中波发射天线输入特性阻抗分析与造频设计
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中波发射机天馈匹配网络系统设计研究一、引言中波发射机是广播电台中常见的一种发射设备,其主要用于中波频段的无线电信号传输。
天馈匹配网络系统是中波发射机的重要组成部分,其设计质量直接影响到发射机的性能稳定性和信号覆盖范围。
对中波发射机天馈匹配网络系统的研究具有重要意义。
目前,国内外对中波发射机天馈匹配网络系统的研究仍然处于初级阶段,对其关键技术的探讨和改进仍有较大的空间。
本文针对中波发射机天馈匹配网络系统的设计研究进行了深入探讨,旨在提高发射机系统的性能,扩大信号覆盖范围,为中波发射机的发展和应用提供技术支持。
中波发射机天馈匹配网络系统是指将中波发射机的输出信号与天线进行匹配,以达到最佳的信号传输效果。
其主要原理是根据天线的阻抗特性设计匹配网络,使天线的输入阻抗与发射机输出端的阻抗相匹配,从而最大限度地传输信号能量。
中波发射机天馈匹配网络系统一般由天线、馈线、匹配器、耦合器等部分组成。
匹配器是调节天线与发射机输出之间阻抗匹配的关键部分,其设计质量直接决定整个天馈匹配网络系统的性能稳定性和信号传输质量。
1. 天线选型与布局中波发射机的天馈匹配网络系统设计首先需要根据实际情况选择合适的天线类型,包括方向性天线、非方向性天线等。
在选择天线时需要考虑到天线频段、天线增益、天线阻抗等参数,尽量选择与发射机输出端阻抗相匹配的天线。
天线的布局也是影响中波发射机天馈匹配网络系统设计的重要因素,合理的天线布局可以有效提高信号覆盖范围和传输效果。
2. 匹配器设计与优化在匹配器设计中,需要进行详细的参数计算和仿真分析,通过优化设计,尽量减小匹配器对信号能量的损耗,提高整个系统的传输效率。
3. 天馈系统的阻抗匹配调试在设计完成后,需要对中波发射机天馈匹配网络系统进行调试,调节天线、馈线等部分,使其阻抗与发射机输出端的阻抗完全匹配。
通过使用专业的测试仪器和设备,对整个系统进行阻抗匹配测试,找出并解决存在的问题,最终使天馈匹配网络系统达到最佳的传输效果。
中波天馈线系统中波天线是将中波发射机输出的高频电能转换为电磁能并以电磁波的形式向空间辐射的装置。
馈线是射频功率传输的通道,有了中波天馈线系统,发射机的功率能量才能向外传播,才能为覆盖区域提供服务,中波天馈线系统的好坏,直接影响播出节目的质量,天馈线系统的技术维护与发射机维护同等重要。
第一节中波天线的基本特性参数一副设计适当的中波天线,是整个发射系统以优异性能工作的必要条件,衡量天线工作指标优劣的依据是天线的各种特性参数,中波天线的主要特性参数有:输入阻抗、天线效率、天线增益、极化方式、频带宽度和天线的方向性。
一、天线阻抗天线的输入阻抗是从天线的馈电点向天线方向所呈现的阻抗。
是天线馈电点的电压和电流之比,即:其中Z为输入阻抗,U输入点电压,I输入点电流。
ininin输入阻抗通常有电阻R(实部)和电抗X(虚部)两部分组成,电抗部分为正时,天线呈感抗,为负时呈容性。
二、天线的效率天线效率指天线辐射功率Pr与天线输入功率P之比,即:inPf其中为天线效率,Pr辐射功率,P输入功率。
in当天线的高度和工作频率的波长相等时,天线的效率是较高的,但是这样的天线高度很难做到,通常是采用尽量高的天线(1/4入或1/2入)和铺设良好的地网来提高天线的效率。
三、天线的增益定向天线与标准全向天线相比较,在给定的目标上产生相等的场强条件下,其数值等于无损耗的全向辐射的总输入功率与被测天线总输入功率之比的分贝值称天线增益,分贝数越大,则增益越高。
天线的增益系数等于方向性系数和天线效率的乘积,即(D的单位为dB)。
四、极化方式天线的极化是指在电波的最大辐射方向,电场矢量所指的方向。
按电场轨迹可分为线极化和圆极化。
线极化又可根据电场矢量方向与地面关系分为垂直极化和水平极化,中波天线是垂直极化天线。
五、频带宽度天线工作频率范围内,能够满足一定技术指标的频带范围称为频带宽度,在频带范围内,天线的增益、方向、阻抗都能满足设计要求,中波天线的频带宽度应大于50KHz。
中波发射台搬迁建设中的几个问题中波广播是广播宣传的重要手段,它收听工具普及,覆盖面广。
中波广播发射台是调幅广播的最后一个环节,对有效地扩大覆盖,提高播出质量起着重要的作用。
建设一个新发射台是百年大计,所以,从选址到基础设施建设,都要从理论上进行论证,在实践中按规范施工。
国内许多电台的建台历史较长,原台多建于城市郊区。
改革开放以来,城市建设迅猛发展,城市规模日见扩大,多数电台已处于城市市区中。
电台周围的高大建筑影响了广播效果,同时对城市环境也造成一定的电磁污染。
中波发射台的移址重建也势在必行。
以下就中波发射台搬迁建设中的问题谈谈我们的看法。
一、中波发射台的选址建设一座高标准的中波广播发射台,要按照中波广播网技术规划,根据中波广播的特点,行政区划,规划覆盖的人口和面积等因素,结合本地实际情况,多方调查研究,反复论证,科学合理选择台址。
广播电影电视部批准下达的中波广播网技术规划,确定了中波反射面的各项主要技术参数,这是建台的依据。
以此为基础,要达到尽可能大的覆盖。
就必须考虑提高发射效率问题。
对中波发射台来说,科学合理的选择台址,对提高天线的辐射效率影响很大。
中波广播段无线电波的传播特点是白天沿地表面传播的地波,地波衰减较小,有较强的绕射能力,可以形成一个比较稳定的服务区域,根据设备的功率大小,可达数十公里,甚至达百余公里,我们称其为地波服务区域。
夜间不但靠地波传播,而且电波向空中发射被电离层反射回地面形成天波,在较远的地方形成另一个区域,称其为天波覆盖区。
这个服务区不稳定,经常有衰落现象,而且随着季节和时间的不同而变化,因此中波台的选址主要从如下几个方面考虑。
1、中波广播主要靠地面波覆盖,确定地址一定要首先考虑地质性能。
地面的电气特性对于地波的传播影响很大,同样的发射条件,电波在不同的地面传播时,电场强度有很大的差别,尤其发射台周围的地导率和地形直接影响天线的发射效率。
所以,选台址要考虑下列因素:大地常数,地势,服务范围。
Feb. 25,2019,Vol. 36 No. 2 Telecom Power Technology2019年2月25日第36卷第2期运营探讨· 284 ·doi:10.19399/ki.tpt.2019.02.127中波发射机天调网络的结构和改进严小芬(湖北省广播电视局荆门中波转播台,湖北 荆门 448000)摘要:快速发展的电子技术促进了中波广播发射机的迅速更新与优化,让其在中波电台中的运用越来越多.全固态中波发射机具有较低的能耗,性能稳定可靠且效率更高,合理满足了用户的使用需求。
与电子管发射机相比,中波发射机需要更为良好的工作环境,风沙、雷电等因素都会对发射效果造成较大影响,继而导致输出功率降低。
基于此,首先分析中波发射机电调网络的设计原理和基本结构,进而探讨影响天调网络运行的因素,为提升天调网络调配质量提供借鉴。
此外,为进一步提升全固态中波发射机天调网络运行的可靠性,基于天调网络运行原理提出了相应的改进方法,保证中波广播发射机的有序运行,充分发挥其最大的社会价值与经济价值。
关键词:中波发射机;天调网络;结构;改进方法Discussion on the Structure and Improvement of Skytuning Network of MediumWave TransmitterYAN Xiao-fen(Jingmen Medium Wave Broadcasting Station,Hubei Radio and Television Bureau,Jingmen 448000,China)Abstract :The rapid development of electronic technology promotes the rapid updating and optimization of medium-wave broadcasting transmitter,which makes it more and more widely used in medium-wave radio. All-solid-state medium-wave transmitter has lower energy consumption,stable performance,reliability and higher efficiency,and reasonably meets the user's needs. Compared with the tube transmitter,the medium wave transmitter needs a better working environment. Wind and sand,lightning and other factors will have a greater impact on the launching effect,which will lead to lower output power. Based on this,this paper first analyses the design principle and basic structure of the tuning network of the wave transmitter,and then discusses the factors affecting the operation of the tuning network,so as to provide a reference for improving the quality of the tuning network. In addition,in order to further enhance the reliability of all-solid-state medium-wave transmitter sky-tuning network operation,based on the principle of sky-tuning network operation,corresponding improvement methods are proposed to ensure the orderly operation of medium-wave broadcasting transmitter,and give full play to its maximum social and economic value.Key words:medium wave transmitter;sky tuning network;structure;improvement method0 引 言中波广播的传输方式为地面波绕射。
Wireless Coverage无线覆盖中波发射天线输入特性阻抗分析与选频设计【摘 要】目前在国内中波发射台使用的发射天线类型较多,各种天线的输入频率阻抗特性各不相同,且各种天线之间的差别还比较大。
本文重点介绍、分析和比较常用的几种中波发射天线的频率阻抗特性,并在此基础上结合本台现有工作频率现状,科学合理规划频率资源,最大限度地发挥天线优势,提高发射效率和覆盖效果。
【关键词】中波广播,发射天线,频阻特性,频率规划【中图分类号】 TN934.1 【文献标识码】 B 【DOI 编码】10.16171/ki.rtbe.20190007019【本文献信息】袁军,卢光辉.中波发射天线输入特性阻抗分析与选频设计[J].广播与电视技术,2019,Vol.46(7).Input Impedance Analysis and Frequency Selection Designfor MW Transmitting AntennaYuan Jun 1, Lu Guanghui 2(MW Transmitting Regulation Center, Henan Radio and TV Station, Henan 450003, China)1(Henan Xinyang MW Transmitting Station, Henan 450003, China)2Abstract At present, many different types of transmitting antenna are used in domestic, and their impedance characteristics are quite different. In this paper, by introducing, analyzing and comparing the frequency impedance characteristics of several commonly used antennas, combining with the existing frequency status in our station, it proposes scientific and reasonable frequency planning solution, so as to maximize the advantages of the antenna and to improve the transmission efficiency and coverage effect.Keywords MW broadcast, Transmitting antenna, Frequency impedance characteristic, Frequency planning袁军1,卢光辉2(河南广播电视台无线电台管理中心,河南 450003)1(河南省信阳中波转播台,河南 450003)20 引言河南广播电视台无线电台管理中心负责管理河南省内的29个台属市县级中波转播台,台站规模大小不一,不乏频率多任务重的地市级中波转播台。
中波双频新型发射系统的设计与建设摘要随着土地资源的日益紧张,中波广播发射台的建设逐步摒弃传统的拉线塔天线,各种新型天线应运而生,在地网受限、塔高受限的条件下某中波转播台承担了中波603kHz、972kHz 两个频率的转播任务,双频共塔25kW发射从实际出发因地制宜,大胆创新,取得了较为圆满的工程建设和播出效果。
关键词中波广播发射;新型天线;双频共塔1 场地条件及铁塔的选用建设前,已有两部发射机共塔,其发射天线为120m拉线塔,拟建塔可用场地9亩,落塔点距原塔点150m,距机房120m,场地周围是稻田地,电导率优于0.01Ω/m。
由于可用场地远小于半径120m的理想场地,无法使用传统的桅杆式拉线塔,新型绝缘自立塔的问世,解决了这方面的问题。
2 603kHz、972kHz两频共塔25kW播出的覆盖603kHz、972kHz两频率的波长分别为495.5m和300.8m,120m塔高相对于972kHz 频率来说不足,相对于603kHz 频率约,可知120m对地绝缘自立塔优于天线的发射效果。
603kHz、972kHz属中波广播频段的中低频段,具有良好的地波特性。
对于603kHz、972kHz来说,用1kW功率发射,100km处场强的理想值E >1mV/m,由公式可知,25kW发射时,100km处场强的理想值E>5mV/m,满足服务区的场强要求。
场强的实际值主要还受地理地貌和天线效率的影响。
3 天线效率天线的效率是系统建设追求的主要目标,确保在85﹪以上,因此系统建设必须进行效率分析。
中波天线终端开路为驻波天线,天线电流按正弦规律分布,天线末端为电流节点,对603KHz,其波长λ1=495.6m,=124m;对972kHz,其波长λ2=300.8m,=150.4m。
沿铁塔40m以下即在铁塔周围40m以内存在着较大的电场能量分布,尤其是603kHz频率近区能量分布距天线越近能量越强,由天线电磁场理论可知,该区域内电场为感应场,它的能量不仅在其电场和磁场间交换,而且还与场源交换,是产生地损的主要部分,以天线的底电流IA为参考,地损为P,地损的等值电阻为R,则天线的效率由式决定,由此可知提高效率的积极办法是加大天线的辐射电阻RA,但在天线高度和天线结构一定的情况下,RA已基本确定,为此必须减少地损R,即在天线感应的场区内铺设地网,由以上分析可知,该天线的周围铺设半径40m的地网能有效减少地损电阻R,不同高度的天线在加设地网后的损失电阻R1和效率η比较测试,加设合适的地网,理论上可使603kHz 频率的发射效率达到90﹪左右,972kHz频率的发射效率达到94﹪左右。
中波广播发射天线浅析【摘要】中波广播发射天线系统作为中波广播发射系统的重要组成部分,其工作性能决定了广播发射的覆盖效果、播出质量及稳定性,所以关于天线的研究探讨非常必要,本文详细分析了拉线塔式中波广播发射天线系统的物理结构和工作原理,并结合实际使用情况对中波广播发射天线的维护提出了建议。
【关键词】天线的结构;阻抗匹配;维护建议电磁波在传输时,电场方向按一定的规律旋转,称为电磁波极化,极化的形式包括平面极化(垂直极化和水平极化)和圆极化。
中波电磁波沿地面方向传播,极化方式主要是垂直极化,因此中波发射天线必须能够产生垂直极化电波。
中波广播发射天线为单极振子垂直极化天线,以大地作为回流的回路。
常见的形式为底部馈电的拉线塔式天线,由桅杆、带基础的绝缘底座、拉线、地网等构成,为了增加覆盖效果有时会对天线加顶。
目前也有采用自立塔式天线,这种天线的优势是灵活且占地面积小。
本文主要讨论的是针对常见的拉线塔式天线。
一、天线的结构1.铁塔发射台在选择铁塔时要依据发射功率等技术参数来确定铁塔尺寸。
中波频率范围是531KHz~1602KHz,波长为187m至564m之间。
根据天线高度与相关参数特性曲线可知,理论上的天线最佳高度值为0.625λ,根据实践经验天线的最佳高度是0.53λ,依据现实场地和投资等条件限制,铁塔高度在0.2~0.5λ之间选择,但最好不要选在谐振区的0.4λ,在谐振区内天线系统的阻抗不稳定,而且难以调试。
我国发射台最常采用的定型天线为76m标准天线,它的立柱导体直径为20mm,边宽为0.5m。
2.地网中波发射天线架设在地面上,天线的空间辐射电磁波作用于在大地表面时,大地表面会产生地电流,而大地不是理想的导体,导致天线的辐射能量会损失一部分在地面,从而降低了天线的有限覆盖范围,影响电场覆盖的方向,导致天线的辐射电阻和输入电阻不稳定,这就是天线底部敷设地网的原(下转第477页)(上接第450页)的辐射效率,只能减小天线辐射的损耗功率。
PDM固态中波广播发射机高频网络分析PDM(Pulse Duration Modulation)固态中波广播发射机是一种使用脉冲持续时间调制技术进行广播信号发射的设备。
其核心部件是固态功率放大器,通过改变脉冲的持续时间来调制信号的幅度。
在高频网络(High Frequency, HF)上进行广播发射需要进行网络分析,以确保信号传输的可靠性和覆盖范围。
高频网络分析是对HF广播发射网络中各个组件的性能进行评估和优化的过程。
这些组件包括天线系统、传输线、滤波器、功率放大器等。
通过对这些组件进行分析,可以确定和解决潜在的问题,提高整个网络系统的性能和效率。
首先,天线系统是HF广播发射网络中的关键组件之一、通过对天线的频率响应、辐射图、驻波比等参数进行分析,可以确定天线的性能是否合格,是否与发射机匹配良好。
如果存在问题,可以采取调整天线放置位置、更换天线器件等方法来优化天线系统。
其次,传输线也是HF广播发射网络中的重要组成部分。
传输线的特性阻抗、损耗等参数对信号的传输有着重要的影响。
通过分析传输线的特性,可以确定是否存在阻抗不匹配、信号衰减等问题,并采取相应的措施进行调整和改善。
滤波器在HF广播发射机中的作用是滤除不必要的频率分量,以确保发射信号的纯净性和可辨识性。
通过对滤波器的频率响应、带通范围、滤波器的插损等参数进行分析,可以确定滤波器的性能是否满足要求,并采取调整滤波器参数、更换滤波器等方法来优化滤波器的性能。
最后,功率放大器是HF广播发射机中的核心部件,负责将脉冲信号放大到合适的功率水平。
通过分析功率放大器的功率输出、功率增益、失真情况等参数,可以确定功率放大器的工作状态是否正常,并采取相应的措施来提高功率放大器的性能和效率。
除了上述几个组件,还可以对整个广播发射网络进行整体分析。
通过对信号的传播特性、衰减系数、干扰情况等进行分析,可以确定广播发射网络的覆盖范围和传输可靠性,并采取适当的优化措施来提高整个网络的性能。
中波发射机天馈匹配网络系统设计研究摘要:中波发射机是广播行业的重要设备,其性能和稳定性直接影响到广播节目的传输质量。
而天馈匹配网络系统作为中波发射机的重要组成部分,对于天线的匹配和信号传输起着关键作用。
本文通过对中波发射机天馈匹配网络系统的设计研究,分析了其关键技术及应用,为中波发射机的优化设计提供了一定的理论参考和实践指导。
一、引言1. 天线特性分析中波发射机的天线作为信号传输的重要载体,其设计和性能对于信号传输质量起着至关重要的作用。
天线的特性分析包括天线的阻抗匹配、辐射特性、方向图等。
天馈匹配网络系统的设计需要根据天线的特性进行合理的匹配,以实现信号的稳定传输和最佳的辐射特性。
2. 天馈匹配网络系统的基本原理天馈匹配网络系统是连接中波发射机和天线之间的重要组成部分,其作用是将发射机输出的信号与天线阻抗匹配,以实现信号传输的稳定和均衡。
天馈匹配网络系统的基本原理是通过合理的电路设计和参数匹配,将发射机的输出电阻与天线的输入电阻匹配,以减少信号的反射和损耗,从而提高信号的传输效率和质量。
天馈匹配网络系统的设计要求包括对于天线的阻抗匹配要求、信号传输损耗要求、电路稳定性要求等。
在设计过程中需要考虑到天线的工作环境、频率特性、功率特性等因素,以实现天馈匹配网络系统的稳定和可靠运行。
1. 天线阻抗匹配技术2. 信号传输损耗技术信号传输损耗技术是天馈匹配网络系统设计的另一个关键技术。
通过合理的电路设计和参数匹配,减少信号在传输过程中的损耗和衰减,从而保证信号的稳定传输和质量。
在实际设计中,常常采用高品质的传输介质和降低信号传输路径的长度,以减少传输损耗,提高信号传输的效率和质量。
3. 电路稳定性技术天馈匹配网络系统的电路稳定性是设计过程中需要重点考虑的技术之一。
通过合理的电路设计和参数匹配,保证系统的稳定和可靠运行,以提高系统的性能和可靠性。
在实际设计中,常常采用高品质的元器件和材料,以提高系统的稳定性和抗干扰能力。
1 前言近年来,随着我国城镇化水平的提高和经济化的迅速发展,土地成为城市建设和发展的宝贵资源。
发射电台的早期建设因未充分考虑到土地的有效充分利用以及受当时国内发射技术水平限制,中波电台在当初建设时很多都是一部发射机对应一副发射塔,这种发射装置的设计在目前来看不仅天馈线是连接发射机与天线的重要设备,其作用是用来传输高频能量。
要使天馈线系统有很高的传输效率,在设计和应用时就必须考虑馈线的性能指标,才能使设计的相关馈线匹配网络达到高效传输高频能量的目来,此时馈线上将产生最大值驻波比。
通常情况下Z L≠Z0,反射系数在0~1之间,当Z L与Z0相差越大,Γ就越接近于1,其反射就越强;当其相差越小,Γ就越接近0,反射也就越弱。
所以,反射系数的大小反映了馈线与摘要:为了适应当今社会城镇化水平及经济化的发展需要,本文在介绍天馈线性能指标和中波发射机传播途径及特点的基础上,通过L型阻抗匹配网络的串并联电路的相互转换公式推算出一塔双频双发射机的天馈线匹配网络的计算公式,并给出和介绍了中波双频共塔发射机双工网络图。
该应用算法的推导和设计为今后中波天馈线的相关改进和完善具有理论指导和实践的应用价值。
关键词:中波发射机 天馈线 驻波比 阻抗匹配78 . 79.负载的匹配状况。
(2)行波系数,其定义为馈线上最小电压(波节)与最大电压(波腹)之比,表达式如图1中的公式(3)所示。
由(3)式结合(1)、(2)式可推导出行波系数和反射系数、特性阻抗及终端负载的关系,如图1中的公式(4)、(5)、(6)所示。
(3)驻波比(SWR)是馈线上最大电压与最小电压之比,即行波系数K 的倒数称之为驻波比,其表达式如图1中的公式(7)所示。
3 中波传播的途径及特点在地球外大气空间存在的电离层能够对一定频率的电磁波起到反射传播的作用,这种电离层主要是外大气层的气体分子受到太阳辐射能量、宇宙射线以及流星微粒流等能量的电离而形成。
所谓电离,主要就是在太阳紫外线辐射的作用下,由中性气体分子冲击出自由电子,即分解成正离子和自由电子,其气体的密度随高度的增加而减小,而其引起的大气电离的能量又随高度的降低而减弱。
中波广播发射天线技术探讨广播电视已经走进了千家万户,成为人们接收信息的重要渠道,要想全面确保收视稳定,需要对广播电视基础设施设备进行技术管理与控制。
在广播电视传播系统中,中波广播发射天线系统已经成为最主要的技术形态,通过中波广播发射系统调节,全面扩大广播电视发射覆盖率,有效提升传播效果和播出质量,使节目收视更加稳定与安全,科学有效做好中波广播天线技术研究分析,关系到整体传播质量。
文章通过对拉线塔式中波广播发射天线系统物理结构和工作原理的分析,进一步提出实际应用过程中中波广播发射天线维护措施与方法,以此为同行提供必要的参考。
标签:天线结构;阻抗匹配;维护建议Abstract:Radio and television has entered into thousands of households,become an important channel for people to receive information,in order to fully ensure stable viewing,it is necessary to carry out technical management and control of radio and television infrastructure equipment. In the broadcast and television transmission system the medium wave broadcast transmission antenna system has become the most important technical form through the medium wave broadcast transmission system regulation the overall expansion of radio and television transmission coverage. Effectively improve the transmission effect and broadcast quality,make the program more stable and safe,scientific and effective research and analysis of medium-wave broadcast antenna technology,related to the overall quality of transmission. Based on the analysis of physical structure and working principle of tower-type medium-wave broadcast transmitting antenna system,the maintenance measures and methods of medium-wave broadcasting transmitting antenna in practical application are put forward in this paper,in order to provide the necessary reference for peers.Keywords:antenna structure;impedance matching;maintenance suggestion廣播信号传输过程中,领先的是电磁波传输原理,而电磁波传输对电场方向有一定的规律要求,需要严格根据规律保证方向的确定性,使电磁方向能够实现旋转,满足电磁波极化要求。
《中波发射天线输入特性阻抗分析与造频设计》卢光辉河南省信阳中波转播台庄涛胡越河南省潢川中波转播台【摘要】目前在国内中波发射台使用的发射天线类型较多,各种天线的输入频率阻抗特性各不相同,且各种天线之间的差别还比较大。
本文重点介绍、分析和比较常用的几种中波发射天线的频率阻抗特性,并在此基础上结合本台现有工作频率现状,科学合理规划频率资源,最大限度地发挥天线优势,提高发射效率和覆盖效果。
【关键词】中波广播发射天线频阻特性频率规划1. 前言河南省信阳和潢川两中波转播台,目前在用的各自有3座发射天线,在6座发射天线中存在5种天线类型,分别是120米拉线塔(边宽1米)2座,76米拉线塔(边宽0.5米)1座,120米串馈式中波自立塔1座,120米并馈式中波自立塔1座,锥面顶负荷33米中波小天线1座。
由于工作频率较多,每座天线均为双频或三频共塔工作,共塔频率及发射天线的统筹与安排直接影响各工作频率的发射效率,上述5种发射天线基本涵盖了省内中波转播台所使用的大部分天线类型,很具有代表性,所以对这几种发射天线的输入频率阻抗特性进行分析比较,研究其特性变化规律显得尤为重要,为发射台现有工作频率科学规划分配提供基础理论依据。
2. 发射天线输入频率阻抗特性曲线在对5种天线实际测量的基础上,分别绘制出5种天线频率阻抗特性曲线图。
测试环境选择在夏季雨后,室外环境温度在35℃左右,此时测得天线阻抗实部处于每年季节变化当中的最小位置节点,测量仪器使用南京普纳网络分析仪和中波专用电桥。
由于天线所处地理位置的地质状况、地网情况和周边环境不同,同时网络分析仪在测量中波高频段时,测量仪器自身存在测量误差,所以在不同区域测量同一类型中波发射天线的阻抗特性,也会存在一定的误差,但不影响对天线整个中波频率段阻抗变化规律及趋势的判断。
2.1 120米拉线塔频率阻抗特性曲线图一:120米拉线塔频率阻抗曲线图2.2 76米拉线塔频率阻抗曲线图二: 76米拉线塔频率阻抗曲线图图三:120米串馈式中波自立塔频率阻抗曲线图2.4 锥面顶负荷33米中波小天线频率阻抗曲线图四:33米中波小天线频率阻抗曲线图图五:120米并馈式中波自立塔频率阻抗曲线图3.天线频阻特性分析比较众所周知,天线阻抗是工作频率的函数,不同天线类型有着不同的输入频率阻抗特性,其区别很大,如图一~图五所示。
在同一天线不同频率时天线的阻抗变化也较大,即便是同一频点,载频与边频的天线阻抗也不同,所以对不同类型天线输入特性的分析研究,掌握其变化规律,科学选择工作频段,避免产生边带反射,降低天调网络匹配难度等具有重要意义。
3.1 中波天线的特性中波天线的阻抗为复数阻抗,既有实部R,又有虚部感抗或容抗±jx,它随着工作频率的变化而变化,还随着天线的高度,边框的边长及地面的土壤地质和周边的感应场不同而不同。
中波天线在其垂直面内的方向性图是随着天线高度而变化的,高度不同,天线上的电流分布也不同。
当天线高度为工作频率的λ/4,天线上最大电流位于天线的底部时,天线的实部电阻R较小,地波辐射也较弱。
随着天线高度升高,最大电流位置上移,天线底部的电流减少,天线阻抗实部电阻R增大,地波辐射加强。
当天线高度为λ/2时,最大电流位于天线中部。
如果天线高度继续增加,地波辐射虽然加强了,但出现了高仰角辐射的天波,而天、地波的共存使服务区范围反而减小。
对于中波天线而言,并不单纯追求地波辐射最强,还要考虑高仰角辐射的天波引起衰落区的远近和害多利少的天波服务区问题。
对推远衰落区最有利的高度是0.53λ而不是地波最强的高度0.64λ,因此0.53λ的天线高度又称为反衰落高度,也是天线工作的最佳高度。
中波天线的高度一般在工作频率的0.2~0.5λ范围内,当高度低于0.2λ时,天线实部电阻R比较小,天线的辐射效率也因实部电阻变小而降低,因此中波天线最低高度H 应大于0.25λ才能有效地辐射电磁波。
3.2 边带发射的分析天线阻抗是频率的函数,是随频率而变化的,因此载频匹配而边带存在反射的现象是必然的、普遍的,问题不在于这种反射是否存在,而在于它的大小。
边带反射过大的根本症状是:载频处已调阻抗在驻波比为1:1的阻抗边界范围之内,而在上下边频处的已调阻抗值则明显偏离载频处的调配值,把载频上、下10kHz处驻波比大于1.3称为边带反射过大。
究其原因是因为天线在实际工作中需要的是天线底部的输入阻抗,而不是辐射阻抗,若输入实部电阻太低,发射效率不高,而且虚部阻抗大,天线的Q值高,造成天线工作时边带频率阻抗与载频的阻抗相差较大,使发射机在载波工作时正常,调辐工作时高音频技术指标差,严重时还会出现高音频调制时驻波比大,发射机降功率和关功放现象。
理论分析和实践证明,当天线高度较低而工作频率在中波低频段时,△X/R值过大,天线阻抗随频率的变化很容易导致边带反射过大,我们把这个原因简称为低频段天线高度偏低。
所以在布局本台工作波频率时要尽可能避免此类现象发生,选择合适的工作频率和发射天线,防止边带发射过大,使天线高效率的发射。
若确实无法避开,则应采取天线加顶(增加天线等效高度,加大天线底部实部电阻),预调网络加补偿、调配网络采用低Q值的π型匹配等措施,但这些措施也只是针对单频共塔、中小功率发射等特殊情况且安装调试复杂,普遍意义不大。
3.3 天线工作频段的选择工作频率配置合适的天线高效发射,应由天线输入频率阻抗特性决定,在中波段频率范围内,天线的阻抗随频率变化是很大的,同一种天线在中波不同频段内的变化区别也很大,且不同类型的天线其频阻特性的差异也很大,所以针对不同类型的天线,安排布局所发射的工作频率时,首先要考虑天线的频阻特性,参照曲线图对比其工作点频率阻抗是否合适。
选择天线的高度是λ/2左右,但也可在0.2λ和0.5λ之间,应根据服务范围,投资规模和场地大小进行适当的选择。
一般不宜造在阻抗谐振区内,谐振区天线的输入阻抗变化很大,不仅Q值过高,天线的通频带过窄,而且天线的阻抗极不稳定,受环境因素的影响较大,容易产生边带反射过大。
比如对于76米拉线塔来说,工作频率在531~603kHz 范围内,则天线自身的Q值很高(Q值达13.8~29),而且阻抗随频率的变化而发生较大的变化,如果没有采取特殊的措施,就会产生边带发射过大的现象,影响发射机的正常工作。
所以针对不同类型的天线,选择工作频率段基本原则:一是避开天线阻抗实部电阻R较小的区域和虚部电抗X较大的区域;二是选择天线阻抗实部与虚部曲线变化较为平缓的区域;三是以本台中波低频段工作频率和发射功率较大的工作频率安排布局为主,其他工作频率为次;四是统筹考虑共塔频率的组合。
按照以上原则,我们将上述5种中波天线(根据其频阻曲线图)的最佳应用频率段分别造出并列表供选择工作频率参考,如表1所示:表1 中波天线适用频段及特性比较4.两台工作频率规划方案河南省信阳和潢川两中波转播台担负着豫南及信阳地区的中波广播覆盖任务。
其中信阳台发射天线有120米拉线塔1座,76米拉线塔1座,120米并馈式中波自立塔1座,工作频率与发射功率分别是657kHz/3kW,747kHz/10kW,837kHz/25kW,900kHz/10kW,972kHz/10kW,1098kHz/10kW,1143kHz/10kW;潢川台发射天线有120米拉线塔1座,120米串馈式中波自立塔1座,锥面顶负荷33米中波小天线1座,工作频率与发射功率分别是603kHz/25kW,657kHz/10kW,747kHZ/25kW,972kHz/25kW,1098kHz/25kW,1143kHz/25kW,在上述已知数据的基础上,依据表1中各类天线适用频段参数选择工作频率,统筹规划共塔频率组合。
如表2所示为两台天线及工作频率规划方案。
表2:两台天线及工作频率规划在这里除针对各类天线的适用频率段合理选择工作频率外,还应综合考虑共塔频率的组合。
通常情况下,共塔发射机的工作频率之比应大于1.2,最好是同等数量级的发射功率,还应注意是共塔频率没有必要选择高、低端两个极端频率,因为频率相差过多时,其天线阻抗差别过大,增加预调的难度,可能加大网络的热损耗从而降低天调网络的传输效率。
表2中两台工作频率共塔组合和天线的造定是根据实际工作天线类型、工作频率、发射功率等多种因素,综合考虑,统筹平衡的结果,而不是针对每一个工作频率天线都能达到最佳发射效果,在造频布局设计中追求的是有重点,有兼顾,所有工作频率互不干扰,不受限高效发射的目的。
两台的工作频率安排布局与设计,基本上达到了资源最佳配置,实际应用效果良好,满足了覆盖场强的要求。
5. 结束语目前地市级中波转播台所应用的发射天线种类较多,本文分析介绍的5种天线类型基本上能够涵盖,个别天线类型有些差别,但可以参考,比如双锥小天线,76米中波自立塔等。
由于工作频率多,而天线数量小,所以大多中波台都使用双频共塔或三频共塔发射,是需要增加工作频率的中波台,在土地资源受限,无法增设发射天线的情况下,需根据现有天线的类型,已有工作频率和增设工作频率的高低及功率的大小等因素,统筹安排双频或三频共塔的频率的组合。
这是一项很麻烦的平衡工作,很难做到面面俱到,恰如其分的程度。
通常情况下,是以不进行大的工程改造为前提(发射机改换线路,调整发射机位置或调换输出馈管等),在此基础上进行优化整合,选出最佳组合。
若实在无法避开调整,应在确保各项技术要求的前提下选择工程施工量较小的方案实施,在一定条件下追求天线发射效率的最大化。
【参考文献】1.张丕灶等著《全固态中波发送系统调整与维修》2007.7厦门大学出版社 ISBN978-7-5615-2818-12.金明《DX发射机与天馈网络》中国广播电视出版社ISBN978-6-6653-5764-63.《广播电视技术手册》第七分册天线国防工业出版社 1995年。