中波廣播發(fā)射天線的原理與維護(hù)分析

郭永祥

1 中波廣播發(fā)射天線的原理

1.1 運(yùn)行原理

中波廣播發(fā)射技術(shù)優(yōu)于其他發(fā)射技術(shù)的地方在于垂直極化波的覆蓋和有效轉(zhuǎn)換。一般而言，電磁波在發(fā)射傳輸?shù)倪^(guò)程中，會(huì)朝著固定方向輸送，這種現(xiàn)象在物理學(xué)中被稱為極化現(xiàn)象。無(wú)線電波在極化現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與垂直平面平行的波形，被稱為極化波形，是中波廣播的重要發(fā)射依據(jù)。極化波形在輸送之時(shí)，中波廣播的電流能夠朝著固定方向發(fā)射，并且過(guò)程中遇地面始終保持垂直的原因，就在于此。由于垂直極化波與電流相互交匯，導(dǎo)致了中波廣播的傳播效率和質(zhì)量得以大大提升。

1.2 高仰角輻射

在設(shè)計(jì)中波廣播發(fā)射天線之時(shí)，要認(rèn)真對(duì)待高仰角輻射問(wèn)題，以確保系統(tǒng)發(fā)射過(guò)程中的安全性。中波廣播發(fā)射系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，振子高度一旦大于0.5；發(fā)射天線就會(huì)出現(xiàn)副瓣，導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。所以，在設(shè)計(jì)中波廣播發(fā)射天線時(shí)，應(yīng)當(dāng)事先考察好廣播服務(wù)范圍內(nèi)的具體情況，從而完善發(fā)射天線塔的高度設(shè)計(jì)。鐵塔高度的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)通常是發(fā)射頻率波長(zhǎng)的一半。可見(jiàn)，科學(xué)合理的高仰角輻射設(shè)計(jì)，能夠使中波廣播發(fā)射天線發(fā)揮更大的性能作用。

1.3 天線效率

發(fā)射天線是中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的重要組成部分，能夠有效保證發(fā)射系統(tǒng)的運(yùn)行效率，因此，發(fā)射天線的原因也要引起重視。其中，天線效率嚴(yán)重影響著中波廣播發(fā)射天線的設(shè)計(jì)效果以及整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，需要對(duì)天線的效率進(jìn)行提升。天線效率的提升方法具體如下：在設(shè)計(jì)發(fā)射天線的過(guò)程中，通過(guò)輻射電阻簡(jiǎn)化發(fā)射天線的計(jì)算，并認(rèn)真思考影響天線效率的各個(gè)要素，如天線的尺寸、天線的形狀、饋電電流的波長(zhǎng)等，然后，經(jīng)過(guò)對(duì)這些要素的反復(fù)試驗(yàn)，挑選出最能提高天線傳播效率的搭配。

1.4 輸入阻抗和輻射電阻

輸入阻抗和輻射電阻是涉及中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的兩個(gè)重要指標(biāo)，這些指標(biāo)對(duì)天線的設(shè)計(jì)以及發(fā)射系統(tǒng)的運(yùn)行影響很大。因此，在設(shè)計(jì)發(fā)射系統(tǒng)時(shí)，需要全面分析輸入阻抗和輻射電阻，并通過(guò)發(fā)射系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況，找出輸入阻抗和輻射電阻更加匹配的方法，進(jìn)而使中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程更加穩(wěn)定高效。

2 中波廣播發(fā)射天線運(yùn)行時(shí)的常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 發(fā)射場(chǎng)地經(jīng)常受到破壞

由于各種各樣的原因，中波廣播發(fā)射天線系統(tǒng)在建設(shè)和運(yùn)行的過(guò)程中經(jīng)常遭受破壞，具體原因是城市規(guī)劃在中波廣播天線發(fā)射場(chǎng)地的設(shè)計(jì)中不夠科學(xué)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)場(chǎng)地受到破壞以及系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)消耗過(guò)大能量等問(wèn)題。為此，中波廣播發(fā)射天線研究人員在研究過(guò)程中，往往會(huì)根據(jù)中波傳播的特點(diǎn)，盡量減少發(fā)射站臺(tái)建設(shè)的數(shù)量。減少發(fā)射站臺(tái)的數(shù)量不僅能夠節(jié)約建設(shè)成本，減少不必要的財(cái)政開(kāi)支，還能減少發(fā)射天線維護(hù)的工作量。另外，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，中波廣播發(fā)射站臺(tái)的減少，還能縮小檢測(cè)范圍，從而有效維護(hù)天線發(fā)射場(chǎng)地。

2.2 網(wǎng)絡(luò)匹配設(shè)計(jì)不完善

現(xiàn)如今，我國(guó)的中波廣播天線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尚未完善，這導(dǎo)致了我國(guó)中波廣播技術(shù)的發(fā)展受限。一方面，我國(guó)由于地域遼闊、地理環(huán)境復(fù)雜多變，所以在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)匹配時(shí)，未能合理運(yùn)用廣播輸送的周邊環(huán)境，嚴(yán)重影響了天線的發(fā)射信號(hào)。另一方面，元器件安裝不合理，也會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻抗偏差的現(xiàn)象，其根源在于中波廣播技術(shù)的相關(guān)工作人員，未能達(dá)到專業(yè)水平，所以出現(xiàn)器件安裝不合理現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致了中波廣播天線發(fā)射系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中故障頻發(fā)，同時(shí)也為天線的維修工作帶來(lái)負(fù)擔(dān)。隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，這一問(wèn)題也逐漸得到有效的改善。

3 中波廣播發(fā)射天線的維護(hù)工作

3.1 完善系統(tǒng)安裝

中波廣播發(fā)射天線由發(fā)射機(jī)、接地部分、電源和天饋線4個(gè)部分組成。在對(duì)中波廣播發(fā)射天線系統(tǒng)進(jìn)行安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)天線臺(tái)建設(shè)區(qū)周圍的地理環(huán)境和氣候狀況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查與分析，并設(shè)計(jì)出合理的建設(shè)方案圖紙，然后根據(jù)這一圖紙進(jìn)行施工建設(shè)。倘若圖紙?jiān)O(shè)計(jì)不合理，則需要進(jìn)行及時(shí)的修訂和改正。圖紙的修改主要可以分為兩個(gè)步驟：

第一，要在修改之前，對(duì)圖紙中的數(shù)據(jù)進(jìn)行精密的計(jì)算，在保證數(shù)據(jù)精確度的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行修改。第二，在發(fā)射天線系統(tǒng)安裝的過(guò)程中，一定要嚴(yán)格按照安裝的要求和注意事項(xiàng)來(lái)進(jìn)行，不能出現(xiàn)絲毫的偏差，進(jìn)而保持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率，降低天線維護(hù)的工作量。

3.2 改善發(fā)射功率

要想使中波廣播的發(fā)射信號(hào)更加穩(wěn)定，最重要的就是對(duì)發(fā)射天線的效率進(jìn)行改善，在建設(shè)和改善發(fā)射天線系統(tǒng)的時(shí)候，要對(duì)電磁波的磁化加以重視。根據(jù)電磁波實(shí)驗(yàn)調(diào)查顯示，電磁波的傳播方向若能一直維持水平垂直，就能夠大大提升中波廣播發(fā)射天線的發(fā)射功率[3]。另外，發(fā)射天線的類型不一致，也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸?shù)男阅艽嬖诓町悾l(fā)射天線的類型主要可以分為傘型、L型和T型，不同情況和環(huán)境下的電磁波傳播對(duì)天線類型的要求也不一致。因此，在進(jìn)行中波廣播發(fā)射天線系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，要對(duì)建設(shè)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)天線的類型。在發(fā)射天線信號(hào)的同時(shí)，也可以使用先進(jìn)的電子儀器技術(shù)，來(lái)檢測(cè)電磁波的傳播方向，然后根據(jù)所檢測(cè)到的信息做出相應(yīng)的傳播方向調(diào)整，使其在傳播過(guò)程中保持水平或垂直位置，從而提高天線的發(fā)射功率。

3.3 加強(qiáng)日常維護(hù)

中波廣播發(fā)射天線系統(tǒng)由于長(zhǎng)期暴露在野外，容易受到自然界的影響，致使天線臺(tái)出現(xiàn)或多或少的損壞，進(jìn)而影響中波廣播的發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量與效率。為了保障廣播信號(hào)傳輸正常運(yùn)行，天線維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)天線進(jìn)行日常的維護(hù)，具體維護(hù)措施有以下幾點(diǎn)：

1）天線塔臺(tái)上應(yīng)當(dāng)要合理安裝避雷裝置，防止雷雨天氣造成的不良后果，如果檢查到避雷裝置出現(xiàn)問(wèn)題，則必須及時(shí)進(jìn)行維修或更換裝置，以防止因避雷裝置老化失靈而造成發(fā)射天線塔臺(tái)毀壞或人員傷亡等意外。2）定期檢查天線與地面的接觸狀態(tài)，保證二者接觸保持良好的狀態(tài)。3）日常維護(hù)天線發(fā)射塔臺(tái)的底座清潔，及時(shí)清除底座上的污垢和灰塵，以確保中波廣播信號(hào)的正常發(fā)射。4）對(duì)中波廣播發(fā)射天線系統(tǒng)進(jìn)行定期大修，以確保信號(hào)的發(fā)射狀況正常。5）由于天線的垂度決定著天線的穩(wěn)定程度，所以還要定期檢查天線的垂度，以保證信號(hào)的正常穩(wěn)定。6）地錨的檢查周期較長(zhǎng)，大約是5—10年，所以在進(jìn)行地錨檢查時(shí)，要做好相應(yīng)的信息記錄工作以及收錄相關(guān)圖片檔案。

3.4 檢查天線與地網(wǎng)

發(fā)射天線與地網(wǎng)時(shí)中波廣播發(fā)射系統(tǒng)最主要的構(gòu)成因素，所以要重視對(duì)其的維護(hù)。

1）對(duì)天線的維護(hù)：天線常年暴露在外，容易受到自然環(huán)境的侵蝕和損壞，所以在維護(hù)天線時(shí)，可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)節(jié)測(cè)試，同時(shí)在線圈、卸扣和拉線等地網(wǎng)涂上黃油，保護(hù)天線的表皮部分，防止天線因長(zhǎng)期暴露在外而遭受侵蝕，進(jìn)而保障信號(hào)傳送的穩(wěn)定性。如若發(fā)現(xiàn)天線存在嚴(yán)重?fù)p毀現(xiàn)象，則要及時(shí)更換處理。2）對(duì)地網(wǎng)的維護(hù)：在檢查地網(wǎng)時(shí)，將地網(wǎng)設(shè)置為停機(jī)狀態(tài)，然后重點(diǎn)檢查起外借銅條和銜接處，如若發(fā)現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，則表明地面功率損失大。

3.5 維護(hù)電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)也是中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中起到支撐的作用，所以也需要進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)。維護(hù)的工作內(nèi)容主要包括以下幾點(diǎn)：

1）時(shí)常清潔電氣設(shè)備，保證其運(yùn)行效率；2）利用廣播電視臺(tái)的停播時(shí)間，對(duì)電氣設(shè)備的重要零件進(jìn)行修理維護(hù)，比如：電容元件、線圈、接口等；3）監(jiān)控系統(tǒng)中的駐波比，并根據(jù)其現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)信息，找出存在的隱患和不足之處，進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，中波廣播發(fā)射天線對(duì)廣播電視臺(tái)有著重要意義，是保證信號(hào)輸送正常的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，廣播電視臺(tái)的工作人員應(yīng)當(dāng)了解并掌握中波廣播發(fā)射天線的運(yùn)行原理，然后對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)工作，包括完善中波廣播發(fā)射天線系統(tǒng)的安裝、改善中波廣播發(fā)射天線的發(fā)射功率、加強(qiáng)天線的日常維護(hù)、檢查和維護(hù)天線與地網(wǎng)、維護(hù)電氣系統(tǒng)，以提高廣播發(fā)射系統(tǒng)的質(zhì)量。