曲线式中波小天线与接地式自立中波天线的工作原理特点及天调阻抗匹配与多频共塔
曲线式中波小天线与接地式自立中波天线的工作原理特点及天调阻抗匹配与多频共塔
【摘要】随着我国经济快速的发展，土地日益稀少，原先处于郊外的中波台站也逐渐被许多建筑和厂矿包围，中波天线场区逐步遭到蚕食，发射环境进一步恶化，地网破坏严重，中波覆盖越来越差。如何在现有的条件下，减少传统中波天线的占地面积，提高发射效果，实现一塔多频更好的为我国的经济建设服务。由于调幅广播（AM）和调频广播（FM）在无线电频率中所处的频段不同，其发射方式存在较大的差异，形成两套截然不同的发射系统，不能做到资源共享。随着广播技术水平的日益提高，通过计算机仿真技术，利用曲线式中波小天线和接地式自立塔中波天线进行改造，从而为中波调频兼容播出提供了可靠地技术支撑。
【关键词】曲线式中波小天线;接地式自立塔中波天线;三频共塔
中图分类号：TN929文献标识码：ADOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.08.01
1. 曲线式小天线
1.1 曲线式小天线采取的技术和理论
a、馈电采取单极的非平衡馈电，解决了中波小天线实现双频共塔的难题;网络采用阻塞、陷波、并谐匹配等复合技术。
b、利用非传统的天线调配网络，使天线的带宽得以展宽，带外衰减大大提高，有效防止了本台或临近其它频率之间的相互串扰，也可省去传统的陷波网络;同时使天线端与发射机之间形成物理隔离，并形成多次防雷接地，大大提高了发射机的防雷效果。
c、该型天线是在传统拉线式中波天线的基础上，根据缩短型中波小天线的理论研制而成。
1.2 曲线式中波小天线的特点
中波小天线采用了实用的自立式钢塔结构，可依据我国各地的地理及气候条件因地制宜设计中波塔的抗风抗震强度。塔身为自立式钢塔结构，无拉线，结构稳定、造型美观;具有以下特点：
a、根据频率选定塔身高度，天线的高度范围在1/8λ-1/12λ之间，无需铺设传统天线式的大型地网，占用土地面积小（50-100平方米）。
b、天线顶端振子形状可根据用户需要选用直锥形、曲线锥形和高斯曲线锥形等三种形式，可使天线同周围建筑物相互协调，个性而美观。此外，增加了天线技术指标的先进性和设备性能的稳定性，温度适应范围在-40℃+50℃。
1.3 曲线式中波小天线工作原理
缩短型曲线式中波小天线是在传统λ/4拉线塔的基础上演变而来，通过增加振子直径和曲线加顶使得天线高度缩短，加顶的方式提高了天线电流波幅点的位置高度从而有效降低天线高度，提高了增益。天线上部顶振子做成指数曲线或高斯曲线锥体，其等效电路仍是一种串联谐振电路（如图1），天线结构如图2所示：
天线由曲线锥形振子A和电感塔身L以及接地板B和馈电箱K组成。曲线锥体振子由金属导体制成，直径为10米。L设计为钢塔结构，接地板B采用10×10米金属板或网焊接而成。锥形振子由钢塔及玻璃钢支撑，并通过特制馈电箱单极馈电。
该天线为非平衡馈电，电流经由天线振子与其镜象形成对称曲线振子分布，在空间辐射能量。由于接地网集中做成较小的接地板，从而使天线占地面积缩小到约50-100米2，从而实现天线的小型化。
天线为垂直极化天线，主要辐射地波。
1.4 曲线式中波小天线辐射场形
天线是由振子与其镜像在空间形成辐射，可以通过计算机软件建立天线模型来分析天线的阻抗和辐射场形。以48米天线模型结构为例，计算的天线辐射场形的三维图形如图3：
在较良好地面情况下，典型的水平辐射场形和垂直辐射场形的方向性图如图4：
实际计算结果表明：天线的辐射场形图与传统拉线塔天线基本一致，天线增益相当。
通过计算，当地面导电率较低、地电阻较高时，天线的垂直场形主波束同样将上翘。较差土壤电阻率地区上翘倾角甚至可达二十余度，海水地面及盐碱湿地约有6?以上。此时天线地面增益将有所降低（如下图所示），因此采取措施控制垂直场形上翘，能有效提高天线辐射效果。
1.5 48米曲线式中波小天线参数
规格：48米
型号：LFT ZB-S/48
工作频率：603kHz
功率容量：10kw
驻波比：VSWR≤1.20（载频驻波比：VSWR≤1.05）
传输带宽：>9KHz
输入阻抗：50Ω
天线增益：>3dBi（与传统76米拉线天线相当）
方向性：全向
极化方式，垂直极化
抗风强度：12级
抗震烈度：8度
接口：IF70
主馈线：10kw节目采用地埋 HHTAY-50-42电缆
2. 接地式自立塔中波天线
2.1 接地式自立塔中波天线的特点
该天线设计为中波与调频广播及电视共用发射塔，即在中波发射天线塔上还可以安装其他调频广播及数字电视天线系统。天线通过计算机建模计算。
天线主体采用自立塔结构，塔体主材直接接地而无绝缘座子，因而结构十分定，比起其他天线增强了天线的抗风、裹冰能力。由于采取了天线直接接地，从而使得调频、电视天线安装在中波塔体上共同使用成为可能，也增加了天线的利用效能。
天线使用频段为531-1602kHz，功率1-200kw，其辐射效果和同等高度传统拉线式中波天线相近。
nlc202206281631