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常见中波广播发射天线构成原理与技术维护

2018-02-22徐世杰

西部广播电视 2018年5期
关键词:同轴电缆中波馈线

徐世杰 张 斐

中波广播在实践运用方面有十分显著的优势,对促进信息传播以及推动我国的广播事业发展等方面都发挥积极作用。当前,广播覆盖面越来越大,加之在科技的支持下,中波广播发射的相关设备基本采用的是数字化以及固态化,有效减少故障,同时提升播出质量。而天馈线系统是中波广播唯一的负载和外部设备。对整个发射系统而言,又是重要的组成部分,负担着电磁波有效辐射﹑与发射机的阻抗匹配﹑抑制干扰磁场﹑泄放雷电等重大作用。下文结合其构成原理分析实施维护的技术,更好地促进中波广播发挥其传播信息的作用。

1 天馈线系统主要组成部分参数及其原理

1.1 天线

中波发射多以拉线塔形式,发射与地面垂直的极化波。中波天线实际的高度会影响天线实际的效率以及有效的辐射功率。当天线高度大于发射频率半波长,就会出现许多副瓣,导致仰角的辐射天波会出现能量增加的情况,进而影响天波的衰落。当中波发射天线的高度较低,又工作在中波段低段的频率时,天线的辐射效率同样会降低。目前,已有使用锥面顶负荷的中波小型天线,其特点是天线高度从76~150米下降到20米左右,占地面积也变小。

1.2 地网

在中波天线中,地网是垂直单桅杆中的天线系统十分重要的部分,地网的优劣情况直接和天线的情况密切关系,如实际的增益大小以及天线的效率高低情况。地网,若要保证传输效果,则应持续减小地电流的损失,与地面相距0.3~0.7 m处,一般需要120根天线,而导线直径需控制在3 mm左右,长度在0.25~0.5 λ,严格按照相关标准予以安装。另外,地网在一般的土壤接地电阻达到小于2 Ω,才能确保符合传输需求。

1.3 馈线

馈线,多数用于天线﹑发射机的连接工作,属于重要设施之一,其作用为对高频能量进行有效传输,其中元件运行频率﹑特性阻抗为重要参数标准。随着全固态发射机的使用,现在已用同轴电缆取代六线式馈线或多线式笼形馈线。同轴电缆的电气性能和机械性能的主要参数是:特性阻抗﹑传输损耗及频率特性﹑温度特性﹑屏蔽特性﹑最小弯曲半径等。

同轴电缆对信号的损耗取决于2个因素:一是内外导体表面的高频电流在表面电阻上的损失(高频集肤效应),二是内外导体之间绝缘材料在高频时的介质损耗。同轴电缆对信号的损耗与信号的频率有明显的关系,因此同轴电缆损耗-频率特性是电缆的重要参数之一。

当外界温度改变时,同轴电缆的内外导体尺寸和电阻率都会变化,同轴电缆的电气参数也随之改变。对于以铜作导体的同轴电缆,其衰减系数随温度的变化规律是温度每升高1 ℃,损耗常数增加0.2%左右。

对于额定功率来说,通常采用额定平均功率和额定峰值功率来表示。其中,额定平均功率是指同轴电缆在匹配状态下,不致发生热击穿时能长期传送的最大功率,它将受到同轴线内部发热所引起的温度限制,其最高温度不能超过介质所能允许的长期工作温度。额定峰值功率是指同轴线在匹配状态下,不致发生电击穿时能传送的最大功率,它取决于同轴线所能承受的最大工作电压。如传送的功率为脉冲功率,应从额定峰值功率角度考虑;而传送的功率引起温度升高导致介质软化的场合,则应从额定平均功率的角度考虑。

在标准频率内,馈线的电压﹑电流比值均为常数,即特性抗阻,若是根据该特征进行划分,可以将其分为50 Ω与75 Ω,150 Ω及250 Ω,最为常见的馈线为75 Ω。

1.4 匹配网络

匹配网络,旨在确保馈线系统﹑天线阻抗间形成匹配效应,从而达到良好输出的目的。同时,由于天线的互逆性,高大的发射天线同样也是很好的接收天线,会接收其他高频信号倒送到本台发射机,影响播出效果。因此,匹配网络中还包括用于抑制干扰频率信号的陷波网络和阻塞网路。

2 天馈线系统日常维护

在维护工作中,工作人员需要结合不同部件采用不同的维护及保养方法,主要包含的内容有馈线撑杆﹑塔架及底座情况。通过喷涂油漆的方式而有效防腐。而桅杆绳拉的维护工作中,工作人员需要做好保养工作,并且还需要定期检测其拉伸力的数值,可以最大程度优化桅杆结构。除此之外,中波广播发射天线其他的电气维护工作可以从如下几个方面开展。

定期检查检测天馈线系统的驻波比,一般情况下,每季度检测一次,并做好记录;定期用网络分析仪检测天线输入阻抗﹑匹配网络匹配情况等,用音频综合测试仪检测天线载波跌落﹑频率响应﹑谐波失真﹑调幅对称度﹑非线性失真等参数;值班时观察发射机功率情况,如发射机功率指示表头显示入射功率减小,而反射功率增大,表明天馈线可能存在问题;定期用场强仪测试发射台周边场强情况,了解信号覆盖情况及收听效果;定期检测避雷装置及调配网络的接地电阻,在夏季之前检查接地电阻是否满足避雷接地电阻小于2 Ω,调配网络接地电阻不大于4 Ω;检查调配网络各元件连接处是否接触良好,是否紧密牢固,线圈﹑电容有无过热现象,有无打火痕迹;检查馈线接头是否有发热﹑松动现象,检查绝缘电阻;经常性清理塔体﹑调配室及馈线附近的杂草﹑树枝等,防止由此引起短路事故发生;定期检查各接地线﹑地网线是否良好,是否有断裂和脱焊问题,尤其是查看放电球下端与地线是否焊接良好,定期调整放电球间距。做好巡查工作,每天在停机时间沿馈线向发射机方向巡查,防止人为破坏。在农民耕作收货季节,防止机械挂伤﹑撞坏馈线及其支架。加强与驻地公安﹑乡镇﹑学校的联系,利用一切手段,教育群众﹑学生遵守相关法规,爱护广电设施,杜绝人身事故发生。

3 结语

在广播电台各种设施设备中,天馈线系统是唯一的负载和外部设备。对整个发射系统而言,又是重要的组成部分,负担着电磁波有效辐射﹑与发射机的阻抗匹配﹑抑制干扰磁场﹑泄放雷电等重大作用。其性能好坏直接关系中波台信号播出质量,这就需要工作人员加强理论与实践学习,时时掌握中波天线实际运行情况,同时做好维护工作,如定期实施保养等,不断提升其传播信息的效率。

参考文献:

[1]格松曲珍.天馈线系统的基本原理与维护探究[J].西部广播电视,2017(6):231-231.

[2]段永来.陕西省中波台职工岗位培训教材[Z].2007.

[3]解苏汉.DX中波发射机与天馈网络[M].西安:陕西出版传媒集团,2013.

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