新時(shí)期中波廣播發(fā)射技術(shù)與維護(hù)策略

■ 云南省廣播電視局昆明實(shí)驗(yàn)臺(tái)：張庶

相較于其他廣播技術(shù)，中波廣播發(fā)射技術(shù)具有使用成本較少、操作便捷以及性能優(yōu)良等無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)廣播事業(yè)的發(fā)展歷程中發(fā)揮了重大作用。但中波廣播發(fā)射技術(shù)的波長(zhǎng)有著嚴(yán)格限制，且其信號(hào)強(qiáng)度也受到諸多外界因素的制約，如抗干擾能力較弱。信號(hào)強(qiáng)度直接影響著廣播產(chǎn)品受眾的使用體驗(yàn)，也因此間接影響著廣播電臺(tái)的發(fā)展。為此，在明確中波發(fā)射技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，探討其穩(wěn)定利用以及維護(hù)手段，具有充足的現(xiàn)實(shí)意義。

1.中波廣播發(fā)射技術(shù)概述

1.1 中波廣播技術(shù)的定義

中波廣播指的是載波頻率介于300kHz～3000kHz的無(wú)線電廣播，處于國(guó)際規(guī)定的中波頻段中，其發(fā)射帶寬為9kHz，我國(guó)對(duì)于中波廣播的頻率劃定范圍則為525kHz～1606kHz。中波廣播需要通過(guò)中波發(fā)射天線完成信號(hào)傳播，其具體傳播形式主要有天空波與地面波兩種波段在傳輸過(guò)程中同時(shí)存在。其中白天主要依靠地面波進(jìn)程傳播，受各類障礙物影響，電波強(qiáng)度衰減較為嚴(yán)重，因此白天地面?zhèn)鞑サ母采w范圍較小，但其傳播較穩(wěn)定，接收效果好。夜間由于高空電離層下降，部分電波可在電離層通過(guò)反射傳播，傳播距離較長(zhǎng)。

1.2 中波廣播的技術(shù)原理

廣播電臺(tái)的傳播與接收過(guò)程實(shí)質(zhì)上是電磁波的收發(fā)過(guò)程。電臺(tái)發(fā)射機(jī)將輸入的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后發(fā)出中波，由天線將其轉(zhuǎn)換為電磁波，再經(jīng)過(guò)天空波與地面波的傳輸后，由接收終端設(shè)備的天線接收電磁波，并經(jīng)過(guò)解調(diào)以及合成處理后轉(zhuǎn)換為原輸入信息并播出。

電磁波在傳播過(guò)程中，電場(chǎng)矢量按照一定規(guī)律旋轉(zhuǎn)或以固定形式保存，完成電磁波極化作業(yè)。電磁波的極化類型眾多，其中以地面為坐標(biāo)底面，極化面與之垂直復(fù)合作用產(chǎn)生的極化波為垂直極化波。垂直極化波是中波廣播的主要傳播覆蓋途徑，中波天線也一般按照能夠產(chǎn)生垂直極化波的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.3 中波廣播天線主要類型

中波廣播信號(hào)的發(fā)射需要由信號(hào)發(fā)射器以及發(fā)射天線組成基本的構(gòu)架支撐，發(fā)射中波信號(hào)的天線稱為中波廣播天線，根據(jù)搭建結(jié)構(gòu)和發(fā)射原理的不同，中波廣播天線可以分為以下類型：①單塔天線。單塔天線的發(fā)射損耗較小，且能夠做到遠(yuǎn)距離高精度傳播。是中波廣播發(fā)射中最常用的天線類型，主要由塔體作為垂直振子，并附設(shè)金屬桅桿、放電球以及絕緣底座等。②并饋式天線。并饋式天線同樣由塔體作為垂直振子，其支撐結(jié)構(gòu)直接接地不饋電。此類天線具有與塔體頂端以及底端絕緣子。③斜拉線頂負(fù)荷單塔拉線天線。此類天線的大體結(jié)構(gòu)與單塔天線相同，但頂負(fù)荷結(jié)構(gòu)不同，通過(guò)在傳統(tǒng)單塔天線頂端加裝三根斜拉線，能夠增加一部分天線的有效高度，從而提高天線的效率，加快網(wǎng)絡(luò)匹配速度，同時(shí)提升廣播在低頻波段的質(zhì)量。

1.4 部分相關(guān)重要技術(shù)概念

中波廣播技術(shù)相關(guān)的重要外部技術(shù)設(shè)備以及專業(yè)術(shù)語(yǔ)匯總?cè)缦拢孩俨黄胶馐金伨€（電纜線）。中波發(fā)射天線一般為發(fā)射垂直極化波的單極天線。單極天線具有不平衡特征，因此中波天線所需的饋線也為不平衡式。②阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。中波發(fā)射天線一般距離信號(hào)源機(jī)房較遠(yuǎn)，使用較長(zhǎng)的饋線進(jìn)行連接。為了減少天線的反射波，降低波段在饋線上的損耗，將輸入端阻抗與饋線的阻抗在數(shù)值上相匹配，需要在兩者之間接入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。第③地網(wǎng)。地網(wǎng)能夠與中波廣播天線形成輻射電流回路，地網(wǎng)能夠有效降低電流的損耗，從而保證天線效率和天線的實(shí)際增益。地網(wǎng)導(dǎo)線的埋設(shè)位置不宜過(guò)深，否則會(huì)影響其效能的發(fā)揮，一般情況下其埋設(shè)深度約為30cm。同時(shí)也要確保埋設(shè)地點(diǎn)的土壤酸堿值、濕度等不會(huì)對(duì)地網(wǎng)造成其他影響。④中波廣播天線效率。發(fā)射天線的效率從數(shù)值上看是由天線的輻射效率除以其輸出功率的值。詳細(xì)公式為N=Pr/（Pi+P1）其中Pr為天線輻射效率Pi為輸出功率，P1為天線振子部分的損耗。若要提高發(fā)射天線的效率就必須合理控制輻射效率的區(qū)間，通過(guò)對(duì)天線進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，使其輻射功率保持在穩(wěn)定區(qū)間。⑤最優(yōu)天線高度。中波廣播的輻射場(chǎng)以及覆蓋區(qū)域在很大程度上發(fā)射天線的高度相關(guān)，根據(jù)大量實(shí)踐以及論證發(fā)現(xiàn)，在一般情況下，發(fā)射天線的最優(yōu)高度為76m。

2.中波廣播發(fā)射的維護(hù)策略分析

2.1 電波發(fā)射環(huán)節(jié)調(diào)整

中波廣播的效率提升，在周邊硬件設(shè)施以及位置環(huán)境等因素合格的情況下，還需對(duì)中波廣播本身的發(fā)射環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致調(diào)整。首先，廣播質(zhì)量與中波廣播的發(fā)射方向具有較高相關(guān)度，發(fā)生方向會(huì)在很大程度上影響磁化作用的強(qiáng)弱，進(jìn)而影響中波廣播的信號(hào)穩(wěn)定性。因此相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)時(shí)刻注意中波廣播的發(fā)射方向，設(shè)立完善的監(jiān)控調(diào)整制度，保證中波廣播發(fā)射方向與設(shè)計(jì)標(biāo)定位置一致。

此外，天線設(shè)置的位置是否準(zhǔn)確以及其與坐標(biāo)底面的角度是否滿足垂直要求等因素也會(huì)對(duì)電磁波發(fā)射能力產(chǎn)生較大影響。因此相關(guān)工作人員應(yīng)配置高精度測(cè)量?jī)x，加強(qiáng)日常對(duì)設(shè)備位置的檢查，確認(rèn)中波廣播系統(tǒng)處于平行或垂直狀態(tài)，提高其發(fā)射效率。同時(shí)在建立廣播系統(tǒng)時(shí)，還應(yīng)規(guī)范化合理化天線種類的選擇，因地制宜選擇天線類型與結(jié)構(gòu)，使中波廣播質(zhì)量保持在最優(yōu)區(qū)間。

2.2 制定完善的維護(hù)制度

中波廣播系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、具體設(shè)立以及運(yùn)營(yíng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期性、系統(tǒng)性的工程，涉及的學(xué)科領(lǐng)域以及專業(yè)技術(shù)設(shè)備較為繁多，而其中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，降低中波廣播的效率和質(zhì)量。為此應(yīng)當(dāng)針對(duì)其中各流程環(huán)節(jié)進(jìn)行針對(duì)性維護(hù)制度設(shè)計(jì)，在環(huán)節(jié)上含括設(shè)備安裝、信號(hào)源輸入、信號(hào)調(diào)制、信號(hào)發(fā)射、信號(hào)傳輸過(guò)程強(qiáng)度方向監(jiān)測(cè)；在設(shè)備上含括地網(wǎng)、饋線、天線以及各附屬設(shè)備。廣播項(xiàng)目在規(guī)劃期就應(yīng)引入便于后期維護(hù)管理的靈活設(shè)計(jì)，此過(guò)程需要結(jié)合項(xiàng)目的具體實(shí)際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)分析。在開(kāi)展日常具體維護(hù)作業(yè)時(shí)，首先應(yīng)完善對(duì)室外部分技術(shù)設(shè)備的維護(hù)管理，其由于受到外部環(huán)境的影響干擾程度較大，損壞或失靈概率以及嚴(yán)重程度均會(huì)高于室內(nèi)設(shè)備，維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)提高巡視頻率，提升消耗零件的檢查更換力度，并針對(duì)具體環(huán)境做好清潔工作。對(duì)室內(nèi)設(shè)備的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按具體情況進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。此外，應(yīng)建立高效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)中波廣播系統(tǒng)中的細(xì)微變化并分析其變化原因，以便對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的元器件或整體技術(shù)設(shè)備進(jìn)行維修或更換。

3.中波廣播發(fā)射技術(shù)部分具體維護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 中波發(fā)射天線防雷措施

盡管當(dāng)前階段我國(guó)的中波發(fā)射天線均設(shè)置了多重防雷手段，但雷擊依舊對(duì)天線的安全以及中波廣播系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)造成嚴(yán)重威脅?，F(xiàn)階段的中波發(fā)射臺(tái)基本已更換為全固態(tài)發(fā)射機(jī)，相較于傳統(tǒng)的電子管發(fā)射機(jī)其性能更加優(yōu)越，使用年限更長(zhǎng)，但同時(shí)其承受雷電浪涌電流的能力較差，在雷雨天氣容易出現(xiàn)損壞。為降低雷雨天氣以及雷擊對(duì)中波發(fā)射系統(tǒng)的影響，應(yīng)當(dāng)從以下方面入手進(jìn)行改造：①調(diào)整放電球間隙。在行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中，此間隙一般設(shè)置為40～80mm，但為達(dá)到最優(yōu)防雷效果，應(yīng)當(dāng)調(diào)整為滿足發(fā)射機(jī)全功率運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)不放電即可。②采用氧化鋅避雷器。與傳統(tǒng)避雷器相比，該種避雷器具有無(wú)放電間隙的特點(diǎn)，在其正常工作電壓下呈現(xiàn)高阻特征，在受到雷擊時(shí)其電阻急劇下降，迅速泄放能量，雷擊結(jié)束后其電阻恢復(fù)高阻狀態(tài)，在整個(gè)工作過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)電弧燃燒問(wèn)題。在雷雨天氣較多、雷擊密集的區(qū)域可優(yōu)先考慮運(yùn)用。③發(fā)射塔底部泄放線圈改造。泄放線圈在中波發(fā)射系統(tǒng)日常工作時(shí)可起到排靜電的作用，也能在遭受雷擊時(shí)降低雷電影響，是直接泄放電路。對(duì)其進(jìn)行改造應(yīng)當(dāng)加粗線圈直徑，并對(duì)其接頭處進(jìn)行加固處理并做好日常巡檢工作。

3.2 光電隔離維護(hù)技術(shù)

中波廣播的電磁信號(hào)在傳播過(guò)程中易受到各類外部因素的干擾，但部分干擾因素可通過(guò)技術(shù)手段減弱或消除其干擾。在對(duì)電磁信號(hào)傳輸過(guò)程進(jìn)行維護(hù)時(shí)，可以引入光電隔離技術(shù)，通過(guò)布置光電隔離器，將模擬信號(hào)分別進(jìn)行隔離或是將信號(hào)傳輸線路更換為屏蔽線或雙絞線，以此降低信號(hào)傳輸過(guò)程中的信號(hào)干擾問(wèn)題，增強(qiáng)信號(hào)傳輸強(qiáng)度。此外，中波廣播系統(tǒng)天線可以安裝在絕緣金屬箱體內(nèi)部，降低原本露天安裝受到的外部電磁輻射干擾。最后，為防止漏電以及靜電干擾，應(yīng)妥善安裝接地設(shè)備，保護(hù)硬件的同時(shí)降低對(duì)電磁信號(hào)傳輸?shù)母蓴_。

3.3 電路設(shè)備安裝階段優(yōu)化

在中波廣播傳播中，信號(hào)傳輸線與電源距離過(guò)近會(huì)致使其相互之前出現(xiàn)干擾，在設(shè)備的日常維護(hù)中，為避免出現(xiàn)該情況，可以在架設(shè)電源線以及傳輸線時(shí)，選擇低通規(guī)格的濾波器，選用帶有屏蔽功能的電源本體設(shè)備。此外，另一種常見(jiàn)干擾是寄生電容干擾，其解決方式通常是改善線路板元件以及線路分布，將數(shù)字電路、模擬電路以及功率驅(qū)動(dòng)等各功能模塊妥善分隔，合理調(diào)整不同元件之前的線路長(zhǎng)度。同時(shí)按照輸入電路與輸出電路進(jìn)行大類劃分與具體布設(shè)，減少干擾發(fā)生頻率，進(jìn)而避免寄生電容干擾。

3.4 電氣設(shè)備日常維護(hù)

中波發(fā)射系統(tǒng)整體是由諸多電氣設(shè)備復(fù)合組裝形成，因此應(yīng)當(dāng)對(duì)各電氣設(shè)備的日常維護(hù)工作進(jìn)行分析優(yōu)化。電氣設(shè)備的檢查作業(yè)可以利用電臺(tái)停播時(shí)間等不影響正常運(yùn)營(yíng)的時(shí)間段進(jìn)行維護(hù)檢查。對(duì)電氣設(shè)備維護(hù)應(yīng)完成的技術(shù)要點(diǎn)如下：①動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)駐波比。相關(guān)維護(hù)人員在日常作業(yè)過(guò)程應(yīng)當(dāng)及時(shí)觀察記錄反射波數(shù)據(jù)并做好登記，與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，并按照變化查明原因，對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行微調(diào)并更換出現(xiàn)問(wèn)題的元器件。②定期檢查中波發(fā)射天線系統(tǒng)中的絕緣體表面，各電氣配件、線圈等是否出現(xiàn)熱量異常，配電室內(nèi)部是否存在誤入的動(dòng)物等。在調(diào)查配電室之前，應(yīng)當(dāng)先將接地夠與饋線入口相連再進(jìn)行調(diào)查，保證作業(yè)安全。調(diào)配室中的各設(shè)備元件的地線應(yīng)當(dāng)用專門(mén)線路與地網(wǎng)以及饋線地線相連接。③定期檢查地網(wǎng)以及各設(shè)備的接地線狀態(tài)，及時(shí)對(duì)出現(xiàn)斷裂以及焊接不夠牢固的區(qū)域進(jìn)行修理作業(yè)。并定期使用電阻測(cè)試儀對(duì)接地電阻數(shù)值進(jìn)行測(cè)量，確保其滿足設(shè)計(jì)要求以及實(shí)際使用時(shí)的需求。在現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范下接地電阻與工程驗(yàn)收時(shí)的電阻差值應(yīng)當(dāng)小于2Ω。此外，還需要對(duì)電纜設(shè)備進(jìn)行定期檢查，保證其氣密性達(dá)標(biāo)，一般需滿足氣壓大于30kPa。

3.5 加強(qiáng)對(duì)天線的維護(hù)

中波發(fā)射天線在日常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，受到的外部干擾因素較多，包括氣溫、風(fēng)力以及動(dòng)物筑巢等諸多自然因素以及各類人為因素，導(dǎo)致塔體受到不同程度的損壞。為保證廣播的質(zhì)量以及傳播穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)日常對(duì)天線系統(tǒng)的維護(hù)。①在雷雨季節(jié)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)避雷設(shè)施的運(yùn)用以及更新改造，引入石墨放電球、氧化鋅避雷器等現(xiàn)代化避雷設(shè)備。②對(duì)天線的接地情況進(jìn)行定期檢查，避免靜電以及各類強(qiáng)電磁設(shè)備干擾。③對(duì)塔體底部的絕緣表面進(jìn)行定期清潔，清除各類垃圾雜質(zhì)以及灰塵，以防各類因素導(dǎo)致的絕緣效果降低或消失，對(duì)天線的安全運(yùn)轉(zhuǎn)造成威脅。④定期對(duì)中波發(fā)射天線系統(tǒng)整體的垂度進(jìn)行檢查，確保其與坐標(biāo)底面夾角呈90度，從而使天線始終處于76m的最優(yōu)高度，保證天線的發(fā)射效率處于最優(yōu)區(qū)間。⑤定期對(duì)天線松緊度進(jìn)行調(diào)試，潤(rùn)滑拉線、線圈以及卸扣。⑥定期檢查外接銅條以及各電氣設(shè)備與地網(wǎng)的連接處，查看是否有發(fā)熱現(xiàn)象，以判斷地面損失功率是否在合理范圍。

3.6 重視軟件系統(tǒng)維護(hù)工作

中波廣播發(fā)射系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中硬件設(shè)施的重要性不言而喻，但軟件系統(tǒng)的暢通使用，能促使信號(hào)傳輸穩(wěn)定性、廣播系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率提升。因此在日常做好硬件設(shè)施維護(hù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)軟件系統(tǒng)的維護(hù)工作力度。首先，采用數(shù)字濾波技術(shù)優(yōu)化數(shù)據(jù)采集作業(yè)，軟件系統(tǒng)運(yùn)行中一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差將會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存占用量突增、系統(tǒng)運(yùn)行速度變慢等問(wèn)題，影響廣播系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，采用數(shù)字濾波技術(shù)能夠有效提升數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。其次引入受損系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位技術(shù)，一般采用的軟件為Watchdogs，在廣播系統(tǒng)中進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，該軟件每隔規(guī)定時(shí)間，就會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次復(fù)位，防止各類bug以及數(shù)據(jù)問(wèn)題出現(xiàn)積累現(xiàn)象最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

4.總結(jié)

中波廣播發(fā)射技術(shù)的運(yùn)用是一項(xiàng)融合多學(xué)科多領(lǐng)域的長(zhǎng)期性、綜合性工程，在使用過(guò)程中會(huì)受到諸多要素的制約。為保證中波發(fā)射系統(tǒng)正常功能的發(fā)揮，需要對(duì)與其相關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)原理進(jìn)行細(xì)致分析探究，并做好針對(duì)性系統(tǒng)的日常維護(hù)工作，根據(jù)具體環(huán)境對(duì)作業(yè)側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使發(fā)射效率始終處于最優(yōu)區(qū)間，促進(jìn)中波廣播電臺(tái)經(jīng)濟(jì)效益的高效產(chǎn)出。