中波发射天线绝缘底座的最大耐压值分析与计算

谢 利

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 010010

引 言

广播发射塔由于塔身需要保持与地面的绝缘，故采用在发射塔的底部安装绝缘底座来实现绝缘，并且绝缘底座的绝缘电压等级必须大于天线承受的最大功率所对应的电压等级。如果绝缘电压的等级达不到要求，就可能造成天线输入电压击穿绝缘底座，进而对整个中波拉线塔的稳定性造成破坏。

日常的绝缘底座维护相对简单，只需要定期的查看，但要注意观察。由于绝缘底座长期承受高频电压，且一直处于环境较差的户外，所以很可能会出现绝缘底座裂纹和抱箍开裂，从而导致其绝缘度降低，影响正常播出。

610台的中波拉线北塔采用两部50kW发射机共用的双频共塔模式，在近期的检修过程中发现北塔的绝缘底座出现裂痕，须及时更换绝缘底座。在选取绝缘底座的过程中，必须要考虑绝缘底座的最大耐压值，以确保绝缘底座不会被高频电压击穿。

根据《中短波广播发射台设计规范》的要求，中波发射塔的绝缘底座可以承受的最大电压，要求在绝缘底座的每厘米的高度面上要小于等于1.0KV，610台所选取绝缘底座为高76cm的桶型高频绝缘底座，可承受的最大电压等级为76KV。

1 天线输入阻抗Z

中波天线的输入阻抗是一个复数阻抗，数学表达式为Z=R±jA。

R为天线的辐射电阻，它的阻值体现了广播发射天线将射频电流转变成电磁波辐射的能力，电阻值越大天线的辐射能力就越强。天线的效率是由辐射电阻与地网的接地电阻共同决定的，辐射电阻的阻值越大，天线的效率就越高。在中波频段内，辐射电阻值大小基本上与频率高低成正比关系。

A为天线的辐射电抗，就是把天线阻抗中的虚部称作天线辐射电抗。电抗部分的大小与性质是由天线辐射体自身来决定的，在中波频段内辐射电抗值大小与频率高低成先高后低的关系。

Z输入阻抗是天线最重要的一个指标，但是往往测量值与计算值之间存在很大误差。天线输入阻抗的大小与发射机的频率、发射塔的高度、发射机的载波功率、发射天线的等效直径都有关系，所以要用网络分析仪对天线输入阻抗直接进行测量。

测量时，在天线馈点上，将网络分析仪接地端接在地网、地井与天调室屏蔽连接端的铜皮上，测量端接在发射塔下端的馈线上。开机选取对应的频率进行开路和短路的校准，并进行测量，查看测量数据进行调整，直到输入阻抗为最佳。

2 中波发射塔绝缘底座最大耐压电压E

发射塔底座最大电压计算公式为：

其中，P—发射机的发射功率，单位W。

R—天线的辐射电阻，单位Ω。

S—发射机的最大调幅度，不超过百分之140%。

A—天线辐射电抗，单位Ω。

V—感应电动势，单位V，一般不超过300V。

610台北塔天线为675KHz和1458KHz两部50kW发射机所组成的双频共塔天线，高为102米，发射功率均为50kW。

其中，内蒙古汉语新闻综合广播的频率为675KHz，实测天线输入阻抗为Z=17-j101，代入公式：

内蒙古蒙语新闻综合广播的频率为1458KHz，实测天线输入阻抗为Z=730+j182，代入公式：

可以得到发射塔底座的最大电压E=E1+E2=47.23KV。

由于绝缘底座最大耐压76KV远远大于发射塔电压，并且有28KV的耐压余量，所以选取高度为76cm的绝缘底座完全可以满足发射塔安全稳定的性能对其绝缘底座的要求。

3 610台其它三座中波发射塔的耐压值大小的分析与计算

由于北中波发射塔的绝缘底座出现裂痕，在例行检修中被及时发现，并且通过计算得出绝缘底座最大电压值，选择了合适高度的绝缘底座替换，从而保证了发射机的安全播出。

为了防患于未然，以便在将来其他三座发射塔出现同样的问题时能第一时间拿出解决方案，现将东塔、西塔、南塔三座中波拉线塔的最大耐压值计算出来。计算结果如下：

东塔：中央人民广播电台中国之声549KHz与中央人民广播电台经济之声855KHz双频共塔，发射功率均为10kW，塔高76M。经测量得到，549KHz天线输入阻抗Z=10-j214；855KHz天线输入阻抗Z=29.5-j17.5。从而计算得到E=E1+E2=27.23+2.912=30.14KV。

西塔，中央人民广播电台民族之声1305KHz与呼和浩特广播电视台综合广播945KHz双频共塔，发射功率均为10kW，塔高76米。经测量得到，1305KHz天线输入阻抗Z=273+j272；945KHz天线输入阻抗Z=44.5+j35。从而计算得到E=E1+E2=9.66+3.78=13.44KV。

南塔：内蒙古人民广播电台农村牧区广播1557KHz单频发射，发射功率为10kW，塔高76米。经测量得到，1557KHz天线输入阻抗Z=705-j197；从而计算得到E=11.34KV。

通过以上的计算可以得出三座塔的绝缘底座的最大电压都与76KV有较大距离，在备份绝缘底座时可统一选取高为76厘米的桶型高频绝缘底座，完全可以满足天线对绝缘底座的要求。

结束语

中波天线输入阻抗在平时的天馈线系统维护中往往容易被人忽略。实际上天线输入阻抗的大小直接影响天线对绝缘底座最大耐压值的要求，并随频率的变化其阻值的大小波动巨大，且不与频率大小成严格正比例关系。近年来，双频共塔甚至三频共塔技术的应用，对天线绝缘底座耐压最大值有了新的要求。由于绝缘底座的稳定性直接影响发射塔塔身的稳定性，所以要对绝缘底座最大耐压值这个指标要引起足够的重视，以保质保量的完成播出任务。在更换绝缘底座或者发射频率发生改变时，一定要对天线输入阻抗重新测量，确保绝缘底座最大耐电压值大于发射天线最大电压值。