中波廣播發(fā)射天線的原理與維護(hù)措施

張?jiān)苿P

（煙臺(tái)廣播電視臺(tái)，山東 煙臺(tái) 264000）

1 中波廣播發(fā)射天線概念及維護(hù)的重要性

1.1 中波廣播發(fā)射天線的概念

中波廣播技術(shù)是利用電磁原理來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳播，它首先將圖像、聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化成電磁波，然后經(jīng)過(guò)發(fā)射天線的發(fā)射，再由相關(guān)接收機(jī)接收到電磁信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化成音頻和圖像，從而達(dá)到人們對(duì)信息傳送和接收的要求。中波廣播傳輸技術(shù)中，天線是主要的設(shè)備，它的功能是發(fā)送和接收無(wú)線電波，再通過(guò)變換器將其轉(zhuǎn)換為音像。天線是1種專用的物理器件，它可以通過(guò)對(duì)發(fā)射器所發(fā)出的高頻電流進(jìn)行加工，并將其轉(zhuǎn)化為電磁波的載體，從而在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境的傳輸。因此，在沒有天線設(shè)備的情況下，無(wú)法向外部發(fā)送信息或接收來(lái)自外部的信息。目前，我國(guó)中波無(wú)線電傳輸技術(shù)的主流是地面繞射，并輔以電離層反射[1,2]。

1.2 中波廣播發(fā)射天線維護(hù)的重要性

中波天線通常放置在戶外，在受到風(fēng)雨侵襲的同時(shí)也有可能被雷電擊中。在長(zhǎng)時(shí)間的使用中，天線會(huì)發(fā)生不同程度的銹蝕，會(huì)對(duì)電視信號(hào)的傳輸造成一定的影響。中波廣播發(fā)射天線如果得不到及時(shí)或正確的維護(hù)，將會(huì)對(duì)中波廣播系統(tǒng)的正常傳播產(chǎn)生不利影響，從而影響其功能的發(fā)揮。中波廣播天線若長(zhǎng)時(shí)間不保養(yǎng)，會(huì)造成越來(lái)越嚴(yán)重的損傷，到了后期，維護(hù)和維修都要耗費(fèi)大量的人力物力，這對(duì)廣播行業(yè)的健康發(fā)展十分不利。因此，須加強(qiáng)中波廣播天線的維護(hù)和維修，以保證廣播信號(hào)的質(zhì)量。

2 中波廣播發(fā)射天線的幾種主要形式

2.1 單塔天線

為穩(wěn)定、高效地傳播中波廣播，在地面和低高度處盡可能地發(fā)射極化波，因此對(duì)于中波發(fā)射天線的基本形式，采用豎直振子作為主體的單塔形天線是比較理想的。單塔天線以塔為振動(dòng)源，以塔底供電，主要包括放電球、地網(wǎng)、絕緣、拉絕緣以及鋼桅桿等。單塔天線可以在水平方向上不定向地發(fā)射，最大輻射點(diǎn)為豎直面上0°仰角。對(duì)于單塔天線塔高，應(yīng)考慮到功率和中波臺(tái)的具體條件，一般采用76 m高的輕型纜塔。

2.2 并饋式中波天線

中波無(wú)線電發(fā)射天線主要包括無(wú)線電塔架和電纜，塔架部分與導(dǎo)線的上端部分相連，而桿狀絕緣子則與塔架下端相連。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，并饋中波天線也是1種垂直振子，但是它的基座可以直接接地而不給電。并饋中波天線在地區(qū)廣播中得到了廣泛的應(yīng)用，在達(dá)到地區(qū)廣播的傳播效果和目標(biāo)方面更為有效[3]。

2.3 斜拉線頂負(fù)荷單塔拉線

斜拉線頂負(fù)載單塔拉線，主要是在塔頂增設(shè)斜拉線，以3～5條為佳，采用斜拉線頂載單塔拉線，提高塔頂電流，使塔頂電流不為0。除頂部負(fù)載以外，中波天線與常規(guī)單塔天線相比，其天線低頻性能有較大提高，且單塔拉線底電壓較低時(shí)，可有效減少天線匹配網(wǎng)絡(luò)的造價(jià)。為盡量減少單塔拉線在斜拉線上所產(chǎn)生的阻力，需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

2.4 匹配網(wǎng)絡(luò)及饋線

廣播中波天線通常比機(jī)房更遠(yuǎn)，為確保廣播信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，需要使用更長(zhǎng)的饋線。當(dāng)天線的輸入阻抗與饋線的參數(shù)相匹配時(shí)，饋線的反射波衰減和駐波比減小。為了更好地適應(yīng)廣播要求，將具有阻抗的匹配網(wǎng)絡(luò)嵌入到饋線設(shè)備和廣播天線的輸入端。而在饋線部分，廣播中波發(fā)射天線主要采用的是垂直極化波不均衡天線，這種天線是單級(jí)的。為了實(shí)現(xiàn)天線饋送，在廣播中波饋線中，也可以采用不均衡的形式[4]。

2.5 地 網(wǎng)

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，中波天線與單塔天線垂直，是整個(gè)系統(tǒng)的1個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。廣播天線的輻射電流電路以地面和地網(wǎng)為主。地面網(wǎng)絡(luò)的性能決定了其實(shí)際傳輸效率和工程效益。為使中波天線的實(shí)際增益最大化，需要將天線的效率和實(shí)際的增益乘積達(dá)到最佳。為了達(dá)到真正的地網(wǎng)收益，必須減少地面損失。在確定地網(wǎng)圓心等參數(shù)時(shí)，以塔底為中心，采用均勻輻射的方法，以120根銅絲為媒介，進(jìn)行大范圍的信號(hào)傳輸。在地表覆蓋范圍內(nèi)，接地導(dǎo)線埋深愈小，地面信號(hào)損失愈小。因此，考慮到無(wú)線電中波天線發(fā)射站的實(shí)際狀況，建議在30 cm內(nèi)鋪設(shè)地面網(wǎng)絡(luò)[5]。

3 中波廣播發(fā)射天線原理分析

中波無(wú)線電發(fā)射天線技術(shù)在廣播領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，在廣播電視節(jié)目播出時(shí)，通過(guò)發(fā)射電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的覆蓋。而中波無(wú)線電發(fā)射天線技術(shù)是將廣播發(fā)射的電磁波轉(zhuǎn)換為豎直極化波，這種電波與垂直方向垂直，并且與地面保持垂直，通過(guò)電波與電波交叉?zhèn)鬏敚瑥亩ＷC了廣播電視的傳輸質(zhì)量。

3.1 集成度原理

近年來(lái)，隨著廣播產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展以及廣播技術(shù)的不斷進(jìn)步，廣播電視的播放范圍也在不斷擴(kuò)大。但是，中波天線的體積太小，其內(nèi)部容量也太小，無(wú)法滿足廣播電視的播放要求，因此中波無(wú)線電收發(fā)天線在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)利用集成技術(shù)提高天線的容量。

3.2 可靠性原理

在廣播天線的信號(hào)發(fā)送和傳輸中，存在著許多干擾因素，使其穩(wěn)定性和可靠性下降。同時(shí)，在廣播電視節(jié)目中，由于天線的覆蓋面很大，它的可靠性和穩(wěn)定性就顯得尤為重要。中波無(wú)線電發(fā)射天線采用的是1種穩(wěn)定可靠的設(shè)備，它能夠有效抑制信號(hào)的傳播，并且能夠有效控制信號(hào)的傳播，同時(shí)能夠保證天線的輻射范圍，因此可以通過(guò)軟件技術(shù)設(shè)置設(shè)備的軟件參數(shù)，將天線的所有信號(hào)都集中到1個(gè)大的芯片上，這樣才能確保中波廣播天線的工作可靠性[6]。

3.3 易擴(kuò)展原理

中波無(wú)線電發(fā)射天線技術(shù)是當(dāng)前廣播領(lǐng)域應(yīng)用最廣的1項(xiàng)技術(shù)，能夠有效改善廣播節(jié)目的播放效率，增強(qiáng)廣播系統(tǒng)的穩(wěn)定性。中波廣播發(fā)射天線的常用類型有單塔形、頂復(fù)合型、并饋型和新型天線。因此，中波無(wú)線電天線驅(qū)動(dòng)的功率很大，對(duì)天線的配置也有很高的要求，這就要求電腦控制裝置的響應(yīng)速度要快，軟件的應(yīng)用要達(dá)到天線驅(qū)動(dòng)的要求，這樣才能確保中波天線的平穩(wěn)、穩(wěn)定工作。

3.4 控制性原理

中波無(wú)線電天線的指令系統(tǒng)主要有邏輯運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、傳輸指令等。從邏輯上來(lái)看，這是1個(gè)相對(duì)落后的過(guò)程，如果在一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境下，它的運(yùn)行速度會(huì)更快，因此在中波廣播中必須要處理好這個(gè)問(wèn)題。

4 中波廣播發(fā)射天線運(yùn)行中的問(wèn)題

4.1 中波廣播發(fā)射天線匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不合理

目前，我國(guó)中波廣播事業(yè)面臨著網(wǎng)絡(luò)匹配、技術(shù)限制等較多的問(wèn)題，使得中波廣播化發(fā)展受限，難以發(fā)揮其真正的價(jià)值和功能。同時(shí)，由于我國(guó)地域廣闊，地形復(fù)雜，中波廣播的發(fā)射不能很好地適應(yīng)周邊的地形條件。另外，有些元件在安裝時(shí)會(huì)有疏忽，使用方法不當(dāng)也會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)阻抗的偏移。工作人員的技術(shù)水平和專業(yè)水平不高，沒有嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，造成中波、發(fā)射天線在運(yùn)行后發(fā)生故障，使后期維護(hù)工作量增加。

4.2 中波廣播發(fā)射天線被破壞

中波廣播在實(shí)際工作中的應(yīng)用要進(jìn)行中波廣播發(fā)射基地的建設(shè)和完善，必須要投入一定的資金。但是，由于人為因素，中波廣播的發(fā)射天線位置受到了損害。究其原因，在我國(guó)的建設(shè)過(guò)程中，有關(guān)的制度并未得到進(jìn)一步的完善和合理的規(guī)劃，而中波廣播天線在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的能源消耗，因此有關(guān)部門應(yīng)更多地關(guān)注于發(fā)射平臺(tái)的建設(shè)與設(shè)計(jì)。如果能在某種程度上降低發(fā)射平臺(tái)的建造數(shù)目，既能降低建造成本，又能降低后期維護(hù)成本。

5 中波廣播發(fā)射天線的維護(hù)策略

5.1 做好系統(tǒng)場(chǎng)地選址和安裝

為了防止中波廣播發(fā)射天線在施工、使用中經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，技術(shù)人員首先要對(duì)天線臺(tái)建設(shè)區(qū)周邊的地形、氣候條件進(jìn)行全面的調(diào)查、分析，并根據(jù)調(diào)研結(jié)果制定出1套合理的施工方案和系統(tǒng)安裝圖。中波無(wú)線電收發(fā)天線由饋線、天線和地網(wǎng)構(gòu)成，饋線的選型通常采用特征阻抗較好的器件，以保證系統(tǒng)的抗阻能力，同時(shí)在天線和調(diào)制室之間設(shè)置饋線，使饋線特性阻抗與天線的輸入阻抗匹配。由于天線高度是決定中波廣播發(fā)射天線使用情況的重要技術(shù)指標(biāo)，所以必須對(duì)天線高度進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)。在地網(wǎng)的設(shè)計(jì)和安裝中，通常采用銅線，并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體條件，保證銅線的數(shù)量、長(zhǎng)度和地網(wǎng)的深度，降低接地電流的損失，增強(qiáng)天線的輻射效能，從而促進(jìn)系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效傳輸。

5.2 日常巡檢

為提高中波廣播發(fā)射天線的工作性能，須加強(qiáng)天線的日常保養(yǎng)工作，如果保養(yǎng)不當(dāng)或頻率不夠，會(huì)使廣播電視系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而造成巨大的人力和財(cái)力損失。中波無(wú)線電發(fā)射天線維修工作涉及基礎(chǔ)、地網(wǎng)、電纜等多個(gè)方面，對(duì)維修人員的專業(yè)和技術(shù)水平有很大的要求。在日常的巡查和檢查中，要注重各種細(xì)節(jié)，對(duì)中波無(wú)線電天線的使用，從場(chǎng)地大小、天線數(shù)目等方面進(jìn)行全面的排查。由于季節(jié)的變動(dòng)會(huì)對(duì)巡視工作造成很大的影響，應(yīng)針對(duì)不同季節(jié)的輪換，制訂相應(yīng)的巡視方案。正確調(diào)節(jié)天線的拉力，并用黃油涂抹天線，以避免各種零件的嚴(yán)重腐蝕，如繩圈、拉線、夾頭、卡環(huán)等。清除桅桿上的銹跡后，再進(jìn)行防銹層的涂裝，提高其耐腐蝕性。對(duì)絕緣子的損傷要進(jìn)行認(rèn)真的檢查，并按要求修理或替換，對(duì)天線絕緣子進(jìn)行清潔，避免其絕緣強(qiáng)度受損。

5.3 加強(qiáng)專業(yè)測(cè)量?jī)x器的使用

由于無(wú)線電中波傳輸系統(tǒng)的工作比較復(fù)雜，僅靠維護(hù)人員手工檢查不可避免。因此，要利用專用的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行故障的探測(cè)與查找，能夠準(zhǔn)確找到問(wèn)題所在，并制定相應(yīng)的對(duì)策，保證系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。此外，在使用專業(yè)的測(cè)量設(shè)備時(shí)，還應(yīng)該使用電阻法、電壓法、電流法等技術(shù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)無(wú)線電中波傳輸系統(tǒng)的問(wèn)題，并采取相應(yīng)的對(duì)策。對(duì)于一些非常微小的零件，只能通過(guò)特殊的工具，通過(guò)緩慢的推拉、輕推、輕修等方式，來(lái)降低系統(tǒng)的損傷。

5.4 周期性檢查維修

在中波無(wú)線電發(fā)射天線維修方面，相關(guān)人員要遵守保養(yǎng)工作的規(guī)定，堅(jiān)持做好每日、每周、季度和年度檢查。在上述一系列的定期檢查中，重點(diǎn)部位要進(jìn)行維修。例如每天的例行檢查，都要對(duì)天線進(jìn)行徹底的檢查，查看有沒有損壞的啞鈴。每周的檢查與日常的檢查大致相同，但要做得更詳細(xì)、更全面。在此期間，絕緣子必須檢查，絕緣材料的溫度也要測(cè)量，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，需及時(shí)進(jìn)行匯報(bào)。每季度的檢查就是對(duì)全年的天線進(jìn)行1次全面檢查。而每年的檢查就是根據(jù)中、短波天線的運(yùn)行和維修規(guī)范，利用經(jīng)緯儀對(duì)天線的垂直度進(jìn)行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)進(jìn)行記錄。另外，需要仔細(xì)檢查線路的行波系數(shù)和鐵塔是否被腐蝕，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就及時(shí)進(jìn)行維修。

6 結(jié) 論

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，中波廣播技術(shù)已經(jīng)邁入了數(shù)字廣播時(shí)代。中波天線技術(shù)是我國(guó)無(wú)線廣播行業(yè)的核心技術(shù)，為保證中波天線工作穩(wěn)定可靠，應(yīng)著重提高中波廣播天線的發(fā)射功率，對(duì)中波電臺(tái)天線進(jìn)行科學(xué)、合理的維護(hù)，才能保證電臺(tái)天線的工作性能和工作需求。