中波自立塔低频端调整技巧

□赵文武

中波台搬迁成为当前城市建设一个不可回避的问题，全固态机的全面普及使得采用传统的平衡拉线垂直塔式天线被自立式并馈塔式天线取代成为一种趋势。自立塔占地面积小，外形美观，尤其是并馈接地型的自立塔，其塔体底部直接接地，能起到有效的防雷作用，减少天线场区内设备遭受雷击损失的概率。

自立塔按馈电方式分为串馈绝缘自立塔与并馈接地自立塔两种，按几何形状又分为三面、四面、多面自立塔。底部绝缘的自立塔主要应用在中功率以下发射，因为塔基底部的绝缘柱要兼顾承受塔身自重和高压绝缘，因此对于大功率及低频段的中波发射多采用底部接地型自立塔。这种天线塔基底部直接与地电气连接，对于雷电低频能量起到有效泄放作用，高频馈电采用并馈的传输方式。通过分布塔身周边的导线将高频信号馈入短路平台。对于中波低频率段，必须合理调整平台高度的位置，获得合适的底部阻抗特性。结合匹配网络的设计来满足发射指标，以达到边带驻波比指标要求，在架设与调整匹配网络时存在一些技巧。

自立塔结构与工作原理

自立塔体外形结构与高压电力输送网支撑塔十分相似，以540KHZ 接地型自立塔为例，可以了解其结构特点和工作原理。

该频率工作在中波段的低端下限，其四分之一波长就达到138 米，要满足天线最小长度要求，塔体高度需达到138 米。架设这样高度的天线难度大，且抗风等机械强度无法达到要求，因此必须综合考虑天线辐射效率、发射指标、驻波比要求。这里采用塔高度为120 米，平台以下可看作两部分构成，一部分是由12 根铜包钢导线环绕塔体四边，汇聚于塔底的一个馈电圆盘，与调配网络输出连接，此部分等效天线辐射体。另一部分是自立塔自身的塔体，在电气上直接接地。其作用既是自立塔的一部分，在有限高度内其高频特性又等效于一个接地的电感jx。平台下端的12 根导线分布在塔体的四边，然后通过绝缘拉线固定在塔基底座附近且汇聚于塔底的一个汇接馈电圆盘。这样，高频馈送路径为：调配网络→汇接圆盘→导线→平台→平台上部。

根据传输线理论，平台以下接地端实际等效阻抗为Zin，其计算式为：Zin=jx=jZOtgah。其中Zin 为平台到接地端的输入等效阻抗，a=2π/λ 为相移常数，h 为平台下部接地塔体高度，ZO可看作是导线的特性阻抗。实际应用在540KHZ 频率时，当h 高度小于1/4λ，无法满足1/4λ 要求，因此平台馈入点处对地等效并联一个很大的电抗负载jx。Zin 可理解为随长度变化的一个并联电抗jx 一端接地时的输入等效阻抗，当h 高度为1/4λ 时，其阻抗趋于无穷大。

这里采用四边形塔体，每边用3根导线，共计12 根成环状接入平台，高频馈电点仍然在塔底部调配窗口。这12 根导线其实与平台的上部塔体构成高度为H的发射体。

调整短路平台位置

对于中波低端下限频率，天线总高度有限的情况下，通过调整平台的高度可以改变天线底部阻抗特性，优化调配网络设计来影响边带反射及带外抑制能力。简化调配网络设计，选择合适的高度，有利于整体改善调配网络特性，提高天线辐射效率。

前述所知，平台高度既是h 长度值，h 长度直接反映天线并联的电抗jx值，当高度提高时，可看作是一个变长终接短路线，天线在底部馈电点的等效阻抗变化随着高度的增加而变化。120米自立接地塔实测阻抗值等效阻抗如图。

在接地塔的频率低端，其等效阻抗虚部值变化剧烈。对于全固态发射机来说，要满足边带反射要求，必须在平台接入高度与调配网络的设计方面进行取舍。根据调配网络设计要求，平台高度h 设置在100.19 米。

通过ADS2012 软件仿真，采用两级低通匹配网络来达到边带驻波比指标要求。当h 高度小于1/4λ 时，随着h的变化，导线底部的馈电点等效阻抗既天线等效阻抗相当于并联一个纯电抗jX；平台高度在小于0.25λ 时，随着高度增加，ZO的实部R 增大，X 减小，在540KHZ 平台高度100.19 米时，实测塔体底部馈电等效阻抗值为Zo=74-j72Ω。因此在调整低端调配网络时，为满足边带反射小，±7KHZ 驻波比小于1.25的技术指标的要求，采用二阶低通滤波器兼阻抗变换的宽带网络进行匹配，有效抑制边带反射及旁频干扰，确保发射机工作状态稳定。

地网的铺设

为减少地损失，应尽量降低地电阻，提高天线发射的效率，因此可以通过铺设良好的地网来降低地阻损耗。地网由每3 度夹角一根3.0mm的铜线，共120 根，长度120 米的铜线在距离地面20cm-70cm的深度成辐射状铺设，在距离天线塔底20 米处横向连接同心圆。场区为耕地软土质，铺设深度选择50CM，可以更有效保护地网。

总结

中波自立接地塔占地面积小，使用技术条件成熟，其网络匹配的选用也与拉线垂直塔类似，对于中波的低端频率、馈电平台高度选择合适。通过设计多阶低通结构的调配网络，配合调整匹配网络的滤波特性，能获得良好的带宽和匹配效果，满足边带驻波比要求，提高带外抑制能力，防止多频干扰，获得比较好的技术指标。自立接地塔良好的接地有利于全固态发射机的防雷泄放。在兼顾天线的发射效率及边带反射指标的同时，改善地网的接地电阻，可以使发射机获得稳定的负载特性。

①李孝勖等：《广播电视技术手第7 分册-天线》。北京：国防工业出版社，1995.8。

②张丕灶等：《全固态PDM 中波广播发送系统原理与维修》，北京：中国广播电视出版社，1999.11。

③冯新宇等：《射频电路设计与仿真》，北京：电子工业出版社，2014.1。