中波广播发射天线构成原理及地网对发射机输出功率的影响探究

杜伟标

摘 要 就目前来看，中波传播模式占据了广播发射的重要地位，其主要传播方式是依靠地波传播，这种传播方式能够形成稳定的服务区，为受众提供稳定的收听服务。对此，本文从中波广播发射天线的基本构架及构成原理出发，并分析建设地网对减少中波传播损失的影响作用，从而提高中波天线的发射效率，确保广播信号的稳定传播。

关键词 中波广播；发射天线；构成原理；地网；输出功率

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）178-0072-02

随着现代社会的发展，高楼大厦拔地而起，给中波传播造成了很大的困扰，天线传播效率明显下降，听众收听质量也随之下降。在此条件下惠州中波台新迁台址地导系数较好，周边开阔，地形平坦，地理位置适合中波信号的覆盖。明显改善了天线的发射效率，从而提高听众的收听质量。完成国家新闻出版广电总局下达的广播覆盖和实验任务，让党和国家的声音走进千家万户。

1 中波广播发射天线构成原理

广播作为大众获取信息的途径之一，而天线作为广播机构的一项基础设施，其主要依靠地波传播方式，通常在夜间才会使用天波进行辅助传播。其作为发射端时，主要功能是将发射机传来的高频电流能量转化为电磁波并发送到空中；反之，当它作为接收端时，则是把空中的电磁波转化为电流能量传入广播电台的接收端。

1.1 基本架构

铁塔的主要作用是支撑天线起到覆盖和网络优化的目的，惠州中波台新建中波广播发射天线主要采用自立式中波发射铁塔，铁塔底部是一个绝缘底座，且以中波铁塔底部中心为圆心铺设铁地网，其扮演着十分重要的角色。在中波发射环境不理想的条件下，地网的建设能在很大程度上降低中波台对环境的要求，明显提高中波广播的发射效率。

1.2 原理

中波的传播方式主要以地波传播为主，通常只有在夜间才会使用天波作为辅助手段进行传播。中波广播发射过程中，主要用到了垂直极化波的转换和覆盖技术，其会让电磁波按照一个固定的方向传播，这时的电磁波就称之为线极化波，而电场强度方向垂直于地面的线极化波被称为垂直极化波。因为垂直极化波的电场强度方向是垂直于地面的，所以在传播过程中的损失较小，但地面损失仍然是中波传播中的主要损失类型，为了减少这一部分地面损失，地网的建设是必不可少的。

1.2.1 天线高度

天线的高度基本上决定了天线的辐射强度。一般情况下，天线的高度应该在0.2λ～0.5λ之间，这样能获得最大的辐射强度，高度大于0.5λ的天线并不利于实际发射台使用，其辉出现天波衰落的情况。因为中波工作范围为526.5kHz～1606.5kHz，所以一般的中波台会建设76m高的塔台。除此之外，120m、140m高度的铁塔也很常见，主要用于低频段的中波广播。如惠州中波台正在建设中，使用2座120m高的中波台为双频共塔发射天线，1座76m中波塔为一个频点的发射天线，这样的方案经济合理，为发射台以后实现“网络化、数字化、智能化”的升级提供了充分的发展空间和发展条件。

1.2.2 地网

目前所使用的自立塔铁塔底部，都会有地网的铺设。所谓地网，即是在地下埋设导线，让这一部导线作为天线辐射的回路，在工作过程中，大地和这些导线中同时存在电流，但是因为导线的电阻小于大地的电阻，所以导线中的电流大于大地中的电流，从而能够减少传播过程中的损失。这些导线直径为3mm以辐射状分布，圆心为天线底部的中心，每两根导线之间的角度基本为3°，导线长度约0.3λ～0.5λ。当大地的电导率过低时，可适当增加导线的根数，导线的材质一般为铜。在中波天线辐射中，需要构成完整的回路才能进行正常工作，而构成回路的载体一般就是地面，但是由于其效率不高，所以为了提高天线的效率，一般天线底部都会铺设地网。

2 地网对发射机输出功率的影响分析

如前文所述，中波的传播方式主要以地波形式为主。在传播过程中，大部分损失来自于地面，因为受到自然环境的影响，大地电导率可能不是很理想，埋设地网能作为天线辐射回路的一部分，承担一部分的电流，使得地面损失减小从而提高天线传播效率。铺设电网时，还应注意地网埋设深度、地网电阻等因素，其都会影响中波发射的输出功率。

2.1 中波台选址土壤地质的条件

为了获得更高的天线传播效率，中波台在选择地址时，应该考虑到土壤的电导率。并且，电导率不是一个固定的数值，它会受到降雨、地下水位、温度等方面的影响。一般来讲，土壤含水率越大，电导率越大，电波在传播过程中的损失就越少，从而能获得更高的发射效率。其次，在进行选址的时候还需要注意周围环境对电磁波传播的影响，比如周围是否有高大的建筑物，是否属于丘陵地带等，这些高大建筑物会阻挡电磁波的传播，使得效率降低，还要考虑周围是否有居民等安全问题。

2.2 中波天线地网对传输功率的影响

地网与大地都是构成中波天辐射回路的载体，但是由于大地电导率的限制，天线的发射效率受到很大的影响，所以为了提高天线向外发送电磁波的效率，铺设地网是很好的解决方法。其中，地网铺设的深度对天线传输功率也会有影响，浅埋式能降低很大一部分损耗，为了取得良好的传导效果，一般地网的埋设深度为30cm左右，实际埋设深度应该根据实际情况确定，比如在耕地上埋设地网时，应该增加地网埋设深度，避免地网裸露出地表的情况发生。

2.3 中波天线地网电阻与传输效率的关系

在进行地网铺设时，不仅要考虑到地网铺设方式、深度对传播效率的影响，还应该考虑到电网、电阻对传输效率的影响。前文提到，地网和大地都可为回路的一部分，会承担一部分的电流，所以当不能改变大地的导电导率的时候，减小地网的电阻，可以让电网中的电流增大，减小地面的损失，从而提高天线的发射效率。虽然提高天线辐射电阻同样能提高天线的发射效率，但是一般天线的辐射电阻为确定值，所以通过减少地网的电阻来增加天线辐射效率的方法是经济且有效的。

3 结论

本文通过对中波天线的基本架构、构成原理以及中波传播方式的分析，可以知道中波天线作为中波台的必要设施，其工作效率影响到听众的收听质量以及中波台的服务范围。地网的建设可有效提高天线的发送效率，并且在建设过程中，还应注意到地网的埋设深度、地网自身的电阻等因素对发射效率的影响。最后，地网的维护也是需要工作人员所重视的，如果维护不当，可能造成部分地网难以发挥自身的作用，从而降低天线的发射效率。综上所述，地网的建设可明显提高中波发射天线的发射效率，对其技术优化与改进也是未来通信领域研究的主要方向。

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