中波发射台天馈线系统的分析

高东升

内蒙古自治区广播电视传输发射中心610台 内蒙古 呼和浩特市 010080

概 述

中波广播的频率范围为526.5～1606.5kHz，频 率 间 隔 为9kHz。从标称载频531kHz到1602kHz之间共有120个频道，是以地面波绕射传输为主，以电离层反射传输为辅的传播方式，覆盖距离与周围环境、发射机功率、发射频率、天线结构、地网铺设、网络匹配、地导系数和传播路径等因素有关。天馈线系统包括馈线、调配网络、地网和天线，每部分都直接影响着信号传输的质量，共同决定了天线的辐射效率以及可用最低场强的覆盖距离。

1 天馈线系统

1.1 馈线

馈线最重要的参数是特性阻抗，在允许的频率范围内，馈线上任何一点的阻抗都是一常数。按馈线阻抗来分，常见的有150Ω、75Ω、50Ω三种，根据发射机输出功率以及天线阻抗来选择不同特性阻抗的馈线。

馈线应根据发射机的功率选用恰当的规格型号，根据发射机的频率以及与天线的距离选用适合的长度，配套使用相一致的电缆头、底座。馈线一般由内外2层波纹铜管和最外层的绝缘橡胶组成，内层导线用于射频传输，外层导线接地，起屏蔽作用，以减少沿内层导线传输的高频能量以辐射的形式外泄，内、外层导线之间为绝缘气体。中波馈线是以地电流形成回路，为减少损耗，沿架空馈线的地面下埋设地线，地线沿每根馈线杆与馈线的外层导线焊接。

1.2 天线调配网络

天线调配网络的设计和维护与传统的电子管发射机相比，要求更高、更细致。不仅要考虑载波频率的阻抗匹配，更要考虑通带内的幅频特性，既要让通频带内的广播信号（有用信号）低耗的顺利通过，又要阻止无用的干扰信号通过，特别是台内其它频率的广播信号通过天线倒送。

通常情况下，一个发射台内的广播频率间隔不宜小于100kHz；双频共塔的两个发射频率之比不应小于1.25。否则，网络设计的难度大大增加，天馈线系统的效率降低，匹配后的阻抗易受外界温度影响，维护难度增加。天线及调配网络被雷击后，可能引起发射机场效应管损坏，因而网络上设置了90°相移网络、石墨放电球、隔直电容、微亨级电感用于防雷。

1.3 地网

为了减少地电流引起的损失，一般是在地面以下采用向外霜射线构成的地网，地网必须与塔底的地井良好地连接，接地电阻通常要求小于2Ω。干旱地区的地井应预留注水管，在旱季可灌注粗盐和水，保持地网的稳定性。否则，将影响发射机的正常稳定地工作，同时将直接影响发射效果。

地网铺设的深度一般在0.2～0.5米，在耕地可埋设0.7米深。导线的根数约为120根，导线为直径3毫米的铜包钢，长度必须大于天线的高度，普遍为120米。对于年久失修的地网线，应经常维护和必要的修复。利用原有天馈线系统投入使用的新发射机，应先完成天线地网维护和修复工作，然后进行天线阻抗测试。这样才能保证测量和调试的可靠性，才能保证发射机的稳定和安全。

1.4 天线

天线可以将传输线送来的射频已调波电能转换成向空间传播的电磁波能量，只有当天线的有效高度与工作波长相比拟时，才能有效地辐射电磁波。对于直立式中波天线来说，地波最强的高度是0.64λ（λ为发射频率的波长），但对推远衰落区最有利的高度是0.53λ，此时辐射效率最高，即使不铺设地网，也有较高的效率，因而将有效高度H=0.53λ称为天线工作的最佳高度，又称为反衰落高度，理论上最低高度应大于0.25λ才能有效地辐射电磁波。实际应用中，中波天线的高度一般在工作频率的0.2～0.53λ范围内。

中波天线与地面相当于电容的两极，地面也是整个回路的一部分。当电流通过地表时就会产生损失，且天线底附近的损失最大，离天线底端的距离越远损失越小。为了尽量减小这部分损失，可以在地面下铺设地网，因此地网一般长度约为工作频率的半个波长。大于半波长以外的损失，属于电波传播的损失，不属于感应场范围，即与天线的效率无关。

2 故障处理

2.1 天线的有效高度不够，发射机运行状态不稳

中波发射台多采用高度为76米的拉线塔，按照理论计算：天线最低高度H=0.2λ，ν=f*λ（ν为光速），可以得出波长λ为380米，频率f=789kHz，即76米的中波天线适合发射频率高于789kHz的节目。对于比789kHz低的频率来说，天线实部电阻R比较小，天线的辐射效率也因实部电阻变小而降低。因为天线在实际工作中需要天线底部输入阻抗，而不是辐射阻抗。若输入实部电阻太低，发射机效率不高，而且虚部阻抗大，即天线的品质因数Q值会很高（Q值为虚部与实部比值的绝对值），造成天线工作时边带频率的阻抗与载频的阻抗相差较大，使发射机在载波工作（不接音频）时正常，调幅工作（接入音频）时运行状态不稳定，指标有时好有时差，节目信号出现高音频，会出现发射机调制时驻波比增大导致降功率，甚至是关功放的现象。对此比较有效的解决措施包括：给天线加顶、将低频节目迁移至较高天线、加高天线、调配网络设计为Q值的π网络。

2.2 地网使用年限过久

中波发射机运行状态不稳，时常出现天线零位值变大，比如，当天通过调整发射机输出网络的调载和调谐旋钮，可以将天线零位值降下来，次日天线零位值又变大，而且这种现象多发生在夜间和早上。考虑到天线电压驻波比会受到天气温度、刮风下雨等因素的影响，但引起的变化比较小。待发射机停机后，对天线调配网络进行详细检查和指标测试，未发现任何异常，用地阻仪测试地阻，比以前记录的值略大。按照经验，在地网区域抛洒降阻剂并灌水，发射机稳定运行了两个月，又出现类似症状，决定更换地网。在铺设新地网时发现，旧地网很多导线损坏、断裂，尤其是从地井接到调配室的扁铜皮，地埋的部分铜皮被锈蚀到薄如蝉翼、有的已经断开，更换为新地网后，再未出现过类似驻波比的故障。地网引起的故障很难快速恢复，因而要重视日常的检修维护，做好地网的地阻测试及记录工作。根据地质情况，定期更换地网，确保广播电视节目安全播出。

3 总 结

天馈线系统是中波发射台节目播出的最后一环，从业人员一定要熟悉天馈线系统每部分的内在联系，包括天线调配网络和射频电缆的阻抗必须严格匹配，并具有良好的通带特性，发射台的各发射频率互为干扰频率，天线底座以及调配网络的放电球间隙要调整恰当。日常要做好馈线的绝缘度测试和定期充气、天线调配网络的测试与调整、地网阻抗测试等维护工作。