中波广播发射天线技术参数与维护的研究

范潇匀

中波广播在526.5kHz～1 606.5kHz 的频段区间内进行信号的传输，可以覆盖较广的区域，节目信号在传输中比较稳定，且具有很强的绕射能力[1]，是我区农村牧区和高山台站广播无线覆盖的主要方式之一，也是广大村民、牧民及偏远地区听众获取信息的重要途径。随着我国城镇化的加速发展，城郊地区的高楼鳞次栉比，致使原来那些位于城市周边及郊区的大部分中波广播发射天线场地被高楼大厦等建筑物所包围，严重影响了中波广播的传输质量，不同程度地降低了中波天线信号的有效覆盖范围。同时发射天线场地也遭受着不同程度的人为破坏。因此，科学合理的选择中波广播发射天线的主要技术参数、及时恰当的天线维护是确保广播节目信号覆盖范围和传输质量的重要技术手段。

1 中波广播发射天线主要技术参数

中波广播发射天线的作用是将发射机通过馈线传送来的已经被调制好的高频电流转换为无线电磁波并将其辐射到周边需要覆盖的区域，以便听众能够及时收听节目。天线高度、地网、发射天线效率、输入阻抗主要技术参数指标共同决定着发射天线的工作性能。

1.1 天线高度

中波发射天线高度直接决定着中波天线的辐射场强，天线高度越高，相同距离点上，地平面上的辐射场强就越大，信号的覆盖范围也就越广。通过分别对天线高度为0.25λ、0.5λ、0.64λ、0.75λ时天线的辐射场型分析得知，随着天线高度的增大，地面场强逐渐增强，特别是在高度达到0.64λ时，地面场强几乎达到最大值。但是当天线高度达到0.5λ 以上时，辐射出现主瓣外的副瓣，进而在近场区产生干扰地波的天波，辐射强度有所衰减。当天线高度约为发射频率波长的一半即0.53λ 时，既可以满足具有较强的地波辐射场强，同时也不会形成干扰地波的衰减区，是最合理的天线高度选择。

1.2 地网

中波广播发射天线是以大地作为辐射电流的回路，大地的电阻较大，因此中波信号在大地传输中会产生损耗。敷设地网的导线电阻远小于大地的电阻，把地网作为天线辐射电流的回路，可以有效减少损耗。

中波天线地网是将裸铜导线以天线铁塔基部中心为圆心，呈自行车轮辐条状敷设在天线铁塔底部约300mm～600mm 的土壤下面。地网导线通常选用直径为2mm～3mm 的硬铜线，相邻导线间的敷设角度一般设定为3°，具体数量根据中波天线铁塔的高度与地面的状况具体确定。

由于包头中心台发射科地处比较干旱区域，土壤的导电率不高，因此地网的导线按照120 根敷设。另外，敷设地网的半径在天线电磁感应区，约50-80m，在此区域的损耗主要是大地损耗，因此敷设地网可以有效降低损耗。

1.3 发射天线的效率

由于天线的导电、介质等原因会产生损耗，因此天线不能全部把从发射机接收过来的信号功率都辐射出去。发射天线的效率ηα 就是用来衡量天线将输入功率Pa 转换为辐射功率Pin 的有效程度，一般而言天线的效率不会大于1，计算式为，Iam是输入点最大电流，L0是天线高度[2]。由此可以看出，天线高度直接决定着发射天线的效率。因此，合理选择天线高度参数可以尽可能的提高发射天线的效率。

1.4 输入阻抗

中波广播发射天线是通过馈线系统与发射机相连接的，其中天线便充当了发射机的负载，可等效为一个阻抗，即为天线的输入阻抗。天线的特性阻抗与馈线的特性阻抗相等时，称为阻抗匹配。如果阻抗匹配，则天线几乎可以吸收馈线系统传输的全部功率。如果阻抗不匹配，馈线传送到天线的信号将被天线系统反射回来并产生损耗，致使辐射效率下降。因此输入阻抗的大小决定了天线与传输系统的阻抗匹配，对天线的辐射效率、地网设计等有着重要的影响。通过合理选择天线高度参数以实现阻抗匹配。

2 中波广播发射天线的维护

中波广播发射天线在运行中，需要对天线系统设备设施进行必要及时的日常维护，对天线场区及周围的人群进行保护，同时要做好防雷措施，确保发射天线可以安全地、可靠地、最大化地发挥其作用。

2.1 发射天线的日常维护

通过对发射天线设备进行日常养护和维修，使其达到正常工作状态，确保各系统的各项技术指标符合标准。

包头中心台发射科承担7 套中波广播节目的发射任务，有两座76m 中波拉线塔和两座32m 锥形小天线，其中3 座双频共塔、1 座单频单塔（自立塔）。按照季检、月检、半月检、周检检修计划，以“包干到组”的方式对天馈线、天调网络、塔桅、地网、地锚、接地设施等进行深入细致的检查，及时消除故障隐患。包头地处风沙较大地区，每年春季会有较长时间的沙尘暴天气。因此在风沙较大、雨水较多的季节，加大对天线的巡查检查力度，及时加固螺栓、清洁灰尘，对已生锈的部件去除锈斑并喷补防腐漆。在季节交替时，对调配网络和进行测试并及时作出调整，以适应气候的变化。

2.2 天线场区及周围人群的保护

中波广播天线塔四周如果有高大的建筑物群，这些建筑物群就会阻挡电磁波的辐射行径，从而削弱了中波传输的绕射能力，不同程度降低了中波广播信号的覆盖率。为确保中波广播天线的正常辐射及覆盖范围，就必须采取合理的保护措施加强对中波广播天线区的保护。我国对中波广播天线区周围建筑物的规定：在距离中波广播天线铁塔小于250m且仰角大于3°的空间范围内不允许修建高楼，即d≥250+h/sin3°，d表示建筑物与天线的距离，h表示建筑物的高度[3]。

中波广播天线在将已调制高频电流转换为无线电磁波并传输的过程中伴随有电磁污染的产生，在距离天线铁塔250m 内的天线近场区，天线发射出去或返回来的电磁能形成了较大的磁场和电场，从而产生了电磁污染，会给周围人群造成一定程度的危害。因此不仅要对中波天线场区进行保护，还需要对天线区周围的人群进行保护。

包头中心台发射科的4 座天线铁塔安全区及周围建筑物均符合国家相关规定，但是随着周边区域的开发建设，居民及流动人群越来越多。为更好地保护天线场区并与周围人群隔离，发射科在发射天线周围砌了围墙，并在四周增设了高清摄像头，全天候、全方位的对天线区进行监控，及时发现并阻止外来人员误入天线场区而造成伤害。

2.3 发射天线的防雷措施

包头中心台发射科的4 座天线铁塔高度均在30m 以上，且四周比较空旷，如果防雷措施不得当，天线铁塔就充当了避雷针。在雷雨天气，天线会引入雷电电流，从而对发射机和天调网络产生损坏。因此需要对发射天线采取必要的防雷措施以减小损坏。

以一部功率为10kW 的中波广播发射机为例，其载波频率为675kHz，天线高度为32m，在雷雨天气时天线会引入雷电电流，造成发射机的功放模块多次被烧坏。为此我们进行了防雷技术改造：

1）在该天线铁塔的基座部位增加两个放电球，使放电球的数量达到三个，并将放电球调整到合理的位置。同时在天调网络调配室安装一个石墨放电球。

2）在天调网络中加装一个电感L2 和隔离电容C0，L2、C0 组成的回路可以将雷电电流直接引入大地泄放，并对雷电进行隔离。

经过一段时间对该发射机的监测发现：在雷雨天气时，发射机没有掉高压自保，功放模块也没有被烧坏，面板上的天线驻波比指示灯有轻微的闪烁，发射机运行正常稳定。

3 结束语

文章分析了中波广播发射天线的主要技术参数的合理选择，结合包头中心台发射科的发射天线实际情况，研究了发射天线的日常维护、天线场区及周围人群的保护措施，并以10kW 发射机为例研究了防雷措施，对发射科提高中波广播发射天线的性能、传输质量、覆盖范围以及安全运行具有重要的作用和积极的意义。