SFA中波天线技术原理及应用分析

仁青次仁

【摘要】随着我国广播行业的蓬勃发展，人们对信号的传输质量及传输效率有新的要求。中波天线作为信号发射传输的重要载体，应及时利用新的技术对其革新，以提升信號的传输速度和传输质量。本文研究了SFA新型中波天线技术原理，并对其应用进行分析。首先介绍了中波广播发射天线和传输信号处理方式的不同类型，并对其应用进行分析。之后通过中波天线电场强度预测模型试验，得出了并馈式自立中波实测值与预测值相接近，且电场强度距离天线距离越远测量效果越好的结论。

【关键词】并馈式;自立中波;天线原理;电源电路;天线类型

中图分类号：TN92                    文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.04.001

SFA中波天线又被称为并馈式自立铁塔中波天线，是一种新型的中波发射天线。根据相关研究可知，与拉线中波天线相比，SFA中波天线具有塔身直接接地、占地面积较小、无绝缘底座等优势，在一定程度上有利于输电系统的防雷击效果，并且能承受大功率运行。近几年，由于并馈式中波天线运行稳定、性能良好等优势在相关领域得到广泛应用。中波天线消除了隔离的拉线，节省了占地面积的同时减少对周围环境的影响。因此，本文进一步应用SFA中波天线，并分析其原理。

1. 并馈式自立中波天线原理

1.1 中波广播发射天线类型

天线是中波广播无线传输的重要设备，主要负责完成传输线高频电磁波与自由空间电磁波的转换。根据天线类型的不同，对信号传输的影响自然也不同。根据天线类型的不同，电缆的高度、接地方式和结构的外观也有很大差异。随着科技的进步，我国也在推进中波广播发射天线的改造，目前中波发射天线包括绝缘接地斜杆中波天线、斜杆中波天线、中波天线独立塔等。锥顶负载中波天线是发射天线、发射设备和单元天线场的组合。在中波发射机的实际运行中，难免会出现特定故障，但只有科学处理每个故障，才能保证其正常运行。

1.2 传输信号处理方式

SFA中波天线是一种全新的信号传输技术，它本质上就是通过并联的电抗来激发中波天线，直流接地，天线不会接地到高频。并馈式中波天线双频架空部署网络包括预调谐网络、阻塞网络和匹配网络三大部分。其中中波广播范围为531～1602khz，总载频范围为120，间隔时长为9khz。按照自立空间中波的传播特点，介质分别采用了地波形式和无线电波的形式进行传播。根据衍射学的理论来计算在地上传播的辐射电场强度，正常的接收和传输路径的接受场强、辐射功率、传输距离、频率和地电导率σ有关。使用最广泛的中波天线是桅杆天线，它主要由金属制成，横截面为等边三角形（通常为50-150厘米），该中波天线传输信号的信号处理板，如下图1所示。

根据上图1中，中波信号处理板的参数得出，在传输信号的频率不同时，高度也随之发生变化。通常情况下在60-150m之间。在中波天线下部，其材质为陶瓷绝缘体，此种绝缘体的特点是每厘米可承受千伏以上的耐压力，但是最大承受力也达不到整座塔的重量。

2. 应用分析

2.1 测试准备

根据相关电磁辐射监测设备与方法的要求，测量的高度需要距离底部2m。但是由于天线在正常运行的过程中处于一种连续和稳定地运行的状态，因此每一个监控点的连续测量时间可以设置为15秒，读取在稳定运行状态下的最高值作为当时的测量数据。此次测试设备使用由日本公司制造的HISD-300一体化电场强度仪，采用6号探头，测量范围0.1MHz。覆盖3GHz、中波、短波传输频段。监测方面，采用GPS定位器作为监测定位的辅助设备，设置水平定位精度不大于10m。首先，监测天线安装位置及其周围预期的敏感点，然后将这些点放置在周围的居民区和连接道路上。

2.2预测值计算

根据布置好的监测天线安装位置，提出现场电台环境中中波天线分布的测量数据，并展开进一步分析研究，根据安装的发射站中中波天线的放置点，进行预测性计算，利用中波天线电场强度的理论计算模型进行计算。由于同一区域通常存在多个频率的电磁波，因此用来表示场强。如果同一区域内有两种或两种以上频率的电磁波，就会产生相应的电场强度。组合电场强度的计算主要是两个或多个频率的电磁波的电场强度的组合，其值由下公式1所示：

（1）

根据上式1，计算中波水平天线的预测场强。首先测量站需要采用三根中波天线为500KW的旋转天线来进行，并且要求每根中波天线都悬挂在两侧相对高度的水平天线上。其次需要明确高频和低频，其中高频天线要求工作在12.56.21MHz，而低频则要求工作在5.9.12MHz。最后根据副高距离配置，可以在HR4/4/0.5、HR4/2/0.5、HR2/4/0.5、HR2/2/0.5和各种其他格式中向任何方向发射。因此，它们具有可组合的不同工况，本文此次仅选取了HR4/4、0.5模式下9635kHz、17880kHz天线距离计算，计算得到的预测值如下表1所示。

上表1根据电磁波电场强度的公式，计算得到测试地距离天线9635kHz、17880kHz预测值。此次计算得到的预测值仅作为实地应用勘查的参考值，为实地应用得到的数值提供对比参照。

2.3 应用效果

当短波天线工作于HR4/4/0.5模式下9635kHz时，天线的发射功率为500kW，测量高度为2m时检测结果对应的场强实测值与上文中计算得到的预测值对照曲线，如下图2所示。

根据上图2可知，文中研究的SFA中波天线，在实际应用中测量得到的数值与上文中计算得到的预测值相差很小，总体测量数值曲线波动稳定。为验证SFA中波天线在其他kHz下的实际测量效果，测试当短波天线工作于HR4/4、0.5模式下17880kHz时，天线的发射功率为500kW，测量高度为2m时检测结果对应的场强实测值与上文中计算得到的预测值对照曲线，如下图3所示。

根据上图3可知，中波天线周围的预测场强与实际测量吻合较好，SFA中波天线的理论模型可以充分反映变化规律，实际电场强度在天线远场区域，两条曲线非常接近，相对误差很小。但是在天线的短距离场区，理论模型计算的预测值与实际电场强度的相对误差较大。导致这一问题的原因是中波信号主要依靠天空中的波传播，并受透光率的因素的影响。在一般情况下，天线的电场强度应以实际测量为基础。上图3中还显示，中波天线的实测场强小于预测值，这主要是由于地面的影响，电磁波在传播过程中的能量衰减所致。因此，得出SFA中波天线在应用中，实际测量的数值与预测值较为接近，适用于天线距离计算。

3.结束语

本文研究SFA中波天线的原理，反映了实际电场强度的变化趋势，并通过实测发现预测模型与实测情况之间的规律。可通过实测改变天线周围的规律。从天线辐射远场区的结果分析，电场强度距离天线距离越远测量效果越好，得到的数值越准确，受环境因素影响距离越近得到的数值波动越大。此次研究为SFA中波天线的应用提供可靠的参考依据，应用测试中存在的不足将在今后继续改善。

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