新建发射台天线选型分析

王雅楠 李 林

天津广播电视发展有限公司

新建发射台天线选型分析

王雅楠 李 林

天津广播电视发展有限公司

本文简述了中波发射天线的种类和特点，针对我台地理位置及及具体情况对新建台天线选型和布局进行了论述。

天线；并馈式；地网；场强

随着塘沽区的建设发展，塘沽机房场区周边逐渐被建筑工地和高大建筑物所包围，反射功率增大且发射地网遭到不同程度的破坏，使规划的覆盖区逐渐缩小，对广播电视的播出安全和播出质量产生巨大的影响。为保障天津中波广播播出安全，提高覆盖质量，需要异地选址新建塘沽中波发射台。规划初期针对发射天线选型问题做了以下研究分析。

一、 中波发射天线类型及特点

1、桅杆式中波天线

在20世纪30年代，桅杆式天线是中波广播的唯一天线，也是我台目前在用的天线类型。桅杆式天线结构造型简单，塔节形式规则、易于加工，整体造价较低，在我国得到了广泛的认可。但是三方拉绳的占地面积比较大，不好布置，这会导致征地费用较高，综合以上考虑，如果新建发射台场地条件不允许，会考虑自立式中波天线。

2、自立式中波天线

自立中波天线的塔型采用抛物线型，这样的结构形式能够最好地利用材料的性能。与桅杆天线相比，自立式中波天线占地面积小，场地容易解决，造型美观，塔身采用热镀锌防腐处理，很好地解决了沿海地区的强腐蚀问题。它除了具备原桅杆天线的功能外，最大的优点是缩小了占地面积。但是底部绝缘子制作成本较高，绝缘件又容易损坏，这也是它的不足之处。

3、并馈式自立中波天线

并馈式自立天线采用普通的自立铁塔作为支持结构，塔体截面可以是正三边形，也可以是正四边形，还可以根据受力、美观等不同情况设计成其它形状的的塔架外形。与普通的自立塔不同的是，在并馈式自立中波塔周围分布着若干根(一般取12根铜包钢导线，线径视发射功率等级不同选用)导线，导线的上端与铁塔上的平台相连，导线的下端汇聚于铁塔底部中心，并在此对铁塔馈电。并馈式自立中波天线取消了绝缘底座，但在铁塔下面仍需要铺设地网。

二、 新建台规划设计

基于以上三种塔的研究分析，进行全面的技术经济比较后，新建塘沽发射台计划拟建两座并馈式自立塔用以承担天津人民广播电台三套中波广播节目(1098kHz、 747 kHz、1008kHz)的播出，覆盖范围为天津全境。为了提高天线利用率，我们计划将747KHz和1098 KHz频率双频共塔，中波双频共塔的两个频率需保持一定的间隔，即f1/f2≥1.25，我台两部发射机频率的比值为1098/747=1.47〉1.25，满足双频共塔的要求。1008KHz则使用一副发射塔单频进行播出，规划建造天线的高度为130～150米。

三、地网敷设规划及发射塔布局

并馈式天线跟其他中波天线一样，同样也需要敷设地网，以发射塔底部中心为圆心，以扇形状均匀向外敷设，用φ2～φ3mm 的铜导线每隔3°向外敷设一根地网线，数量为120根，地网的埋设深度一般为30～50cm，以不受破坏为原则。所有地网线连接于塔底中心接地铜环，每个塔脚与中心铜环之间用铜带连接起来，塔脚相邻之间也连接起来，地网线与铁塔地线和铜带相交的地方均需要焊接起来，目的是降低接地电阻，最后实测铁塔的接地电阻应小于2 欧姆。

依据GYJ34-88 《中、短波广播发射台设计规范》，地网半径为：

0.2 λ-0.35λ(531-747kHz)；

0.25 λ-0.5λ(756-1602kHz)。

所以，1008KHz天线地网半径计划选为148米(0.5λ)；1098KHz天线地网半径计划选为138米(0.5λ)，因1008与1098仅间隔90kHz，为减小相互串扰可通过加大塔间距到297米(1008kHz一波长)的方法来减小相互影响，此外还可通过采用多回路天线匹配网络提高天馈系统的选频特性，来减小邻频干扰，确保播出效果。根据天津版图自身特点，我们可进行一下地网半径优化，由于天津地理位置东西方向较窄，南北方向狭长，在地网敷设上我们可缩短东侧地网和西侧地网长度，而机房东侧靠近海边，还可进一步缩短发射塔东侧地网。由于大港地块距天津市区35.2km，距滨海新区20.6km，距蓟县127.6 km，距离天津行政版图最南端约39.6km，距离天津行政版图最西端约68.9km。北部覆盖范围较东西方向更大一些，所以为了保证北部地区的收听效果，在两副发射塔的布局上也可采取东西横向排列方式，这样即使发射塔间东西方向存在遮挡，由于东西方向覆盖范围较小，也可满足收听效果要求。

四、覆盖情况预期分析：

覆盖区边缘场强按国标60dB计算；发射功率为50kw，发射塔高度为140m

以1098kHz为例：

h/λ=140/273.22=0.51

对照发射天线增益图，天线增益GT=2

根据播出场强计算公式：

E(r)=E0(r)+P +GT

其中：E(r)：在距离r(km)处的场强值；E(r)=60 dB

P——发射功率；P=50kw=10log50=16.99 dB

GT——天线增益。查表GT=2

E0(r)：1kw有效单极辐射功率时在距离r处的场强值；

E0(r)=60-16.99-2=41.01 dB

对照场强对照表，可查出覆盖半径为120公里。根据地块所处位置，该覆盖距离已可覆盖除蓟县县城以北部分山区外的天津全境。同理可算出其他两个频率的覆盖半径。这是根据公式计算的理论值，由于到了夜晚天波场强对地波场强的影响，地波与天波的交界处的衰落区，会严重干扰中波广播地波在夜晚的传播，在地波覆盖区和衰落区边缘，中波地波有效传输距离会变短，覆盖区实际有效面积也会减小。参考2015年对内蒙古地区白天和晚上中波覆盖收测统计结果我们可得知夜晚中波地波有效传输距离约为白天的三分之二左右。

五、后期维护费用分析：

由于中波天线工作在露天环境下，长期经受各种自然气象和生态环境的作用，尤其是新建塔地处沿海地区，空气中的盐雾对天线腐蚀较为严重，所以一般需要每5年左右进行一次大型维护。桅杆塔除了和自立塔一样进行必要的维护外，还需要每隔半年或一年进行一次塔身校正，拉绳的垂度测试以及拉力校正等维护项目，所以相对自立塔而言，桅杆塔的后期维护工作量大，维护费用较高一些。