沈代承

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引 言

隨著經(jīng)濟發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴張，高層建筑物密度增加，多數(shù)中波發(fā)射臺的地理位置已深入到城市當中，不再處于城市邊緣，由于城內高層建筑的連續(xù)遮擋，影響了天線輻射場型，加上中波天線自身因城市建設帶來的地網(wǎng)破壞，在同等級功率輸入的情況下，輻射效能會大幅下降。中波發(fā)射天線最大輻射區(qū)域主要受傳播路徑、地導系數(shù)、天線結構、地網(wǎng)敷設、網(wǎng)絡匹配的影響。以上因素，唯后兩者是技術人員可以在日常維護中進行優(yōu)化調整的。因此，理解清楚中波發(fā)射天線地網(wǎng)和匹配網(wǎng)絡的作用，并正確安裝維護具有十分重要的意義。

1 中波天線的地網(wǎng)

目前，在用的中波發(fā)射天線有自立塔型和拉線型兩種，它們都是發(fā)射垂直極化波的立式桅桿天線，主要的輻射結構由垂直且與大地絕緣的塔身部分和塔基以下呈放射狀的地網(wǎng)部分組成。

1.1 天線地網(wǎng)的作用

中波發(fā)射天線是能量轉換的技術設施，它在實現(xiàn)導體中傳輸電能向空間中傳輸電磁能轉換過程中，天線塔體產(chǎn)生的電場能量通過大地構成一個徑向電流，回流到天線底部，從而構建空間電磁波。但是，天線近場區(qū)的電場能量存在著諸多損耗，最主要的是電磁能在大地上的衰減。有效的地網(wǎng)鋪設，使徑向電流有了低阻通道，流過地網(wǎng)的電流會隨之增加，這就提高了塔身電磁能量回流效率，相應的地面損耗減小，從而使更多的電磁能向天線遠場區(qū)輻射。

當?shù)鼐W(wǎng)缺失后，因地網(wǎng)銅線長度減小導致低阻通道上的徑向電流減少，接地電阻增大，流經(jīng)地面的電流隨之增大，地損耗增大，這種損耗隨著發(fā)射頻率的增加而增大。天線輻射能量在未向遠場傳播前就有很大一部分在地網(wǎng)區(qū)域損失，隨著地網(wǎng)耗散能量的積累，不可避免地會造成中波傳輸能量的不足，最終導致天線覆蓋面積減小，場型畸變。

所以，簡單的歸納為：地網(wǎng)是中波天線發(fā)射電磁波的接地回路，為了減小地電流的損失，需努力維護地網(wǎng)的完整。

1.2 天線地網(wǎng)的鋪設

工程建設中，地網(wǎng)鋪設的方法是：以塔基為中心，呈放射狀，間隔3度角，鋪設120根長度為0.2-0.5倍發(fā)射頻率波長，直徑3-5mm的銅線。全部地網(wǎng)線要焊接在一起，并且與天線接地地井連接，連接點要處于塔塔基絕緣底座以下，不能和塔身相連。地網(wǎng)銅線鋪設深度距地面約30厘米，過淺鋪設容易使地網(wǎng)受到植物根系侵蝕或受地表重壓破壞，過深鋪設使地阻增大，達不到實際效果。因物理損傷導致地網(wǎng)缺失后，應采用續(xù)接的方法，及時補充完整。實際使用中，對于76米拉線塔地網(wǎng)銅線長約80米，錐型小天線隨塔身高度不同鋪設30-50米。

2 中波調配網(wǎng)絡

為了使發(fā)射機輸出的能量最大化傳輸?shù)街胁òl(fā)射天線，在饋管（電磁能傳輸載體）的兩端要做阻抗匹配。中波發(fā)射天線的阻抗匹配主要是將天線的輸入復阻抗通過變換電路，轉化為饋管的純阻特性阻抗。

2.1 設計

調配網(wǎng)絡主要包含阻抗變換網(wǎng)絡和濾波網(wǎng)絡。設計時，通常以饋管側向天線側逐級計算，即電能正向傳輸?shù)姆较颉?/p>

阻抗變換網(wǎng)絡要根據(jù)系統(tǒng)輸入端口、輸出端口的阻抗數(shù)值和網(wǎng)絡Q值要求，設計不同形式的變換網(wǎng)絡，主要有L型、T型和∏型網(wǎng)絡。濾波網(wǎng)絡主要是防止不同頻率干擾信號反向饋送到發(fā)射機，包括阻塞網(wǎng)絡、陷波網(wǎng)絡等。此外，還要增加阻抗預調網(wǎng)絡，用于改變天線輸入阻抗，降低系統(tǒng)Q值；還有用于高壓直流泄放的線圈及雷電放電球等器件。

上述各類“網(wǎng)絡”均是由電感和電容以串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振原理組成的，使用線圈和電容首要考慮器件耐壓性能和額定功率。線圈的選擇要遵循選擇合適線徑的電感線圈，以3A/mm的直徑，20%的余量來進行選擇，線圈短接線應安置在線圈內部。電容的使用要充分滿足耐受電壓和電流要求，并通過增加冗余度來提高電容的安全性。為增強系統(tǒng)的最大功率，可使用多個同型號電容，通過串聯(lián)、并聯(lián)組成電容組，減少單個電容通過電流。

2.2 安裝

調配室內的線圈和電容安裝需要注意連接的便捷性，同時兼顧“順序”的電磁通道，不能有“飛線”“跳線”，調配網(wǎng)絡接地要盡量避免和天線接地井相連，調配室內墻體要鋪設銅網(wǎng)或鐵皮，并將屏蔽導體接地，以增加電磁兼容性能，防止外來強電場干擾調配網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行，增加系統(tǒng)可靠性。器件安裝時注意以下要點：

其一，安裝線圈時，任意兩組線圈軸線的放置方向不能平行，也不能在緊鄰的位置安裝，要遵循垂直的放置原則，盡量減少兩者間的互感干擾。

其二，安裝電容時，要注意擺放位置，尤其要注意串并聯(lián)組成電容組上面產(chǎn)生的分布電容，要盡量有規(guī)則的安裝放置全部器件。

其三，通常情況下，整個系統(tǒng)接地銅帶的寬度為6-10cm，厚度為0.3-0.5mm。銅帶應與調配室內的地線可靠連接。

器件之間的連接銅皮根據(jù)不同的功率容量選用不同的銅帶，同時也要注意連接銅皮分布電感對線圈的影響，盡量減少180度以上的扇形弧度連接，更不能有90度折角，以免尖端放電，破壞器件。在連接端口要連接牢固，并打磨光滑，不要有尖角，連接銅皮之間的距離要適當，防止短路打火。

3 結束語

中波發(fā)射天線在日常維護時，應根據(jù)發(fā)射機儀表數(shù)據(jù)反應的入射功率、反射功率等傳輸狀態(tài)，及時調整匹配網(wǎng)絡。重點是關注夏、冬季換季氣候和干燥、多雨時的天線系統(tǒng)狀態(tài)，如果天線駐波比過大或發(fā)射功率不穩(wěn)定，則需要考慮及時調整匹配網(wǎng)絡。當天線輸入阻抗變化頻繁時，可考慮對地網(wǎng)進行修補維護。