中波广播单塔天线改造三频共塔实例

郑 炬

（作者单位：宁夏广播电视台传输发射中心）

1 中波广播发射天线的建造方式

大多数中波广播发射台站都采用一个频率使用一座单塔发射天线，这就需要很大的发射场地，而现阶段随着城市扩建，发射台站发射广播频率扩容，早期建在城市边缘的发射台站的发射场地已经满足不了多个单塔发射天线的用地需要。

常用单塔中波发射天线高度为76 m，底座采用耐高压高强度绝缘材料做绝缘隔离，避免对地面形成漏电影响发射功率损耗。在铁塔底部采用球形石墨放电球，两个放电球之间间隔1 cm左右，一端连接铁塔，另一端连接地网且以铁塔塔基为中心连接120根长度不小于发射塔高度的铜线，以放射状向周围敷设出去，外围沿一个圆形均匀连接，埋设深度0.5 m以下，对地阻抗不高于4 Ω，湿地是理想的发射场。

2 气候环境对发射天线的影响

由于以上故障的困扰，上级部门决定技术整改，同时增加5套调频频率发射任务。发射台正在运行的发射机生产厂家拿出了三频共塔的设计方案。

3 中波广播发射天线的三频共塔

3.1 合格的工作宽带

国家标准规定，驻波比小于1.2，带宽不小于±4.5 kHz，这个带宽并不是越大越好，否则会影响其对雷电残波和附近发射频率的滤波能力。因此，工作带宽只要能满足就行，不宜留过多余量。

三个相互干扰频率如表1所示，由于发射台的特殊性，具体频率不便给出因此用编号代替。

表1 三个相互干扰频率

满足相邻频率的比例达到1.1以上的间隔，可以应用三频共塔。

3.2 合适的天线塔参数

天线高度限制了发射频率的最高值，天线高度不足则原始带宽不够。发射台现使用的中波单塔发射天线，天线塔高度为76 m，满足64～84 m塔高要求。

3.3 天调室的尺寸要求

发射台现使用天调室不能满足三频共塔所需5×3 m的要求，需要建造新的天调室。

4 三频共塔新电路的设计

4.1 前置防雷结构

现在使用的防雷地网稍作变动，满足三频共塔的要求不再做大的改动。新设计的前置防雷通道电路结构采用一个多重防护的容感阻抗滤波网络。

阻塞网络的阻抗：Z=Qmax×L，Qmax=50 Ω。

选择L和C，根据公式（1）和公式（2）

当阻塞频率高时L相对小一些，C相对略大一些，反之亦然。

并联元件X，根号前取正号为感抗XL侧重防雷，并联XL选用电感。

串联元件X，根号前取负号为容抗XC选用电容。

雷电波从天线塔引入，首先经过一个前置防雷结构过滤和限幅，限幅后最大残压大小由石墨放电球间隙决定，每毫米间隙的残压约为2 500～2 800 V，残压中的低频和直流成分几乎被L和C过滤干净了，残压频谱中绝大部分能量都被后续电路中的：π网络带通滤波器过滤掉了，只剩下发射载波附近几十千赫兹宽度的能量继续入侵到发射机，这时其幅度只有几十伏，完全不会对发射机造成影响。

4.2 隔离度和效率

三频共塔电路的设计很复杂，要考虑不同电路形式和每个元器件对带宽的影响，针对干扰点选择阻塞网络和线波网络参数，计算特别复杂，只能交给仿真计算机完成。

经过计算设计得出以下方案，如图1和表2所示。

图1 电路图

表2 参数表

整个过程用中波网络调试分析仪调试。

整个调试过程就是设计过程，必须使用软件仿真智能运算，类似控制论的模拟智能过程。

安装调试完成后，整机运行测试每个频率的发射效率达到95%甲级标准，抗干扰和防雷击达到设计要求，反射功率都小于0.1 kW。环境测试，在不同湿度50%～80%参数变化很小，不影响发射设备工作。试运行性能稳定，投入运行至今没有出现故障。

这次故障经历了很多波折，但开拓了我们处理故障的思路，积累了大量实操经验，提高了发射设备正常运转率，确保了发射台优质播出，保证了广大人民群众更好地收听广播节目。