李興建

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局706臺(tái)）

中波廣播發(fā)射天線的原理與維護(hù)

李興建

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局706臺(tái)）

摘 要：中波發(fā)射天線是廣播電視臺(tái)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是發(fā)射的重要環(huán)節(jié)，其發(fā)射質(zhì)量的高低有很大聯(lián)系。中波廣播頻段基于電波的傳播特性，白天是靠地波傳播，夜間既有地波，又有天波。中波天線運(yùn)行時(shí)，相關(guān)人員要加強(qiáng)維護(hù)，認(rèn)真了解發(fā)射理論原理，提高維護(hù)質(zhì)量，為廣播電臺(tái)順利播出作出貢獻(xiàn)。本文首先討論中波廣播天線的結(jié)構(gòu)特征，并對(duì)中波廣播發(fā)射天線原理進(jìn)行了分析，從而提出了一些維護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：中波廣播；發(fā)射；天線

中、短波廣播都是調(diào)幅廣播，中波廣播頻段的頻率范圍是526.5～1606.5kHz在該頻段工作的每個(gè)廣播電臺(tái)，在帶寬為9kHz的不同的頻道中傳送各自的節(jié)目，以免相互干擾。其優(yōu)點(diǎn)是覆蓋范圍廣，傳播距離遠(yuǎn)，頻譜利用率高，固定接收和移動(dòng)接收有相同的質(zhì)量，調(diào)幅廣播的接收機(jī)簡(jiǎn)單、廉價(jià)。但是中波廣播也有明顯的缺點(diǎn)，主要是很容易受到干擾，傳輸質(zhì)量較差。無線電波傳播是指在發(fā)射天線與接收天線之間的媒介中電磁波的傳播。中波天線很多種，常見桅桿式、單塔天線或自立塔天線、無頂負(fù)荷單塔天線、斜拉線頂負(fù)荷單塔天線、絕緣自立塔天線等。

1 中波廣播發(fā)射天線的內(nèi)涵

天線是用來輻射或接收無線電波的裝置，其主要是將發(fā)射機(jī)送來的高頻電流能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪ú魉偷娇臻g，或?qū)⒖臻g傳來的電磁波能量轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電流并傳送到接收機(jī)，并定向發(fā)射或接收電磁波。天線的主要特性參量包括：天線的方向性系數(shù)，主要表示最大輻射方向能量的集中程度；天線的效率是指天線的輻射功率與饋線給天線的功率之比；天線的增益系數(shù)是指在給定方向及距離上產(chǎn)生相同場(chǎng)強(qiáng)的條件下，參考天線上的輸入功率與被研究天線的輸人功率之比；天線的仰角主要是指天線的垂直方向圖上最大發(fā)射方向與地平線之間的夾角；天線的工作頻率范圍，也就是天線有效的運(yùn)用頻率范圍。圖1為無線通信系統(tǒng)框圖。

圖1　無線通信系統(tǒng)框圖

2 中波廣播天線發(fā)射原理

2.1 電基本振子

電基本振子又稱電流元，它是指一段理想的高頻電流直導(dǎo)線，其長(zhǎng)度l遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)λ，其半徑a遠(yuǎn)小于l，同時(shí)振子沿線的電流I處處等幅同相。用這樣的電流元可以構(gòu)成實(shí)際的更復(fù)雜的天線，因而電基本振子的輻射特性是研究更復(fù)雜天線輻射特性的基礎(chǔ)。輻射功率取決于電偶極子的電長(zhǎng)度，若幾何長(zhǎng)度不變，頻率越高或波長(zhǎng)越短，則輻射功率越大。因?yàn)橐呀?jīng)假定空間媒質(zhì)不消耗功率且在空間內(nèi)無其他場(chǎng)源，所以輻射功率與距離r無關(guān)。既然輻射出去的能量不再返回波源，為方便起見，將天線輻射的功率看成被一個(gè)等效電阻所吸收的功率，這個(gè)等效電阻就稱為輻射電阻Rr。

2.2 磁基本振子的輻射

磁基本振子又稱磁流元、磁偶極子。盡管它是虛擬的，迄今為止還不能肯定在自然界中是否有孤立的磁荷和磁流存在，但是它可以與一些實(shí)際波源相對(duì)應(yīng)，例如小環(huán)天線或已建立起來的電場(chǎng)波源，用此概念可以簡(jiǎn)化計(jì)算，因此討論它是有必要的。與電基本振子的輻射場(chǎng)相比，磁基本振子的輻射場(chǎng)，可以了解到除了輻射場(chǎng)的極化方向相互正交之外，其他特性完全相同。

2.3 發(fā)射天線原理

對(duì)于垂直接地單振子天線，當(dāng)由單根饋線把高頻電流傳送到天線導(dǎo)體上時(shí)，因?yàn)樘炀€導(dǎo)體終端處于開路，這樣在天線導(dǎo)體上就會(huì)聚集一定數(shù)量的電荷（如圖2）。而且電荷也隨電流而隨時(shí)間發(fā)生變化，在地面上也感應(yīng)電荷，形成地面對(duì)天線輻射場(chǎng)的影響。由于實(shí)際天線上電流分布不均勻所造成天線實(shí)際高度與等效高度出現(xiàn)差別，正是這個(gè)原因，造成天線輻射效率降低。為了提高實(shí)際天線的輻射效率，就得想辦法來改善天線上的電流分布，使其趨于均勻分布。在中波段有時(shí)也需要實(shí)現(xiàn)定向輻射，使輻射場(chǎng)在某一方向得到加強(qiáng)，

在另一些方向上削弱，或不產(chǎn)生輻射，其實(shí)現(xiàn)方法有兩種策略。第一，有源定向輻射，用有源天線實(shí)現(xiàn)定向輻射，指的是用載有同一頻率信號(hào)的天線陣來實(shí)現(xiàn)有方向性的輻射場(chǎng)。采取有源天線構(gòu)成的天線陣達(dá)到定向輻射有兩種形式。第二，無源定向輻射，采用無源天線陣構(gòu)成的定向輻射場(chǎng)，一般只有端射陣形式。給構(gòu)成天線陣的其中一個(gè)陣元天線人為通入高頻電流，另一個(gè)陣元天線采用無源形式，靠電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)輻射。把通電的一個(gè)陣元天線叫有源振子，另一個(gè)叫反射振子，或反射器。當(dāng)電路實(shí)現(xiàn)阻抗匹配時(shí)，將獲得最大的功率傳輸。反之，當(dāng)電路阻抗失配時(shí)，不但得不到最大的功率傳輸，還可能對(duì)電路產(chǎn)生損害。阻抗匹配常見于各級(jí)放大電路之間、放大器與負(fù)載之間、測(cè)量?jī)x器與被測(cè)電路之間、天線與接收機(jī)或發(fā)信機(jī)與天線之間等。例如，擴(kuò)音機(jī)的輸出電路與揚(yáng)聲器之間必須做到阻抗匹配，不匹配時(shí)，擴(kuò)音機(jī)的輸出功率將不能全部送至揚(yáng)聲器。如果揚(yáng)聲器的阻抗遠(yuǎn)小于擴(kuò)音機(jī)的輸出阻抗，擴(kuò)音機(jī)就處于過載狀態(tài)，其末級(jí)功率放大管很容易損壞。反之，如果揚(yáng)聲器的阻抗高于擴(kuò)音機(jī)的輸出阻抗過多，會(huì)引起輸出電壓升高，同樣不利于擴(kuò)音機(jī)的工作，聲音還會(huì)產(chǎn)生失真。因此擴(kuò)音機(jī)電路的輸出阻抗與揚(yáng)聲器的阻抗越接近越好。

3 如何加強(qiáng)中波天線的維護(hù)

要保證發(fā)射機(jī)可以輸出功率，就必須加強(qiáng)對(duì)天線和饋線的維護(hù)，這是發(fā)射臺(tái)的重要組成部分，也是發(fā)射最后環(huán)節(jié)的重要保障。因此，必須加強(qiáng)對(duì)天線的維護(hù)，注重天饋線的維護(hù)，只有這樣才能確保播出的質(zhì)量達(dá)到最好效果。

圖2　垂直接地天線結(jié)構(gòu)原理圖

3.1 加強(qiáng)天線維護(hù)

由于天線大多數(shù)都是暴露在室外，要經(jīng)受常年的風(fēng)吹雨打，隨著季節(jié)和天氣的變化，天線受到了各種有害物質(zhì)的侵蝕，從而造成了塔體老化和銹蝕，導(dǎo)致塔體損壞，塔體一旦損壞，會(huì)阻礙信息傳輸，使廣播無法順利播放。因此，要想確保播放的質(zhì)量，就必須延長(zhǎng)天線的使用壽命，加強(qiáng)對(duì)天線的維護(hù)，采取有效的防護(hù)措施來預(yù)防意外事故發(fā)生。當(dāng)暴風(fēng)雨來臨時(shí)，若可能應(yīng)把天線放下，以免天線被強(qiáng)風(fēng)所刮斷；定期檢查，尤其是在雷雨季節(jié)檢查避雷裝置，需要時(shí)做適當(dāng)調(diào)整；檢查應(yīng)接地的地方接地是否良好，保證有良好的接地；經(jīng)常清潔室內(nèi)天線。只有認(rèn)真地作好天線的維護(hù)和保養(yǎng)，才能使天線始終處于良好的工作狀態(tài)。對(duì)使用天線應(yīng)定期維護(hù)，及時(shí)清除天線絕緣子表面的污穢。緊固天線的螺帽要經(jīng)常除銅銹，涂黃油維護(hù)。在雨雪天氣，要防止因冰水附掛在絕緣子造成天線短路現(xiàn)象。開航前要對(duì)天線全面檢查，特別是在大風(fēng)和臺(tái)風(fēng)季節(jié)，要注意檢查天線的抗風(fēng)力，如果發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施。

3.2 加強(qiáng)日常巡視的檢查

根據(jù)臺(tái)內(nèi)天線、場(chǎng)地大小數(shù)目多少，分期、分區(qū)、檢查并作好記錄。對(duì)天線的維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)當(dāng)有計(jì)劃地定期進(jìn)行檢查、維護(hù)和保養(yǎng)。春、夏之交與秋、冬之交應(yīng)調(diào)接天線的張力；定期檢查天線，天線松緊要適度，不應(yīng)繃得過緊，也不應(yīng)過于松弛；應(yīng)當(dāng)定期地給天線的拉線、卸扣、繩圈和夾頭等上黃油，以避免拉線等被腐蝕；應(yīng)當(dāng)定期地對(duì)天線桅桿敲銹和上防腐漆，避免桅桿被腐蝕；在船舶到港，為裝卸貨而放下天線時(shí)，可檢查一下天線有無斷裂或銅銹，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)更換或清潔；檢查天線絕緣子有無破損，若有破損應(yīng)及時(shí)更換，并應(yīng)經(jīng)常清潔絕緣子，除去所積的煙灰，以提高絕緣強(qiáng)度；應(yīng)定期測(cè)量天線對(duì)地的絕緣強(qiáng)度，若絕緣強(qiáng)度過低，則應(yīng)找出降低的原因，予以排除。

4 結(jié)語

我國中央各省市廣播電視都是以中波為主要的廣播覆蓋波段，隨著中波技術(shù)的波段發(fā)展，各地中波臺(tái)發(fā)射機(jī)額不斷進(jìn)行了改造，而發(fā)射天線是無線開路發(fā)射活動(dòng)中的重要環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣直接決定了受眾的接收質(zhì)量。因此，首先必須要了解中波發(fā)射天線的內(nèi)涵及原理，進(jìn)而在日常工作中加強(qiáng)對(duì)中波天線及場(chǎng)區(qū)的有效維護(hù)，包括天線維護(hù)、電器維護(hù)和結(jié)構(gòu)維護(hù)，同時(shí)，還應(yīng)按計(jì)劃進(jìn)行日常巡視檢查，以確保廣播電視安全播出。

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作者簡(jiǎn)介：李興建（1963-），男，現(xiàn)任職務(wù)助理工程師，在貴州省新聞出版廣電局706臺(tái)從事值機(jī)及機(jī)器維護(hù)管理工作。