中波广播发射天线的原理与维护策略

黄河 陈发才

【摘要】中波广播技术具有性能好、使用方便等优势，在我国广播事业的发展中发挥着重要作用。但是，中波广播发射天线在长时间运行中经常会出现老化损坏等故障，从而导致广播信号的传输稳定性受到影响。为保障中波广播信号传输质量，就要明确中波广播发射天线安全维护要点，采取有效的设备维护与故障检修措施。本文阐述了中波广播发射天线的原理，介绍了常见的中波广播发射天线，并对中波广播发射天线的维护要点展开了探讨。

【关键词】中波广播；发射天线；原理；维护

中图分类号：TN92                            文献标识码：A                            DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.10.009

中波广播发射天线是中波广播信号传输辐射的设备，主要用于中波广播信号的发射，其主要的传播方式是以地面波为主，以电离层反射波传输为辅。确保中波广播发射天线安全高效运行的检修维护也相当重要，应进行定期检查，针对各个部件的维护需求采取针对性维护措施，如有老化或损坏严重的部件，要及时进行更换维护。本文结合中波广播发射天线原理和常见的几种中波广播发射天线的形式、结构，探讨了中波广播发射天线安全维护要点、故障检修措施和策略，以引起对中波广播发射天线维护重要性的认识，保证广播的高质量安全传输。

1. 中波广播发射天线的原理

无线电信号的发送与接收过程本质上是电磁波的传递和转化过程，通过发射设备将信号转换为电磁波并在空间上释放，由接收端天线接收信号，通过接收设备的综合处理，转换为目标信息，从而实现传输过程[1]，无线电技术在广播电视工程领域得到了广泛的应用。中波广播发射主要依靠天线发送无线电波，通过转换器处理后，将这些电波转换为视听内容。因此，天线在中波广播中发挥着关键作用。

在参数方面，中波广播的频率一般在526.5～1606.5 kHz之间，波长介于186.7～569.8 m之间。处于这一频段的电波主要是通过天波和地波进行电波传播。地波是由天线产生的沿着地球表面向其周边扩散的电磁波[2]。中波广播发射系统中主要以地波传输为主，具有很强的抗干扰能力。随着传播距离的延长，地波的场强也会逐步降低，但在几十到百余千米范围内均能够保持稳定的信号辐射区。中波天线可将高仰角辐射电波传输到电离层的E层，产生能够传播数百甚至数千公里的天波。天波指大气层中电离层反射传播的电波，也叫作电离层反射波，其传播距离较远，一般在1000公里以上[3]。虽然天波传播距离更远，但其稳定性不如地波，同时传播衰减所涉及的变量也更大。为了确保收听质量，在选择中波广播发射天线时，要优先考虑高仰角辐射小、对地波场强度具有增幅效果的天线。为了确保信号能够正常地传输，就必须根据实际情况合理确定天线的最佳高度。

2. 常见的中波广播发射天线形式

2.1 桅杆式中波天线

桅杆式中波天线最为常见，可单塔使用，也可由多个塔组成天线阵使用。由钢管焊接成三角形截面钢结构塔节，其主要参数为高度和三角形截面的边宽，一般由设计方根据发射频率和功率等因素进行设计。塔节之间使用法兰盘和螺栓连接，底部放置在绝缘子基座上，塔体桅杆由镀锌钢丝拉绳链接在地锚上以确保天线的垂直度和安全性，一般为相隔120度的三个方向上有拉绳，拉绳的层数视桅杆的高度而定，为确保天线的绝缘性，拉绳用多个蛋形绝缘子隔开分段连接。同时底部还需安装石墨材料或铜制成的放电球，减少雷电对设备的破坏和对中波广播的影响。

2.1.1 无顶负荷桅杆式单塔天线

单塔天线是当前广播电视工程领域最为常见的一种，为了进一步满足公众对广播和电视产业发展的期望，对单塔天线技术的深入研究和实际应用至关重要[5]。单塔天线受到的外界干扰程度主要取决于天线的绝缘性能，如果单塔天线的绝缘性较差，那么外部的电磁波可能会对中波的发射产生干扰，导致外界电磁波与天线产生的电磁波发生碰撞，进而影响信号的稳定发射和质量，所以确保绝缘性能至关重要。单塔天线的高度必须达到信号发射的标准，根据服务范围、投资规模和场地大小进行适当的选择。一般不宜选在0.4倍播出频率波长附近的阻抗谐振区内，此时输入阻抗的变动剧烈，将引起调配的困难。如10 kW以下的中波台采用这种形式天线的很多，一般选用边宽500 mm的轻型塔。

2.1.2 斜拉线顶负荷桅杆式单塔天线

在中波段的低频端，如频率在1000 kHz以下时，铁塔高度不够则采用斜拉线顶负荷的办法，使铁塔高度和斜拉线等效高度之和，即天线的有效高度不小于λ/4，是经济可行的办法。

当铁塔高度小于λ/4时，输入阻抗的电阻部分变小，天线的辐射效率将因地电阻的影响而有所降低。此时可加装斜拉线作为顶负荷以增加铁塔天线的有效高度。顶负荷斜拉线用铜线或钢绞线，长度由频率、功率和主塔体高度计算决定，它的顶端直接与铁塔连接，终端连接带金属帽的棒形绝缘后，再用蛋形绝缘子分段的钢绞线固定到地锚上，共3根，彼此相隔120°，装在铁塔的三方拉绳上。

顶负荷单塔天线在实际应用中展示出了更强的频率适应性，对电磁波的控制效果更好，相较于传统的单塔天线，顶负荷单塔天线拥有更大的覆盖范围，更强的方向性优势，更低的塔高和频率，这有助于控制中波广播发射总成本[4]。但在实际应用中，这种天线也面临一定的限制性因素，由于其频率偏低，在信号发射的过程中，电流通常也会低于其他天线，会降低信号强度，这可能会导致中波发射过程中信号的传输距离缩短。在选择这种发射天线的情况下，必须对其弱项进行针对性的改进，例如可以选择小尺寸的圆极化结构，或是增加天线数量，提高发射系统整体效率，提高天线在信号发射过程中的电流，使信号传输强度得到提升。

2.2 自立式中波天线

常见的自立式中波天线为正方形或正三角形截面钢构铁塔，很好地利用材料的性能构建出抛物线型外形，塔身构件采用高科技防腐处理，能更好地适应大温差、高湿度、沿海地区的强腐蚀等的环境，基本能达到免维护或减少维护支出，且占地面积和相同高度的桅杆式中波天线相比少很多，具有较好经济性。根据馈电方式分为串馈式和并馈式。主要区别是塔脚是否与大地绝缘从而区分塔体的作用。

2.2.1 串馈自立式中波天线

串馈自立式中波天线塔是常见的典型自立式中波发射塔。其每个塔脚底部都带有绝缘子的特制底座与塔架和地基基础相连，整个塔体与大地是绝缘的，而且绝缘底座是串馈式自立中波天线的关键部件，不仅要有足够的承重强度，还要具备相当的绝缘度。

2.2.2 并馈自立式中波天线（SFA）

并馈自立式中波天线（SFA）是一种新型中波发射天线，它所采用的是自立铁塔。主要由自立塔、馈电平台、导线（馈电用）、带防护栏的登高梯、带绝缘支撑的馈电点、地网线组成。采用普通的自立铁塔作为支持结构，塔架外形及塔架截面都可以根据受力、美观等不同情况分别设计。并馈式自立中波天线取消了绝缘底座、绝缘拉绳，节省了占地面积，但在铁塔下面仍需要铺设地网。铁塔直流接地，使发射系统的放电更加快速、有效，有效提高发射系统的防雷效果，可以承受大功率发射，也可多频工作，同时也可在其上安装FM、TV等各种天线而不影响其正常工作，提高塔体的利用效率。

并馈自立式中波天线可以将多个频段进行整合，在信号传输过程中能够发挥出优秀的增益作用。并馈自立式中波天线由天线塔与辅助设备构成，辅助设备大多为导线组。当并馈自立式中波天线传输中波信号时，导线会产生电流传递，提高天线的电流容量，为保持信号场强提供必要的支持。并馈自立式中波天线基于振子发射中波信号，由振子产生的电磁波会以与地面垂直的方式进行振荡扩展，以此达到信号的发送和覆盖的目的。

2.3 中波广播发射天线的地网、馈线和匹配网络

影响中波广播发射天线在实际应用中传输效率和稳定性的部件还有地网、馈线和匹配网络。地网一般以塔身底部作为中心，以每3o一根将120根铜导线均匀敷设在地面，作为传输介质确保信号正常传递。此外，地网导线的埋设深度越浅，地面信号的损耗也会越少，埋设深度一般在30cm，最大化中波天线的实际增益。同时，想要使中波天线发挥出良好的辐射性能，必须确保在频率范围内，天线输入阻抗与发射机的阻抗相互匹配，需要在天线与发射机之间设置能调整阻抗的匹配网络。一般情况下，由于中波天线位置通常距机房有一段距离，为了确保广播信号按要求传输至发射天线，还需架设导线作为信号的传输介质，也就是馈线，馈线的长度要满足使用规范要求，一般使用宽带金属波导。

3. 中波广播发射天线安全维护要点

3.1 中波广播发射天线常规检查维护

在广播电视工程中，对中波发射天线进行定期的保养维护至关重要，采取精准高效的维护策略，能够保证天线的稳定运行，降低中波发射天线出现故障的可能性。在常规的检查维护中，需要检查天线的外观和基础参数，确保天线保持安全稳定的运行状态。在维修时，要严格按照相关要求执行各项操作，避免造成二次损害等不必要的损失，这样才能够精准判断故障发生的位置和原因。定期开展常规性检查维护，能够及时识别潜在的故障风险。

例如在中波发射天线的养护中，如果绝缘基座、拉线绝缘子出现损坏或者老化的情况，就要立即更换新的绝缘基座、拉线绝缘子，避免发生严重破损对天线等固定资产及中波信号传输造成干扰。在制定常规性检查和维护制度时，有必要明确规定常规检查的频率，一般要保持每周进行一次常规检查并做好详细的过程和内容记录，包括设备故障、系统缺陷等在检查中发现的故障，检查结果及时反馈，以便于进行集中处理，确保能够及时发现存在的故障隐患。与此同时，负责检查的相关人员必须进行签名确认，如发生异常也可以依据检查记录确定责任人，也方便及时了解天线当前的运行状态，为后续的天线维护提供有效的依据。中波天线的检查维护是一项系统性极强的工作，必须遵循特定的操作流程。例如要根据不同的天线类型采取相应的检查流程，执行标准化的检查流程，确保在检查过程中不会发生任何遗漏。在基础检查工作中，也要密切关注各种环境因素的变化，比如季节性温度波动对中波天线发射效果的影响等。并馈式自立塔天线松紧度对于信号有很大影响，它直接决定着信噪比。在热胀冷缩现象的作用下，夏季温度较高的情况下，天线可能会变得松弛，因此在常规性检查中要注意这一点，及时拧紧天线。

3.2 使用仪器设备测量中波广播发射天线的性能

在对中波广播发射天线性能进行评估时，有必要使用具备高度精确性的仪器设备。中波发射天线具有多种类型，并且检查设备也有着不同用途，所以在中波广播发射天线的性能检测中，选择的检查设备与天线之间要具有适配性，这样可以确保测量数据的准确性。如果不能够保持良好的配合状态，则很容易造成测量误差，影响到整个系统运行的稳定性与精确性。基于中波广播信号发射的实际工作经验，当前在评估中波广播发射天线性能过程中已经有多种方法，如电流测量法、电压测量法、电阻测量法、使用经纬仪测量垂直度等方法。尽管不同的测量技术在应用的广度和精确度上存在差异，但它们的核心理念是确保中波广播发射天线的高效稳定和安全。

3.3 中波广播发射天线电气系统维护

在广播系统的构造中，中波广播发射天线的电气系统发挥着核心的基础架构功能，因此，必须重视中波广播发射天线电气系统的检修和维护，确保中波广播发射天线能够正常运行。对于中波广播发射天线电气系统的维护，重点在于以下几方面。首先，电气系统需要定期清洁，使其能够在整洁的工作环境中运行，并在节目停播期间，对设备进行必要的测试和检查。检查匹配网络及馈线的各个组件是否处于正常运行状态，天线的垂直度、电容量、电感量等参数都是关键的检查项目，记录电路的行波系数以及铁塔的腐蚀状况，在出现明显的异常情况时立即进行处理。其次，有必要定期检查中波广播天线电气设备所在的室内环境，对可能干扰发射信号的，如温度、湿度、接地电阻等各种因素进行详细排查和处理。对于已经出现故障或明显损坏的器件进行更换或维修。在执行维修工作时要制定完善的安全防护措施，必须放置警示标识牌，以免造成安全事故。

3.4 中波广播发射天线地网检查

地网是中波天线的重要组成，在日常使用中需要加大对地网的管理与维修力度。中波广播发射天线在运行期间，电流是不可或缺的，地网是电流的主要来源。因此，为了保证中波广播发射天线能够正常运行，必须确保地网的完整性和安全性。例如，在天线匹配阻抗频繁发生变化时，可能是天线地网及接地系统受到腐蚀或损坏导致的，应及时对接地电阻测量及地网布线排查，如发现脱焊或破坏断开，要及时进行补焊及连接。如因使用时间较长而导致腐蚀老化和断开，则应视情况重新敷设地网，确保地网工作正常。除此之外，天线场地及其周边的布局也必须采取适当的保护措施，可设置铁丝网和安全围墙等，防止因异物进入造成破坏和引发短路故障。

4. 结束语

中波广播发射天线作为发射台的核心设备，其运行质量直接影响广播信号的传输质量和安全播出保障。因此，我们需要严格遵循国家和行业标准，对中波广播发射天线进行检修，做好日常维护，定期进行常规和重点检查，预防故障的发生，确保中波广播发射天线安全高效运行，更加优质高效地完成播出任务。

参考文献：

[1]姚克.中波发射天线技术及地网设计对发射机输出功率的影响分析[J].电子世界，2021（18）：67-68.

[2]沈代承.中波广播发射天线构成原理及地网对发射机输出功率的影响分析[J].数字传媒研究，2020，37（12）：54-56.

[3]刘辉.相邻中波广播发射天线射频干扰故障分析与处理[J].广播电视信息，2020（03）：81-83.

[4]夏芳.中波广播桅杆式天线相关技术要求与日常维护[J].电子世界，2020（05）：147-148.

[5]赵长龙.常见中波广播发射天线的构成原理与技术维护[J].科技传播，2020，12（02）：79-80.