锥面顶负荷自立塔式宽频带中波发射天线应用分析

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　　摘 要：本文基于国内外中波发射天线的发展状况，结合中国中波发射台使用传统的老式中波发射天线现状作了实际分析，提出了新型的锥面顶负荷自立塔式宽频带中波发射天线，并对该天线的构造、创新点、在国内电台的安装使用、社会效益等方面进行了论述。
　　关键词：中波发射天线;锥面顶;宽频带
　　中图分类号：TN827.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）12-0097-02
　　0 引言
　　随着时代的发展，我国人民的生活水平不断提高，中波广播由于性能优良、使用方便等优点已成为广人民大群众文化生活必不可少的重要组成部分。而中波发射台的任务则是通过放大电路对前端播控室传来的音频信号进行再处理，将得到的无线电波通过天线发射出去。如果天线频带较宽，亦可用于长波发射，并被广泛应用于航海航空的通信导航。
　　迄今为止，我国境内的中波发射台所使用的设备以二十世纪六七十年代安装的传统桅杆发射天线为主，现已远远超过三十年的设计使用期限。传统桅杆式发射天线存在着维护运营成本高、占地面积大等弊端，正在被逐渐淘汰使用。另一方面，中国的综合国力水平正在不断上升，城镇化是重要表现之一。随着城市建设的不断扩张，很多电台被城市包围。考虑到高频辐射的影响，相关电台面临着拆除搬迁的局面，而如何解决地价高、资金有限、污染控制难度大等问题成为诸多电台的当务之急。
　　本文将详细介绍新型宽频带中波发射天线，为解决以上问题的提供可行方法。
　　1 国内外中波发射天线研制概况
　　早在二十世纪七十年代，中国广播行业的相关科学技术人员就曾多次尝试改良传统的中波发射天线，受当时科技发展条件的限制，在改型研制方面创新程度不足，收效甚微。进入二十世纪九十年代之后，埃及首先研发出新型中波天线，我国科技人员充分吸取外国的先进科学技术，投入大量人力物力财力用于开发，虽然没能取得实质性进展，但提高创新空间依然很大。
　　1.1 国外状况
　　基于现有的宽频带中波发射天线方面的科研文章，我们了解到：目前国际上较为先进的天线设备能够发送和接收多个频段的电波，其天线顶端为盖帽型，下端为柱形。
　　1.2 国内状况
　　无线电广播的发展始于二十世纪初，我国自二十世纪六七年代至今大部分中波台仍在使用1/4λ～1/2λ桅杆式中波发射天线。为了达到理想的天线效率，大部分电台基本上采用了增高天线高度、扩大地网埋设面积等方法手段，但这就意味着较高的运营维护成本和不经济的土地使用效率。传统桅杆式中波发射天线根据使用频率，其高度一般在60-150m左右，建设一个高76米、边宽0.8米的桅杆式天线，其重量约20吨，占地面积约27亩;建设一个高120米、边宽1米的桅杆式天线，其重量约40吨、占地面积约67亩。从上可知传统天线不仅占用了大量的土地资源，还增加了电台的运行成本，并为电台正常维护保养带来了很多不便。除此之外，传统桅杆天线采用配重型拉线，如果一根拉线出现故障，就有极高的概率引发倒塔事故。
　　随着我国经济的快速发展，科学技术的不断进步，我国中波发射机数字化创新不断发展和提高，中波广播数字化覆盖工程逐步得到落实。而传统中波发射天线受频带的限制，很难实现数字化，正逐渐被新型设备所替代。可见，在这样的时代背景下，研发并推广适应数字化中波广播发射的新型中波天线就显得尤为重要。
　　2 新型宽频带中波发射天线概况
　　以陕西咸阳广通电子科技有限公司研制的新型“锥面顶负荷自立塔式宽频带中波发射天线”（现已被国家专利局授予实用新型发明专利，公告号CN203839505U，发明人范波、黄迎召）为例展开介绍。
　　这种新型发射天线高76米，相关技术指标如下：①适应中波广播发射机播音频率范围在526.5～1606.5千赫，实现了全频段覆盖;②功率等级不超过500千瓦;③匹配后阻抗50～230欧姆;④满足水平面全向;⑤电压驻波比VSWR不超过1.15;⑥工作带宽△f不低于18千赫;⑦增益超过3dB。
　　在构造方面，发射天线的整体形状为双锥体结构，主要材料采用不锈钢，支柱采用镀锌钢，发射天线上部由天线体塔基、高频绝缘子、发射体和调配网络构成。既具有稳定、安全可靠的基本要求，还保证了美观性。
　　经国家相关检验部门现场检测，这种新型天线的各项技术指标均符合国家标准规定，有着广阔的应用前景。
　　3 新型宽频带中波发射天线的创新点
　　相较于传统的桅桿式中波天线，新型宽频带中波发射天线的创新点体现在如下几个方面：①合理运用锥面缓变原理，有效地降低了终端反射和谐振频率，从而在保证效率的前提下，使天线的长度变短;②合理运用天线长细比及双锥原理，提高输入阻抗，有效地降低阻抗变化率，使天线的宽度、频带增加;③合理运用并馈原理，采用内发射体下端接地的方法，提高了天线自身的防雷效果;④通过调节内发射体和外发射体的连接高度，使天线输入阻抗处于理想状态，大大提高了天线的辐射效率;⑤合理运用多级调谐带通耦合网络拓宽带宽，在实现全频段双频或多频共塔的同时，还能满足功率在100瓦到500千瓦不等的中波发射机工作;⑥可作为长波发射机的导航天线，可满足导航机在150～800千赫频率范围内任意点的天线带宽要求，拓宽了天线的应用范围。
　　4 新型宽频带中波发射天线应用现状
　　自新型宽频带中波发射天线问世以来，受到了国内大量电台的欢迎。据相关资料显示，目前国内已投入使用及正在安装的发射天线共计130多座，长波天线则有20多座。基于以下三个例子展开介绍。
　　（1）河南龙湖104中波台已安装两座76米高、播音频率/功率分别为603kHz/200kW和657kHz/200kW的新型发射天线。其频率低、功率大，而且采用分布加载与并联馈电技术，实现了安全、稳定、持续的播音。（2）陕西榆林中波台已安装一座76米高，693kHz/10kW、1359kHz/10kW的新型发射天线。针对陕北的地理环境，在安装时，对天线自身、地网地井都进行了加固，从而保证天线整体都具有优良的抗风沙和昼夜温差大性能，运行至今仍在安全、稳定、持续地播音。（3）西藏亚东中波台已安装一座76米高，981kHz/10kW、1323kHz/3kW的新型发射天线。虽然青藏高原的土壤组成复杂，可用于地网敷设的面积有限，但是新型发射天线凭借自身出色的电气性能，实现了低内耗，提高了广播覆盖范围。[1]
　　5 社会效益分析
　　76米锥面顶负荷自立塔式宽频带中波发射天线的成功研发和普及应用在我国中波广播技术发展史上具有里程碑意义。其技术性能远超传统天线，且增益高、发射效率高、成本低、高度低、占地面积小、覆盖面积大。新型天线具有选址便利，架设方便，合理覆盖;降低电磁辐射污染，减少干扰，绿色环保;增益高，发射效率高，多项技术创新等社会效益，可以预见，新型发射天线将在诸多领域有着广阔的应用前景。[2]
　　6 结语
　　本文结合传统的老式中波发射天线，从不同方面对新型的锥面顶负荷自立塔式宽频带发射天线作了介绍分析，旨在推广普及广播行业的新技术，彰显我国广播技术发展的能力，从而推动我国广播行业不断向前发展。
　　参考文献
　　[1] 吴少青.新建南京中波发射台场地选址的考量[J].视听界（广播电视技术），2019，（01）：97-99.
　　[2] 冯旭栋，苗慧娜.我国中波发射天线的现状与发展[J].中国有线电视，2019，（02）：176-178.
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