并馈式中波天线在我台的应用

2015-12-03沈洋泰州广播电视台

视听界(广播电视技术) 2015年2期

关键词：输入阻抗场强泰州

沈洋　泰州广播电视台

并馈式中波天线在我台的应用

沈洋泰州广播电视台

本文主要介绍了并馈式中波天线的原理及其在我台的使用情况，并结合场强测试结果对该塔的覆盖效果做了分析。

并馈中波天线场强。

一、引言

天线是将传输线中的高频电磁能转化成为自由空间的电磁波，或反之将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电磁能。中波天线有很多种，随着发射效率低、效果差的T型天线和Γ型天线的渐趋淘汰，现在一般都采用桅杆式单塔天线、底部绝缘自立塔天线和并馈式自立塔天线（SFA），并馈式天线是一种新型中波天线在国外使用比较多，我台在搬建新台时就选用了并馈式天线。

二、并馈式中波天线的结构及原理

并馈式铁塔采用的支持结构就是普通铁塔，其截面可设计为正三角形、正四边形及其他正多边形。与普通自立式绝缘塔相同的是并馈式铁塔同样也需要敷设地网；不同的是在塔体周围分布着若干导线，导线汇聚于塔底，并在此对铁塔馈电，馈电点位置与发射频率、单一频率或多频共塔有关。

SFA的原理图如图1所示。由图分析可知，导线上的高频电流i流经平台时（即图中B点）分为两路i1和i2，i1流向C点向外辐射，故ABC构成长度为H的辐射体，而i2则流向D点，故ABD构成了高度为h的终端短路线，此短路线的阻抗为zin=jX=jWtgαh，

当h=λ4时，

短路线的输入阻抗zin=∞，i2=0，i=i1；

当h≠λ4时，

相当于信号源与天线之间并联了一个纯电抗，此时i2≠0，i2经终端短路线流入大地，虽然短路线的电抗是无损耗的，但会降低一些天线的辐射效率。

SFA的实质就是用高频能量通过并联的电抗去激励天线，虽然天线直接接地，但高频信号不直接接地，而雷电主要以直流及低频成分为主，可通过铁塔直接泄放到地，因此并馈式天线的防雷效果显著。

SFA的辐射可按垂直单极振子计算：

(3)天线输入阻抗

并馈式中波天线的输入阻抗曲线与一般底部绝缘拉线塔的情况差异较大，可根据其共性设计相应的匹配网络。

(4)天线底部电流和电压

式中：P为发射机标称功率，Rin,Xin为天线输入阻抗的实部和虚部。

三、SFA在我台的应用情况

我台位于泰州市农业开发区内，占地面积190亩，于2010年建成投入使用，共有三副中波天线，分别为两副并馈式天线和一副自立式底部绝缘天线。两副并馈式天线一个是双频共塔，频率为1341KHz和927kHz，两部发射机功率都为10kW；另一副为单频塔，其频率为1098kHz，发射功率为10kW。

1. 铁塔结构

我台使用的两副并馈式天线分别位于台内东西两个方位，其塔体结构都是采用正三角形结构（如图2），两副并馈式天线塔高均为112m，三个塔脚相邻距离为6m，采用12根导线均匀分布于塔体周围,导线规格为直径6mm的铜包钢线，上端连接至终端短路平台上，下端汇聚于塔底与调配网络输出端相连，在此对该铁塔馈电。

2. 地网敷设

并馈式天线跟其他中波天线一样，同样也需要敷设地网，两个铁塔的地网选用120根长度85米规格为3.0的硬铜线，以塔底中心为圆心360O均匀敷设，并深埋于地下30～50cm，所有地网铜线都要与塔底的接地铜板（规格为1000★1000★3）连接，三个塔脚与中心铜板之间用规格为100★3的铜排连接，天线调配网络的接地铜排（200★3）也与塔底接地铜板相连。实测两个铁塔的接地电阻均为2欧姆。

3. 馈管的架设

馈管选用阻抗50欧姆、型号为SDY-50-37-3。以往馈管的架设都是将馈管架设于空中，而我台采用的方法是将馈管通过管道埋于地下，这样做的目的是防止从馈线中引入雷电成分，进一步保护发射机，同时也美化了台内环境。

4. 并馈式天线的覆盖效果

泰州位于江苏中部，地域形状呈东西狭窄、南北斜长的长宽带状，地势中间高南北走向低，尤其是北部兴化地区地势低洼，我台位于海陵区与姜堰区交界处，基本是位于泰州地域的中心位置，如图3所示。中波主要以地波传播为主，所以中波天线的覆盖效果不仅与天线的种类、发射功率有关，同时还与频率、地形地貌等因素有关，下面结合2013年场强测试的数据，在南北两个方向选取了8个测试点对我台两副并馈式天线的覆盖情况做一简析。

下面以三个频率的发射功率都为10kW为例结合表1数据对场强覆盖效果进行分析：

（1)药城会展中心位于市区南部，相比城北的温泰市场距离远了12km但场强却衰减了约16dB左右，主要由于受到市区高楼建筑的阻挡，地导系数较差，场强急剧下降。而在北方向周庄，由于该地区地势平坦，地导系数较好，场强能达到90dB以上。

(2)兴化汽车站与图书馆虽然只有六公里的距离，但场强却相差8dB左右，汽车站位于兴化城区东部，图书馆位于城区北部，由于受到高楼建筑的阻挡造成地导系数降低，场强急剧下降，收听效果相比汽车站有所降低。

(3)兴化安丰镇距发射台62km，但由于两者间分布的都是乡村，地势较为平坦，高楼建筑少，地导系数较好，场强衰减小，所以该处场强略高，收听效果良好。靖江孤山测量点在山南，由于受到山体的阻挡且距台64公里，场强受到衰减，收听效果一般。

由上分析可看出我台使用并馈式天线发射的三套广播节目基本能覆盖泰州三市三区，大部分地区收听效果良好，但有些地点由于受到周边地形的影响，收听效果有所下降。靖江南部地区由于距台较远，且南部地区发达高楼建筑较多，场强衰减较大，收听效果差。

四、结论

并馈式自立铁塔天线在国外应用较多，相比较传统的中波天线有如下优势：①铁塔直流接地，有利于发射系统防雷；②取消了绝缘底座、拉绳，提高安全度，减少占地面积，节约投资成本，美化台内环境；③可多功能综合开发利用，在铁塔上可安装FM、TV和微波天线而不影响机器工作；④可承受1000KW大功率发射，省去进口大型绝缘底座费用。