孫　里　王　鵬

1.2.內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺　內(nèi)蒙古　包頭市　014010

1　概　述

隨著廣播發(fā)射臺發(fā)射頻率的增多（因天線場地面積限制），發(fā)射臺新建設的中波天線多數(shù)采用小天線方案，其機械高度在32～38米之間。由于其地網(wǎng)最大長度在50米以下，相較于76米桅桿天線，占地面積減少了60%，節(jié)約了大量的場地資源。小天線使用傾斜導體制作錐形頂負載，增大了對地電容分布，天線頂端電流不為零，進而達到增高天線有效高度的目的。在近年的建設使用中，小天線的優(yōu)勢在于建設成本低、建設周期短，以及較高的中波頻段良好的輻射服務范圍。

小天線能在較高的中波頻段發(fā)揮良好的性能，但在較低的中波頻段，由于其幾何高度的限制，輻射效果不盡理想，增大了調(diào)配網(wǎng)絡設計的難度和網(wǎng)絡器件的工作負荷。比如，發(fā)射臺播出的675KHz在使用錐形小天線后，經(jīng)常性出現(xiàn)發(fā)射機反射功率增加，天線零位增大的現(xiàn)象。排除發(fā)射機、調(diào)配網(wǎng)絡等因素外，測量發(fā)現(xiàn)該頻率在小天線上帶寬較窄，天線Q值較高。對此，提出一套新的加頂改造方案，并應用于實際工作。通過測量對比數(shù)據(jù)進行分析，該方案達到了提高工作帶寬和發(fā)射系統(tǒng)工作穩(wěn)定性和效率的目的。

2　理論分析

中波天線的有效高度同工作波長相近時，電磁波能夠有效輻射，工作效率最高。因垂直桅桿天線可以等效為一個單偶極子天線（設其長度為L），天線對地鏡像后，其有效高度可等效為2L。當天線高度在半波長時，輻射效率最佳，最低高度也要達到四分之一波長。為了提高低頻率（波長較長）段的輻射能力，需要提高天線的有效高度Le，如圖1所示。

圖1　天線的等效高度

對于38米錐形小天線，天線振子電長度相當于76米拉線塔的高度，但是，當工作頻率低于950KHz時（四分之一波長為79米），38米套筒中波天線振子有效長度明顯偏小。尤其是小天線高度低至32米時，天線上的最大電流點下移，使天線實部阻抗R降低，因此輻射效率也較低。對于調(diào)配網(wǎng)絡需要匹配的天線輸入阻抗，當實部R較低，虛部阻抗X較大時，天線Q值偏大，造成了工作頻率中心點阻抗與邊帶阻抗相差較大，也就是在950KHz的中波帶寬內(nèi)，駐波比曲線不平坦，邊帶駐波比升高或偏移。天線帶寬窄，造成發(fā)射機工作不穩(wěn)定，出現(xiàn)高音頻調(diào)制反射功率增大的情況。隨著季節(jié)和溫度的變化，天線高頻接地電阻發(fā)生變化，引起天線阻抗發(fā)生變化，天調(diào)網(wǎng)絡失配，使機器反射增加，天線“零”位增大。

解決上述問題的方案是在不增加天線幾何高度的前提下，沿天線頂端連接一條導電體，呈折線形式固定到天線一側，相當于在錐形加頂端再延伸一段輻射體，增加電長度，通過改變天線上的電流分布，提高最大電流點在天線上出現(xiàn)的位置，從而達到增大天線輸入阻抗，提高輻射電阻，進而提高天線的有效高度。這項加頂加載方案，當在中波低頻段工作時，可以使天線電流分布從駐波變?yōu)樾胁?，從而達到了增寬天線工作頻帶寬度的目的。

3　工程實例

天線加頂采用有輔助固定桿實施方案：圖2左側為錐形小天線側視圖，右側為加頂拉線輔助固定桿側視圖。輔助固定桿基礎及輔助固定桿地錨需要在天線加頂安裝前制作。對于頻率675KHz天線加頂，其輔助固定桿基礎中心距離天線塔身中心位置40米，在建設中，盡可能不破壞原有的地網(wǎng)結構，保障天線近場區(qū)電流回路通暢，同時，避免輻射場型發(fā)生較大的變化，如圖2所示。

天線加頂線長100米，采用25#鋼絞線，從小天線錐形底部，經(jīng)輔助固定桿B、塔身中部固定環(huán)C，與塔基D相連。其中，A點與天線錐形加頂?shù)撞恐苯舆B接，作為加頂線的起點。

在B、C、D點作為加頂線的折線固定端，盡可能在有限天線場地面積內(nèi)實現(xiàn)較長的加頂導體連接，以上連接點使用高強度絕緣棒固定連接，使加頂線與天線塔身及大地絕緣。

圖2　有輔助立柱加頂改造側視圖

該副錐形小天線加頂改造前，675KHz天線底部輸入阻抗為5.84-j143.63Ω，Q=24.6，改造后阻抗為36-j206.9Ω，Q=5.74，其輸入阻抗的實部有了明顯的提高。

結束語

目前，運行中的錐形套筒小天線塔高多數(shù)為32米，不考慮其頂部容性加載的情況下，電長度相當于1172KHz（波長256米）的1/4λ振子，故低于該頻率的發(fā)射頻率其輻射電阻較小，發(fā)射效率較低。因此，采用再次加載的方式，改變天線上電流的分布情況，從而提高天線有效高度，增加工作頻帶寬度，提高阻抗的穩(wěn)定度。通過工程實踐，此項改造可增加工作帶寬2～4KHz左右，進而改善天線在高音頻、高調(diào)制時工作的不穩(wěn)定性，提高發(fā)射系統(tǒng)工作效率。