浅析中波发射天线地网作用及维护

摘要：城市建设的进程导致中波广播发射台数量增多，为了满足中波广播发射质量需求，需要重点分析中波发射天线地网的影响因素和故障隐患，并制定维护方案以有效避免中波发射天线地网故障问题影响播出质量。随着新媒体的兴起，传统新闻媒体面临着巨大挑战，这也对中波转播工作提出了更高的要求。因此，确保高质量信号发送成为中波转播台工作的首要任务。中波发射天线地网是影响发射效果、提高传输效率和保证“三满”播出的关键环节。因此，正确维护地网对于发送传播技术的重要作用，对地网的维护显得尤为重要。

关键词：中波发射；地网；发射效果；地网维护；地网施工

中波发射天线地网在广播传输中具有重要的作用，重视中波发射天线地网的建设以及维护管理，可以有效提高广播服务的综合质量。因此，要重点分析中波发射天线地网作用，了解影响因素、主要故障以及建设要点、维护方式，可以有效降低不良影响。对此，在实践中要定期检查以及维护，分析综合性能，方可有效提高中波广播的覆盖范围，保障传输质量。

一、中波传输的特点

中波频段的电波传播主要分为天波和地波两种形式；其中，地波作为一种表面波，是中波应用的主要类型。在白天，中波天波的传播依赖于电离层中的E层反射，然而一旦被D层吸收，天波的传播便会受阻。只有在夜间，当D层的电子浓度有效降低时，中波才能够通过E层的反射实现传播。因此，中波天波主要在夜间存在。值得注意的是，中波天波的传播受到电离层特性的影响，会在昼夜交替、季节变迁以及太阳活动周期等因素的影响下产生显著变化，这使得天波传播呈现出较强的不稳定性。

中波广播的天馈线系统由铁塔、天线调配网络、馈线及地网等多个部分组成。通常，中波发射塔的高度介于60米至150米之间，具体取决于所使用的频率。

在功率相同的情况下，中波发射机的工作频率越高，其覆盖半径就越小。相反，工作频率低的发射机，由于其辐射场强的衰减较小，绕射能力较强，因此能够覆盖更广泛的区域。一般来说，地波服务区的覆盖范围大约在100公里至150公里，而天波服务区则能够达到1600公里至2000公里。

接近发射台的区域主要接收地波信号，这一区域被称为地波服务区，是整个服务范围中的关键部分。尽管中波频率较低，在传播过程中会有一定的衰减，但由于衰减速度相对较慢，因此能够形成一个相对稳定的服务空间和范围。在地波传播过程中，由于受到多种因素的影响，电磁波的损耗并不会增加，从而使得传播范围和距离相对较远。此外，垂直极化波在传播过程中的损耗要小于水平极化波，因此采用垂直极化天线可以有效地获取地面波的垂直极化。

当天线高度与波长相匹配时，天线底部结构会出现最大的电位，这可能会导致地波辐射逐渐减少。然而，随着天线高度的增加，系统中最大电流的位置会向上移动，从而增强地波的辐射能力。尤其是当天线高度为半个波长时，最大电流将位于天线结构的中部，此时天线的方向性良好，能够有效地扩大覆盖的深度和广度。鉴于电波的波长较长，合理设置和控制天线高度是至关重要的，这可以减少因天线布置不当而产生的干扰和衰减。通过优化天线高度，可以在一定程度上扩大覆盖面积，一般来说，天线的最佳高度应设在0.2λ至0.53λ之间（其中λ表示工作波长）。

二、中波发射天线地网作用

（一）中波发射天线地网作用

了解中波发射天线中地网的价值与作用，是理解其主要原理的关键。以单极天线为例，分析其在工作状态中的辐射电磁波变化可以揭示其主要特征。单极天线在工作中产生的辐射电磁波呈现类似贫苹果形状，电磁波在天线周围均匀分布，没有明显的方向性特征。这种结构是简单垂直天线的辐射情况，如图1所示。

在天线基座下方设置地网结构，可以保证电波沿水平方向辐射，这是理想状态。然而，实践中由于多种因素的影响，地网结构和范围的扩展受限，这在一定程度上影响了辐射的方向，导致向上倾斜变化，最终使得辐射最大方向与地面之间出现偏离。因此，在中波传播中需要综合昼夜差异进行分析：白天通过地波传播，而夜间则主要通过电离层反射进行天波传递。当传播距离介于150至200公里时，该区域被视为衰落区，天波和地波同时存在并相互干扰，降低整体稳定性，导致相位差和振幅波动等问题，从而引起信号失真。这是中波广播远距离传播中最常见的问题之一。

垂直中波天线在运行中产生的损耗主要包括导体结构损耗、绝缘子损耗以及地面损耗。电流通过大地返回底部结构时，会增加地面损耗，而绝缘子和导体的损耗相对较小。地波电场向量通常与地表面垂直，在地面感应出地面位移电流。天线的地面电流主要通过辐射状态到达天线底部结构，其中地面总径向电流包括天线底部电流和位移电流，天线高度和径向距离是影响径向电流的重要因素。如果天线高度不足，会增大底部电流量，产生较低的电阻；短天线的辐射效率不高，地波传播容易受到地表导电系数和电波频率的影响而衰减。高导电系数下，地波传播的衰减相应减少；相同导电系数下，地面吸收主要受频率影响，频率越高，吸收越强；低频率吸收损耗较小。地面损耗主要是径向电流在底部周围地表层产生的损耗影响。为了有效控制这种损耗，应妥善处理底部辐射，通过设置辐射状地网结构增强辐射效率。这样处理能有效将径向电流分为土壤电流和地网电流，增加地网中电流比例，从而减少电阻并增强天线辐射效率。因此，在中波广播中，主要采用铁塔天线作为辐射体，使天线塔身与地面保持垂直状态，底部电流通过馈电和振子连接，其中大地作为天线回路结构。合理设置地网可以有效控制地面损耗，切实增强天线性能。

三、中波发射天线地网影响因素与故障探究

（一）地网影响因素

1.地质条件对中波发射的影响

中波发射天线的性能受到多种因素的影响，包括发射场强、天线类型、频率、配置结构以及地形等。为了有效提升广播服务的综合质量，必须根据实际情况对地网质量进行严格的控制和管理。

2.传输功率的影响

地波辐射损耗容易受到地表电导率的影响，这种影响会导致大地中形成地电流，包括传导电流和位移电流两部分。传导电流与土壤中的电导率成正比关系，其比值由下式给出：

r/ Id = 60λσ/ ɛr，

因此，Ir/ Id ∝ 1/f，说明频率越高，位移电流越大。

3.电阻与传输效率

发射天线的效率是指其辐射效率，即天线将高频电流转化为辐射能量的能力。这可以通过分析辐射功率Pr与输入功率Pi的比例来评估，公式如下：

η=Pr / Pi =Pr / （Pi+PL）

其中PL表示天线功率损耗。因此可以发现，提高辐射效率可以通过增强辐射电阻 RA或者减小地电阻 RL的方式进行处理。

（二）中波发射天线地网故障问题

1.中波发射天线地网损坏原因及后果

目前，中波天线地网在运行中主要多种因素影响，主要包括如下：

一是受到物理、化学因素的影响，导致出现不同程度的腐蚀性变化，这样则会直接增加电阻；二是外在因素，在施工作业中会导致地网结构受在外在因素的影响之下出现损害，降低整体的性能。三是自然因素的影响，在恶劣地质灾害以及天气因素的影响之下则会影响基础结构，导致出现功率不足，降低覆盖范围等相关质量隐患问题。

2.中波发射天线地网受损后出现的故障及分析

地网受损后，会出现内部的故障隐患，出现功能不足，无法进行调控等变化；一旦出现变化则会降低功率，导致发射机功率增大，出现射频封锁等诸多的变化。以10kW发射机为例分析其主要变化，具体如下：

（1）地网故障会导致出现射频封锁以及驻波比过大，出现故障显示，此类问题会同时出现，也可以单独出现。一旦出现此类问题则会通过网络控制单元进行自动控制，保障系统在安全状态下稳定运行。

（2）地网受损到电阻增加以及地面损耗增大，优化天线系统阻抗变化，出现损耗性的变化，无法有效满足发射机安全稳定运行的实际需求。

四、中波发射天线地网建设与维护要点

（一）中波天线地网的建设要点

地网在建设中主要就是基于中波天线塔基为圆心，间隔 3°则根据设计要求敷设一根地网线。其中地网线型号为φ2—3mm 的紫铜线或者铜包钢材料制，长度为0.5λ，供给120根。埋设适宜深度为地面30cm—50cm，根据实际状况进行调控，保障符合建设要求。

在建设中为了提高整体的效果，则可以做好屏蔽处理，焊接铜汇流条，方可有效增强整体性能。地网的导线结构要均匀焊接，提高整体性能，为了避免影响回路性能，避免将地网铺设为网状结构，方可有效降低损耗；如果所在地区寒冷，则可以增加一条相对较粗的铜导线，方可有效避免冷冻影响而出现断裂等问题，切实增强系统的稳定性。中波发射塔地网施工图和塔基基座如图2所示。

图2 中波发射塔地网施工图和塔基基座

地网安装之后， 根据设计要求以及建设标准对其进行测试处理，保障符合现场测试要求，根据信号覆盖率、效果等进行综合评判；做好防雷设计，降低雷电损害。合理安装地网结构可以有效提高整体性能，提高传输效率的同时避免大地吸收电磁波，且实体成了传功功率，在施工中要强化细节管控，避免隐蔽工程影响后续运行的稳定性。

（二）中波天线地网维护要点

为了有效提高中波天线的综合质量，必须基于中波天线的性能与特征、影响因素，以及常见的质量问题进行系统分析。明确维护要点及主要技术手段，并采取常态化、预防性以及周期性的方式进行综合防控，从而有效提高中波天线地网的整体性能并提升传输效率。

1.构建常态化维护方案

中波发射台应根据所在区域的实际状况进行科学选择，以优化覆盖效果并便于信号传播。考虑到部分地网铺设可能位于地下结构，受应用年限或雨水冲刷等因素影响，地网的铜线可能出现损坏或暴露等问题。因此，应在5至10年的周期内对其进行安全防护，包括焊接和掩埋，及时处理存在的问题，以提升整体性能。

2.优化地网综合性能，改善发射效果

为减少高楼和地网损坏对中波发射质量的影响并提升发射效果，除了中波发射塔的选址外，建设和优化发射塔及地网时可考虑以下改善措施：（1）重视地网铺设优化制定有效的维护方案。例如，在地网内环的中波发射天线采用直径适宜的双线圆环形式，并将外环的中波发射天线也设置为双线圆环形式。为扩大中波广播的发射范围并提高接收质量，可以将地网内环的每十根铜线拧成一束，并与塔基基础屏蔽的回流条焊接，形成良好的信号回流路径。基于优化技术确定的维护方案，可以有效降低不良影响并提升发射功率。（2）优化发射接地问题，实现预防性维护。为预防中波传播天线受阻，可以调整技术方案，并在发射塔周围挖掘地井以改善雷电天气下的发射机接地问题。应设置四个地井，其中一个位于发射塔中心，另外三个呈三角形分布。中心地井的直径应达到3米，深度为4米，分为4层。为减少地井中地下水的蒸发，埋土后可覆盖木炭或大粒盐。通过这种预防性维护管理，可以有效降低不良影响，切实提高天线地网系统的综合性能。

五、结束语

重点分析天线地网系统建设以及管理要点，通过科学的方式进行维护控制，制定常态化的管理方式，预防性的维护方式，方可有效提高整体的稳定性，在一定程度上提高传播效率。因此在实践中要基于实际状况科学分析，基于现有状况利用信息化、数字化以及常态化的方式进行综合管控，联合多种方式实现精细化管理，方可有效提高系统综合性能，降低雷电等因素对发射传输设备产生的影响，切实保障传输效率。

作者单位：王军 安康广播转播台

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