國(guó)家新聞出版廣電總局五四二臺(tái)　任　遠(yuǎn)

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廣播電視發(fā)射天線技術(shù)及應(yīng)用分析

國(guó)家新聞出版廣電總局五四二臺(tái)任遠(yuǎn)

【摘要】廣播電視是現(xiàn)代社會(huì)生活不可或缺的一部分，其服務(wù)水平的重要性不言而喻。發(fā)射天線技術(shù)是廣播電視正常運(yùn)行的基礎(chǔ)基礎(chǔ)。首先，對(duì)廣播電視發(fā)射天線技術(shù)的工作原理進(jìn)行了分析，并討論了其技術(shù)特征。接著，對(duì)發(fā)射天線的常見(jiàn)類型及各自優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行討論。最后，對(duì)廣播電視發(fā)射天線技術(shù)運(yùn)用中常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行歸納，并對(duì)如何更好地運(yùn)用廣播電視發(fā)射天線技術(shù)進(jìn)行分析。希望本文能夠?qū)μ嵘龔V播電視發(fā)射天線技術(shù)的運(yùn)用科學(xué)性有積極促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】廣播電視管理；技術(shù)管理；發(fā)射天線技術(shù)

1　廣播電視發(fā)射天線技術(shù)的原理和特征

1.1工作原理

在電磁場(chǎng)矢量運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)有圓極化、橢圓極化以及線極化這三種基本形態(tài)。極化波與地球平面有三種不同相對(duì)狀態(tài)，或者與地平面垂直、或者與地平面平行、或者與地平面以一定的夾角傾斜，它們分別引發(fā)不同方向的電磁波，從而完成信號(hào)在地球空間范圍的全方位傳播。對(duì)電視臺(tái)或者廣播站而言，可以利用地面設(shè)備來(lái)接受和發(fā)射電磁波，從而確保信號(hào)能夠發(fā)射到不同方位的用戶。在通常情形下，可以利用發(fā)射天線來(lái)完成信號(hào)的增益、評(píng)定、接收和轉(zhuǎn)化工作。在這個(gè)過(guò)程中，天線增益性能的高低直接關(guān)系到天線的工作質(zhì)量。如果要電磁波達(dá)到足夠遠(yuǎn)的傳輸距離，就需要通過(guò)提升增益來(lái)拓寬其波瓣寬度。

圖1　發(fā)射天線工作原理示意圖

如圖1所示，為廣播發(fā)射天線工作原理示意圖。以發(fā)射天線為中心，電磁波以射線角度和極化波場(chǎng)向一定距離的空間傳輸。在這個(gè)過(guò)程中，首先會(huì)通過(guò)在波發(fā)生器產(chǎn)生高頻電流，以作為后續(xù)信號(hào)發(fā)射載體；同時(shí)，會(huì)通過(guò)話筒將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。接著，會(huì)通過(guò)調(diào)制器和放大器對(duì)音頻信號(hào)作處理，將其加載到高頻電流上。通過(guò)發(fā)射天線，攜帶電頻信號(hào)的高頻電流會(huì)以電磁波形式發(fā)射到地球平面空間。在用戶端，會(huì)通過(guò)收音機(jī)等設(shè)備自身設(shè)置的天線接收到來(lái)自發(fā)射天線的各種各樣的電磁波，并通過(guò)調(diào)節(jié)裝置對(duì)電磁波頻率進(jìn)行選擇，從中過(guò)濾出與選臺(tái)相適應(yīng)的信號(hào)。最后，通過(guò)終端設(shè)備揚(yáng)聲器將天線發(fā)射出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成人耳可識(shí)別的聲音。

1.2技術(shù)特征

從廣播電視發(fā)射天線的技術(shù)特征、運(yùn)用表現(xiàn)來(lái)看，它擁有專業(yè)性、獨(dú)特性以及普及性等方面的特點(diǎn)。首先，廣播電視發(fā)射天線技術(shù)具有強(qiáng)烈的專業(yè)性，它不僅涉及信息技術(shù)、廣播傳播技術(shù)，而且設(shè)計(jì)氣象學(xué)、物理學(xué)以及空間學(xué)等多門(mén)學(xué)科技術(shù)，因此在運(yùn)用的過(guò)程中需要由專業(yè)人才隊(duì)伍的保證。同時(shí)，需要擁有豐富運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的人才，確保相關(guān)技術(shù)能夠在合理、高效的平臺(tái)上得以運(yùn)用。其次，相對(duì)于其他通信技術(shù)，廣播電視發(fā)射天線技術(shù)具有鮮明的獨(dú)特性。相比較于衛(wèi)星傳播技術(shù)而言，廣播電視發(fā)射天線技術(shù)的傳播功率較小，因而只能覆蓋一定地域空間；受氣象變化、地理地貌以及磁場(chǎng)變化等因素的影響，廣播電視發(fā)射天線技術(shù)所傳播的電磁波穩(wěn)定性會(huì)受到較為顯著的影響。比如，如果在電視機(jī)或者廣播臨近處有其他電力設(shè)備，那么就可能受到該設(shè)備電磁場(chǎng)的干擾，導(dǎo)致所接收到的廣播/電視信號(hào)出現(xiàn)異常。再次，廣播電視發(fā)射天線技術(shù)具有高度的普及性。目前，該技術(shù)已經(jīng)幾乎普及到全世界各個(gè)角落，即使是最普通的家庭，都能夠方便地享受該技術(shù)所帶來(lái)的通信服務(wù)。同時(shí)，該技術(shù)通常情況下不直接向用戶收取費(fèi)用，也使得大眾樂(lè)于使用。

2　廣播電視發(fā)射天線的常見(jiàn)類型及其特點(diǎn)

在廣播電視發(fā)射天線運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)根據(jù)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、用戶分布范圍等選擇不同的發(fā)射頻段。據(jù)此，可以將其分為UHF天線、VHF天線這兩個(gè)基本類型。

2.1VHF段天線

VHF段天線是指頻段很高(Very High Frequency，VHF)，通常分布在30MHz到300MHz的天線類型。該類型產(chǎn)品通常包括蝙蝠翼天線、十字型天線、雙環(huán)天線以及縫隙天線。

1)蝙蝠翼天線。該類發(fā)射天線的功率通常在3kW以上。在使用過(guò)程中，除了頻帶寬，發(fā)生功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)以外，還具有匹配性能高、按照過(guò)程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。然而，其造價(jià)較高，而且水平方向的發(fā)射穩(wěn)定性具有較高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在實(shí)際安裝時(shí)，需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)操作。

2)十字型天線。其發(fā)射功率一般在1kW以下。然而，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(折合板子呈十字形構(gòu)造)、造價(jià)低，因而普及率較高。在實(shí)際安裝使用過(guò)程中，可以利用4-6層組合來(lái)提升其覆蓋范圍。然而，該類天線的頻帶較窄，因此需要進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)試，對(duì)安裝人員、使用人員的使用技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)有較高要求。

3)框型天線。這種類型天線的基本構(gòu)造是四個(gè)折合振子，通常會(huì)按照框型組合。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，它具有比較高的增益，而且造價(jià)較低。然而，與十字型天線類似，它的頻帶較窄，需要進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)試。

4)雙環(huán)天線。即將兩個(gè)周長(zhǎng)等于一個(gè)波長(zhǎng)的圓環(huán)通過(guò)平行雙導(dǎo)線并接起來(lái)，在平行雙導(dǎo)線的中點(diǎn)平衡饋電構(gòu)成的所謂雙環(huán)天線，根據(jù)覆蓋范圍要求，也可組成4聯(lián)、6聯(lián)等形式，其優(yōu)點(diǎn)是饋電點(diǎn)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，增益高，頻帶寬。

5)縫隙天線。該類天線的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，通常為單根式。在運(yùn)用過(guò)程中，它具有安裝簡(jiǎn)單，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)且耐用度高的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)也十分明顯，覆蓋范圍十分狹窄。

對(duì)于諸多VHF段天線，在實(shí)際安裝使用時(shí)，采用最多的是多層蝙蝠翼天線。如圖2所示，蝙蝠翼天線包含桅桿、多層波段振子(共7層，兩翼呈現(xiàn)對(duì)稱性分布)。通常而言，波段振子層數(shù)越多，其增益就越強(qiáng)，尤其是在垂直方向的接收能力就越強(qiáng)，能覆蓋的范圍也就越廣。

圖2　蝙蝠翼天線實(shí)圖

圖3　半波陣子天線基本結(jié)構(gòu)示意圖

2.2UHF段天線

UHF段天線是指特高頻(Ultra High Frequency，UHF)天線，其頻率范圍通常為300-3000MHz，波長(zhǎng)則分布在1m-1dm之間。在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，UHF段天線主要有半波振子天線(俗稱面包天線)、縫隙天線?？p隙天線在上文已經(jīng)被討論。

如圖3所示，半波振子天線的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，包括半波振子、反射器、引向器以及饋線等。在實(shí)際制作和使用過(guò)程中，每一個(gè)半波振子可以單獨(dú)發(fā)揮信號(hào)功能；可以將多個(gè)半波振子通過(guò)引向器組合起來(lái)使用，從而構(gòu)成雙極化和多極化天線。也正是因?yàn)檫@一特點(diǎn)，該類天線成為使用范圍最廣的天線。

3　廣播電視發(fā)射天線技術(shù)運(yùn)用中常見(jiàn)問(wèn)題

3.1回波損耗問(wèn)題

在發(fā)射天線輸入信號(hào)時(shí)，可能出現(xiàn)阻抗異常，從而導(dǎo)致信號(hào)發(fā)射能量出現(xiàn)損耗。在這種情形下，天線與阻抗的匹配程度越高，損耗就越低。因此，在安裝和使用過(guò)程中，需要選擇合適的阻抗。另外，在驚喜無(wú)限信號(hào)輸入時(shí)，可能出現(xiàn)輸人端口覆蓋范圍超限的情形，也可能導(dǎo)致發(fā)射能量被迫阻擋。

3.2駐波比浮動(dòng)問(wèn)題

所謂駐波比實(shí)際上就是發(fā)射天線上電流最大值與最小值的比值。駐波比同回波損耗在與天線匹配的關(guān)系上是截然相反的，也就是說(shuō)比值的大小和匹配度成反比。在進(jìn)行廣播電視發(fā)射天線安裝、調(diào)試時(shí)，電流浮動(dòng)的現(xiàn)象較為常見(jiàn)，因而出現(xiàn)駐波比浮動(dòng)也就較為普遍。

4　廣播電視發(fā)射天線技術(shù)的應(yīng)用管理

4.1提升使用規(guī)范性

在實(shí)際使用過(guò)程中，能否最大化地發(fā)揮出技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并盡量避免技術(shù)缺點(diǎn)的出現(xiàn)，首先就需要確保使用人員嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范操作。一方面，需要根據(jù)廣播電視信號(hào)發(fā)射實(shí)際需求，選擇適合該任務(wù)的發(fā)射天線類型，既不可以“低需求高標(biāo)準(zhǔn)”，更不可以“高需求第標(biāo)準(zhǔn)”。另一方面，在實(shí)際使用時(shí)，需要嚴(yán)格遵循天線技術(shù)規(guī)范，尤其需要確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，提升信號(hào)保真度。

4.2確保信號(hào)穩(wěn)定性

信號(hào)穩(wěn)定性是發(fā)射天線正常發(fā)揮作用的前提，也是廣播電視信號(hào)管理的重要標(biāo)準(zhǔn)。一方面，工作人員在增強(qiáng)這一技術(shù)的穩(wěn)定性過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注重使得各種聲音和圖像信息的傳播更加穩(wěn)定。其次，工作人員在增強(qiáng)這一技術(shù)的穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)當(dāng)使無(wú)線信號(hào)沿著地面?zhèn)鞑?，從而可以有效的提升信?hào)發(fā)射時(shí)的穩(wěn)定性。與此同時(shí)，工作人員在增強(qiáng)這一技術(shù)的穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)當(dāng)保證信號(hào)的穩(wěn)定性和有效性，并且通過(guò)監(jiān)聽(tīng)檢測(cè)設(shè)備的合理應(yīng)用來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)廣播電視發(fā)射天線技術(shù)得到更為廣泛的應(yīng)用。

4.3改進(jìn)天線材料管理

天線材料是充分發(fā)揮發(fā)射天線功能的基礎(chǔ)，它是決定廣播發(fā)射功率能否得到滿足的物質(zhì)條件。首先，需要推動(dòng)制造商不斷提升材料的頻段，提升材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其次，需要改進(jìn)天線材料的日常管理。尤其需要防止酸雨、沙塵暴等氣象因素對(duì)天線的腐蝕和打擊。另外，需要積極推動(dòng)材料的簡(jiǎn)化，提升日常管理的難度。

5　結(jié)束語(yǔ)

廣播電視是現(xiàn)代居民生活的重要組成部分，它不僅為居民提供信息播放服務(wù)，而且能夠?yàn)榫用裉峁蕵?lè)節(jié)目服務(wù)。然而，為了更好地做好廣播電視，就需要不斷提升相關(guān)的服務(wù)基礎(chǔ)。其中，發(fā)射天線直接關(guān)系到廣播電視的信號(hào)強(qiáng)度和信號(hào)穩(wěn)定性。因此，必須強(qiáng)化對(duì)廣播電視發(fā)射天線技術(shù)管理。在這個(gè)過(guò)程中，除了要了解其工作原理、技術(shù)特征外，還需要對(duì)常見(jiàn)發(fā)射天線類型有較為科學(xué)的認(rèn)知，從而根據(jù)需求選擇合適的天線。

參考文獻(xiàn)

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