天线地网对中波广播发射效果的影响

黄杰伟

（广东省惠州中波转播台，广东 惠州 516007）

0 引言

许多中波发射台坐落于城市中心，实际运行中，由于其天线容易受到周围高层建筑物的影响，地网容易受到城市建设的破坏，给中波发射台造成了严峻的挑战。天线地网作为中波发射系统的重要组成部分，在发射台的正常运作中起着十分关键的作用。基于此，本文分析中波发射天线地网对发射效果的影响，提出中波发射天线地网优化建议，以降低中波发射过程中的影响，提高中波广播发射系统的稳定性。

1 中波天线地网的设计及应用

1.1 天线地网的作用

天线地网是中波发射天馈线系统的核心组成部分，主要职责是将发射设备产生的高频电流信号转化为电磁波进行传播[1]。这一步骤有可能带来能量的流失，其中电流在地面损耗上的表现尤为显著。因此，要尽可能地减少电流在地面传输时的能量损耗。尽管中波发射天线采用的拉线塔或自立塔都发射垂直极化波，沿地面传播的损耗比水平极化波小很多，但是实际应用中，一些电磁波仍将通过天线向地面传输，这些偏离的电磁波将变为地面波。地面的直流电流将被发射设备的垂直高度所限制，垂直极化波在地面的损耗取决于发射波的频率以及地面的导电特性。此外，地面直流电流被发射设备的垂直高度所限制，垂直极化波在地面的损耗则取决于发射波的频率以及地面的导电特性。在发射频率恒定的情况下，垂直极化波的地表消耗将伴随着地表导电性能的上升而减少。

1.2 天线地网设计

由于天线对地面的损耗，电磁波传播效率会降低，从而导致其覆盖范围缩小。电场的核心与边界的相位不同，有可能导致覆盖的路径发生偏移，有可能使得某个特定覆盖范围的电流强度超出正常范围，或者其他范围的电流强度低于正常范围，从而进一步阻碍了天线覆盖的深度[2]。如果天线的发射功率过大，电磁波在地面的消耗没有被有效管理，那么天馈系统的效率降低，会进一步促使调节网络性能下降，最终导致天馈系统产生不正常的状态。若天线的馈线系统工作与预期不一致，将引发发射器谐波问题，进一步提升驻波比，从而使得发射器的功率降低，甚至可能出现过大的压力最终导致设备停止运行。中波发射塔的高度一般在60 ～120 m，通常会受到雷电的影响。若地网的质量未达标，雷电的泄放路径将被阻挡，使得雷电无法进入地表，可能引起发射器及其他设备损坏。因此，进行发射台的构造时，需根据地理坐标和特定地貌，精心规划和布局天线地网。不仅需要重视发射塔的构造，也需要重视地网的构筑。地网的核心部分是中波铁塔的基础，向四周均匀布置。地网通常采用直径2 ～3 mm 的铜线来布置，埋设的深度通常在30 ～50 cm。确保地网与天线基础的牢靠连接，不能只依靠基本的机械设备，应采取宽铜带焊接技术。如果由于干旱的沙地引起电导率降低，必须在发射塔的四周增设高频地井。一般地井的深度为10 m，还需要利用填充木炭、粗盐等手段以降低地网的电阻。

1.3 天线地网的实际敷设

以广东省惠州中波台地网敷设为例，详细介绍天线地网的具体应用。惠州中波台发射场地总面积约50 000 m2，呈正方形，场地内有2 个储水池约3 000 m2，一共建设3 座中波自立塔，各自分布在场地的3 个角落。地网简易平面图如图1 所示。

图1 惠州中波转播台地网简易平面图

塔基处垂直埋设一根5 m 长的铜棒作为焊接地网线的始端。以此为圆心，每3°敷设一根Φ3 mm铜线呈放射状向外延伸至本天线场地边界及两另一天线区交界处，埋设深度为40 ～50 cm。所有焊点均用铜焊。若地网线碰到围墙无法达到标准长度，在末端加建简易高频地井。

地网由内环、中环及外环3 部分组成。在铁塔围墙及调配室外侧用100 mm×0.75 mm 的铜带铺设地网内环，作为连接地网线与塔基回流通路；在地网半径30 m 处用同样的铜带铺设中环；在地网的末端铺设一个外环，所有地网线的末端与外环焊接在一起，并与相邻地网连接地网铺设到蓄水池时，把相邻12 根地线并接后焊接到3 mm×30 mm 铜带上并埋池底深50 cm。

挖一个直径1 m、深度2.5 m 的地井，埋入用直径3 mm 的铜线制作的一个直径1 m、高2 m 的笼形柱子。回填土由1.5 m3改良耕土加50 kg 降阻剂组成。

2 天线地网对发射效果的影响

中波发射天线地网的设计及铺设质量会对发射效果产生影响，影响发射效率、覆盖范围以及发射装置和相关设备的安全性的各个方面[3]。

2.1 对发射功率的影响

铺设天线地网时，若焊接不牢固或者后期遭到破坏导致接地电阻增大，天线辐射效率绝大部分会被损耗在地面上，造成辐射效率降低从而影响发射功率。要提升发射功率，必须从提高天线辐射效率入手。如地网设计不合理或铺设施工不过关，会造成接地电阻变大，导致地面损耗变大，辐射效率降低从而影响发射功率。因此，一般接地电阻要控制在2 Ω 以内，越小越好。

2.2 对信号覆盖范围的影响

信号的覆盖范围受到天线地网稳定性的显著影响。理论上，信号的覆盖面积与其稳定性呈正相关；信号的稳定度越低，其覆盖面积就越小。在实际应用中，波导天线和地面网络分别负责主要和次级的电磁场功能。在天线的主电场与地网的副电场的相位存在偏离，或是电磁路径存在差异的情况下，其相位差会逐渐扩大，从而使得整体的电场强度降低，覆盖范围减小[4]。为了减少中波发射天线地网对播出信号覆盖范围的影响，在台站选址建设时应当选择导电性相对较好的地方。

2.3 对发射机及附属设备安全的影响

天线地网是影响调配网络匹配度的重要因素之一。若地网质量不过关，会造成网络阻抗不匹配，发射机反射功率过高，严重时无法播出甚至损坏发射机设备。目前，中波台大多选用特性阻抗为50 Ω 的同轴电缆作为馈线。一般来说，技术人员通过设置天线配置网络来确保天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗相匹配。这种方式能够有效地降低馈线的反射波，同时能减小驻波比，从而增加发射器的输出功率。然而，当天线与馈线的阻抗失配，馈线上会产生反射波形成驻波比影响发射机，甚至会对附属设备、元器件造成损坏，危及安全播出。地网作为天线的接地端，如接地不良，发射机设备遭受雷击的风险会变大。雷电可通过天馈线通道损坏发射机，危及发射设备安全。

3 天线地网的优化及维护建议

3.1 优化中波天线地网技术方案

要提高天线辐射效率、扩大中波广播覆盖范围，减少地损耗是目前最有效、最常用的办法。选择发射台台址时，尽可能选择导电性相对较好的位置，以有效降低地网的损耗[5]。设计天线地网方案时，应首先考虑天线接地问题。为了改善接地问题，可建设高频地井，在地井施工过程中可以回填降阻剂和改良耕土。这样可以有效降低发射设备遭受雷击的风险，确保天线设备的安全运行。

3.2 做好天线地网的维护工作

为确保天线地网正常运行，维护工作至关重要。对此，需要制定详细的周检、季检和年检计划，并按计划严格执行维护工作。由于天线地网连接较多，埋设在地下的深度约为30 cm，非常容易受到植物树根缠绕或土层开挖而导致断开。因此，需要加大地网巡检力度，及时处理、修复地网损坏的地方，以确保地网的完整性和接头的稳固性。检查地网完整性时，由于地网面积较大且相对复杂，通过使用专业的工具如电缆探位器，能够对地网线的电力属性进行评估，从而确保其能够顺畅工作。

4 结语

本文研究了中波发射天线的工作机制及其系统构造，给出了一些关于减少天线地网对中波发射结果的负面影响的实际方法以及维护地网的关键步骤，以提高信号传输的效率，提供更优质的节目。