高强度绝缘绳在中短波天线架设维护中的应用

徐暴

摘 要：本文主要阐述中短波天线在架设维护中引进的新型材料，该材料具有高强度，耐腐蚀，耐温差反复等特性，能在中短波天线架设维护中代替原有的钢丝绳，钢绞线和棒型绝缘等材料，如果能科学有效的利用该材料，就可以将中短波架设工程半工厂化，从而简化中短波天线维护，降低中短天线故障，安全有效地保证传输发射。

关键词：中短波天线;高强度绝缘绳;钢绞线

中图分类号：TN822 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）04-0082-02

0 引言

随着我国的广播事业取得了翻天覆地的变化，广播技术的迅猛发展推动着广播天线的革新换代。目前，国内的中短波发射天线还主要采用钢丝绳和高频瓷件结合的方式作为天线的固定和吊装材料。随着国内高频瓷生产厂家生产能力的逐渐减弱和供货能力下降，中短波发射台非常需要一种产品来取代高频瓷件。该产品从性能、测试报告和使用经验看，都完全满足大功率中短波天线的使用要求。现就目前我国中短波天线的种类及技术特点进行简要概述，着重介绍如何科学合理地使用该产品，为中短波天线架设维护开辟新道路，将中短波天线架设实行半工厂化，为中短波检修维护奠定基础。

1 中短波天线的简介

1.1 中波天线

我们目前应用最广泛的天线称为传统中波天线，传统中波天线有两种：一种是桅杆式天线，另一种是自立式中波天线。

1.1.1 桅杆式天线

20世纪30年代，桅杆式天线是中波广播的唯一天线，桅杆式天线一般采用三角形截面，考虑运输和架设的方便，塔节长度一般为4m～5m。塔节之间采用法兰盘和螺栓连接。桅杆式天线拉线采用三方拉线，拉线采用镀锌钢丝绳，为避免钢丝绳上感应电流的二次辐射对发射方向的影响，拉线上需要用绝缘子分开。桅杆式天线结构型简单，塔节形式规整，易于加工，整体造价较低，在我国得到了广泛的认可。

桅杆天线具有工艺简单，价格低廉的优点，但在发射低频、大功率信号时，由于桅桿较高，还需要在塔身外加装天线笼，使得底部压力很大，而且增加了底座绝缘子的费用。另外，拉线与地面呈45度左右受力较好，因此三方拉线绳的占地面积也大。随着我国广播覆盖面积的增加，土地使用费用增高造成征地困难，这种桅杆天线在国内的应用已经越来越少了。

1.1.2 自立式中波天线

自立式中波天线的塔型采用抛物线型，这样的结构形式能够最好的利用材料性能。它的每一个塔脚底部用用一带有绝缘子的特制底座与塔架和地基基础相连接，绝缘底座是中波发射天线的重要部件，它不仅有足够的强度，更重要的是要起到将塔身高频信号与大地隔绝的作用。与桅杆式天线相比，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。

1.2 短波天线

1.2.1 短波天线介绍

工作于短波波段（1～30MHz）的发射或接收天线，统称为短波天线。短波的传输按传输路径不同主要分为两种，一种是通过电离层反射，称为天波。由于太阳活动会对电离层造成一定的影响，所以这种方式传输的波长也要随太阳活动的强弱发生变化;另一种是贴地表传输的地波。这种传输方式受相对介电常数和电导率的影响发生损耗。海水的相对介电常数和电导率都比较大，所以损耗较小，这也是为什么海事通信用这类通信较多。由于短波通信不像卫星、光纤、电缆通信一样，不需要中继站，所以应用比较广泛，是现代远距离无线电通信的重要手段之一。

1.2.2 短波天线种类

短波天线形式很多，其中应用最多的有对称天线、同相水平天线、倍波天线、角型天线、T型天线、菱形天线、鱼骨形天线等。和长波天线比较，短波天线的有效高度大，辐射电阻大，效率高，方向性良好，增益高，通频带宽。

1.2.3 短波同相水平天线

我局各发射台现使用的短波天线基本上都是同相水平天线，同相水平天线由同相馈电的水平对称振子组成的边射式平面天线阵，为了保证单向的辐射和接收，在阵面的一侧设置反射面。这种天线可用于短波干线通信或广播和米波警戒雷达等。

这种天线使用多个相同对称振子（全波振子或半波振子），在矩形平面内平行排列成M层N列，层间距离为0.5λ0（λ0为设计波长），列间距离为λ0或0.5λ0。相邻两层的振子用双线交叉连接，以便向各层振子同相馈电。从左到右，成对两列振子（作为一组）在最低层分别用列分配馈线相连，成对两组又分别用列分配馈线相连，最终合为一条主馈线连接发射机或接收机，列数为2、4或8等，各列分配馈线连接时严格对称，以保证向各列振子同相馈电。每列各层振子电流等幅，各列振子电流也等幅。

同相水平天线为定向天线，如不计地面影响，最大辐射在边射方向，方位平面和俯仰平面方向图分别取决于阵面的水平和垂直方向的电尺寸Dλ=D/λ（D为实际尺寸，λ为波长），Dλ越大，则主瓣越窄。各振子电流等幅时，零功率和半功率宽度分别近似为115°/Dλ和51°/Dλ。平坦地面对方位平面方向图无影响，但使俯仰平面方向图的最大指向上仰。

1.3 中短波天线的维护

1.3.1 中波天馈线系统大修项目主要有

校验塔桅拉绳的初拉力，使其满足设计值;全面检査塔桅结构，重点检査构件开焊、断裂、连接螺栓松动情况;塔桅拉绳及绝缘架检查，更换器腐蚀或损伤的构件、螺栓及拉绳;馈线系统检查维护大修;抽查地锚，进行防腐处理，地锚杆腐蚀严重的应更换。

1.3.2 短波天馈线系统大修项目主要有

全面检査天线幕，包括天线幕绝缘子的检查及大修;天线幕馈电点检查;天线振子连接点检査;天线振子尾绳及八字线检査;天线下引线检查;钢构件刷漆防腐。

全面检查天线支持物，包括测量塔桅垂直度;对拉绳索具螺旋扣进行涂油保护;检查塔桅结构并刷漆防腐;抽查拉绳地锚杆进行防腐处理，如发现锈蚀严重应立即更换;检査铁塔拉绳，对达到更换标准的应立即更换。

2 高强度绝缘绳的简介

2.1 产品简介

该产品具有良好的机械强度，比同等直径的钢丝缆绳强度高2倍，却比同等直径的钢丝缆绳轻85%左右。其耐用性、耐海水、耐化学药品、耐紫外线辐射及温差反复性均远高于钢丝绳。绳体的材质被广泛应用于防弹衣、安全帽、消防绳等安防行业，现代舰船也采用该产品替代传统的镀锌钢丝绳作为连接和拉力固定装置。

另外，该产品具有良好的绝缘性、抗拉性和柔韧性，国外的大功率中短波发射天线大部分用该产品作为中波塔的拉绳和短波天线振子拉线。该产品从性能、测试报告和使用经验看，都完全满足大功率中短波天线的使用要求。

2.2 高强度绝缘绳型号及抗拉力参数（见表1）

2.3 产品照片及检测报告

2.4 高强度绝缘绳的制作过程

制作过程简单快捷，将连接头和防水胶管套在高强度绝缘绳的两端，用专用工具将绝缘绳两头外保护套去掉，去掉长度根据制作要求确定，把裸露出的绳心打散，越均匀越好，随后将特质安装销插在打散的绳心中心，将其带入到连接头中心，用专用工具打紧安装销，将防水胶管套在连接头上，这样一根高强度绝缘绳就制作完成了。制作完成后进行拉力实验，如无问题便可投入使用。如果工厂化制作加工会更加快捷有效安全。

3 高强度绝缘绳在中短波中的应用

3.1 高强度绝缘绳代替钢绞线使用

3.1.1 钢绞线的简介

钢绞线是由多根钢丝绞合构成的钢铁制品，可分为预应力钢绞线，无粘结钢绞线，镀锌钢绞线等。其碳钢表面可以根据需要增加镀锌层、心铝合金层、包铝层、镀铜层、涂环氧树脂（epoxy coated）等。钢绞线预应力张拉施工设计控制张拉力，是指预应力张拉完成后钢绞线在锚夹具前的拉力。在钢绞线预应力张拉时，钢绞线的外露部分，大部分被锚具和千斤顶所包裹，钢绞线的张拉伸长量无法在钢绞线上直接测量，故只能用测量张拉千斤顶的活塞行程，计算钢绞线的张拉伸长值，但同时还应减掉钢绞线张拉全过程的锚塞回缩量。钢绞线的承载能力应为总牵引力的4-6倍。

3.1.2 在短波天线中钢绞线的使用

钢绞线要配合蛋形绝缘子使用，每2.5-4米一个身子，身子连接中心用蛋形绝缘子连接，采用钢绞线绑扎进行连接，制作整条吊线时，有时会用到很多身子和单形绝缘子，连接后会出现尺寸偏差，通常用索具螺旋扣进行调整，并且质量很重，不便于搬运，沿海地区使用易锈蚀。

3.1.3 高强度绝缘绳代替钢绞线使用

高强度绝缘绳与钢绞线相比具有高强度抗拉性，防腐蚀性，耐高温性，且质量轻，制作方便，一条吊绳只需要两个专用连接头即可，同时还具有蛋形绝缘子的高绝缘性，因此，高强度绝缘绳完全可以代替钢绞线使用。

3.2 高强度绝缘绳代替钢丝绳做中波拉绳

传统的中波拉绳，是用钢丝绳与绝缘件连接而成，通常直径26mm以下拉绳制作采取编插的方法，中间要加绝缘蛋，直径28mm以上的拉繩由于钢丝绳直径大、荷载大，需要浇铸合金锚固头而成（浇铸合金锚固头工艺十分繁琐），将预制好的拉线与绝缘件进行连接，具有高强度和绝缘性。但制作好的拉线相当重，很不利于搬运，给安装带来许多不便;高强度绝缘绳与钢丝绳同等直径时，高强度绝缘绳的抗拉性比钢丝绳高2倍，却比同等直径的钢丝缆绳轻85%左右，也具有很好的绝缘性能，且高强度绝缘绳的制作简单方便，质量轻盈，利于搬运安装。所以高强度绝缘绳完全可以代替原有的钢丝绳和绝缘件，给中波天线的架设维护检修减少工作量。

3.3 高强度绝缘绳为以后的检修维护省去精力

现有的短波天线幕经常出现绝缘断裂，造成天线幕损坏，还有由高频感应引起的连接点虚接造成打火等情况，使用高强度绝缘绳代替部分棒型绝缘子，有效改善天线幕损坏情况，同时可以避免高频打火，消除天线幕故障。

3.4 高强度绝缘绳有利于减少天线垂度

高强度绝缘绳与原有的钢绞线相比，具有材料轻的优点，将原有短波天线幕内的钢绞线用高强度绝缘绳代替减轻天线幕重量，降低垂度，有利于保证铁塔的垂直度。

3.5 高强度绝缘绳在中短波馈线中的应用

高强度绝缘绳在中短波馈线中代替棒型绝缘子，防止棒型绝缘断裂造成馈线损坏，高强度绝缘绳拥有高于棒型绝缘子的抗拉性和绝缘性，可以很好地应用到中短波馈线架设中。

4 高强度绝缘绳有利于短波天线架设向半工厂化方向发展

高强度绝缘绳制造规范，可以严格按照图纸设计要求进行工厂化加工，将做好后的高强度绝缘绳进行有序的标注，架设安装时，只需按照图纸要求，认真解读图纸，按标注顺序使用高强度绝缘绳，有利于短波天线幕的架设安装，节约施工时间，省去钢绞线的下料、绑扎、连接等工序，省去钢丝绳编插，浇铸等繁琐工艺，消除连接时出现尺寸偏差等问题，同时也可省去部分棒型绝缘子，组装时，只需将出场的标准高强度绝缘绳与制作好的天线振子进行连接，便可快捷有效的架设一副短波天线幕。

参考文献

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