王紅旗

[摘要]新建中波天線時，在天線高度受到限制的情況下，既要滿足現在播出的需要，又要滿足未來數字化播出的要求，播出帶寬要達到40KHZ以上，天線選型是個難題；通過對各種類型中波天線技術參數特性的分析比對，選擇建設76米錐面頂負荷自立式天線，后經實際播出后的技術參數測量驗證，證明該方案是可行的，是一種很好的選擇。

[關鍵詞]中波天線 寬頻帶 測量驗證 頂負荷 自立式

引言

近幾年隨著城市的發(fā)展，中波發(fā)射臺的搬遷已成為常態(tài)。中波發(fā)射臺搬遷的關鍵工作在中波天線的選型和布局規(guī)劃，下面將就榆林中波臺搬遷建設中天線的選型和應用實踐，以及一些體會作簡單介紹。

一、天線的技術要求

榆林中波臺擔負著三套中波廣播節(jié)目的播出任務，建于上世紀70年代末，由于老臺址所在地已成為城市中心區(qū)，所以實施了搬遷。新址的選擇按照GY5069-2001《中波、短波發(fā)射塔場地選擇標準》及榆林市區(qū)可用地限制條件，在保證原覆蓋區(qū)不變的條件下，最后確定新址在東沙生態(tài)公園的永久綠地內。天線的選型受下面的條件約束：

1.高度受限

由于新臺址與榆林市機場跑道中心線的垂直距離問題，以及新址地勢較高，所以天線的高度受限制，只能選擇建100米以下的中波發(fā)射天線。

（1）功能要求

a.雙頻共塔：榆林臺的規(guī)劃播出頻率有4個693KHz、855KHz、1143KHz、1359KHz，實際播出3個頻率；老臺址有3座發(fā)射塔，都是單頻單塔播出；新址受土地限制只能建2座發(fā)射塔，所以必須雙頻共塔播出。

b.滿足中波數字化播出要求：考慮到中波廣播的發(fā)展需求，數字化是必然趨勢，所以新天線必須是寬頻帶的，尤其是在700KHz以下的波段，播出帶寬要達到40KHz以上。

c.天線系統(tǒng)參數受天氣的影響要盡可能?。盒轮匪诘貫樯惩恋兀掠晏旌颓缣斓牡貙禂挡顒e大，一年四季的地導系數也有很大差別，帶來的問題是匹配網絡參數的相應調整，以及播出質量和安全的隱患，所以新天線系統(tǒng)要較好地解決此問題。

二、天線的選型

可供選擇的中波天線有拉線式、自立式、并饋式和頂負荷式等；由于是新建臺，需要確保長久高質量安全播出的原因，所以天線應盡可能的高，76米以下的小天線不作考慮。

1.各型中波天線的簡要技術特點：

a.拉線式：底部絕緣，高度可以做到1/2-5/8波長之間，通過塔高和塔寬的改變可以使輸入阻抗得到合理值，塔底要鋪設地網，可實現二頻、三頻、甚至4頻共塔；缺點是占用土地面積大，維護周期短，并且難度大等。

b.傳統(tǒng)自立式：底部絕緣，高度可以做到1/2波長，通過改變塔高可滿足200KW以上的大功率播出，塔底要鋪設地網，也可實現雙頻、三頻共塔；占地面積小，維護容易。

c.并饋式：底部接地，防雷效果好，大功率播出容易實現，塔底要鋪設地網，另外可在其上安裝FM、TV天線實現多功能應用；缺點是實現雙頻共塔難度大、效果不理想，投資大，施工難度大。

d.新型錐面頂負荷天線：是咸陽廣通電子科技有限公司近年來開發(fā)的新型天線，是專利產品；是傳統(tǒng)自立式天線和并饋式天線的改進型，頂部加錐型頂負荷體，塔體中間接地；其突出的技術特點是頻帶寬，防雷效果好，76米就可實現200K W的大功率播出，雙頻共塔實現容易、效果好。

鑒于以上情況，我們在選擇榆林臺發(fā)射天線時將76米（或100米）傳統(tǒng)自立式和76米新型錐面頂負荷自立式天線作為備選方案，并對它們的參數進行了對比分析。

2.傳統(tǒng)76米自立式和錐面頂負荷76米自立式天線的阻抗對比

錐面頂負荷76米自立式天線阻抗值由咸陽廣通電子科技有限公司提供，76米自立塔阻抗值由實際測量獲得，阻抗對比值及變化曲線見下表1和圖1：

3.傳統(tǒng)120米自立式和76米錐面頂負荷自立式天線的阻抗對比

120米自立塔阻抗值由實際測量獲得，錐面頂負荷76米自立式天線阻抗值由廠家提供，具體阻抗對比值及變化曲線見下表2和圖2：

從上面的兩組天線阻抗數據及圖形對比可以看出，在中波全頻段530KHz 1602KHz范圍內，76米錐面頂負荷自立式中波天線阻抗特性和帶寬明顯優(yōu)于76米自立式中波天線；與120米自立式中波天線相比其阻抗變化范圍小，也有一定優(yōu)勢；可確保在任何一個頻點上面都能很好的實現阻抗匹配；在駐波比≤1.25時，帶寬達到40khz以上。

4.新型76米錐面頂負荷自立式中波天線（結構示意圖見圖3）的原理簡析

（1）利用錐面緩變原理，降低終端反射和諧振頻率，天線的長度雖然變小，但也不影響天線的效率。

（2）利用天線長細比原理，降低阻抗的變化率，提升天線帶寬。根據天線的長細比原理，振子天線的輸入阻抗隨電長度而變化的劇烈程度主要取決于天線的特性阻抗。特性阻抗越大，輸入阻抗隨電長度的變化就越激烈，天線的阻抗帶寬就越窄；反之，特性阻抗越小，天線的阻抗帶寬就越寬。振子天線的特性阻抗主要取決于長細比，即Ω=2（2L/a），其中L是天線振子臂的長度，a是天線臂的半徑。Ω越大，天線的特性阻抗就越大，因此，在同樣長度條件下，粗振子天線具有較寬的工作帶寬。粗振子有較低的特性阻抗，而不對稱的結構形式可以起到類似電路中的參差調諧的作用，從而有效地展寬阻抗帶寬。

（3）利用串、并聯(lián)加載技術調整天線輸入阻抗，提升天線發(fā)射效率。在錐面頂負荷天線的中部某點處加入一定數值的電感就構成了電感加載，該電感可以抵消該點以上線段對該點所呈現的容抗的一部分，從而增大加感以下天線部分的電流。顯然它對加感以上部分以上的電流分布不起作用。加感線圈放置在天線的中部可獲得最大的效率增益。

（4）利用并饋技術改善天線與網絡、饋線的匹配難度。除在錐面頂負荷天線底部并饋外，也可在天線頂端饋電，饋電點在錐面頂和垂直接地線的頂端之間，垂直線的接地端是電流波腹點。這種饋入方式的優(yōu)點是當天線的集合高度低于入/4時，垂直線段上的電流分布比較均勻，有效高度接近幾何高度，在天線輸入端為一感抗（垂直接地線）和一容抗（傘頂）相并聯(lián)，如選擇適當，可很好地與饋線匹配。endprint

（5）利用雙錐天線理論，提高輻射電阻，提高了小天線的帶寬。對于無限長的雙錐天線，由于只有TEM波傳輸，而且沒有反射，因而其輸入阻抗即為雙錐天線的特性阻抗，即

Zin=zc=120 ctg（00/2）

上式適用于對稱雙錐天線。置于理想導電面上的直立單圓錐天線的輸入阻抗是對稱雙錐天線的一半，即

Zin=zc=60 ctg（00/2）如下圖4

雙錐天線的輸入阻抗和圓柱偶極子天線相類似，隨電長度的變化十分劇烈，因而小錐角雙錐天線不具有寬頻帶特性。如果錐角夠大，圓錐天線的輸入阻抗和輸入電抗隨koh的變化都十分平緩，尤其是在200接近90°時，這種天線的輸入電抗在koh>n/2以后幾乎為零，其輸入阻抗接近50Q，因而這種天線具有很寬的阻抗帶寬。

因為上面所述原因，76米錐面頂負荷自立式中波天線與現有傳統(tǒng)中波發(fā)射天線相比，能提高天線的輻射電阻，降低電抗分量，拓展天線帶寬到40KHz，使天線的輻射效率提高，完全可以滿足中波數字廣播的播出要求。

綜合分析以上各種情況后，我們選擇建設新型76米錐面頂負荷自立式天線，這樣既能滿足現在播出的需要，又能為以后數字播出的需要，以及可能的功率提升的需要做好準備。

三、天線的建設實施及效果

1.天饋線系統(tǒng)建設時采取的相應措施

由于榆林臺新址是沙土地，電導率低，為了降低地損耗，降低氣候變化對天線電參數的影響，地網敷設時，除了嚴格按照《廣播電視工程建設規(guī)范》第3.1.3條規(guī)定實施外，我們還采取了以下措施：

（1）為了提高土壤導電率，在天線場區(qū)覆蓋了50CM厚的黃土。

（2）地網埋設深度30CM，用f 3.0的硬銅線，輔設120根。

（）3由于地網線的長度不到工作頻率的二分之一波長，所以在終端打入3.5米接地棒，并與地網焊接起來。

2.工程效果

（1）建成后的76米錐面頂負荷自立式中波天線的實景見下圖5：

（2）建成后我們進行了天線參數的實際測量，與廠方提供參數基本一致；天線具有寬頻帶特性，在中波全頻段，帶寬可達40KHz以上；天線阻抗變化率?。黄ヅ渚W絡的設計和調試相對比較容易，在任何一個頻點都能很好實現網絡匹配，尤其在低頻點及雙頻率共塔時，更顯優(yōu)勢。

（3）天線投入使用已經一年多，期間我們進行了4次的參數測試和2次覆蓋區(qū)內的實際覆蓋場強收測；發(fā)現天線的阻抗數值變化比較小，匹配網絡沒有再調整，播出也一直很穩(wěn)定；信號覆蓋區(qū)內的場強穩(wěn)定，優(yōu)于原有76米拉線塔的播出效果；完全達到了初建時的設計要求。

四、結束語

通過76米錐面頂負荷自立式天線在榆林廣播轉播臺的建設實踐，實際驗證了它的技術特點：一是采用錐面頂負荷技術，提高了天線輸入阻抗；二是利用天線長細比原理，降低了阻抗變化率，提升了天線帶寬；三是采用加錐頂和并饋接地技術，天線輸入阻抗合理，對于不同頻率不會產生大電流和高電壓，安全可靠?？傊?，76米錐面頂負荷自立式天線是新建中波天線時較好的選擇。endprint