中波小天线共塔中发射机不稳定的解决方法

张玉文 陈凤兰

1.2.内蒙古新闻出版广电局锡林浩特广播发射中心台 内蒙古 锡林浩特市 026000

前 言

随着广播事业的发展和广大听众对广播节目需求的提高，中波广播节目内容和中波天线逐渐增加。因天线场区面积有限，传统中波天线（76米拉线塔）占地较大，新建天线多以小天线为主。2016年，内蒙古新闻出版广电局在全区中波广播同步网改造工程中，锡林浩特广播发射中心台所辖的集宁585 台和正镶白851 台，使用48 米锥面顶负荷套筒式中波小天线，单频单塔或双频共塔播出。投入使用后正镶白851 台单频单塔的发射机工作相对稳定。集宁585 台双频共塔的发射机工作稳定性极差，1044KHz 和1458KHz 共塔小天线的阻抗随气候经常发生变化，甚至一天内的早晚温差都会导致小天线的阻抗大幅度改变，使得两部发射机降功率或者无法播出。

1 锥面顶负荷套筒式中波小天线原理

利用锥面缓变原理，降低终端反射和谐振频率，提高输入阻抗和辐射电阻，降低阻抗变化率，提升天线带宽。由于椎体比较大，对地形成了一定的电抗，提升了容抗，使天线的谐振点下移，从而有效地降低了天线的高度。斜面是7 米的椎体其有效谐振高度为40 米左右，加之垂直发射体高度，天线有效高度近似于76 米。采用套筒式大直径（1100mm）发射体，抗风能力是传统天线的两倍，提高了天线的输入阻抗，减少天线的阻抗变化率，从而有效的提高了天线的辐射率和频带带宽。如图1、图2所示。

图1 套筒式中波小天线结构示意图

图2 套筒式中波小天线电流方向图

2 中波小天线的优点

地面占地面积小，塔体占地1.5m2，地网占地小（半径15～30 米）。天线高度低、落雷几率小，配以完美的防雷系统，保护发射机安全。外形美观、坚固耐用、寿命长、维护简单、安全轻便。

3 使用中存在的主要问题

自集宁585 台共塔的两部发射机使用以来，存在以下问题：（1）随着气温的变化天线零位过大，经常会出现降功率现象；（2）10kW 发射机功率开不足，中午气温升高时功率最大只能开到3kW 左右，1kW 最大只能开到0.8kW；（3）有时发射机驻波保护，甚至封锁功率开不了机；（4）有烧功放模块现象。上述现象频繁出现，严重影响安全播出。

4 解决方法

集宁585 台现有中波8 套节目是内蒙古中波频率最多的台站，电磁波环境相对复杂，对技术设备的配置提出更高的要求。为从根本上解决问题，锡林浩特广播发射中心台根据585 台现实情况及技术故障的现象，查找分析问题原因，提出多种科学的解决方案。在此基础上，协调组织中波小天线设计施工厂家及发射机、天调网设计施工厂家，与我台工程技术人员一道，于2017年5月21日至5月30日对585 台小天线共塔的两部发射机工作不稳定问题进行集中解决，在没有停播的前提下，利用夜间停机时间反复对小天线及天调网、发射机的技术参数作了有效的调整。

4.1 检查天线接地电阻

按照设计要求，完成小天线主体安装和地网铺设工作后，建造了天调网络调配室和两个地井。调配间和地井的建造方法与传统天线一样，现场测量接地≤0.4Ω，（仪器型号），符合播出技术要求，进而排除了地井、地网问题。

4.2 检查电磁环境的影响

按照小天线的设计原理，对比其他单位使用小天线的情况分析，考虑到影响发射效果的最大可能是环境及电磁辐射的影响。在新天线选址时，一定要考虑电磁环境的影响，应尽量不要在原有天线附近建造新天线。我们逐一关掉台内使用其他三个中波天线的所有发射机，观察到本台其他频率对小天线的阻抗没有产生明显的影响，进而排除了电磁环境的因素。

4.3 调整发射体内放电球间隙

按照小天线厂家的设计，小天线内部有放电球，放电球间隙根据频率高低确定。考虑到故障发射机加调幅度时，会出现封锁功率的现象，有可能是天线对地短路引起的。经过检查发现，因放电球间距不合适，长时间过热放电球已烧化，烧化的液体凝固后使放电球间隙变得更近（几乎短路），在加调幅度的瞬间天线接地，造成天线对地短路，封锁发射机功率。拆掉放电球用砂纸打磨清理干净，重新调整了放电球间隙，便能开启发射机功率，但还存在不能满功率播出的问题。

4.4 调整天线带宽

结合发射机不能满功率和经常会出现天线驻波报警的现象，经分析后认为，可能是天线阻抗太小，Q 值过高，带宽不够的原因。用网络分析仪测试当时的天线阻抗为10+J158（1044KHz），70+J600（1458KHz），1458KHz 带宽 9KHz，远远不能满足要求。为了更好地提升天线的阻抗特性，调整天线内电感线圈后，增大天线阻抗变为：16+J84.8（1044KHz），52+J270（1458KHz），1458KHz 带宽也由9KHz 增加带宽到15KHz，满足技术要求。如图3所示。

图3 驻波报警

图4 天线阻抗未调整时的天调网络

图5 天线阻抗调整后的天调网络

4.5 调整天调网络

集宁585 台中波频率多，给天调网络的设计增加了很大的难度，原有的天调网络有不完善的地方，再加上小天线阻抗调整完毕后，天线阻抗发生了变化，原有的天调网络必须重新设计调整，才能使发射机与天馈线系统达到匹配。为此重新设计了天调网络，天调网络改进后，两部发射机功率能达到满功率播出。如图4、图5所示。

4.6 检查发射机

针对10kW 发射机功放模块瞬间烧毁的现象，检查结果是发射机门限电平值太高，超过发射机电平理论数值的原因。把门限电平调整在合理的范围，有效保护了发射机功放模块。

5 改造后的使用情况

在采取了一系列的改进措施后，中波小天线能够正常投入使用，集宁585 台小天线共塔的两部发射机工作不稳定的问题基本解决。我台严密监测设备运行状态，发射机载波功率能够达到10kW、1kW，综合指标测试达到甲级以上。通过场强测试，近中远场区场强衰减平稳；在开阔地带，10kW 发射机100 公里内的场强与传统大天线场强基本一致；在山区地带，小天线的场强略逊于传统大天线。经过6 个月的运行，经历各种气候变化，585 台小天线共塔的两部发射机工作稳定，没有出现停播劣播现象。

结 束 语

中波小天线在带宽方面不足，在中波高频段可以实现带宽为40KHz 以上，并可实现数字化广播。但在低频端，会出现不同程度的带宽窄、输入阻抗低、辐射电阻小等问题，若低频段使用小天线会给安全播出带来一定的影响。与传统天线比，小天线的阻抗变化率稍大，受四季环境温度影响比较大，需及时调整调配网络。