中波廣播發(fā)射天線的工作原理與維護(hù)

高 翔

（山西省新聞出版廣電局呂梁中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，山西 呂梁 033000）

0 引 言

中波廣播的發(fā)射主要依靠電磁波傳輸，白天以地波形式傳播，晚上以地波和天波同時(shí)傳播。電磁波正常工作時(shí)即正常傳輸時(shí)會(huì)形成電磁波極化。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是電場(chǎng)的方向按照一定的規(guī)律旋轉(zhuǎn)。電磁波極化以地面作參考可以分為兩種，垂直地面的叫做垂直極化波，平行地面的叫做水平極化波[1]。中波電磁波沿地面方向傳播，極化方式主要是垂直極化。因此，中波發(fā)射天線必須能夠產(chǎn)生垂直極化電波。中波廣播發(fā)射技術(shù)嚴(yán)格要求了波長(zhǎng)，主要的傳輸信號(hào)是電磁波的形式。通常，中波廣播波長(zhǎng)186.7～569.8 m，工作頻率526.5～1 606.5 kHz。中波廣播有獨(dú)特的傳播方式，主要是地面繞射，輔助電離層反射傳輸。另外，中波廣播不受天氣環(huán)境影響。這些優(yōu)點(diǎn)促使中波廣播成為我國(guó)廣播發(fā)射的首選，一直受到業(yè)界的青睞，是廣大人民群眾最普及的信息獲取手段[2]。

1 天線的定義

無(wú)線電設(shè)備中，天線的作用是用來(lái)輻射和接收無(wú)線電波的。天線為發(fā)射機(jī)或接收機(jī)與傳播無(wú)線電波的媒質(zhì)之間提供所需要的耦合。天線和發(fā)射機(jī)、接收機(jī)一樣，也是無(wú)線電設(shè)備的重要組成部分。

2 中波廣播天線的工作原理

中波廣播天線的作用是將傳輸線上的導(dǎo)行波和無(wú)界媒介中傳播的電磁波進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換[3]。在發(fā)射端，發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的已調(diào)高頻振蕩電流經(jīng)饋電設(shè)備輸入發(fā)射天線，發(fā)射天線將高頻電流或?qū)РㄞD(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)線電波——自由電磁波向周圍空間輻射；在接收端，無(wú)線電波通過(guò)接收天線轉(zhuǎn)變成高頻電流或?qū)Рê蠼?jīng)饋電設(shè)備傳送到接收機(jī)。中波廣播天線的主要作用是放大處理傳輸過(guò)程中的電波，保證信號(hào)能夠在短時(shí)間內(nèi)傳播到較遠(yuǎn)的距離，同時(shí)保證傳播數(shù)據(jù)信息的安全準(zhǔn)確。傳輸過(guò)程中，一定要保證廣播天線能夠有效使用，從而使得傳播的信息能夠真實(shí)準(zhǔn)確。如果廣播天線沒(méi)有進(jìn)行有效設(shè)置，那么將會(huì)嚴(yán)重影響廣播的接收范圍及質(zhì)量。

3 中波廣播發(fā)射天線的主要類型

3.1 單塔天線

單塔天線技術(shù)主要是發(fā)射垂直極化波[4]。中波發(fā)射的主要方式是通過(guò)拉線單塔天線發(fā)射垂直極化波。單塔天線就是底部絕緣且與地面垂直的振子。單塔天線主要由絕緣拉繩、鋼桅桿、絕緣底座、地網(wǎng)以及放電球等組成。電磁波的發(fā)射需要這些部件共同作用。

3.2 頂負(fù)荷型單塔天線

如果鐵塔的高度小于λ/4，那么輸入阻抗的電阻部分會(huì)變得較小，同時(shí)會(huì)因?yàn)榈刈栌绊懙脑蚨鴮?dǎo)致天線的輻射效率偏低[5]。對(duì)此的解決方式是增加斜拉線，以增加鐵塔天線的高度，從而解決上述問(wèn)題。斜拉線一般是銅線和鋼線，并且是3根相隔120°的斜拉線。這3條斜拉線在各自保持45°或者60°的方向上由塔頂拉到地面。通過(guò)科學(xué)計(jì)算可以知道斜拉線的長(zhǎng)度，將它的頂端和鐵塔連接后，再把終端和帶金屬帽的棒形絕緣子進(jìn)行連接，然后把它用鋼絞線將其與地錨固定。

3.3 新形式天線

新形式天線是在傳統(tǒng)天線的研究基礎(chǔ)上進(jìn)行的改良，是為了更好適應(yīng)我國(guó)社會(huì)的要求而新研發(fā)的一種天線類型。新形式天線是我國(guó)最新的研究成果，和傳統(tǒng)的桅桿類型具有本質(zhì)區(qū)別。它擁有頂負(fù)荷錐面性的使用特點(diǎn)，可以有效節(jié)省天線架設(shè)需要的安裝空間，同時(shí)提高了廣播的傳播范圍，加深了應(yīng)用程度?，F(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，使得人們更加嚴(yán)格地要求廣播天線。傳統(tǒng)的中波廣播天線會(huì)占用大面積的網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)，耗費(fèi)成本較高。同時(shí)，安裝地網(wǎng)時(shí)，對(duì)于環(huán)境的要求比較嚴(yán)格。這種種原因在一定程度上限制了廣播應(yīng)用范圍。而研究新形式天線就是為了適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的要求，以有效擺脫傳統(tǒng)天線的各種限制，分階段管理使用電磁波，不斷提高信號(hào)傳播效率，擴(kuò)大傳播范圍，有效節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

4 中波廣播發(fā)射天線維護(hù)措施

對(duì)于中波廣播發(fā)射天線的維護(hù)，國(guó)家制定了可以對(duì)其維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)，即GY/T178-2001（中、短波天饋線運(yùn)行管理規(guī)程）。中波發(fā)射天線的日常維護(hù)和檢查非常嚴(yán)格，可以分為周檢、月檢和年檢。這一步步的定期檢查是為了對(duì)地網(wǎng)、塔桅拉繩、絕緣子等進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。除了定期維護(hù)，還需要進(jìn)行大規(guī)模修理，如桅桿、拉繩、地錨等不容易發(fā)生故障的部分。此外，要經(jīng)常檢查塔桅結(jié)構(gòu)、關(guān)注焊縫的開(kāi)裂情況，螺栓松動(dòng)要緊固，螺檢腐蝕嚴(yán)重的要及時(shí)更換。

4.1 中波天線常見(jiàn)故障和處理措施

絕緣子底座開(kāi)裂現(xiàn)象。引起絕緣子底座開(kāi)裂的原因有兩個(gè)：一是會(huì)引起絕緣子偏心受力的底座，如果絕緣子底座不穩(wěn)，就會(huì)使其偏心受力，從而造成底座開(kāi)裂；二是因?yàn)榻^緣子的質(zhì)量和雜質(zhì)問(wèn)題使其破裂。如果絕緣子破裂，要及時(shí)更換。

鐵塔拉線變松問(wèn)題。出現(xiàn)這種情況后，需要檢查地錨和花蘭螺絲的螺母。這兩方面出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)使絕緣子被破壞，從而不能正常工作。如果出現(xiàn)這兩種情況，除修復(fù)問(wèn)題部分，還要重新調(diào)整鐵塔垂度和拉線初張力。

拉線不暢、打火不著、放電不穩(wěn)定的現(xiàn)象。如果出現(xiàn)這三種情況，應(yīng)該檢查泄放電阻是否有效、放電的間隙是否合適等，然后根據(jù)檢查結(jié)果直接處理問(wèn)題部分。

不同絕緣子類型中的桶型絕緣子破裂問(wèn)題。造成這個(gè)問(wèn)題的原因主要有兩個(gè)：一是在對(duì)絕緣架組裝過(guò)程中出現(xiàn)了不合適問(wèn)題；二是使用的絕緣子在質(zhì)量上出現(xiàn)了問(wèn)題。一般的處理方法是重新組裝絕緣子或者更換絕緣子。

天線運(yùn)行效率較低。分析原因可能是地網(wǎng)線斷裂，解決措施是檢查地網(wǎng)線。

天線系統(tǒng)較低問(wèn)題。發(fā)射機(jī)包括反射功率、入射功率等重要的指標(biāo)，從而要配備系統(tǒng)較高的天線系統(tǒng)。此外，根據(jù)季節(jié)的變化還要不定時(shí)變動(dòng)天調(diào)室的元件，從而保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。電動(dòng)元件可以根據(jù)電感進(jìn)行調(diào)試，但之前要將原位子做好記號(hào)，以便今后進(jìn)行對(duì)照。

發(fā)射鐵塔的問(wèn)題。發(fā)射鐵塔的腐蝕或者由于自然原因造成的破裂，都會(huì)影響發(fā)射鐵塔的發(fā)射效率，所以要經(jīng)常觀察并及時(shí)處理。

拉線式鐵塔，大修周期為3～5年，包括對(duì)天線、地網(wǎng)等進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要徹底處理。

4.2 對(duì)天線的維護(hù)

中波發(fā)射天線暴露在室外，而自然中不可預(yù)測(cè)的原因會(huì)給天線造成不同程度的傷害甚至損壞天線，嚴(yán)重影響天線的正常工作。最有效的解決辦法是定時(shí)且經(jīng)常性的檢查，預(yù)防播出事故的發(fā)生。同時(shí)，要重點(diǎn)檢測(cè)天線避雷裝置，使其能夠正常工作，如果出現(xiàn)問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行處理，以使天線保持良好的傳輸效果。此外，要調(diào)試天線張力的松緊度，使其保證在適中狀態(tài)，以提高信號(hào)接收的效果。

4.3 日常維護(hù)的重要性

要使中波廣播發(fā)射天線高效運(yùn)行，一定要加強(qiáng)日常維護(hù)工作，定期保養(yǎng)運(yùn)行設(shè)備，有效減少?gòu)V播天線故障的發(fā)生，延長(zhǎng)中波廣播發(fā)射天線的使用壽命。同時(shí)，可以組織專業(yè)的維護(hù)檢修人員指導(dǎo)日常維護(hù)工作，確保日常維護(hù)工作的專業(yè)化，及時(shí)排除存在的安全隱患。

5 結(jié) 論

中波廣播發(fā)射天線是非常重要的設(shè)備，因?yàn)樗婕暗姆秶鷱V、影響大，且與廣播發(fā)射和廣播轉(zhuǎn)播聯(lián)系密切。中波廣播發(fā)射離不開(kāi)天線，而中波廣播發(fā)射天線在廣電系統(tǒng)中應(yīng)用普遍。要加強(qiáng)維護(hù)與管理，確保節(jié)目播出質(zhì)量。近年來(lái)，隨著人們對(duì)信息需求的增加，廣播節(jié)目播放質(zhì)量成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，中波天線運(yùn)行維護(hù)人員一定要了解發(fā)射天線原理，及時(shí)把控和處理發(fā)射天線出現(xiàn)的突發(fā)狀況，確保廣播電視發(fā)射臺(tái)正常運(yùn)行，促進(jìn)我國(guó)廣播行業(yè)不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郵電部設(shè)備維護(hù)局.天線維護(hù)手冊(cè)[Z].1976.

[2] 國(guó)家廣電總局無(wú)線局.廣播電視發(fā)送與傳輸維護(hù)手冊(cè)[Z].2001.

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[5] 薛 瑩.淺析中波廣播發(fā)射天線的原理與維護(hù)[J].數(shù)字通信世界，2016，（7）：174，274.