中波广播发射天线的原理与维护措施

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张云凯

(烟台广播电视台,山东 烟台 264000)

1.1 中波广播发射天线的概念

中波广播技术是利用电磁原理来进行信号的传播,它首先将图像、声音信号转化成电磁波,然后经过发射天线的发射,再由相关接收机接收到电磁信号,将其转化成音频和图像,从而达到人们对信息传送和接收的要求。中波广播传输技术中,天线是主要的设备,它的功能是发送和接收无线电波,再通过变换器将其转换为音像。天线是1种专用的物理器件,它可以通过对发射器所发出的高频电流进行加工,并将其转化为电磁波的载体,从而在一定程度上实现对周边环境的传输。因此,在没有天线设备的情况下,无法向外部发送信息或接收来自外部的信息。目前,我国中波无线电传输技术的主流是地面绕射,并辅以电离层反射[1,2]。

1.2 中波广播发射天线维护的重要性

中波天线通常放置在户外,在受到风雨侵袭的同时也有可能被雷电击中。在长时间的使用中,天线会发生不同程度的锈蚀,会对电视信号的传输造成一定的影响。中波广播发射天线如果得不到及时或正确的维护,将会对中波广播系统的正常传播产生不利影响,从而影响其功能的发挥。中波广播天线若长时间不保养,会造成越来越严重的损伤,到了后期,维护和维修都要耗费大量的人力物力,这对广播行业的健康发展十分不利。因此,须加强中波广播天线的维护和维修,以保证广播信号的质量。

2.1 单塔天线

为稳定、高效地传播中波广播,在地面和低高度处尽可能地发射极化波,因此对于中波发射天线的基本形式,采用竖直振子作为主体的单塔形天线是比较理想的。单塔天线以塔为振动源,以塔底供电,主要包括放电球、地网、绝缘、拉绝缘以及钢桅杆等。单塔天线可以在水平方向上不定向地发射,最大辐射点为竖直面上0°仰角。对于单塔天线塔高,应考虑到功率和中波台的具体条件,一般采用76 m高的轻型缆塔。

2.2 并馈式中波天线

中波无线电发射天线主要包括无线电塔架和电缆,塔架部分与导线的上端部分相连,而杆状绝缘子则与塔架下端相连。从结构上来看,并馈中波天线也是1种垂直振子,但是它的基座可以直接接地而不给电。并馈中波天线在地区广播中得到了广泛的应用,在达到地区广播的传播效果和目标方面更为有效[3]。

2.3 斜拉线顶负荷单塔拉线

斜拉线顶负载单塔拉线,主要是在塔顶增设斜拉线,以3~5条为佳,采用斜拉线顶载单塔拉线,提高塔顶电流,使塔顶电流不为0。除顶部负载以外,中波天线与常规单塔天线相比,其天线低频性能有较大提高,且单塔拉线底电压较低时,可有效减少天线匹配网络的造价。为尽量减少单塔拉线在斜拉线上所产生的阻力,需要进行合理的设计。

2.4 匹配网络及馈线

广播中波天线通常比机房更远,为确保广播信号的稳定传输,需要使用更长的馈线。当天线的输入阻抗与馈线的参数相匹配时,馈线的反射波衰减和驻波比减小。为了更好地适应广播要求,将具有阻抗的匹配网络嵌入到馈线设备和广播天线的输入端。而在馈线部分,广播中波发射天线主要采用的是垂直极化波不均衡天线,这种天线是单级的。为了实现天线馈送,在广播中波馈线中,也可以采用不均衡的形式[4]。

2.5 地 网

从系统结构上来看,中波天线与单塔天线垂直,是整个系统的1个关键环节。广播天线的辐射电流电路以地面和地网为主。地面网络的性能决定了其实际传输效率和工程效益。为使中波天线的实际增益最大化,需要将天线的效率和实际的增益乘积达到最佳。为了达到真正的地网收益,必须减少地面损失。在确定地网圆心等参数时,以塔底为中心,采用均匀辐射的方法,以120根铜丝为媒介,进行大范围的信号传输。在地表覆盖范围内,接地导线埋深愈小,地面信号损失愈小。因此,考虑到无线电中波天线发射站的实际状况,建议在30 cm内铺设地面网络[5]。

中波无线电发射天线技术在广播领域有着广泛的应用,在广播电视节目播出时,通过发射电磁波来实现信息的覆盖。而中波无线电发射天线技术是将广播发射的电磁波转换为竖直极化波,这种电波与垂直方向垂直,并且与地面保持垂直,通过电波与电波交叉传输,从而保证了广播电视的传输质量。

3.1 集成度原理

近年来,随着广播产业的不断创新与发展以及广播技术的不断进步,广播电视的播放范围也在不断扩大。但是,中波天线的体积太小,其内部容量也太小,无法满足广播电视的播放要求,因此中波无线电收发天线在实际应用中会利用集成技术提高天线的容量。

3.2 可靠性原理

在广播天线的信号发送和传输中,存在着许多干扰因素,使其稳定性和可靠性下降。同时,在广播电视节目中,由于天线的覆盖面很大,它的可靠性和稳定性就显得尤为重要。中波无线电发射天线采用的是1种稳定可靠的设备,它能够有效抑制信号的传播,并且能够有效控制信号的传播,同时能够保证天线的辐射范围,因此可以通过软件技术设置设备的软件参数,将天线的所有信号都集中到1个大的芯片上,这样才能确保中波广播天线的工作可靠性[6]。

3.3 易扩展原理

中波无线电发射天线技术是当前广播领域应用最广的1项技术,能够有效改善广播节目的播放效率,增强广播系统的稳定性。中波广播发射天线的常用类型有单塔形、顶复合型、并馈型和新型天线。因此,中波无线电天线驱动的功率很大,对天线的配置也有很高的要求,这就要求电脑控制装置的响应速度要快,软件的应用要达到天线驱动的要求,这样才能确保中波天线的平稳、稳定工作。

3.4 控制性原理

中波无线电天线的指令系统主要有逻辑运算、函数运算、传输指令等。从逻辑上来看,这是1个相对落后的过程,如果在一个复杂的环境下,它的运行速度会更快,因此在中波广播中必须要处理好这个问题。

4.1 中波广播发射天线匹配网络设计不合理

目前,我国中波广播事业面临着网络匹配、技术限制等较多的问题,使得中波广播化发展受限,难以发挥其真正的价值和功能。同时,由于我国地域广阔,地形复杂,中波广播的发射不能很好地适应周边的地形条件。另外,有些元件在安装时会有疏忽,使用方法不当也会造成网络阻抗的偏移。工作人员的技术水平和专业水平不高,没有严格按照有关标准进行安装,造成中波、发射天线在运行后发生故障,使后期维护工作量增加。

4.2 中波广播发射天线被破坏

中波广播在实际工作中的应用要进行中波广播发射基地的建设和完善,必须要投入一定的资金。但是,由于人为因素,中波广播的发射天线位置受到了损害。究其原因,在我国的建设过程中,有关的制度并未得到进一步的完善和合理的规划,而中波广播天线在使用过程中会产生大量的能源消耗,因此有关部门应更多地关注于发射平台的建设与设计。如果能在某种程度上降低发射平台的建造数目,既能降低建造成本,又能降低后期维护成本。

5.1 做好系统场地选址和安装

为了防止中波广播发射天线在施工、使用中经常出现问题,技术人员首先要对天线台建设区周边的地形、气候条件进行全面的调查、分析,并根据调研结果制定出1套合理的施工方案和系统安装图。中波无线电收发天线由馈线、天线和地网构成,馈线的选型通常采用特征阻抗较好的器件,以保证系统的抗阻能力,同时在天线和调制室之间设置馈线,使馈线特性阻抗与天线的输入阻抗匹配。由于天线高度是决定中波广播发射天线使用情况的重要技术指标,所以必须对天线高度进行严格的设计。在地网的设计和安装中,通常采用铜线,并结合施工现场的具体条件,保证铜线的数量、长度和地网的深度,降低接地电流的损失,增强天线的辐射效能,从而促进系统的稳定和高效传输。

5.2 日常巡检

为提高中波广播发射天线的工作性能,须加强天线的日常保养工作,如果保养不当或频率不够,会使广播电视系统出现故障,从而造成巨大的人力和财力损失。中波无线电发射天线维修工作涉及基础、地网、电缆等多个方面,对维修人员的专业和技术水平有很大的要求。在日常的巡查和检查中,要注重各种细节,对中波无线电天线的使用,从场地大小、天线数目等方面进行全面的排查。由于季节的变动会对巡视工作造成很大的影响,应针对不同季节的轮换,制订相应的巡视方案。正确调节天线的拉力,并用黄油涂抹天线,以避免各种零件的严重腐蚀,如绳圈、拉线、夹头、卡环等。清除桅杆上的锈迹后,再进行防锈层的涂装,提高其耐腐蚀性。对绝缘子的损伤要进行认真的检查,并按要求修理或替换,对天线绝缘子进行清洁,避免其绝缘强度受损。

5.3 加强专业测量仪器的使用

由于无线电中波传输系统的工作比较复杂,仅靠维护人员手工检查不可避免。因此,要利用专用的测量设备进行故障的探测与查找,能够准确找到问题所在,并制定相应的对策,保证系统的安全和稳定。此外,在使用专业的测量设备时,还应该使用电阻法、电压法、电流法等技术,以便及时发现无线电中波传输系统的问题,并采取相应的对策。对于一些非常微小的零件,只能通过特殊的工具,通过缓慢的推拉、轻推、轻修等方式,来降低系统的损伤。

5.4 周期性检查维修

在中波无线电发射天线维修方面,相关人员要遵守保养工作的规定,坚持做好每日、每周、季度和年度检查。在上述一系列的定期检查中,重点部位要进行维修。例如每天的例行检查,都要对天线进行彻底的检查,查看有没有损坏的哑铃。每周的检查与日常的检查大致相同,但要做得更详细、更全面。在此期间,绝缘子必须检查,绝缘材料的温度也要测量,一旦发现问题,需及时进行汇报。每季度的检查就是对全年的天线进行1次全面检查。而每年的检查就是根据中、短波天线的运行和维修规范,利用经纬仪对天线的垂直度进行监控,一旦出现问题就会进行记录。另外,需要仔细检查线路的行波系数和铁塔是否被腐蚀,一旦发现问题就及时进行维修。

随着社会和经济的发展以及科学技术的进步,中波广播技术已经迈入了数字广播时代。中波天线技术是我国无线广播行业的核心技术,为保证中波天线工作稳定可靠,应着重提高中波广播天线的发射功率,对中波电台天线进行科学、合理的维护,才能保证电台天线的工作性能和工作需求。

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