中波天线匹配网络及地网的安装要点

2018-06-22邢宇

西部广播电视 2018年11期

邢宇

1 中波天线地网的建设

1.1 天线地网的作用

地网是中波天线的一个重要组成部分，但人们常常只关注塔体的建设而忽略了地网建设的重要性。天线的作用是把电流能量转化为向外辐射的电磁波能量，这种转化过程存在诸多损耗，分为地面损耗、导体损耗和绝缘体损耗。其中，电流的地面损耗相比其导体和绝缘体的损耗要大得多，因此，只需要考虑电流在地面传播时的损耗即可。中波发射天线一般采用垂直极化波，即极化波的电场是与大地垂直的，并感应出位移电流。发射天线中，还有绝大部分电流是通过地网回流向天线底部的，它和地面上的位移电流一起组成了总的地面径向电流。地面径向电流主要受径向的长度与发射天线的垂直高度影响。垂直极化波在大地表面上传播损耗是受到所发射的电磁波频率和地面上的导电系数所决定的。当发射频率不变时，垂直极化波的损耗随地面导电系数的增大而减小，即播出效率更高。地面损耗也受到发射频率的影响，随着电波频率的增高而变大。电磁波的地面损耗主要就是由径向的电流在天线周围地面上传输产生的，人们通常是在天线下方铺设一层辐射状的地网来减小损耗，提高天线的发射效率。由于地网的铺设，地面上流经地网的电流就会增大，也就提升了地面上的电导系数，达到减小损耗的目的。

1.2 天线地网的铺设

天线地面损耗的存在，会使天线的辐射效率降低，最终造成覆盖范围减少。影响覆盖范围的还有其他因素，如电场的主场和副场相位不同，导致在应覆盖区域场强不高，不应覆盖区域场强反而增大。

如果地面损耗率高，天线发射功率也很大，会造成整个天馈系统温度上升，进而使各个调配网络上的电子元器件的性能发生变化，加速元器件老化，最终造成天馈系统不匹配。当天馈系统一旦不匹配，即会引起中波发射机失谐，天线的驻波比会随之变大，造成发射机损坏。由于中波塔相对较高，常常吸引雷电，若地网不达标，会使雷点泄放通路受阻，造成后级的设备损坏。

顾名思义，地网埋于地下，以中波天线的底座为圆心，半径为发射电波1/3-1/2倍的波长，向四周均匀辐射铺设。地网铺设时每隔3°铺设一根，一共铺设120根，地网的导体一般选用直径为2～3 mm的铜线。地网的埋设深度一般以20～50 cm为宜，为防耕地损坏地网，其掩埋深度可做适当增加。

但由于实际上土地资源有限，加之地理环境的影响，地网铺设很难达到理论上的长度。实践中，地网铺设半径为1/4倍波长即可，通常为100 m。

图1 地网示意图

中波天线的地阻要尽量小，一般要求小于1 Ω。地网与天线底座要牢固链接，不能简单机械固定，要用宽铜带进行焊接固定。当遇到天线场地为干燥沙土等不良电导系数时，应在天线底部和发射机房附近深挖地井，一般井深10 m，并在其中放置木炭、盐粒等降低地阻。由于地网的特殊性，当其铺设完毕后，便深埋入地，很难检查其质量，成为隐蔽的一个环节。地网是否铺设良好，对天馈系统的匹配，发射机的正常工作起着相当重要的作用。而且，其一旦出现问题，很难发现故障部位，维护保养也非常困难，因而要对其格外重视。

2 调配间设计安装

调配间是放置调配网络的地方，除此之外，还要加装漏电线圈（要求其为可调线圈并且谐振在工作频率上），它是一个高频阻流圈，一端接铁塔馈线入口，一端接地，为天线上的电荷提供泄放通道，对地开路。另外，还有塔灯变压器，点亮塔灯，为空中飞行物导航。还有接地棒，一端接地，是保安装置，进入调配间时，就要用接地棒把调配间的调配网络、铁塔入口接地，防止雷电或误开机对人身造成伤害，离开调配间时，要摘掉接地棒，使调配间转入正常。铁塔下端要有放电球和塔基绝缘子并联，放电球间隙距离40～80 mm，由当地雷电强度而定。高耸的铁塔自身易遭雷击，它会引雷电至调配间的网络上，击毁元件，有时还会引入机房破坏发射机高末槽路，以放电球引雷入地。

在天线的底部一般建造调配间，其内有匹配网络，为避免天线的电磁辐射对其中的元器件造成影响，要对调配间进行屏蔽，通常在其内铺设铜网或铜带，并将屏蔽导体很好地接地。

3 中波匹配网络的安装

按照图纸的设计将元器件按照电流流动方向合理的安装在铁架上。要注意在其内部的铜带连接母线后要可靠牢固的引出并与天线的地井引线相连。安装时还要注意以下几点。

一是按直径3 A/mm的原则，选取合适线径的电感线圈。

二是电感线圈的摆放原则是：线圈不要平行或紧邻，其要相互垂直，用以减少相互之间的感应，线圈的引线要在其内部。（减小分布电感）另外，留出20%余量。

三是电容使用原则：电容要符合设计时所需的耐压、电流等要求，还有要一定的冗余，提高安全性。

四是连接铜带的铺设要求：要将其沿着电流的方向合理的放置。根据功率容量不同选用不同的铜带，一般宽度6～10 cm，厚度0.3～0.5 mm。而且，铜带要与调配间内的地线可靠连接。各个元器件中间所用到的铜带没用硬性要求，但要做到大小合适，连接点要打磨光滑，没有尖角，连接牢固。各连接线间要留有合适的间距，防止打火甚至短路事情发生。