求不再做大的改動。新設計的前置防雷通道電路結構采用一個多重防護的容感阻抗濾波網絡。

阻塞網絡的阻抗：Z=Qmax×L，Qmax=50 Ω。

選擇L和C，根據公式（1）和公式（2）

當阻塞頻率高時L相對小一些，C相對略大一些，反之亦然。

并聯元件X，根號前取正號為感抗XL側重防雷，并聯XL選用電感。

串聯元件X，根號前取負號為容抗XC選用電容。

雷電波從天線塔引入，首先經過一個前置防雷結構過濾和限幅，限幅后最大殘壓大小由石墨放電球間隙決定，每毫米間隙的殘壓約為2 500～2 800 V，殘壓中的低頻和直流成分幾乎被L和C過濾干凈了，殘壓頻譜中絕大部分能量都被后續電路中的：π網絡帶通濾波器過濾掉了，只剩下發射載波附近幾十千赫茲寬度的能量繼續入侵到發射機，這時其幅度只有幾十伏，完全不會對發射機造成影響。

4.2 隔離度和效率

三頻共塔電路的設計很復雜，要考慮不同電路形式和每個元器件對帶寬的影響，針對干擾點選擇阻塞網絡和線波網絡參數，計算特別復雜，只能交給仿真計算機完成。

經過計算設計得出以下方案，如圖1和表2所示。

圖1 電路圖

表2 參數表

整個過程用中波網絡調試分析儀調試。

整個調試過程就是設計過程，必須使用軟件仿真智能運算，類似控制論的模擬智能過程。

安裝調試完成后，整機運行測試每個頻率的發射效率達到95%甲級標準，抗干擾和防雷擊達到設計要求，反射功率都小于0.1 kW。環境測試，在不同濕度50%～80%參數變化很小，不影響發射設備工作。試運行性能穩定，投入運行至今沒有出現故障。

這次故障經歷了很多波折，但開拓了我們處理故障的思路，積累了大量實操經驗，提高了發射設備正常運轉率，確保了發射臺優質播出，保證了廣大人民群眾更好地收聽廣播節目。