中波广播发射天线原理与场区保护

中波广播发射天线原理与场区保护

肖大明

摘要：本文对中波发射天线的原理进行了分析，并提出要按照广播电视保护条例对中波天线有效覆盖区进行保护，同时指出，为保护人身健康，要远离天线电磁污染幅射区。

关键词：中波天线原理；天线有效覆盖区；人身安全防护区

1前言

中波广播技术自诞生以来，在我国声音广播的发展史上扮演着开拓和发展广播覆盖事业不可替代的重要角色。由于其自身的传播特性，一直受到广播业界的青睐，现在仍然是广播覆盖的主要手段。中波广播工作在526.5～1606.5kHz频段范围内，波长在569.8～186.7m 之间。该频段无线电波的传播特点主要是靠地波传输（夜间也有天波传播），沿地面传播的电波衰减较小，场强较高，抗干扰能力较强，可形成一个比较稳定的服务区，约几十km～百于km（视发射功率而定）。在此有效覆盖区内，都可以收听到较高质量的声音广播。它不仅粗盖范围广，绕射能力强，信号稳定可靠，而且收音机价廉便携，是广大低收入人群非常喜爱且最为普及的信息获取手段，也是广大农村地区广播无线覆盖的主要方式。

随着科学技术的不断发展，中波广播发射设备的固态化、数字化等技术得到广泛应用，更新了原有的高能耗、低质量、故障多的电子管发射机，使中波广播跨入了崭新的数字化时代。特别是随着新技术的不断涌现，人们不断的赋予广播以新的技术，用新的科技成果改造和发展着无线广播这个传统媒体。目前，国际、国内的DRM实验已取得成功，昭示着中、短波广播全系统脱胎换骨式地革命即将到来。届时，可在原模拟中波广播的一个频点上，传送多套CD质量的声音广播节目和数据广播。由此可见，不论信息科技如何发展，新媒体完全取代传统媒体是不大可能的。中波广播仍将是无线广播覆盖的强大主力军。

改革开放以来，我国的经济、社会不断发展，人民生活水平普遍提高，同时也带动和促进了城市的建设发展。随着城市规模的不断扩大，导致过去原位于城郊的中波广播发射台已逐步陷入城市的中心区域。大部分中波发射台都被高楼大厦包围，天线场地屡遭蚕食、侵占，严重地影响了中波广播的覆盖效果。许多发射台不得不面临着搬迁境况。为了正确处理好城市发展与中波广播生存间的矛盾，有必要依据《广播电视设施保护条例》，阐述中波广播无线电传播理论，揭示电磁污染与健康。以使各方面深入了解中波广播技术，掌握如何科学地保护天线场区，保护人们生活居住的环境和健康。

为了有效保护广播电视设施，国家及各地政府相继颁布、下发了各类保护条例和文件。2000年11月国务院第二百九十五号令颁布了重新修订的《广播电视设施保护条例》。条例明确：广播电视信号发射设备，包括天线、馈线、塔桅（杆）、地网、卫星发射天线及附属设备都属于保护设施。广播电视行政管理部门负责所管辖的广播电视设施的保护工作，并采取措施，确保广播电视设施的安全。任何单位和个人均有保护广播电视设施的义务。禁止任何单位和个人侵占、哄抢、私分、截留、破坏广播电视设施。任何单位和个人对危害广播电视设施的行为，均有权制止并向有关部门报告。保护措施中第六条之规定：禁止危及广播电视信号发射设施的安全和损害其使用效能的下列行为：（1）拆除或者损坏天线、馈线、地网

以及天线场地的围墙、围网及其附属设备、标志物；（2）在中波天线周围250m 范围内建筑施工，或者以天线外250m 为计算起点兴建高度超过仰角3°的高大建筑。上述两条，从技术的角度确定了中波发射天线、地网、场地及设施的保护范围。中波广播的天馈线、地网是无线广播电视必不可少的设施，它是把中波广播发射机产生的大功率高频电流转换为电磁波能并辐射出去，以供覆盖区内的收音机接收到该电磁波并将其还原成声音。拆除或者损坏这些设施都将危及中波广播传播功能的实现。

2中波发射天线原理

中波广播发射天线通常采用垂直振子单桅杆拉线天线铁塔，底部绝缘，经馈线、天调网络与铁塔底部连接。地网是以铁塔底部为圆心深度为0.8m 左右的土壤中呈辐射状敷设的铜网。用以减少大地电流的损耗，提高天线辐射效率，如图1所示。

天线、馈线、天调网络和地网的各项指标的优劣都将影响整副天线的效率。

2.1天线高度

通常中波天线的辐射场强水平方向图为圆，垂直方向图与天线的高度有关。天线的高度一般取0.25～0.5λ（波长）为佳。在此高度范围内，即可获得稳定地面波服务区的最大场强，又可避免天线高度大于0.5λ时出现副瓣引起的高仰角辐射天波能量的增加，导致害多利少的天波衰落问题。因此，中波天线的高度直接影响天线的效率和有效辐射功率。目前中波台多采用75m 定型塔（适用于频率在1000kHz 左右以上频段）和140m 左右高度的铁塔（适用于中波低频段）。若在低频段使用75m 定型塔，需采用顶负荷天线，以增加天线有效高度，提高天线底部输入阻抗，从而提高天线辐射效率。发射天线的效率是衡量天线将高频电流转换为电磁波能量的有效程度，是天线的一个重要电参数，定义为天线的辐射功率P a 与输入功率P in 之比，记为ηa 。即： in

a P P a =

η 天线的辐射功率P a 可等效成一个电阻的损耗功率P a ，即

m am a R I P 2= 式中，I am 为天线最大点电流；R m 为天线辐射电阻。辐射电阻是发射天线的重要特性参数之一，是虚设的热耗电阻，R m 越大，辐射到空间的功率P a 也就越大，因此P a 可以表示天线的辐射功率。由于中波天线属于镜像对称振子类天线，它的辐射电阻可按下式计算

20/280）（λπL R m =

式中，L e 为垂直天线有效高度，天线的高度决定了天线辐射电阻大小。根据简单计算就可得出天线高度减少一半，天线的辐射电阻就会减少一半，辐射功率也将减少一半。

天线的输入阻抗应与馈线匹配，因此中波天线的底部输入阻抗是必须掌握的参数，天线输入阻抗Z in 是天线馈电点的电压和电流之比。

Z in =U in /I in

通常天线的输入阻抗是一个复数，Z in =R in +X in 。其电阻部分由辐射电阻和热电阻决定，而电抗部分取决于天线的相对高度。近似计算垂直振子的输入阻抗的电阻部分可用有效高度求出。

22160）（λ

πL R in = Ω