中波天線地網(wǎng)對發(fā)射效果的影響研究

木仁

【摘要】中波天線地網(wǎng)在當(dāng)代廣播電視信號發(fā)射中發(fā)揮著重要作用，關(guān)系著信號發(fā)射質(zhì)量。提升廣播電視信號發(fā)射效果，理應(yīng)謹(jǐn)遵中波天線地網(wǎng)運行原理，加強中波天線地網(wǎng)建設(shè)，全面優(yōu)化廣播電視無線數(shù)字覆蓋工程信號傳輸方案，控制各種電子通信干擾問題。本文將簡析中波天線地網(wǎng)對發(fā)射效果的影響，希望能為廣播信號發(fā)射工作提供參考與借鑒。

【關(guān)鍵詞】中波天線地網(wǎng);發(fā)射效果;影響

中圖分類號：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.01.016

中波發(fā)射工作通常是將地面波作為主要信號，同時以夜間天波為輔完成信息傳播。對于廣播發(fā)射系統(tǒng)來說，發(fā)射天線是重要組成部分，它能夠?qū)⑺l(fā)射的廣播信號順利轉(zhuǎn)換為電磁波。同時，中波天線接地網(wǎng)能夠降低來自配置因素、硬件因素、同頻信號和藍(lán)牙無線等各種環(huán)境因素對廣播信號的干擾，有效提高發(fā)射系統(tǒng)信號質(zhì)量。

1. 中波天線地網(wǎng)運行原理

中波天線地網(wǎng)主要是將天線鐵塔作為中心，將導(dǎo)線鋪設(shè)在發(fā)射場地的地下，從而形成天線輻射的回路。因為大地電阻遠(yuǎn)高于地網(wǎng)導(dǎo)線的電阻，所以地網(wǎng)導(dǎo)線的電流會比大地上所形成的電流大，從而有效降低了傳輸信號在大地的損耗，使天線效率得以發(fā)幅度提升。與此同時，中波天線的地網(wǎng)通常要用鐵塔的底部來充當(dāng)中心圓心，所配用的銅導(dǎo)線直徑φ2到3mm。對于數(shù)量方面的設(shè)置，應(yīng)緊密結(jié)合土壤的地導(dǎo)系數(shù)和所處地形狀況，同時根據(jù)長度與高度，兼顧土壤性質(zhì)和地面狀況。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，導(dǎo)線長度大多在為0.3λ到0.5λ之間（λ是指信號的波長），其長度通常與塔的高度相等。為了有效降低地?fù)p，需要合理控制地網(wǎng)的埋設(shè)深度，不宜過深。為了對導(dǎo)線進行應(yīng)有的保護，地網(wǎng)的深度通常距離地面0.3到0.5米。在距離天線塔底中心部位0.5λ以內(nèi)的區(qū)域，通常設(shè)有天線電磁感應(yīng)區(qū)，為了處理好損耗與地網(wǎng)的關(guān)系，在距離塔底大于0.5λ的范圍內(nèi)均設(shè)有輻射場。在21世紀(jì)，廣播無線數(shù)字覆蓋工程已成為國家重要戰(zhàn)略目標(biāo)，該項工程組合系統(tǒng)主要包括頻率和系統(tǒng)工程。從整體組合來看，地面數(shù)字廣播系統(tǒng)主要組成部分包括前端系統(tǒng)、傳輸鏈路系統(tǒng)和地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其中，前端系統(tǒng)能夠同時負(fù)責(zé)多項標(biāo)準(zhǔn)下的數(shù)字節(jié)目，同時，為不同頻道的欄目提供穩(wěn)定的信號源。傳輸鏈路系統(tǒng)所發(fā)揮的功能是將多個傳輸流發(fā)送給地面上相對應(yīng)的覆蓋網(wǎng)絡(luò)發(fā)射臺。目前，地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為每個站點各設(shè)有一個信道，這樣可以在信號傳輸過程中以單頻網(wǎng)絡(luò)或者多頻網(wǎng)絡(luò)方式成功傳輸信號，充分確保廣播節(jié)目的清晰度。在數(shù)字化廣播節(jié)目信號傳輸中，數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)通常被分為三部分：前端系統(tǒng)、傳輸鏈路系統(tǒng)和地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在當(dāng)代中央廣播電臺工作中，前端系統(tǒng)的信號源是三套相對應(yīng)的數(shù)字音頻廣播節(jié)目的傳輸碼流;市級廣播電臺中的主要信號源是一套數(shù)字音頻廣播節(jié)目的傳輸碼，通常，傳輸碼是借助傳輸鏈路將不同的廣播節(jié)目信號發(fā)射到相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)射站內(nèi)，此時，在地面所覆蓋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各站點會利用四個廣播頻率和數(shù)字廣播與模擬廣播方式來實現(xiàn)廣播節(jié)目信號傳輸?shù)娜采w。

2. 中波天線地網(wǎng)對發(fā)射效果的影響

對于廣播信號發(fā)射工作來說，中波天線的設(shè)計、地網(wǎng)組合設(shè)計和地網(wǎng)鋪設(shè)質(zhì)量以及外在干擾因素均會影響最終的發(fā)射效果。在天線輻射區(qū)域中，主電場和地面地電流的反射副電場相位并不一樣，這樣會削弱輻射總電場。在空間電磁波發(fā)射過程中，地面必然會受到電磁波作用，進而產(chǎn)生一定量的地電流。這些地電流分為位移電流與傳導(dǎo)電流，與其中的電導(dǎo)率是一種正比關(guān)系。在天線的輻射空間中，地電流必然會繼續(xù)產(chǎn)生再輻射，這樣就會使主電場以外出現(xiàn)附加副電場，意味著總電場是主電場與副電場共同疊加組成的。因為這兩個電場的電磁波在空間內(nèi)的路徑各有差異，所以會產(chǎn)生顯著的相位差，導(dǎo)致天線的振幅出現(xiàn)較為明顯的波動，時常難以覆蓋的所需要覆蓋的區(qū)域。為了降低地電流產(chǎn)生的負(fù)面影響，需要將新建臺站地址選在地勢平坦、濕潤與導(dǎo)電性良好的地面。此外，地網(wǎng)設(shè)計與鋪設(shè)效果不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，就會導(dǎo)致電阻增加，信號發(fā)射效果因此降低。因而，合理設(shè)計地網(wǎng)至關(guān)重要，只有做好天線地網(wǎng)鋪設(shè)工作，方能為地電流提供良好的通路，提高信號發(fā)射效果。

3. 如何提升廣播信號發(fā)射效果

3.1 做好中波發(fā)射臺維護管理工作

中波發(fā)射臺在廣播節(jié)目信號傳輸中發(fā)揮著至關(guān)重要的功能，確保發(fā)射臺的正常運轉(zhuǎn)，必須做好相關(guān)維護管理工作。發(fā)射臺在運轉(zhuǎn)過程中必然會使發(fā)射機產(chǎn)生熱量，在計算這些熱量時應(yīng)結(jié)合發(fā)射機正常運轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)，對比分析故障情況下所產(chǎn)生的熱量，這樣方能對熱量進行合理控制。同時，確保發(fā)射機的正常運行，應(yīng)通過優(yōu)化發(fā)射機矯正技術(shù)與開發(fā)技術(shù)不斷改善發(fā)射機設(shè)備的性能。其次，工作人員應(yīng)定期對發(fā)射臺低壓配電柜實施檢查與維護，做好相關(guān)記錄分析工作，如果發(fā)現(xiàn)配電柜存在異常響動就要立刻排查誘因，采取有效的解決措施。在配電系統(tǒng)安全巡檢過程中，維護工作人員會借助紅外線測溫儀來檢查母線接線端和斷路器，如果發(fā)現(xiàn)溫度高于正常標(biāo)準(zhǔn)，就要及時斷電，并予以處理。同時，維護工作人員需要監(jiān)測電容器的運行狀態(tài)是否正常，避免出現(xiàn)漏電問題。再次，維護工作人員應(yīng)針對整個配電系統(tǒng)進行安全化與規(guī)范化操作，以免故障擴大。另外，在維護天饋線的過程中要注意對天線地網(wǎng)、饋線、鐵塔、信號調(diào)配網(wǎng)絡(luò)展開全面維護，堅持按周、按月、按季和按年做好檢修工作。必須注意的是，因為地網(wǎng)有大量的焊點，埋設(shè)也比較淺，所以很容易出現(xiàn)斷損現(xiàn)象，對此，應(yīng)嚴(yán)加維護，科學(xué)處理地網(wǎng)破損問題，對各接頭進行焊接與加固，認(rèn)真查看地網(wǎng)的外觀是否完整。一般情況下，維修工作人員會借助電纜探位儀來準(zhǔn)確定位地網(wǎng)線的斷損位置，對電氣特性進行測試，以此做好地網(wǎng)維護工作。對于天線鐵塔來說，通常需要每三年進行一次全面新維護，對拉線位置的偏差進行精準(zhǔn)矯正，在拉錨接點與鐵塔各連接點上涂抹黃油，采取緊固處理。

3.2 做好地網(wǎng)鋪設(shè)工作以實現(xiàn)信號覆蓋

做好廣播無線數(shù)字覆蓋工程信號傳輸工作，加強廣播無線數(shù)字覆蓋工程建設(shè)，首先要著重細(xì)化廣播節(jié)目中無線數(shù)字化覆蓋工程系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容。在廣播節(jié)目信號傳輸中，覆蓋網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠為目標(biāo)區(qū)域發(fā)送更加穩(wěn)定而安全的廣播信號。目前，因為頻譜資源處于非常緊缺的狀態(tài)，所以不少地區(qū)會采用單頻網(wǎng)絡(luò)模式來實現(xiàn)全方位覆蓋。這就要做好前期規(guī)劃工作，科學(xué)選址，優(yōu)化布局，當(dāng)后期建設(shè)作業(yè)完成后，要實施必要地調(diào)整，對網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化，解決假定參數(shù)問題、饋線損耗問題、天線掛高和增益問題。此外，在鋪設(shè)地網(wǎng)時，對于各種連接點的焊接，應(yīng)采取高溫處理措施，這樣可以確保焊接點的穩(wěn)固性。因為鐵塔正下方地面的電磁場能量通常很大，為了進一步降低衰減和損耗，在接近鐵塔基座的地方，所鋪設(shè)的地網(wǎng)應(yīng)埋得比較淺，這樣能夠提升天線的輻射效率。在地網(wǎng)的敷設(shè)過程中，難免會遇到調(diào)配室等障礙物，對此，需要繞過障礙物后進行分散敷設(shè)。某廣播電視臺在建立中波轉(zhuǎn)播臺地網(wǎng)的過程中，一共組建了三座中波自立塔，有兩座鐵塔高120米，另一座高76米（是一座1098kHz的單頻塔）。鐵塔地網(wǎng)的圓心是中波自立塔，地網(wǎng)中一共埋了120根紫銅線，埋深度在40到50厘米之間，向外鋪設(shè)呈放射狀。在鐵塔圍墻外與調(diào)配室外側(cè)，均鋪設(shè)了10cm×0.75mm的紫銅板以作為地網(wǎng)內(nèi)環(huán)，這樣可以連接地網(wǎng)線和塔基的回流條，鋪設(shè)完后，用混凝土進行固封，以此避免地網(wǎng)受損。同時，在地網(wǎng)線的末端會設(shè)一外環(huán)，然后，用紫銅線對所有地網(wǎng)線的末端進行連接，從而構(gòu)成完善的地網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

3.3 排除一切中波發(fā)射信號干擾因素

提高廣播信號發(fā)射效果，理應(yīng)科學(xué)控制各項干擾因素，對中波發(fā)射接入點進行全面檢測，認(rèn)真查看接入點信號的強弱程度。當(dāng)前中波發(fā)射技術(shù)對接入點信號的強弱設(shè)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，如果發(fā)現(xiàn)信號比較弱，同時無法接收到連續(xù)性信號內(nèi)容，就要在維修過程中用信號較強的接入點對之前的接入點予以替換，通常，需要采用的檢查模式為無線終端模式。在具體檢查過程中，維修工作人員理應(yīng)嚴(yán)格按照正確的順序依次實施排查，也就是檢查完上一個接入點之后，接著開展下一個接入點的排查工作，從而做好全面性檢查工作，提高檢查精確度，避免遺漏問題。對于來自同頻信號的干擾，需要對頻率與信號輸出進行調(diào)整，全面分析廣播網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的問題，合理確定接入點的數(shù)量，對所有接入點的位置進行科學(xué)定位，同時，對信號頻率進行控制，改善廣播無線網(wǎng)絡(luò)的所有信息輸出，處理好頻率、信號儲存量與線路粗細(xì)的關(guān)系，從而將廣播信號的輸出頻率控制在最佳數(shù)值。其次，因為同頻干擾對所有信號發(fā)射傳輸?shù)挠绊懛浅Ｃ黠@，所以要準(zhǔn)確定位干擾因素的根源，有利控制同頻干擾，不斷增強中波發(fā)射的抗干擾性能，提高廣播信號傳輸強度。對于來自藍(lán)牙無線干擾的干擾，必須將藍(lán)牙源設(shè)置在科學(xué)的范圍里。如果藍(lán)牙源與中波發(fā)射天線地網(wǎng)處于同一區(qū)域，必然會削弱中波發(fā)射工作效率，同時降低信號的輸出效力，使信號輸送速度驟減。如果藍(lán)牙無線對廣播信號發(fā)射正常運行的干擾非常嚴(yán)重，就會提高信號傳輸錯誤率，對此，必須合理劃分藍(lán)牙源、中波發(fā)射系統(tǒng)和局域網(wǎng)的范疇，改善藍(lán)牙無線裝備，從而盡量降低干擾。在干擾源控制工作中，應(yīng)堅守安全性原則，準(zhǔn)確把控繼電器節(jié)點，避免出現(xiàn)火花，同時，工作人員應(yīng)不斷完善和優(yōu)化繼電處理技術(shù)，做好繼電保護工作。其次，工作人員應(yīng)適當(dāng)增加繼電保護系統(tǒng)中的二極管數(shù)量，這樣有助于緩解干擾問題。對于排查工作中所出現(xiàn)的反動干擾現(xiàn)象，理應(yīng)全面分析是否存在其他干擾因素。另外，工作人員必須全面排查所有干擾因素，從而使干擾問題得到更有力的控制。

中波天線的設(shè)計、地網(wǎng)組合設(shè)計和地網(wǎng)鋪設(shè)質(zhì)量以及外在干擾因素均會影響廣播信號發(fā)射效果，因此，必須做好中波天線和地網(wǎng)設(shè)計工作，合理鋪設(shè)地網(wǎng)，對中波發(fā)射系統(tǒng)進行全面維護。

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