吳宗杰 李興建

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局706臺(tái)）

淺談中波天線的輻射原理

吳宗杰 李興建

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局706臺(tái)）

中波廣播的頻率范圍為562.5～1606.5 kHz，頻率間隔為9 kHz，從標(biāo)稱載頻531 kHz到1602 kHz，共有120個(gè)頻道。中波是以天波和地波兩種方式傳播的。發(fā)射機(jī)的輻射場(chǎng)強(qiáng)受天線結(jié)構(gòu)、地網(wǎng)輔設(shè)、網(wǎng)絡(luò)匹配與地導(dǎo)系數(shù)和傳播路徑等因素影響很大，中波段的電磁波在沿地面?zhèn)鞑r(shí)損耗較小，傳播距離比較遠(yuǎn)，因此，多用地波傳播。其垂直極化波的損耗低于水平極化波的損耗。因此，中波發(fā)射天線多采用垂直接地天線，以獲得垂直極化的地面波。

中波天線；地網(wǎng)；輻射原理；LC振蕩回路

1 中波發(fā)射天線概述

在中波廣播中多采用鐵塔天線作幅射體，其高度應(yīng)為0.53λ時(shí)具有抗衰落作用，發(fā)射效果最好。但通常中波天線做成這樣高是很困難的。所以對(duì)于高度不足的垂直天線，只有加電抗性頂負(fù)荷，可以改變天線上的電流駐波分布情況，使電流波腹往上移，從而增強(qiáng)了天線垂直部分的發(fā)射效果，相當(dāng)于增加了天線的有效高度。

圖1 中波發(fā)射天線

2 輻射地網(wǎng)的設(shè)計(jì)

大地是中波接地天線的回路，為了盡量減小地電流損失，需要在地面以下0.2～0.5 m之間敷設(shè)以天線底部為中心的徑向輻射地網(wǎng)，導(dǎo)體數(shù)目一般在120～150根，導(dǎo)體直徑約為3 mm，長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)。如圖2所示。

3 天線的輻射原理

為了便于理解天線的輻射原理，筆者采用終端開路的平行雙線在張開不同角度時(shí)，在周圍空間建立電場(chǎng)的情況來(lái)加以說(shuō)明。如圖3所示（包含3個(gè)小圖（a）、（b）、（c）。

圖（a）：由傳輸線的基本概念可知，這時(shí)兩導(dǎo)線上的電流輻度相等，而相位是相反的。在這種情況下，取空間某點(diǎn)P、在P點(diǎn)建立的電場(chǎng)是互相抵消的，且在兩導(dǎo)線間距d≤λ時(shí)，可認(rèn)為P點(diǎn)的合成電場(chǎng)為零。說(shuō)明這種方式傳送高頻信號(hào)能量時(shí)，其輻射是很弱的。

圖（b）：兩根導(dǎo)線的電流雖然在垂直方向相反，但水平分量卻是相同的，故在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)是兩個(gè)水平分量產(chǎn)生電場(chǎng)的合成，于是就出現(xiàn)了一定的數(shù)值，即產(chǎn)生了一定的能量輻射。

圖（c）：由于兩導(dǎo)線的電流變成同相，故在空間P點(diǎn)建立的電場(chǎng)最強(qiáng)。當(dāng)水平放置的兩根導(dǎo)體通過(guò)交變電流后，除在其附近產(chǎn)生交變電場(chǎng)之外，在較遠(yuǎn)處將形成交變電場(chǎng)與交變磁場(chǎng)的互相轉(zhuǎn)化，從而形成了電磁波的輻射，而且在這種情況下，電磁輻射的能力最強(qiáng)。

圖2 輻射地網(wǎng)設(shè)計(jì)圖

4 發(fā)射天線與地網(wǎng)之間形成一個(gè)LC諧振回路

未通電時(shí)電路里沒(méi)有電流，當(dāng)接通電源時(shí)，由于電感的存在，便產(chǎn)生了一個(gè)同電源大小相同極性相反的電動(dòng)勢(shì)。由于它的阻礙，電流只能從0開始逐漸變大并給電容充電。電容充電時(shí)將通過(guò)電感和電阻放電，在剛開始放電時(shí)，由于電感相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用，電流又是從小到大直到電容電壓為0，而這時(shí)電感中的電流達(dá)到了最大。在電流開始減小時(shí)，又是電感的影響，它的特性阻止電流的變化，所以又產(chǎn)生一個(gè)阻礙電流減小的電動(dòng)勢(shì)。由這個(gè)電動(dòng)勢(shì)而產(chǎn)生的電流又重新給電容充電。這樣周而復(fù)始，電容沖放電的過(guò)程就是電磁場(chǎng)不斷轉(zhuǎn)換的過(guò)程，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)產(chǎn)生電磁波?？梢哉f(shuō)天線就是一個(gè)極板，電磁波就是這樣通過(guò)LC振蕩電路產(chǎn)生的，形成了能夠向周圍空間輻射的電磁能量，并以光速向遠(yuǎn)處空間輻射出去，從而達(dá)到傳送廣播節(jié)目的目的。

圖3 天線輻射原理圖

[1]宋錚.天線與電波傳播[M].第2版.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2011.

吳宗杰（1963-），男，漢族，貴州省安順市人，大專，工程師，研究方向：機(jī)器運(yùn)行和設(shè)備維護(hù)。

李興建（1963-），男，漢族，貴州省凱里市人，本科，助理工程師，研究方向：機(jī)器運(yùn)行和設(shè)備維護(hù)。