中波发射台搬迁建设中的几个问题.docx

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中波发射台搬迁建设中的几个问题

中波发射台搬迁建设中的几个问题

中波广播是广播宣传的重要手段，它收听工具普及，覆盖面广。

中波广播发射台是调幅广播的最后一个环节，对有效地扩大覆盖，提高播出质量起着重要的作用。

建设一个新发射台是百年大计，所以，从选址到基础设施建设，都要从理论上进行论证，在实践中按规范施工。

国内许多电台的建台历史较长，原台多建于城市郊区。

改革开放以来，城市建设迅猛发展，城市规模日见扩大，多数电台已处于城市市区中。

电台周围的高大建筑影响了广播效果，同时对城市环境也造成一定的电磁污染。

中波发射台的移址重建也势在必行。

以下就中波发射台搬迁建设中的问题谈谈我们的看法。

一、中波发射台的选址

建设一座高标准的中波广播发射台，要按照中波广播网技术规划，根据中波广播的特点，行政区划，规划覆盖的人口和面积等因素，结合本地实际情况，多方调查研究，反复论证，科学合理选择台址。

广播电影电视部批准下达的中波广播网技术规划，确定了中波反射面的各项主要技术参数，这是建台的依据。

以此为基础，要达到尽可能大的覆盖。

就必须考虑提高发射效率问题。

对中波发射台来说，科学合理的选择台址，对提高天线的辐射效率影响很大。

中波广播段无线电波的传播特点是白天沿地表面传播的地波，地波衰减较小，有较强的绕射能力，可以形成一个比较稳定的服务区域，根据设备的功率大小，可达数十公里，甚至达百余公里，我们称其为地波服务区域。

夜间不但靠地波传播，而且电波向空中发射被电离层反射回地面形成天波，在较远的地方形成另一个区域，称其为天波覆盖区。

这个服务区不稳定，经常有衰落现象，而且随着季节和时间的不同而变化，因此中波台的选址主要从如下几个方面考虑。

1、中波广播主要靠地面波覆盖，确定地址一定要首先考虑地质性能。

地面的电气特性对于地波的传播影响很大，同样的发射条件，电波在不同的地面传播时，电场强度有很大的差别，尤其发射台周围的地导率和地形直接影响天线的发射效率。

所以，选台址要考虑下列因素：

大地常数，地势，服务范围。

要求发射台周围的地导率要高，地形要平坦、开阔，以提高发射效果。

地导系数的一般估算值表一

地导系数V（s/m）

地面种类

5

海水

湿土壤、耕地、淡水

干土壤、粘土、森林、山区

花岗岩、干石子地、沙漠

山区中的干冰河

2、中波发射台在选址中还应符合电磁环境的要求，既不能干扰附近已建的无线和有线通信设施，又不能被其他无线电设施所干扰。

3、台址选择还必须远离机场起落航线管制区、高大建筑物，特别是大功率机器一定要远离油库、化工库、加油站。

对于高压输电塔，微波通讯塔也必须远离，防止电磁损耗。

二、技术区和机房

中波发射台的设计和施工应符合“广播电视工程规范”。

要充分考虑发射机的启动控制，减小噪声，防止灰尘改善机房工作环境。

1、中波发射台技术区和机房与电视、调频机房不同的是，除主机房、风机房外，还有一个天调室（天线调配间）。

这两个机房相距数十米至数百米，用馈线连接起来。

馈线电长度应避开1/4工作波长。

2、主机房的规模由发射机的数量及功率等级确定。

新建发射台应考虑采用微机控制，机房应设微机控制室，对微机室要进行屏蔽。

发射台自动化是今后的发展方向。

势在必行。

已经使用微机控制的发射台证明，自动化，微机控制对提高播出质量，减少人为事故有明显效果。

主机房要按设备集中安装设计施工。

主机房建筑净高（装修后的天花板或梁至地面的高度）一般要达到4.5米。

这样主机房采光、通风比较好，机房宽敞、明亮。

主机房在设计时要充分考虑馈线、电源、底线、信号线的接入，因此，主机房应设计为上下夹层最好。

一方面从机房看不到过多的馈线、同轴开关，另一方面也看不到供电线、地线等，维护起来非常方便、安全。

3、天调室是机房的一个重要部分。

天调室要安装调配网络，其作用有二：

一是天线的输入阻抗经匹配网络转换后等于馈线的特性阻抗，即终端匹配；二是调配网络有滤波性能，即只能让工作频率通过，对其它频率，特别是工作频率的高次谐波有较大的衰减作用。

若滤波性能差，则发射机的谐波衰减小，将有较强的辐射。

另一方面，若本台尚有其他中波发射机，则通过天线会收到这些发射机的较强信号，甚至带来明显的干扰。

所以，设计调试好天调室的调配网络对提高发射效率，改善播出质量十分重要。

天调室的面积的大小要根据功率，共塔工作情况及台内工作频率的多少来决定。

天调室室内六面内壁应采取屏蔽措施，室内还应备有交流电源，照明及防盗报警装置。

调配室一般注意不要太小，不然会带来网络的分布参数增大，影响网络的稳定。

再就是注意调配网络的通风，防热、防雷问题，过热过冷都会影响网络中的电容，温度变数增加了网络的不稳定性。

4、中波天线塔和旁边的天调室必须用围墙围住。

以保护天线设施，以防人员接触，确保设备及人身安全。

三、天线与地网

发射天线是一种能量转换装置，它将发射机提供的高频已调电流的能量变成电磁波的能量，并将电磁波辐射到空间去。

标准的中波发射台，其发射天线多采用对地绝缘铁塔。

对地绝缘铁塔天线，可以根据工作频率决定其高度。

天线的机械长度，从理论上讲，0.53λ的长度效率最高，也就是天线的最佳高度。

在实践中，中波广播的高频段可以做到0.53λ长度，但在低频段由于受场地、资金等因数的制约，大多采用1/4λ的长度。

在新建中波发射台时，除考虑天线长度，还要注意另一个问题是天线的位置。

如果一个发射台根据频率的多少需要架设两座到三座铁塔，那么要慎重决定两铁塔间的距离。

单桅杆非定向天线塔间距离大于1λ为最好。

不宜取1/4λ塔距。

无线电波即电磁波沿地面传播过程中，垂直极化波（其电场方向与大地垂直）的损耗低于水平极化波的损耗。

因此，中波天线多采用矗立于大地的垂直天线来获取垂直极化的电磁波。

当前中波发射天线主要有四类：

1、细截面垂直天线也就是T型和倒L型天线。

2、底部绝缘的拉绳铁塔天线也就是桅杆天线。

3、自立式铁塔天线。

它包含有底部绝缘的和底部接地λ/4并馈式自立铁塔天线。

4、电小天线。

按H.A.Wheeler教授定义，这种天线的高度H≤λ/2π，λ为工作波长。

这四类天线各有其特点，以下简要的对它们进行分析。

1、细截面垂直天线是由一根铜导线或数根铜导线绞合组成，悬

挂于两支撑物之间，支撑物是木杆或是带绝缘的钢支架。

沿天线导体的电流分布，可视为正弦分布；该天线主要用在小功率方面。

2、底部绝缘的拉绳铁塔天线是是用钢丝绳固定，为了避免钢丝绳的电气影响，在钢丝绳上用绝缘子将之分成数段互相隔开；底部绝缘的拉绳铁塔天线是上世纪三十年代出现的，由于其结构特点，高度可以做到工作波长的1/2—5/8之间；根据天线特性阻抗图（图一）频率低（531kHz—810kHz），功率大（100kw—2000kw）时，通过增加塔高和塔宽来改善输入阻抗，使输入阻抗提升，满足输入电流和输入电压达到一定的合理值，满足发射需求；同时在塔底以塔为中心的地面下（30—50cm）敷设有辐射状地网（60—120根；长度约为0.3—0.5λ）.因而有较高的辐射效率和良好的辐射图形。

图1

在这种塔上既可以承受大功率工作，也可以在其上实现二频或三频共塔工作。

不过，我们以为共塔频率愈多，其网络损耗愈大，机器的发射效果愈差。

如果发射功率大（100kw—2000kw），频率高（1008kHz—1602kHz）时，通过减少塔高和增加塔宽来改善输入阻抗，使输入阻抗降低，满足输入电流和输入电压达到一定的合理值，满足发射需求。

对于中小功率低频段用的拉绳铁塔，由于成本上的原因，其铁塔高度H＜λ/4，这种天线输入阻抗的电阻部分变小；容抗变大；天线辐射效率降低；工作频带变窄。

为此，人们采用了补救办法，就是在天线顶部拉线作为顶负荷来增加天线的有效高度，加大天线的辐射电阻，以提高天线的辐射效率。

顶负荷的拉线是120°分布；长度不宜大于1/2塔高。

总体来说拉绳铁塔优点不少。

但建塔的工程量大，还要占用较大的土地。

使用中必须经常注意维护。

而且有因铁塔拉绳故障而致倒塔的风险特别大。

本世纪头十年间，国内至少已有三座铁塔因此而倒塌。

3、早期的自立塔用作支撑T型、倒L型天线，后来才演变出底部绝缘的和底部接地λ/4馈电的自立塔。

它们也有较高的辐射效率和良好的辐射图形，减少了拉绳占用的土地及其维护工作量。

避免了因拉绳故障而致倒塔的风险。

但其高度和绝缘的矛盾，塔高一般在130米下，在低频点（531kHz—810kHz）上特性阻抗偏低，输入电流偏大，天线耗损增大，不利于大功率发射。

在其它频点，通过改变塔高来满足大功率发射需要。

自立塔可以实现二频共塔工作，其功率容量可达到200KW。

对于接地自立塔高度一般都在100米以上，其独特优点是在其顶部可以安装FM和TV天线，可以一塔多用，但同样无法满足大功率发射需要。

4、电小中波发射天线在国内多数为锥面顶负荷小天线，天线底部设有高频地井，并敷设辐射状短地网，长度≤15米。

我公司自主创新研制的功率1KW-200KW套筒式宽频带锥面顶负荷中波小型发射天线，它与国内其它小天线相比有着其独特的性能。

其占地面积小、高度低、工作频带宽、防雷及抗风性能好、结构美观、维护工作量小等优点。

也能实现二频共塔。

在当前土地使用紧张，地价及原材料昂贵的形势下，采用我公司生产的小天线为最佳选择。

一般小天线与高度＞λ/4的拉绳铁塔天线相比较有其特有的缺点，这就是其辐射电阻Rr小、输入容抗（Xc）较高、Q值高，因而带宽较窄。

为了实现发射机和天线之间的匹配，就需引入适当的补偿网络来消除输入容抗以满足整个系统谐振条件。

又由于天线底部电流大而带来较大损耗。

由天线效率ηA定义可知：

ηA==

当辐射电阻Rr较小，而损耗电阻RL（包括地损耗和调配网络损耗）较大时，天线效率就会降低。

为了克服上述缺点，我们在提高天线辐射电阻，降低地损耗及网络损耗方面做出了诸多努力。

我公司研制的套筒式宽频带锥面顶负荷中波小型发射天线，一方面采用自立式发射体结构和新型上锥顶负荷发射体结构相结合，这就提高了天线辐射电阻，降低了电抗分量，拓展了天线工作带宽。

另一方面对地网实施电容、电感加载；在电脑上利用Smith导抗圆图软件反复进行推演，选择出最优化的调配网络，从而降低了损耗，拓宽了工作带宽，使发射机的边带功率有效的从天线辐射到空间。

对于中波广播我们应重视天线的效率。

中波天线的效率不仅决定于天线塔本身，还决定于地损，中波天线系统包括铁塔和接地系统，接地系统叫地网。

中波天线的地网是给天线地电流一个良好的回路，即提供一个直接流向天线底部的回路，敷设一个标准中波天线的地网是一个至关重要的问题。

当电流通过大地回到天线底部时，能量的损耗比导体的损耗，绝缘子的介电损耗都大，这个损耗叫地损耗。

地损耗主要集中在天线塔基座附近。

所以设计、敷设一个标准的地网，能减少地损耗，提高中波天线的效率，扩大覆盖面积。

下面谈一下中波天线的效率问题。

讨论中波天线的效率，首先要明确一个界限，即限制在天线底部半个波长以内，当距离大于半个波长时，已属于辐射场了。

在这以外的损耗属于电波传播的损耗，不再是天线的效率问题了。

影响中波天线效率因数主要有三：

导体损耗，绝缘子的介质损耗，垂直接地天线的损耗——地损耗。

在以上三种损耗中，理论和实践都证明导体损耗是比较小，绝缘子的介电损耗，由于在天线设备中均用高频瓷，所以，这种损耗也是比较小的。

影响天线效率的主要因素是地损耗。

计算大地损耗的说明图

若以天线为中心，在地面上与天线距离为a到y1的区域中如图，大地的功率损耗为

J为地电流密度

所以，

地损耗电阻为

若以天线底部为中心，按《广播电视工程建设规范》第3.1.3条规定敷设一均匀分布的径向地网，则在地网范围内的总耗损为

式中N为地网根数，u为导磁率，Iy为径向电流，Ib为天线底部电流，a为天线底部接地棒半径。

由于地损的原因，天线效率的表示式为

式中为天线