中波發射天線的種類及其技術特點

木仁

摘 要：中波發射天線是中波發射技術的重要工具，也是廣播電視臺的重要設備，在廣播電視服務中發揮重要的作用。中波發射天線獲得社會的廣泛關注，其具有抗干擾性好、能耗低、覆蓋范圍廣的優勢，能夠符合人民群眾的要求，確保廣播信號傳輸質量。因此，文章主要針對中波發射天線的種類以及技術特點展開探討。

關鍵詞：中波發射天線;天線種類;技術特點

中圖分類號：TN934.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）04-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.030

進入新時期，隨著信息技術的快速發展，推動了廣播電視媒體的發展。在廣播行業中，中波廣播占據著主導地位，構建了現代的廣電行業的基礎結構，給人們的生活提供廣播服務，豐富了人們的精神生活[1]。

但是，從技術上說，中波發射天線主要以電磁波為載體，其擁有嚴格的技術標準，形成一套標準化系統，主要是通過發射指令控制相關元件，形成波導，從而確保廣播信號傳輸的完整性，最終提供穩定的廣播服務。

中波廣播與微波或其他方式的廣播來說，中波具有抗干擾性好的優勢，可在惡劣天氣條件下完成信號傳輸，對于廣播電視行業的可持續發展具有重要作用。因此，深入研究分析中波發射天線的類型與技術特點具有重要的現實意義。

1 傳統中波發射天線及技術特點

傳統中波發射天線主要包括桅桿天線和自立式天線，也是我國適用范圍最廣的中波發射天線。

1.1 桅桿天線

桅桿天線早在20世紀30年代就得到了廣泛使用，是當時唯一使用的中波發射天線。為確保架設與安裝方便，桅桿天線的設計截面為三角形，塔高比較固定，一般不超過8 m[2]，如圖1所示。

桅桿天線的每一層塔節主要使用法蘭盤與螺栓構件，桅桿拉繩使用鍍鋅鋼絲制成的三股拉繩，但是由于感應電流的出現，導致二次輻射，會對廣播發射方向產生一定的影響，因此，會使用絕緣子減少這一問題的影響。

由于桅桿天線具有架設簡單、形狀規則、加工便捷、成本低廉等特點，在新中國成立之后得到了廣泛推廣和使用。但是，由于其制造簡單，在某些時候會出現較多的問題。例如，由于桅桿高，在發射低頻、大功率信號時，需要加裝天線籠，會增加塔身的負荷，同時，要加裝絕緣子，在一定程度上增加了底部壓力以及制造成本。

此外，由于拉線與地面保持45°夾角時的受力負荷最為理想。因此，其建設所需空間較大[3]。近年來，由于我國土地資源短缺，導致此類天線的實際應用越來越少。

1.2 自立式天線

自立式天線的結構是拋物線造型，能夠充分發揮天線的性能優勢[4]。自立式天線主要使用特殊絕緣底座，以塔底與地基作為基礎結構，并配備專門的調配室。絕緣底座是中波發射天線重要構件，具有質地堅硬、隔絕電流的特點。與桅桿天線相比，自立式天線占地面積小，造型更加美觀，還能大幅降低建造成本。

此外，可以通過熱鍍鋅處理，降低金屬腐蝕的影響，在空氣濕度高的地區也能使用[5]。但是，此類天線存在比較明顯的缺點，首先是絕緣底座的制造工藝復雜，價格高昂，容易損壞，因此逐漸被新型天線取代。

2 新型中波發射天線及技術特點

新型中波發射天線是在傳統天線的基礎上改進而來的，目前我國國內主要使用的新型中波發射天線有并饋式自立天線、錐面頂負荷天線。

2.1 并饋式自立天線

并饋式自立天線采取的是普通自立鐵塔結構，需要根據現場的實際情況優化塔架設計，在自立鐵塔周圍通常還有數根導線連通平臺與饋電。其與傳統天線類型相比，由于不使用絕緣底座，建造成本較低，但是仍舊需要鋪設地網。

并饋式自立天線的優勢包括：第一，不使用絕緣底座，占地面積進一步減小，建造成本較低;第二，發射功率高，覆蓋范圍更大[6];第三，天線效率高;第四，造型美觀，可以與周圍建筑物更好地融為一體。因此，并饋式自立天線在國外已經得到普及使用，技術也比較成熟，但是在我國的使用時間短，僅有十幾家電視臺使用。

2.2 錐面頂負荷天線

錐面頂負荷天線是我國近年來引進的一種小型天線，具有電磁干擾小的優勢，對周圍建筑物的影響較小，即使在距離發射空間僅30 m的地方安裝30 kW的天線，也不會影響機房設備的運行狀況，其覆蓋范圍與鐵塔天線相近，具有應用靈活、功率小的優勢，在數字廣播中有著較好的應用效果[7]。

錐面頂負荷天線的優點在于占地空間小、安裝靈活，在城市中有著較好的應用價值。同時，錐面頂負荷天線高度較低，被雷擊中的風險較低，可以保護天線的安全性，且具有較高的帶寬，可以滿足數字廣播的需求，維修與養護較為方便，因此可以推廣使用[8]。錐面頂負荷天線具有的多種優勢可以突破傳統天線的不足之處，在城市中波廣播建設中也有較好的應用價值。

3 傳統天線與新型天線的差異

中波廣播具有成本低、覆蓋范圍廣、接收方便等優勢，即使是在信息技術快速發展的英、美、法等發達國家，也仍舊保留著一定數量的中波廣播電視臺，由此可見，中波廣播建設具有一定的現實意義。

我國中波廣播電視臺的大規模建設是在20世紀50年代至70年代[9]，近年來，由于社會經濟的快速發展，廣播電視臺得到快速發展，新型天線也得到推廣使用，但是仍舊有部分地區仍舊保留著傳統中波發射天線。因此，要深入分析二者的差異，從而推動廣播電視臺實現改造與升級。

傳統天線多為垂直振子天線，高度從五六十米到一百多米不等，考慮到塔身安全，要使用斜拉線固定[10]。例如，某地區使用的桅桿天線塔高150 m，需要在三個方向使用斜拉線固定，占地面積大約為65 000 m2。

地網作為桅桿天線的重要組成部分，天線輻射主要是以地面和地網為輻射回路，因此，地網建設會直接影響天線效率。為提高天線效率，要大幅降低損耗，而地網就是為降低損耗而提出的設計。

地網敷設通常以塔底中心為核心，放射狀均勻鋪設銅線。桅桿天線的結構雖然簡單，但是其占地面積較大，建造成本高，會受到場地限制，很難獲得理想的傳播效果[11]。在發射低頻率、大功率信號時，塔身負荷大，我國尚不能生產絕緣底部，因此只能依靠進口，而新型天線則可以突破這一限制。

新型天線中的并饋式自立天線在歐美國家得到廣泛使用，其與傳統天線相比具有很多優點;第一，能夠去掉絕緣底部和固定拉線，減少天線的建設空間，降低建設成本;第二，采取直流接地的方式，能夠減少雷電影響，提高系統的運行安全;第三，具有輸出功率大與多頻工作優勢，可以同時使用FM、TV天線，對其運行狀況無明顯干擾;第四，由于沒有使用固定拉線，對建設面積的需求量小。如果采用傳統桅桿天線，很可能給周圍環境帶來較大的影響，而采用新型天線則可以解決這些問題。

并饋式自立天線有一個平臺，可以與多根導線連接，因此，可以根據實際需要增加維護平臺，同時維護微波天線、調頻天線。雖然并饋式自立天線也要敷設地網，但是由于使用紫銅制造的導線，具有較好的防雷性能。并饋式自立天線在底部安裝了雷電泄放電桿，還安裝了隔離電容，此外，還加裝了石墨放電柱，具有較好的穩定性。

在實際實驗中發現，并饋式自立天線開機半小時后無反射功率增大的情況，在關機之后檢查電氣設備也無明顯的發熱現象。并饋式自立天線具有較高的反饋抑制能力，即使2臺50 kW發射機同時工作，其高頻反饋也符合國家標準，因此具有較好的性能，可推廣使用。

4 中波發射天線監測技術

受到技術因素的限制，無線電頻率作為一種戰略資源，其可利用區間在3 kHz～3 000 GHz。根據國際電信聯盟的規定，我國可利用的頻率為9 kHz～275 GHz，因此，我國無線電管理機構將這些頻率細分為285段，其中廣播業務為35段。

隨著現代廣播電視的快速發展，無線電頻率的占用率不斷升高。中波廣播作為我國廣播中的常用類型，頻率范圍為526 kHz～1 606 kHz，由于頻道間隔為9 kHz，再減去航空無線電業務頻道，可使用的中波廣播頻道僅有120個。在這一背景下，要密切監測中波廣播的運行狀況。

國家廣播電視總局制定了《中波廣播網覆蓋技術》，對中波廣播網進行總體規劃，要求各個廣播電視臺做好中波廣播的監測，提高服務水平。中波發射天線作為中波廣播發射的重要設備，需要從源頭著手，嚴格控制播出節目質量，在節目制作完成后通過電纜、光纜、無線傳輸等方式利用中波發射天線發送。

在發送過程中，要考慮節目信號質量，具體方法是對比聲源實現。檢測過程中，發射節目信號質量一直是中波發射天線管理的重要內容。由于自然噪聲、設備運行噪聲以及城市中的射頻信號干擾，都會對中波發射天線產生輕微的脈沖式干擾和振蕩干擾，但是，在實際檢測中，此類影響對于中波發射天線運行狀況的影響都在可控制范圍內。

此外，要控制中波發射天線的電聲指標，包括噪聲電平、諧波失真、頻率響應等指標，主要通過監聽的方式實現。例如，實際檢測中，通過檢測中波發射天線的噪聲狀況，確定有無差拍聲，從而確定有無信號干擾。出現信號干擾的主要原因是干擾信號強，或是接收器的選擇性接收，或是接收器動態范圍變化，需要結合具體情況綜合分析。

由于存在干擾信號，中波發射天線可以選擇定向天線，在不同的時間通過調頻儀器計算相關指標，確定不同廣播節目最大調頻幅度，一般語言節目在80%～90%即可。由于中波廣播傳播方式的特點，決定了其在白天時由于存在電離層，不但不反射中波，而且會吸收中波。因此，其在白天主要是通過地波傳播，服務范圍通常在200 km內。在日落后，由于出現中波反射，傳播范圍達到了上千公里，但是此時傳播效果不穩定，因此，要制定傳播曲線，進一步計算雜散功率。一般情況下，雜散功率在40 dB即達到國家標準，超過這一指標則需要進一步優化和調節。

5 中波發射天線應用策略

中波發射天線實際應用中任何一個部件出現問題，都會影響其工作狀況。因此需要加強天線系統維護，從而確保其工作質量。

5.1 提高電氣設備維護水平

電氣設備的平穩運行是確保中波發射天線正常運行的重要前提，因此，要做好電氣設備的清潔工作。在我國廣播電視臺中，為確保廣播傳播質量，在固定時間檢修，需要事先制定好科學的檢修計劃，詳細排查容易出現故障的接口、元件，并清理灰塵、雜物，減少對天線運行的干擾。同時，技術人員要定期記錄控制面板參數，對比不同時段的參數，檢查設備問題，維修存在安全隱患的零部件，確保其運行的穩定性。

5.2 增加巡查次數

為減少天線故障發生，要構建完善的巡查制度，在實踐工作中不斷優化。通過定期檢查發現潛在風險，提高檢修人員的責任意識，避免流于形式。尤其是定期養護設備，要綜合考慮設備運行負荷以及季節等因素的變化。

此外，要檢查零部件的工作情況，對于拉繩、夾子進行潤滑處理，及時清除銹跡，采取噴漆處理。天線由于直接暴露在空氣中，經過風吹日曬的影響，容易發生老化和銹蝕的問題，因此，要加強天線管理，檢查絕緣狀況，在不同時間調節其松緊度，并根據天線的使用時間制定合理的檢修計劃，預防各種故障。

6 結語

與傳統天線相比，新型中波發射天線具有更多優勢，能夠減少建設空間面積，二者各有優勢，適用于不同地區。并饋式自立天線可以實現多頻工作模式，而錐面頂負荷天線則可以在建筑屋頂搭建，滿足廣播行業的不同需求。

未來，我國廣播電視會朝著更加先進、科學的方向發展，涌現出更多新技術與新設備。技術人員在實踐工作中也要不斷學習新的知識和技術，從而提高新技術的應用效果，推動廣播行業的可持續發展。

參考文獻

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