威海市榮成轉(zhuǎn)播臺 姚 克

作為廣播發(fā)射的主要形式之一，采取中波模式的信號傳輸模式占據(jù)了重要地位，其具有較好的經(jīng)濟價值和實用價值，其中針對中波發(fā)射天線技術(shù)以及地網(wǎng)設(shè)計對發(fā)射機輸出功率的影響，如何實現(xiàn)可靠穩(wěn)定的信號質(zhì)量是值得深入研究的問題。本文從建設(shè)實際出發(fā)，分析了天線技術(shù)的原理以及地網(wǎng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)合大量實踐數(shù)據(jù)，提出了基于地網(wǎng)設(shè)計參數(shù)優(yōu)化的方法，有效提高了對發(fā)射機輸出功率的積極影響，具有一定的借鑒意義。

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對于文化生活品質(zhì)的要求逐漸提高，這對于中波廣播節(jié)目質(zhì)量的標準也提出了更高的要求，在穩(wěn)定性和可持續(xù)性方面需要做的更好。目前，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進，廣播信號的傳播受到了嚴重干擾，對于信號源、傳播媒介以及接收終端均造成了不良影響，導(dǎo)致整個中波天線系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性難以得到保證，破壞了節(jié)目的播出效果?；诖?，如何從天線技術(shù)的角度出發(fā)，利用地網(wǎng)設(shè)計基本原理研究對發(fā)射端信號輸出功率的影響，從而不斷優(yōu)化系發(fā)射天線統(tǒng)各個參數(shù)的設(shè)置，以便提高整體節(jié)目質(zhì)量。

1 中波發(fā)射天線技術(shù)與地網(wǎng)設(shè)計

對于中波廣播發(fā)射天線技術(shù)而言，通常采取的是以地波傳播方式進行信號傳輸，其是極化波的一種形式。通常情況下，由于采用垂直極化波的傳輸樣式可以實現(xiàn)更低的信號損耗，因此中波廣播發(fā)射天線一般發(fā)射的是垂直極化波。

1.1 基本原理

目前，大部分在建的中波臺采取的都是自立式發(fā)射鐵塔，其能夠有效支撐發(fā)射天線系統(tǒng)，實現(xiàn)遠距離信號覆蓋和廣區(qū)域的信號強度，發(fā)揮著重要的作用。當考慮到信號傳輸環(huán)境和天線技術(shù)的影響，如何充分發(fā)揮地網(wǎng)設(shè)計的高效性，降低環(huán)境因素和天線技術(shù)對設(shè)計的要求，為提高發(fā)射效率起到重要支撐作用。

1.2 天線性能與地網(wǎng)設(shè)計

（1）天線性能

天線發(fā)射增益主要由天線高度決定?？紤]到發(fā)射天線的實際高度不可能無限的增大，對于后期技術(shù)維護難度大、耗費高。因此，通常情況下一般設(shè)置天線高度，此時信號的發(fā)射增益能夠達到最理想值，即輻射強度高，路徑衰落慢。對于中波廣播信號而言，其工作頻率一般在，自立式發(fā)射鐵塔的建設(shè)高度選擇在70～80m之間最為合適（低頻中波可以選擇建設(shè)更高的鐵塔）。例如,現(xiàn)階段有的省臺在建項目中采取的是混合式布站設(shè)計，即多座100m高雙頻共塔和1座70m單頻中波臺，此時可以實現(xiàn)混頻發(fā)射，該設(shè)計方式更加經(jīng)濟、更加實際，也為未來的“智能化”數(shù)字網(wǎng)絡(luò)改造提供了建設(shè)基礎(chǔ)和發(fā)展方向。

（2）地網(wǎng)設(shè)計

當天線性能能夠滿足中波發(fā)射的基本要求時，地網(wǎng)設(shè)計則成為系統(tǒng)運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用的垂直極化方式的地波傳輸，能夠有效降低信號衰落，延長信號的傳輸距離。但是,結(jié)合實際條件,地面損耗仍然嚴重，需要對相關(guān)地網(wǎng)的參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，以實現(xiàn)增強信號質(zhì)量的目的。自立式發(fā)射鐵塔的底部設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠的地網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射天線的完整回路設(shè)計。在實際工作中，地網(wǎng)是以直徑、數(shù)量之間，采取埋線的形式環(huán)繞在鐵塔之下，此時能夠以全向波束的形式向外輻射；其中，最為關(guān)鍵的參數(shù)為線長L和線量M。L和M的大小直接影響到信號傳輸過程中的功率損耗，如何高效科學(xué)設(shè)置參數(shù)，使得天線系統(tǒng)能夠長期處于低功耗的狀態(tài)，這是值得深入研究的問題?？紤]到天線高度的最優(yōu)選擇，結(jié)合實際周邊環(huán)境和電磁特點，線長時，地網(wǎng)能夠處于較好的工作狀態(tài)。當?shù)孛娴膶?dǎo)電性能較弱時，也可以通過適時調(diào)整線量的大小來進行優(yōu)化匹配，即通過優(yōu)化設(shè)計參數(shù)以實現(xiàn)中波臺信號輻射的回路建設(shè)，明確地網(wǎng)設(shè)計能夠?qū)敵龉β实挠绊懗潭?，即中波發(fā)射天線的穩(wěn)定性能夠達到最優(yōu)狀態(tài)，進而達到最佳的接收質(zhì)量和播出效果。

2 地網(wǎng)設(shè)計對中波發(fā)射天線輸出功率的影響

地波傳輸?shù)姆绞綐O易受到環(huán)境因素的影響，這主要是自然物天然遮擋和大地導(dǎo)電性能不佳造成，此時通過科學(xué)的地網(wǎng)設(shè)計，將地網(wǎng)回路作為整個發(fā)射天線回路的一個組成部分，如圖1所示，此時能夠有效分流部分電流，進而減小地波損耗。此外，對于地網(wǎng)設(shè)計中的選址、埋設(shè)范圍等對輸出功率的影響，也是值得深入研究的。

圖1 發(fā)射天線地網(wǎng)設(shè)計對于接收信號質(zhì)量影響效果圖

2.1 地網(wǎng)選址時環(huán)境因素的設(shè)置

根據(jù)中波臺建設(shè)的核心標準，一般是以天線傳輸效率最優(yōu)作為唯一目標。其中，最關(guān)鍵的就是地網(wǎng)所處環(huán)境的導(dǎo)電性能，此時線長與線量的大小也會受到極大的影響，因此需要綜合考慮優(yōu)化，以盡量降低對輸出功率的影響。在實驗中發(fā)現(xiàn)，選址環(huán)境的土壤水分對導(dǎo)電性有著直觀的影響，一般土壤濕潤度越高，導(dǎo)電性越好，此時信號在傳播過程中的無效損耗降低，對于接收端的信號質(zhì)量起到了積極效果。此外，人為環(huán)境（如高密建筑、電磁干擾等）會影響到信號傳播過程，地形地貌（丘陵地帶、高寒山地等）也會造成嚴重影響，因此，綜合考慮環(huán)境因素的影響，盡量選擇溫濕度適宜的土壤條件，避開高密建筑群和高山地脈，從而保證最佳的傳輸信號質(zhì)量。

2.2 地網(wǎng)埋設(shè)時信號功率的波動

地網(wǎng)是地波傳播的重要載體之一，其受到地面導(dǎo)電性的制約。在日常建設(shè)實踐中，技術(shù)人員也會采取調(diào)整地網(wǎng)埋設(shè)深度的條件，降低相關(guān)技術(shù)標準對發(fā)射功率的影響，但此時系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性會受到不同程度的削弱。因此，如何合理設(shè)計埋設(shè)深度，能夠?qū)崿F(xiàn)工作性能與工作穩(wěn)定間的平衡，這是至關(guān)重要的。從經(jīng)濟角度考慮，埋設(shè)的淺，施工簡單，損耗更低；但是在實踐檢驗中，考慮地面容易受到雨水沖刷、農(nóng)業(yè)作業(yè)等影響，因此綜合考慮環(huán)境因素采取的深埋淺出的鋪設(shè)方式，即將深度設(shè)計在，此時既能夠保證地網(wǎng)不易受到環(huán)境作業(yè)的影響，起到一定程度的保護隔離作用，又能夠保證地波損耗在可控范圍內(nèi)，此時能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的信號傳輸效果。

2.3 地網(wǎng)電阻與發(fā)射功率的影響

地網(wǎng)的施工作業(yè)對于發(fā)射功率的影響是直觀的、可控的，大量的實踐經(jīng)驗可以證明，地網(wǎng)電阻對于提高發(fā)射功率起到了積極影響。此外，地網(wǎng)電阻作為地網(wǎng)自身因素中的關(guān)鍵點，是鐵塔電流回路的核心部分，會在較大范圍影響發(fā)射功率，即對信號傳輸效果起到關(guān)鍵作用。其核心要素在于當?shù)孛娴膶?dǎo)電性短時間內(nèi)不再發(fā)生變化（土壤條件與埋設(shè)深度一定時），此時可以降低地網(wǎng)電阻以減少功耗，強化發(fā)射天線的輻射效率。在實際工作中，科學(xué)的系統(tǒng)維護能夠有效將地網(wǎng)電阻維持在一個穩(wěn)定的水平，對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到積極作用。

結(jié)束語：基于中波發(fā)射天線技術(shù)原理和天線系統(tǒng)組成分析，通過不斷優(yōu)化鐵塔地網(wǎng)設(shè)計的諸多環(huán)節(jié)，降低環(huán)境條件對信號傳輸?shù)挠绊?，以提高信號傳輸?shù)膶嶋H效率，進而能夠提供更優(yōu)的節(jié)目質(zhì)量。本文重點分析了地網(wǎng)設(shè)計對發(fā)射功率影響程度，通過優(yōu)化選址范圍、埋設(shè)深度以及地網(wǎng)電阻等參數(shù)，實現(xiàn)了地網(wǎng)電阻降低電流損耗，為提高發(fā)射端輸出功率起到了積極影響，并能夠適時調(diào)整系統(tǒng)運行狀態(tài)，達到實際工作的穩(wěn)定與可靠。