中波发射扩容研究

孙栋良

1　中波广播传输特点

白天沿地表面传播的地波，地波衰减较小，有较强辐射能力，形成一个比较稳定的服务区域，根据功率大小，可达数十公里，甚至达上百公里。夜间不但靠地波传播，还靠天波传播，随着季节和时间不同，天波服务区不稳定。但随着城市经济快速发展，建在城郊的中波发射台被周围高大的楼房所包围，道路建设不断影响着天线区地网面积，导致原有中波发射机额定功率下发射场强覆盖范围缩小，周围许多听众已不能更好地收听该频率，或根本听不到该频率广播。

2　中波发射扩容实施

我台所处地理位置为市区东南郊区，近几年，随着城市的发展，我台周边已是高楼林立，天线地网也遭到不同程度的破坏，严重影响到发射的场强覆盖面积，听众反应强烈，短时间我台无法进行搬迁。为达到有效的覆盖范围，搞好广播发射，通过技术调研，决定对我台原有10 kW中波发射功率进行扩容。以下是我台进行扩容的实施内容。

所谓中波发射扩容，简单说就是发射机增大功率发射，具体来讲就是对中波发射系统进行增容，中波发射系统包括高低压配电系统﹑发射机﹑天馈线系统，音频信号传输系统以及辅助设施。

2.1　配电系统扩容

我台高压输电为10 kV，然后通过变压器变压至配电室380V，原有的变压器功率容量已经不能达到要求，需要进行扩容更换。变压器选取要根据电台实际使用功率大小来确定，考虑到我台扩容以后，常使用发射机数量为2部调频1部中波，功率分别是5 kW﹑10 kW﹑50 kW，发射机效率分别为60%﹑60%﹑80%，根据公式（1）：实际输出功率=额定输出功率÷效率可以计算发射机实际输出功率8.33 kW﹑16.67 kW﹑62.5 kW，发射机总功率为87.5 kW。各发射机供电为380VAC，由公式（2）：实际输出功率线电压×相电流得出，单相电流约为13 A﹑26 A﹑95 A；辅助电器产品总功率为20 kW，单相电流约为30 A，这样所有用电设备总功率为107.5 kW，取整确定为110 kW,单相总电流约160 A，实际工作中各相电流使用并不平衡，三相总电流并不是简单相加，而是向量运算，这里通常采用估算取倍选择电流，查0.6/1 kV（三大一小）PVC绝缘（钢带铠装）国家电力电缆线表，如表1所示，留足够余量，我们使用为120 mm2的多股铜芯电缆。我台处城郊结合部发射机房外电电压不稳定，机房配有380V稳压电源，中波10 kW发射机时，选用50 kVA的稳压电源，扩容后发射机功率从10 kW增加到50 kW，机房新安装1台150 kVA稳压电源。可供机房2部调频，1部中波主机和一部备机供电。

表1　电力电缆线表

2.2　发射机扩容

发射机扩容采取更换发射机，从发射机厂家采购1台50 kW中波全固态发射机作为主发射机，原有10 kW中波发射机可以作为备机使用，50 kW主发射机根据实际需要可以发射10 kW﹑25 kW﹑50 kW不同功率等级。

2.3　天馈线系统扩容

天线系统扩容时，邀请了天线厂家对天线塔体尺寸进行实际验算，结论铁塔不用改造，可以发射50 kW，使用自立铁塔，理论上铁塔每段尺寸选择上要根据发射功率大小确定尺寸和重量。三个塔基座绝缘子选择通常以每1 cm高度最大能承受1 kV来考虑其尺寸大小。我们的塔基绝缘子经测算尺寸合适，不用更换，需对上下两个对接的绝缘子中心进行清理养护，更换中心护套聚四氟乙烯套管，套管加厚。铁塔底座一个塔基上装有放电球，一端接铁塔，另一端接地。放电球是黄铜做成，二球之间形成放电间隙，当落雷时可以使雷电流通过间隙放电而入地。两球间隙的参考距离40～80 mm，根据扩容功率等级和当地雷电强度大小，调整两个放电球之间距离。发射机到天线通过馈线连接，发射机输出口阻抗50Ω，连接馈线阻抗也是50 Ω，原天线调配网络因为功率容量只针对10 kW发射机设计，如图1所示。考虑到电台所处地域夏季雷电较多，强度较大的综合因素，技术人员对网络形式进行了重新设计，使它更加有利于对雷电的防护。扩容后的匹配网络如图2所示。

图1　10kW匹配网络

图2　50kW匹配网络

中波发射机扩容为50 kW发射机发射后，天调匹配网络元器件的耐压值以及功率容量已经不能满足扩容后的要求，需要从新更换，对原有的饼电容以及电感线圈进行更换，饼电容的耐压值变大，原来8 mm细铜管缠绕的电感线圈更换为22 mm粗铜管缠绕的电感线圈，铜管线径要求参照天线理论对网络耐压﹑发热要求选择，考虑到雷电泄放网络也做了调整，适应大功率发射，防雷效果更佳。我台中波是一个频率，而其他台有中波多个频率，大多采用双频共塔﹑三频共塔，网络匹配除考虑耐压﹑发热﹑雷电泄放外，还要考虑多个频率之间的相互干扰，这就要求在网络设计时考虑到频率阻塞网络，设计时可以参照《中短波电波传播和天线使用手册》，《广播电视技术》第7分册。由于天调网络所用元器件是电抗元件，且天线阻抗值与电抗元件值一样都是频率的函数。无反射匹配仅对载频而言，在边带频率上必然存在一定的反射和损耗，影响发射机的电声指标，特别是全固态发射机尤为严重，甚至是机器不能正常工作。因此，对全固态机的天调网络设计﹑调整，必须考虑在整个工作宽带内天馈线系统的匹配都能符合要求。

2.4　辅助设施扩容

辅助设施包括同轴转换开关﹑连接馈线﹑馈管﹑弯头等。同轴转换开关是为了主备发射机相互切换，10 kW和50 kW发射机应用的同轴转换开关不同，扩容时应更换为50 kW的同轴转换开关；连接馈线10 kW使用Ф40，50 kW应使用Ф80馈线；50 kW发射机输出口到同轴转换开关连接馈管和弯头都应采用Ф80铜硬馈，原来发射是用两台10 kW发射机主备发射，连接硬馈采用Ф40馈管和弯头，同轴开关端口用Ф80转换Ф40的变换接头，连接天线的Ф40馈线到同轴开关采用Ф80转换Ф40旳法兰盘。50 kW馈线直接采用Ф80法兰盘连接到同轴转换开关。

2.5　音频信号传输系统

采用双路传输，一路微波，一路光缆，两路自动切换；第三路音频补白，在微波﹑光缆没有信号时自动填补音乐，在中波发射机扩容时音频信号不用变动，不多叙述。

3　中波扩容的结果

通过扩容可以满足发射要求，发射场强加大，覆盖范围可以保持到原来，曾经不能或收听效果差的听众可以再次收到我台的节目。但发射机功率增加后，季节气候变化对发射机天线零位变化明显，这就要求在夏季调整一下天调网络，冬季再调整一次，以保证安全播出。附近有线电话杂音加大，采用光缆传输可以有效改善。

4　结语

中波扩容实施过程中，根据中波发射特性，中波发射机加大功率发射，可以有效增加电场强度﹑信号覆盖范围，但完成中波扩容改造是一项系统工程，需要前期研究核算，大量考量。考虑电台停机时间有限。实施工程环节，环环相扣，中波发射扩容工程艰巨，只有做好前期准备工作，才能事半功倍。

参考文献：

[1]李孝勖.广播电视技术手册[M].北京:国防工业出版社,1995.

[2]苏英智,丁冬宜.中短波电波传播和天线使用手册[M].北京:广电部无线电台管理局,1987.