淺析中波發射天線地網作用及維護

摘要：城市建設的進程導致中波廣播發射臺數量增多，為了滿足中波廣播發射質量需求，需要重點分析中波發射天線地網的影響因素和故障隱患，并制定維護方案以有效避免中波發射天線地網故障問題影響播出質量。隨著新媒體的興起，傳統新聞媒體面臨著巨大挑戰，這也對中波轉播工作提出了更高的要求。因此，確保高質量信號發送成為中波轉播臺工作的首要任務。中波發射天線地網是影響發射效果、提高傳輸效率和保證“三滿”播出的關鍵環節。因此，正確維護地網對于發送傳播技術的重要作用，對地網的維護顯得尤為重要。

關鍵詞：中波發射；地網；發射效果；地網維護；地網施工

中波發射天線地網在廣播傳輸中具有重要的作用，重視中波發射天線地網的建設以及維護管理，可以有效提高廣播服務的綜合質量。因此，要重點分析中波發射天線地網作用，了解影響因素、主要故障以及建設要點、維護方式，可以有效降低不良影響。對此，在實踐中要定期檢查以及維護，分析綜合性能，方可有效提高中波廣播的覆蓋范圍，保障傳輸質量。

一、中波傳輸的特點

中波頻段的電波傳播主要分為天波和地波兩種形式；其中，地波作為一種表面波，是中波應用的主要類型。在白天，中波天波的傳播依賴于電離層中的E層反射，然而一旦被D層吸收，天波的傳播便會受阻。只有在夜間，當D層的電子濃度有效降低時，中波才能夠通過E層的反射實現傳播。因此，中波天波主要在夜間存在。值得注意的是，中波天波的傳播受到電離層特性的影響，會在晝夜交替、季節變遷以及太陽活動周期等因素的影響下產生顯著變化，這使得天波傳播呈現出較強的不穩定性。

中波廣播的天饋線系統由鐵塔、天線調配網絡、饋線及地網等多個部分組成。通常，中波發射塔的高度介于60米至150米之間，具體取決于所使用的頻率。

在功率相同的情況下，中波發射機的工作頻率越高，其覆蓋半徑就越小。相反，工作頻率低的發射機，由于其輻射場強的衰減較小，繞射能力較強，因此能夠覆蓋更廣泛的區域。一般來說，地波服務區的覆蓋范圍大約在100公里至150公里，而天波服務區則能夠達到1600公里至2000公里。

接近發射臺的區域主要接收地波信號，這一區域被稱為地波服務區，是整個服務范圍中的關鍵部分。盡管中波頻率較低，在傳播過程中會有一定的衰減，但由于衰減速度相對較慢，因此能夠形成一個相對穩定的服務空間和范圍。在地波傳播過程中，由于受到多種因素的影響，電磁波的損耗并不會增加，從而使得傳播范圍和距離相對較遠。此外，垂直極化波在傳播過程中的損耗要小于水平極化波，因此采用垂直極化天線可以有效地獲取地面波的垂直極化。

當天線高度與波長相匹配時，天線底部結構會出現最大的電位，這可能會導致地波輻射逐漸減少。然而，隨著天線高度的增加，系統中最大電流的位置會向上移動，從而增強地波的輻射能力。尤其是當天線高度為半個波長時，最大電流將位于天線結構的中部，此時天線的方向性良好，能夠有效地擴大覆蓋的深度和廣度。鑒于電波的波長較長，合理設置和控制天線高度是至關重要的，這可以減少因天線布置不當而產生的干擾和衰減。通過優化天線高度，可以在一定程度上擴大覆蓋面積，一般來說，天線的最佳高度應設在0.2λ至0.53λ之間（其中λ表示工作波長）。

二、中波發射天線地網作用

（一）中波發射天線地網作用

了解中波發射天線中地網的價值與作用，是理解其主要原理的關鍵。以單極天線為例，分析其在工作狀態中的輻射電磁波變化可以揭示其主要特征。單極天線在工作中產生的輻射電磁波呈現類似貧蘋果形狀，電磁波在天線周圍均勻分布，沒有明顯的方向性特征。這種結構是簡單垂直天線的輻射情況，如圖1所示。

在天線基座下方設置地網結構，可以保證電波沿水平方向輻射，這是理想狀態。然而，實踐中由于多種因素的影響，地網結構和范圍的擴展受限，這在一定程度上影響了輻射的方向，導致向上傾斜變化，最終使得輻射最大方向與地面之間出現偏離。因此，在中波傳播中需要綜合晝夜差異進行分析：白天通過地波傳播，而夜間則主要通過電離層反射進行天波傳遞。當傳播距離介于150至200公里時，該區域被視為衰落區，天波和地波同時存在并相互干擾，降低整體穩定性，導致相位差和振幅波動等問題，從而引起信號失真。這是中波廣播遠距離傳播中最常見的問題之一。

垂直中波天線在運行中產生的損耗主要包括導體結構損耗、絕緣子損耗以及地面損耗。電流通過大地返回底部結構時，會增加地面損耗，而絕緣子和導體的損耗相對較小。地波電場向量通常與地表面垂直，在地面感應出地面位移電流。天線的地面電流主要通過輻射狀態到達天線底部結構，其中地面總徑向電流包括天線底部電流和位移電流，天線高度和徑向距離是影響徑向電流的重要因素。如果天線高度不足，會增大底部電流量，產生較低的電阻；短天線的輻射效率不高，地波傳播容易受到地表導電系數和電波頻率的影響而衰減。高導電系數下，地波傳播的衰減相應減少；相同導電系數下，地面吸收主要受頻率影響，頻率越高，吸收越強；低頻率吸收損耗較小。地面損耗主要是徑向電流在底部周圍地表層產生的損耗影響。為了有效控制這種損耗，應妥善處理底部輻射，通過設置輻射狀地網結構增強輻射效率。這樣處理能有效將徑向電流分為土壤電流和地網電流，增加地網中電流比例，從而減少電阻并增強天線輻射效率。因此，在中波廣播中，主要采用鐵塔天線作為輻射體，使天線塔身與地面保持垂直狀態，底部電流通過饋電和振子連接，其中大地作為天線回路結構。合理設置地網可以有效控制地面損耗，切實增強天線性能。

三、中波發射天線地網影響因素與故障探究

（一）地網影響因素

1.地質條件對中波發射的影響

中波發射天線的性能受到多種因素的影響，包括發射場強、天線類型、頻率、配置結構以及地形等。為了有效提升廣播服務的綜合質量，必須根據實際情況對地網質量進行嚴格的控制和管理。

2.傳輸功率的影響

地波輻射損耗容易受到地表電導率的影響，這種影響會導致大地中形成地電流，包括傳導電流和位移電流兩部分。傳導電流與土壤中的電導率成正比關系，其比值由下式給出：

r/ Id = 60λσ/ ?r，

因此，Ir/ Id ∝ 1/f，說明頻率越高，位移電流越大。

3.電阻與傳輸效率

發射天線的效率是指其輻射效率，即天線將高頻電流轉化為輻射能量的能力。這可以通過分析輻射功率Pr與輸入功率Pi的比例來評估，公式如下：

η=Pr / Pi =Pr / （Pi+PL）

其中PL表示天線功率損耗。因此可以發現，提高輻射效率可以通過增強輻射電阻 RA或者減小地電阻 RL的方式進行處理。

（二）中波發射天線地網故障問題

1.中波發射天線地網損壞原因及后果

目前，中波天線地網在運行中主要多種因素影響，主要包括如下：

一是受到物理、化學因素的影響，導致出現不同程度的腐蝕性變化，這樣則會直接增加電阻；二是外在因素，在施工作業中會導致地網結構受在外在因素的影響之下出現損害，降低整體的性能。三是自然因素的影響，在惡劣地質災害以及天氣因素的影響之下則會影響基礎結構，導致出現功率不足，降低覆蓋范圍等相關質量隱患問題。

2.中波發射天線地網受損后出現的故障及分析

地網受損后，會出現內部的故障隱患，出現功能不足，無法進行調控等變化；一旦出現變化則會降低功率，導致發射機功率增大，出現射頻封鎖等諸多的變化。以10kW發射機為例分析其主要變化，具體如下：

（1）地網故障會導致出現射頻封鎖以及駐波比過大，出現故障顯示，此類問題會同時出現，也可以單獨出現。一旦出現此類問題則會通過網絡控制單元進行自動控制，保障系統在安全狀態下穩定運行。

（2）地網受損到電阻增加以及地面損耗增大，優化天線系統阻抗變化，出現損耗性的變化，無法有效滿足發射機安全穩定運行的實際需求。

四、中波發射天線地網建設與維護要點

（一）中波天線地網的建設要點

地網在建設中主要就是基于中波天線塔基為圓心，間隔 3°則根據設計要求敷設一根地網線。其中地網線型號為φ2—3mm 的紫銅線或者銅包鋼材料制，長度為0.5λ，供給120根。埋設適宜深度為地面30cm—50cm，根據實際狀況進行調控，保障符合建設要求。

在建設中為了提高整體的效果，則可以做好屏蔽處理，焊接銅匯流條，方可有效增強整體性能。地網的導線結構要均勻焊接，提高整體性能，為了避免影響回路性能，避免將地網鋪設為網狀結構，方可有效降低損耗；如果所在地區寒冷，則可以增加一條相對較粗的銅導線，方可有效避免冷凍影響而出現斷裂等問題，切實增強系統的穩定性。中波發射塔地網施工圖和塔基基座如圖2所示。

圖2 中波發射塔地網施工圖和塔基基座

地網安裝之后， 根據設計要求以及建設標準對其進行測試處理，保障符合現場測試要求，根據信號覆蓋率、效果等進行綜合評判；做好防雷設計，降低雷電損害。合理安裝地網結構可以有效提高整體性能，提高傳輸效率的同時避免大地吸收電磁波，且實體成了傳功功率，在施工中要強化細節管控，避免隱蔽工程影響后續運行的穩定性。

（二）中波天線地網維護要點

為了有效提高中波天線的綜合質量，必須基于中波天線的性能與特征、影響因素，以及常見的質量問題進行系統分析。明確維護要點及主要技術手段，并采取常態化、預防性以及周期性的方式進行綜合防控，從而有效提高中波天線地網的整體性能并提升傳輸效率。

1.構建常態化維護方案

中波發射臺應根據所在區域的實際狀況進行科學選擇，以優化覆蓋效果并便于信號傳播。考慮到部分地網鋪設可能位于地下結構，受應用年限或雨水沖刷等因素影響，地網的銅線可能出現損壞或暴露等問題。因此，應在5至10年的周期內對其進行安全防護，包括焊接和掩埋，及時處理存在的問題，以提升整體性能。

2.優化地網綜合性能，改善發射效果

為減少高樓和地網損壞對中波發射質量的影響并提升發射效果，除了中波發射塔的選址外，建設和優化發射塔及地網時可考慮以下改善措施：（1）重視地網鋪設優化制定有效的維護方案。例如，在地網內環的中波發射天線采用直徑適宜的雙線圓環形式，并將外環的中波發射天線也設置為雙線圓環形式。為擴大中波廣播的發射范圍并提高接收質量，可以將地網內環的每十根銅線擰成一束，并與塔基基礎屏蔽的回流條焊接，形成良好的信號回流路徑。基于優化技術確定的維護方案，可以有效降低不良影響并提升發射功率。（2）優化發射接地問題，實現預防性維護。為預防中波傳播天線受阻，可以調整技術方案，并在發射塔周圍挖掘地井以改善雷電天氣下的發射機接地問題。應設置四個地井，其中一個位于發射塔中心，另外三個呈三角形分布。中心地井的直徑應達到3米，深度為4米，分為4層。為減少地井中地下水的蒸發，埋土后可覆蓋木炭或大粒鹽。通過這種預防性維護管理，可以有效降低不良影響，切實提高天線地網系統的綜合性能。

五、結束語

重點分析天線地網系統建設以及管理要點，通過科學的方式進行維護控制，制定常態化的管理方式，預防性的維護方式，方可有效提高整體的穩定性，在一定程度上提高傳播效率。因此在實踐中要基于實際狀況科學分析，基于現有狀況利用信息化、數字化以及常態化的方式進行綜合管控，聯合多種方式實現精細化管理，方可有效提高系統綜合性能，降低雷電等因素對發射傳輸設備產生的影響，切實保障傳輸效率。

作者單位：王軍 安康廣播轉播臺

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