中波广播发射天线的原理与维护

李兴建

（作者单位：贵州省新闻出版广电局706台）

中波广播发射天线的原理与维护

李兴建

（作者单位：贵州省新闻出版广电局706台）

摘 要：中波发射天线是广播电视台的重要基础设施，也是发射的重要环节，其发射质量的高低有很大联系。中波广播频段基于电波的传播特性，白天是靠地波传播，夜间既有地波，又有天波。中波天线运行时，相关人员要加强维护，认真了解发射理论原理，提高维护质量，为广播电台顺利播出作出贡献。本文首先讨论中波广播天线的结构特征，并对中波广播发射天线原理进行了分析，从而提出了一些维护措施。

关键词：中波广播；发射；天线

中、短波广播都是调幅广播，中波广播频段的频率范围是526.5～1606.5kHz在该频段工作的每个广播电台，在带宽为9kHz的不同的频道中传送各自的节目，以免相互干扰。其优点是覆盖范围广，传播距离远，频谱利用率高，固定接收和移动接收有相同的质量，调幅广播的接收机简单、廉价。但是中波广播也有明显的缺点，主要是很容易受到干扰，传输质量较差。无线电波传播是指在发射天线与接收天线之间的媒介中电磁波的传播。中波天线很多种，常见桅杆式、单塔天线或自立塔天线、无顶负荷单塔天线、斜拉线顶负荷单塔天线、绝缘自立塔天线等。

1 中波广播发射天线的内涵

天线是用来辐射或接收无线电波的装置，其主要是将发射机送来的高频电流能量转变为电磁波并传送到空间，或将空间传来的电磁波能量转变为高频电流并传送到接收机，并定向发射或接收电磁波。天线的主要特性参量包括：天线的方向性系数，主要表示最大辐射方向能量的集中程度；天线的效率是指天线的辐射功率与馈线给天线的功率之比；天线的增益系数是指在给定方向及距离上产生相同场强的条件下，参考天线上的输入功率与被研究天线的输人功率之比；天线的仰角主要是指天线的垂直方向图上最大发射方向与地平线之间的夹角；天线的工作频率范围，也就是天线有效的运用频率范围。图1为无线通信系统框图。

图1　无线通信系统框图

2 中波广播天线发射原理

2.1 电基本振子

电基本振子又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l远小于波长λ，其半径a远小于l，同时振子沿线的电流I处处等幅同相。用这样的电流元可以构成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。辐射功率取决于电偶极子的电长度，若几何长度不变，频率越高或波长越短，则辐射功率越大。因为已经假定空间媒质不消耗功率且在空间内无其他场源，所以辐射功率与距离r无关。既然辐射出去的能量不再返回波源，为方便起见，将天线辐射的功率看成被一个等效电阻所吸收的功率，这个等效电阻就称为辐射电阻Rr。

2.2 磁基本振子的辐射

磁基本振子又称磁流元、磁偶极子。尽管它是虚拟的，迄今为止还不能肯定在自然界中是否有孤立的磁荷和磁流存在，但是它可以与一些实际波源相对应，例如小环天线或已建立起来的电场波源，用此概念可以简化计算，因此讨论它是有必要的。与电基本振子的辐射场相比，磁基本振子的辐射场，可以了解到除了辐射场的极化方向相互正交之外，其他特性完全相同。

2.3 发射天线原理

对于垂直接地单振子天线，当由单根馈线把高频电流传送到天线导体上时，因为天线导体终端处于开路，这样在天线导体上就会聚集一定数量的电荷（如图2）。而且电荷也随电流而随时间发生变化，在地面上也感应电荷，形成地面对天线辐射场的影响。由于实际天线上电流分布不均匀所造成天线实际高度与等效高度出现差别，正是这个原因，造成天线辐射效率降低。为了提高实际天线的辐射效率，就得想办法来改善天线上的电流分布，使其趋于均匀分布。在中波段有时也需要实现定向辐射，使辐射场在某一方向得到加强，

在另一些方向上削弱，或不产生辐射，其实现方法有两种策略。第一，有源定向辐射，用有源天线实现定向辐射，指的是用载有同一频率信号的天线阵来实现有方向性的辐射场。采取有源天线构成的天线阵达到定向辐射有两种形式。第二，无源定向辐射，采用无源天线阵构成的定向辐射场，一般只有端射阵形式。给构成天线阵的其中一个阵元天线人为通入高频电流，另一个阵元天线采用无源形式，靠电磁感应实现辐射。把通电的一个阵元天线叫有源振子，另一个叫反射振子，或反射器。当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间等。例如，扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配，不匹配时，扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器。如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗，扩音机就处于过载状态，其末级功率放大管很容易损坏。反之，如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多，会引起输出电压升高，同样不利于扩音机的工作，声音还会产生失真。因此扩音机电路的输出阻抗与扬声器的阻抗越接近越好。

3 如何加强中波天线的维护

要保证发射机可以输出功率，就必须加强对天线和馈线的维护，这是发射台的重要组成部分，也是发射最后环节的重要保障。因此，必须加强对天线的维护，注重天馈线的维护，只有这样才能确保播出的质量达到最好效果。

图2　垂直接地天线结构原理图

3.1 加强天线维护

由于天线大多数都是暴露在室外，要经受常年的风吹雨打，随着季节和天气的变化，天线受到了各种有害物质的侵蚀，从而造成了塔体老化和锈蚀，导致塔体损坏，塔体一旦损坏，会阻碍信息传输，使广播无法顺利播放。因此，要想确保播放的质量，就必须延长天线的使用寿命，加强对天线的维护，采取有效的防护措施来预防意外事故发生。当暴风雨来临时，若可能应把天线放下，以免天线被强风所刮断；定期检查，尤其是在雷雨季节检查避雷装置，需要时做适当调整；检查应接地的地方接地是否良好，保证有良好的接地；经常清洁室内天线。只有认真地作好天线的维护和保养，才能使天线始终处于良好的工作状态。对使用天线应定期维护，及时清除天线绝缘子表面的污秽。紧固天线的螺帽要经常除铜锈，涂黄油维护。在雨雪天气，要防止因冰水附挂在绝缘子造成天线短路现象。开航前要对天线全面检查，特别是在大风和台风季节，要注意检查天线的抗风力，如果发现问题及时采取措施。

3.2 加强日常巡视的检查

根据台内天线、场地大小数目多少，分期、分区、检查并作好记录。对天线的维护保养应当有计划地定期进行检查、维护和保养。春、夏之交与秋、冬之交应调接天线的张力；定期检查天线，天线松紧要适度，不应绷得过紧，也不应过于松弛；应当定期地给天线的拉线、卸扣、绳圈和夹头等上黄油，以避免拉线等被腐蚀；应当定期地对天线桅杆敲锈和上防腐漆，避免桅杆被腐蚀；在船舶到港，为装卸货而放下天线时，可检查一下天线有无断裂或铜锈，发现问题应及时更换或清洁；检查天线绝缘子有无破损，若有破损应及时更换，并应经常清洁绝缘子，除去所积的烟灰，以提高绝缘强度；应定期测量天线对地的绝缘强度，若绝缘强度过低，则应找出降低的原因，予以排除。

4 结语

我国中央各省市广播电视都是以中波为主要的广播覆盖波段，随着中波技术的波段发展，各地中波台发射机额不断进行了改造，而发射天线是无线开路发射活动中的重要环节，其性能的优劣直接决定了受众的接收质量。因此，首先必须要了解中波发射天线的内涵及原理，进而在日常工作中加强对中波天线及场区的有效维护，包括天线维护、电器维护和结构维护，同时，还应按计划进行日常巡视检查，以确保广播电视安全播出。

参考文献：

[1]张春才.中波发射天线地网的建设[J].黑龙江科技信息,2012,(24).

[2]彭波华.浅谈中波发射天线的发展类型[J].无线互联科技,2012,(5).

[3]叶其悦.海岛广播转播台卫星天线和中波天线的维护和保养[J].中国有线电视,2012,(1).

[4]张文杰.浅谈中波天线的调配原理和实际调配过程[J].科技博览,2011,(11).

作者简介：李兴建（1963-），男，现任职务助理工程师，在贵州省新闻出版广电局706台从事值机及机器维护管理工作。