中波发射天线的种类及其技术特点

2023-03-01

建国60年来, 我国的广播事业取得了翻天覆地的变化。广播技术的迅猛发展推动着广播天线的革新换代。中波发射天线作为广播信号发射的重要载体, 给我国广播事业的发展作出了巨大的贡献。作为中波天线的钢结构工程设计人员, 笔者就目前我国中波天线的种类及技术特点进行了归纳总结, 并介绍一些国际上比较先进的中波天线技术。

1 传统中波天线

我们将目前应用最广泛的天线称为传统中波天线。传统中波天线有两种:一种是桅杆式天线, 另一种是自立式中波天线。

1.1 桅杆式天线

20世纪30年代, 桅杆式天线是中波广播的唯一天线。桅杆式天线一般采用三角形截面, 考虑运输和架设的方便, 塔节长度一般为4m~6m。塔节之间采用法兰盘和螺栓连接。桅杆拉绳采用三方拉绳。拉绳采用镀锌钢丝绳, 为避免钢丝绳上感应电流的二次辐射对发射方向的影响, 拉绳需用绝缘子分开。桅杆式天线结构造型简单, 塔节形式规则、易于加工, 整体造价较低, 在我国得到了广泛的认可。

桅杆天线具有工艺简单、价格低廉的优点, 但在发射低频、大功率信号时, 由于桅杆较高, 还需在塔身外加装天线笼, 使得底部压力很大, 而增加了底座绝缘子的费用。另外, 拉线与地面呈45度左右受力较好, 因此三方拉绳的占地面积也大。随着我国广播覆盖面的增加, 土地使用费用增高造成了征地困难, 这种桅杆天线在国内的应用已经越来越少了。它逐渐被自立中波天线所代替。

1.2 自立中波天线

自立中波天线的塔型采用抛物线型, 这样的结构形式能够最好地利用材料的性能。它的每个塔脚底部用一带有绝缘子的特制底座与塔架和地基基础相连, 塔旁配有调配箱或调配室。绝缘底座是中波发射天线的关键部件, 它不仅要有足够的强度, 更重要的是要起到将塔身高频信号与大地隔绝的作用。

与桅杆天线相比, 自立式中波天线占地面积小, 场地容易解决, 造型美观, 建塔费用大大降低。塔身采用热镀锌防腐处理, 很好地解决了沿海地区的强腐蚀问题。它除了具备原桅杆天线的功能外, 最大的优点是缩小了占地面积。由于底部绝缘子制作成本较高, 绝缘件又容易损坏, 所以不需要绝缘底座的并馈式自立中波塔逐渐登上了历史的舞台。

2 新型天线之一:并馈式自立中波天线

并馈式自立中天线采用普通的自立铁塔作为支持结构, 塔架外形及塔架截面都可以根据受力、美观等不同情况分别设计。在并馈式自立中波塔周围分布着若干根导线。导线的上端与铁塔上的平台相连;导线的下端汇聚于铁塔底部中心并在此对铁塔馈电。并馈式自立中波天线取消了绝缘底座, 但在铁塔下面仍需要铺设地网。

2.1 并馈式自立中波天线的优点

与传统的中波天线相比, 并馈式自立中波天线的优点在于以下几方面。

(1) 取消了底座绝缘子、绝缘拉绳, 大大节省了占地面积, 解决了我国土地资源紧张、拆迁费用较高的难题。降低了整个工程的总体投资。

(2) 铁塔直流接地, 使发射系统的放电更加快速、有效。

(3) 可以承受1000kw以上的大功率发射, 节省了需要为大功率发射问题而进口大型底座的人力和物力。

(4) 天线可多频工作。这是传统中波天线不可能做到的。

(5) 并馈式自立中波天线可以象普通铁塔那样, 在上面安装各种天线而不影响机器的正常工作。

(6) 与传统中波天线相比, 并馈式自立中天线塔造型更简洁美观, 对周边环境影响也较小。

2.2 并馈式自立中波天线的应用

并馈式自立中波天线在国外的应用已经比较广泛, 各种技术的应用也较为成熟。在我国, 并馈式自立中波天线的优势已经被原来越多的电台认识, 而且已经成功运用到一些电台的新建或重建中, 如:洛阳人民广播电台的三边形并馈式自立中波天线、重庆人民广播电台的四边形并馈式自立中波天线、491电台的四边形并馈式自立中波天线等, 这些天线都已安全运行了数年。

从其实际工作效果看, 这些电台的天馈线系统工作稳定、防雷保护效果很好, 辐射场强和覆盖范围都比以前的天线有较大的提高。另外, 这些电台都已成功实现了中波广播与调频广播共塔播出。

3 新型天线之二:锥面顶负荷中波发射小型天线

锥面顶负荷中波发射小型天线是近几年风靡中国市场的一种新型中波天线。

3.1 锥面顶负荷小型天线的特点

经过测试, 它地波场强稳定天波分量大, 远区辐射场强与传统天线的场强相差无几。小型天线电磁污染小、互耦小, 对天线周围的人和仪器影响不大。在实际应用中, 25kw功率等级天线即使安装在距发射机房25m左右的地方, 也对发射机房内的设备没有影响。经过测试, 其覆盖效果与铁塔天线相当, 而且比铁塔天线更适于中小功率灵活布点, 改善覆盖效果, 并减轻电磁污染, 尤其适合数字广播。