中波发射天线地网发射效果提升和维护策略

■河南广播电视台无线电台管理中心：于克琪

随着社会的发展，大众对于电视和广播的信号要求越来越高，只有提升信号发射效能、确保信号稳定性，才能让信号传输更好地为广电事业服务。中波发射系统在广电事业中的应用十分广泛，天线地网系统的结构、技术、所处环境的因素则会对信号发射效果产生明显的影响。在实际应用中，深入分析天线地网系统特点，明确影响发射效果的原因，对于提升信号质量和信号覆盖范围有重要价值。本文从中波发射天线地网系统对发射效果的影响和原因入手，从设计和维护两个方面探讨了提升中波发射效果的方法，以期提升中波发射系统的实际应用效能。

1.中波发射天线地网对发射效果的影响及其原因

对于中波发射系统而言，信号发射效果直接影响到用户的信号接收和使用感受。一般来说，信号发射效果受天线地网系统的影响较大，常见的信号发射问题包括信号传播效能不足、辐射面积不稳定、装置安全性下降等。为了确保广电事业长久发展，相关人员应当深入分析天线地网系统对中波信号发射效果的具体影响及其根本原因，从而在设计和维护过程中提升系统的科学性和效能。

1.1 影响信号传播效能

传播效能是评估中波信号发射效果的关键因素。最佳的中波发射系统的能量耗损应当尽量小，这样才能保证信号传输质量稳定。一旦能量耗损过大，就说明某些因素影响了信号传播效能，导致信号传播无法顺利覆盖远距离地区，或者信号的质量大打折扣。一般来说，传播效率不佳的表面原因在于电波耗能过大，或者出现了二次消耗的情况，导致剩余的电波能量无法顺利执行信号发送任务。究其根源，主要是由于天线系统和地网系统不良。第一，接地电阻过大。天线系统由于设计和构造因素，其辐射能量必然会存在一定的损耗，而这种损耗以及电波传输效率与损耗电阻有直接的关系。天线系统的损耗电阻主要包括两类：一是天线辐射电阻，二是接地电阻。天线辐射电阻是构造自身造成的损耗，在设计时需要合理控制，因此导致传输效率不佳的最重要因素就是接地电阻。如果在地网系统设计和施工的过程中，实际效果不够理想，没有合理控制好接地电阻，就会造成过多的能量损耗[1]。在实际建设中，地网系统的接地电阻应当小于4Ω，电阻越小，能量损耗越小。第二，地网自身损耗加大。地网的自身损耗一般指的是物理层面的损耗，即地网系统由于各种原因遭到了损坏。其中较为典型的原因包括三种：一是自然因素或物理化学因素，导致地网系统遭到冲击、腐蚀、振动等情况，导致系统短路，电阻增大；二是周围有施工项目，如建筑工程、市政工程、水利工程等等，在施工或后期使用的过程中，导致地网系统裸露在外，或设备的直接损坏；三是人为因素，即周边居民在生产生活的过程中，由于个人行为造成了线缆、设备的损坏，甚至个别存在偷盗情况。

1.2 影响信号辐射面积

信号辐射面积与中波发射系统的功能发挥有直接关系，受结构、技术等因素的限制，中波发射天线地网系统经常会出现信号辐射面积不够稳定的情况，尤其是在辐射面积的边缘，会出现信号时有时无的不稳定情况，严重影响了用户的正常使用。出现这种情况的主要原因是信号的强度难以维持在一个稳定的范围内，导致整个中波发射系统的有效传输距离无法得到精准控制。

造成信号不稳定的原因很多，常见的有三种。①地形原因。中波信号在传输的过程中必然会出现衰减，而衰减水平与地面的性质、结构有较大关系。如果地形较为平坦开阔，那么地波的损耗就较小，信号覆盖面积更大，例如在草原地区设置的中波发射系统，信号传输效果极佳；而如果地形起伏较大，地导率就相对较低，山体、岩体对信号会起到遮挡作用，明显加剧了地波的衰减，导致中波发射系统的覆盖面积受限[2]。例如在山区、丘陵、林地等地区，中波发射系统很容易出现覆盖面积不稳定的情况。②主副电场相位不一致。中波信号在发射的过程中，地面会产生地电，在天线系统的辐射范围内，地电会出现再辐射情况，因此辐射的总电场是由主电场和副电场共同构成，而主副电场之间由于电磁波路径的差异，会出现较大的相位差，直接影响了信号的覆盖区域。③电离层原因。中波发射系统的信号传播途径有两种，分别是地波和天波。电离层主要会对天波产生影响，其密度与天波衰减有直接关系，白天受日照影响，通常电离层的密度较高，因此能够对天波产生较强的吸收作用，导致白天天波覆盖范围小，进入夜间后，由于阳光照射消失，电离层的吸收作用大幅下降，此时天波的覆盖范围明显加大[3]。部分地区在建设中波发射天线地网系统时，缺乏对频谱资源的合理规划，导致信号辐射范围日夜差距很大，严重影响了正常的信号接收。

1.3 影响装置整体安全

中波发射的天线地网系统，其构成包括天线、馈线、匹配器等，其中天线和馈线之间的协调性直接影响了中波发射系统的正常运行。在实际应用中，需要合理设置天线和馈线的阻抗和参数，减少阻抗不匹配的情况，避免反射过大。从天线系统的特点来看，阻抗的影响因素很多，包括天线频率、形状、环境因素等。一般来说，馈线的特性阻抗为50Ω，要与其匹配，就要对天线的特性阻抗进行调节，同样设置在50Ω，这样天线的损耗电阻和辐射电阻就能处于一个平衡状态。如果阻抗不匹配，所形成的电波就会经由天线至馈线并传输至中波发射机，导致传输效能受到影响[4]。在这种情况下，如果出现恶劣的天气情况，就会进一步影响天线和馈线的阻抗匹配，导致驻波比过大，影响信号传输。中波发射机频繁出现功率下降的情况，会对整个设施的安全性带来隐患。

此外，天线地网的接地性能与安全性也有密切关系，在中波发射系统的实际工作环境中，时常会遇到雷雨、大雪等恶劣天气，如果天线地网的接地性能较差，一旦遇到雷击，可能会出现发射机等设备直接损坏的情况。

2.提升中波发射天线地网发射效果的设计和维护措施

从中波发射天线地网对发射效果的影响及其原因来看，尽管存在一定的外部客观因素影响，但主要还是与中波发射天线地网系统本身有关。要提升系统的性能，确保良好、稳定的发射效果，就要从天线地网系统的设计和维护两个层面入手，一是要做好前期的系统设计工作，提升设备参数之间的协调性，测算发射功率和覆盖面积；二是要做好日常的维修和养护，及时处理设备中存在的各种问题，提升系统配合度，合理延长使用寿命。

2.1 设计方案

2.1.1 天线系统设计

在进行天线系统设计时，最重要的考虑因素是天线发射增益，只有发射增益处于理想值时，信号辐射才能达到高强度、低衰减的效果。而影响天线发射增益的最重要因素是其高度，一般来说，高度越高，效果越好。但从设计和建设的角度来看，天线的高度不可能无限延展，过高的高度不仅会导致投入成本增加，还会影响后期的维修和养护。从中波发射系统的实际应用来看，一般的天线发射系统高度都在70～80m左右，这时的成本、效能能够达到一个较好的平衡，满足应用需求。随着技术的不断发展，有些地方的项目也会采用混合式设计，同时配置双频共塔和单频发射台，这样能够实现多套节目的共用[5]。这种混合式设计方案能够有效节约资金成本和土地成本，更加符合实用的理念。

2.1.2 地网系统设计

在进行地网系统设计时，首先要考虑的因素是环境因素。①地质环境。地网所在的地层环境与中波信号传输效率的关联性很强，应当尽量选择导电性能良好的地理环境。一般来说，土壤的水分含量越高，导电性能就越好，能够有效降低中波信号的无谓损耗，提升信号质量和传播效能[6]。②地貌环境。前文已经论述过，平坦开阔的地形对信号传输更加有利，而山区丘陵等高低起伏的地势则会导致信号的折射和反射，造成无效损耗。因此，在设计时必须充分考虑地形环境，尽量选择开阔无遮挡的地形。③人文环境。要减少人文地理因素对信号发射的干扰，就要综合考虑地网系统周边是否存在高大建筑物、电磁干扰源等等，选址时要尽量避开这些不利因素，保证信号正常辐射。

此外，地网系统的结构也十分关键，垂直极化的设置方式具有架设简单、沿地面衰减比水平极化小等优势，能够有效拓展信号传输效果。地网系统的设置方式是埋线，以铁塔为中心辐射状铺设紫铜线，因此设计时紫铜线的长度和数量将直接影响传输功率。在实际项目中，要综合考虑环境因素和电磁的指征，实现优化匹配。例如当地面导电性能较弱的时候，可以适当增加地网铜线数量，提升信号发射稳定性。

2.2 维护措施

（1）转变维护理念，设计维护方案

中波发射天线地网系统的维护工作能够及时有效地处理日常运行中发生的各类技术问题，保障信号发射效果。现阶段的系统维护工作讲求科学性和系统性，要形成全面的养护规范和维修机制，确保整个天线地网系统都能够得到科学的维护。在很长一段时间内，受人力资源不足、养护水平不高等因素的影响，天线地网系统的维护都是事后处理，即只有在系统出现问题，无法正常运作后，才开展排查和维修工作，导致维修效率低下，用户使用感受不佳。因此，相关单位和维修人员必须及时转变传统的工作理念，树立科学的态度和工作方法，严格执行国家规定的维护标准，制定完善的维护方案，并全面落实，从而保障天线地网系统始终处于良好的运行状态中。

在编制维护方案时，首先，维护人员应当做好系统所在地的现场勘察工作，全面分析当地的气候因素、环境因素，提升方案编制的合理性。其次，要认真分析天线地网系统的设计方案和建设成果，了解其构造、技术和参数，为开展后续的日常养护和大修工作奠定基础[7]。最后，要合理选择探测方法和维修方案，准确把握各类故障问题的性质和原因，提升维修养护工作效能，保证系统正常运行。

天线地网系统的维护工作主要包括日常养护、故障维修和全面大修三个层次，以时间为单位推进，如周检、月检、年检等等。以大修为例，不同地区由于气候环境的差异，大修周期各有不同，南方多雨潮湿地区一般以3年为周期开展大修工作，而北方干燥少雨地区的大修周期可延伸至5～8年。大修时要全面检查磨损、锈蚀、导线外露等情况，更换可靠性不强的零部件，做除锈和防锈工作。

（2）加强日常巡查，及时排除隐患

维护方案编制结束后，要紧抓落实工作，确保各项维护要求得到严格执行。在日常的养护工作中，要加强巡查工作，认真仔细地排查内外部环境，及时发现并排除隐患因素。要落实责任制，维修人员要做好每一次检查的记录工作，包括检查部位、维护操作、检查时间等等，确保维护和检修有迹可循，便于管理。

首先，要做好关键部位的日常检查工作。针对整个系统的关键环节和薄弱环节，要做好检查工作，及时发现线路、螺丝等部位的细微故障，替换老化零件，固定松动位置，从而防止小问题衍生出大问题。要加强对发射功率的评估和维护工作，定期对输出功率进行校准，确保输出功率处于合理范围之内；做好散热系统的养护工作，保证良好的散热性能，防止设备由于运行过热导致功率降低[8]。

其次，要加强对气候因素的管控。由于整个发射机直接暴露在外部环境中，因此气候对天线地网系统的影响是直接的，重点需要防控的就是雷雨天气，一方面必须确保接地性能的可靠性，另一方面则要减少雨水导致的生锈、腐蚀情况，日常要做好防锈和除锈工作。

最后，要重视自然和人文地理因素。在中波发射天线地网系统实际运行中，地理因素的影响十分明显。例如某地广播电视台的中波发射台就因为地面沉降导致地网铜线出现了断裂情况。总之，在日常巡查过程中，要密切关注周边地区的施工情况，做好协调和告知工作，尽量从源头避免不当施工造成的无谓损失。

3.结束语

天线地网系统是中波发射系统的重要构成，与信号发射的效果有密切关系，如果天线地网存在问题，不仅会导致传输效能下降、覆盖面积缩小，更有可能导致整个系统存在安全隐患。对此，相关单位应当从系统设计和日常维护两方面入手，提升天线地网系统的科学性和可靠性，减少信号发射过程中的损耗，让中波发射系统更好地为大众服务。