浅谈垂直振子单桅杆中波天线与并馈式自立中波天线的结构与特点

孙 勇（广西广播电视技术中心柳州分中心）



浅谈垂直振子单桅杆中波天线与并馈式自立中波天线的结构与特点

孙 勇
（广西广播电视技术中心柳州分中心）

［摘 要］主要介绍并馈式自立中波天线的技术原理及实际应用。

［关键词］并馈式；自立铁塔；中波天线

1　引言

中波广播作为一种传统媒体,以其投资少、接收方式简单,在科技高速发展的今天仍然是适合国情的广播覆盖的主要手段，据了解即使目前在英、美、法等发达国家也保留着相当数量的中波广播台站，可见中波广播的重要性与普遍性。

我国的中波发射台站大规模建设的时间为二十世纪五十年代末到七十年代初。广西柳州二三八台筹建于1975年6月，设计装机50kW水冷式电子管中波发射机四台套，转播中央人民广播电台节目两套及广西人民广播电台节目两套。台区坐落在柳州市北郊白露乡小村的一片无人耕种的畲地，占地约50亩（由于历史原因建台时没有把天线场地也征下来），该地块以粘性土为主，土质均匀，土体结构密实湿润，导电性能良好，符合中波发射台技术要求。台区规划及土建工程设计均由柳州钢铁厂（现柳州钢铁集团股份有限公司）设计科负责设计，由广西冶建工程公司负责建设，1977年8月正式破土动工，1979年底工程完工，由于种种原因只安装调试了两台由陕西762厂生产的50kW板调式电子管中波发射机，配套的天线为150 M的垂直振子单桅拉线塔两副，属传统的铁塔+地网的天线系统。近年来，由于社会的发展，交通设施和市政设施的建设对无线发射台站的影响在逐年增加。2012年作为国家重点工程湘桂铁路扩容项目建设须拆迁柳州二三八台的639kHz发射塔。根据国家广播电视设施保护条例规定，广播电视设施搬迁须遵循先建后拆原则，但由于工期紧任务重，经协商和报请上级主管部门同意，我们采取技术手段把该塔的频率与另一座792kHz发射塔实行双频共塔播出。同时，在台区的东南面新增的天线场地内将建设一座并馈式中波发射铁塔代替639kHz频率播出。

2　垂直振子单桅杆天线的特点

一般来说垂直振子单桅杆天线铁塔（也称底部绝缘拉线铁塔）的高度从六、七十米到一百六七十米不等, 为抗风、抗震及塔体自身安全，须采用斜拉线来加固。柳州二三八台的两副垂直振子单桅杆天线铁塔高度为150M，分五段朝三个方向拉线加固，经馈线、天调网络与铁塔底部相连，地网是以铁塔底部为圆心，深度约0.3M——0.5M左右的土壤中呈辐射状半径与铁塔高度相当的范围内敷设铜网，单塔地网的占地面积约一百亩，中波天线的地网是垂直振子单桅杆天线系统中不可缺少的一部分，天线的辐射是以地网和大地作为中波天线辐射电流的回路，地网的好坏关系到天线实有增益的大小和天线效率的高低。要提高天线的实有增益就应减少大地损耗，地网就是为了减少大地损耗而敷设的。地网的敷设是以中波发射天线（塔基中心）为圆心、有效工作频率0.3～0.5入的半径圆面积内放射状地向外均匀敷设120根￠3mm铜线（每3°一根），埋深30～50cm。地网内环以中波发射天线（铁塔基座为中心）直径5m双线圆环、地网外环也为双线圆环，内环向始端每10根铜线拧成一束共12束，与铁塔底部基础屏蔽铜皮回流条（在屏蔽铜皮均匀焊上10圈回流条）焊接好，并且内环、外环圆周上每根铜线都连接焊好（氧气铜焊）。

垂直振子单桅杆天线铁塔虽然结构简单，造价相对较低，但由于拉线塔三方拉绳的占地面积太大，征地成本高，往往因场地限制不好布置也不容易达到理想的发射效果，在低频率大功率时，由于拉线塔较高，使得底部压力很大，底部绝缘子目前国内还没能力生产，靠进口费用较高。而并馈式中波自立天线能克服以上弱点。

3　并馈式中波发射天线（SFA）的特点

并馈式自立铁塔中波天线（SFA）在法国、美国、马其顿及中东一些国家应用比较广泛，与拉线塔相比优势较多，首先取消了绝缘底座和绝缘拉绳，大大节省了占地面积，总体投资降低。第二，铁塔采取直流接地，有利于发射系统的防雷。第三，可以承受1000kW以上的大功率且可多频共塔。第四，可综合利用，可安装FM、TV天线和微波天线而不影响机器的正常工作。第五，由于没有拉线，对周边环境及土地影响较小。若按常规要求如果发射场地不足，采用拉线式发射塔，斜拉线势必延伸到天线场地以外，给天线的保护与环境带来诸多不便。采用自立式发射天线可解决以上问题，并可达到正规发射场地设计要求。并馈式自立铁塔中波天线在铁塔的中部设有一个平台，信号主馈线经调配箱连接到由导线构成的圆盘，圆盘和平台通过多根导线连接。根据实际需要可设置N个维护平台，便于为发射台信号传输计划安装微波天线、调频天线等。与其他中波天线一样，铁塔下面也须敷设地网。地网分内环、外环两部分，地网线以发射铁塔天线（塔基中心）为圆心，70米为半径的圆内射状地向外均匀敷设120根（每隔3°一根）Φ3mm铜线，深30-50cm，每根铜钱与铁塔底部基础屏蔽铜皮连接，用氧气铜焊焊接好。地网内环：以发射铁塔天线（塔基中心）为圆心，用Φ4-6mm铜线圆环或Φ3mm双铜线圆环连接，在地网辐射中1/2半径上与每根铜线都用氧气铜焊焊接好。地网外环：用Φ4-6mm铜线圆环或Φ3mm双铜线圆环连接，在外环圆周上与每根铜线都用氧气铜焊焊好。地网敷设完成后须测量接地电阻，地网的接地电阻应小于2Ω。

4　并馈式自立铁塔中波天线调配网络技术要求

（1）所有阻塞网络中的电感，要求用紫铜制造，铜管直径φ≥15mm（铜条截面周长L≥47mm）；

（2）具有良好的防雷性能：

①在天线底部接有微亨级雷电泄放电感；

②在天调网络串臂上装有隔直电容；

③安装石墨放电柱，且在石墨放电柱接地铜管上套数十只磁环；

（3）具有良好的热稳定性：开机半小时内发射机反射功率无增大现象，关机后立即检查网络元件和网络架，无明显发热现象。

（4）高频回馈抑制能力强：当2部50kW发射机全部满功率开机（载波）时，每部发射机的P反≤50W。

（5）共塔阻塞效果好：本机不开，旋开输入电缆头，分别开共塔的另一部机，在电缆头始端测他机射频电压，要求其VP-P≤20伏。

（6）网络接天线后对边带（fo±10）kHz的测试要求：双频分馈共塔边带驻波比S≤1.5。

（7）天调网络输入口要求：50KW的为φ80电缆座。（8）调配网络输入端工作载频阻抗50欧姆。

（9）功率容量：50kW+50kW等级，120%调幅，满功率播出，保证正常工作。

（10）VSWR：调配后，工作载频处≤1.10；频带宽度：工作载频±10kHz≤1.5。

（11）调配网络设计时需充分考虑台区内其它工作频率的高频倒送串扰影响，应具有完善的抑制措施。

并馈式自立铁塔中波天线（SFA）的不足之处是双频共塔时，主频率的λ1/4能达到最佳的发射效果，附属频率的效果次之。再有就是铁塔的造价较高，施工难度大。

5　结束语

目前，在广西区内安装了并馈式自立铁塔中波天线的台站并不多，2012年玉林的241台新建了一座、柳州的238台正在建设，从玉林241台使用效果来看是成功的，达到了主频率的最佳发射效果，又美化了发射台站的环境，还可以在天线的平台上架设微波天线作为发射台站的接收信号作为信号源使用，对光纤网络达不到的台站还可以用作宽带网络的微波传输通道使用。相信随着柳州238台新铁塔的建成投入使用，SFA会因其优势而得到良好的应用。

参考文献：

1、《并馈式自立铁塔中波天线》何红宇、陈燕武、周卫华等编著 《广播与电视技术》2004年第5期

2、《浅议并馈式自立中波天线原理及应用技术》李占松 《科技传播》2009年01期