一种新型顶负荷自立式中波天线的应用实践

　　【论文摘要】新建中波天线时，在天线高度受到限制的情况下，既要满足现在播出的需要，又要满足未来数字化播出的要求，播出带宽要达到40KHZ以上，天线选型是个难题；通过对各种类型中波天线技术参数特性的分析比对，选择建设76米锥面顶负荷自立式天线，后经实际播出后的技术参数测量验证，证明该方案是可行的，是一种很好的选择。
　【论文关键词】中波天线宽频带测量验证顶负荷自立式
　　引言
　　近几年随着城市的发展，中波发射台的搬迁已成为常态。中波发射台搬迁的关键工作在中波天线的选型和布局规划，下面将就榆林中波台搬迁建设中天线的选型和应用实践，以及一些体会作简单介绍。
　　一、天线的技术要求
　　榆林中波台担负着三套中波广播节目的播出任务，建于上世纪70年代末，由于老台址所在地已成为城市中心区，所以实施了搬迁。新址的选择按照GY5069-2001《中波、短波发射塔场地选择标准》及榆林市区可用地限制条件，在保证原覆盖区不变的条件下，最后确定新址在东沙生态公园的永久绿地内。天线的选型受下面的条件约束：
　　1.高度受限
　　由于新台址与榆林市机场跑道中心线的垂直距离问题，以及新址地势较高，所以天线的高度受限制，只能选择建100米以下的中波发射天线。
　　（1）功能要求
　　a.双频共塔：榆林台的规划播出频率有4个693KHz、855KHz、1143KHz、1359KHz，实际播出3个频率；老台址有3座发射塔，都是单频单塔播出；新址受土地限制只能建2座发射塔，所以必须双频共塔播出。
　　b.满足中波数字化播出要求：考虑到中波广播的发展需求，数字化是必然趋势，所以新天线必须是宽频带的，尤其是在700KHz以下的波段，播出带宽要达到40KHz以上。
　　c.天线系统参数受天气的影响要尽可能小：新址所在地为沙土地，下雨天和晴天的地导系数差别大，一年四季的地导系数也有很大差别，带来的问题是匹配网络参数的相应调整，以及播出质量和安全的隐患，所以新天线系统要较好地解决此问题。
　　二、天线的选型
　　可供选择的中波天线有拉线式、自立式、并馈式和顶负荷式等；由于是新建台，需要确保长久高质量安全播出的原因，所以天线应尽可能的高，76米以下的小天线不作考虑。
　　1.各型中波天线的简要技术特点：
　　a.拉线式：底部绝缘，高度可以做到1/2-5/8波长之间，通过塔高和塔宽的改变可以使输入阻抗得到合理值，塔底要铺设地网，可实现二频、三频、甚至4频共塔；缺点是占用土地面积大，维护周期短，并且难度大等。
　　b.传统自立式：底部绝缘，高度可以做到1/2波长，通过改变塔高可满足200KW以上的大功率播出，塔底要铺设地网，也可实现双频、三频共塔；占地面积小，维护容易。
　　c.并馈式：底部接地，防雷效果好，大功率播出容易实现，塔底要铺设地网，另外可在其上安装FM、TV天线实现多功能应用；缺点是实现双频共塔难度大、效果不理想，投资大，施工难度大。
　　d.新型锥面顶负荷天线：是咸阳广通电子科技有限公司近年来开发的新型天线，是专利产品；是传统自立式天线和并馈式天线的改进型，顶部加锥型顶负荷体，塔体中间接地；其突出的技术特点是频带宽，防雷效果好，76米就可实现200KW的大功率播出，双频共塔实现容易、效果好。
　　鉴于以上情况，我们在选择榆林台发射天线时将76米（或100米）传统自立式和76米新型锥面顶负荷自立式天线作为备选方案，并对它们的参数进行了对比分析。
　　2.传统76米自立式和锥面顶负荷76米自立式天线的阻抗对比
　　锥面顶负荷76米自立式天线阻抗值由咸阳广通电子科技有限公司提供，76米自立塔阻抗值由实际测量获得，阻抗对比值及变化曲线见下表1和图1：
　　3.传统120米自立式和76米锥面顶负荷自立式天线的阻抗对比
　　120米自立塔阻抗值由实际测量获得，锥面顶负荷76米自立式天线阻抗值由厂家提供，具体阻抗对比值及变化曲线见下表2和图2：
　　从上面的两组天线阻抗数据及图形对比可以看出，在中波全频段530KHz1602KHz范围内，76米锥面顶负荷自立式中波天线阻抗特性和带宽明显优于76米自立式中波天线；与120米自立式中波天线相比其阻抗变化范围小，也有一定优势；可确保在任何一个频点上面都能很好的实现阻抗匹配；在驻波比≤1.25时，带宽达到40khz以上。
　　4.新型76米锥面顶负荷自立式中波天线（结构示意图见图3）的原理简析
　　（1）利用锥面缓变原理，降低终端反射和谐振频率，天线的长度虽然变小，但也不影响天线的效率。
　　（2）利用天线长细比原理，降低阻抗的变化率，提升天线带宽。根据天线的长细比原理，振子天线的输入阻抗随电长度而变化的剧烈程度主要取决于天线的特性阻抗。特性阻抗越大，输入阻抗随电长度的变化就越激烈，天线的阻抗带宽就越窄；反之，特性阻抗越小，天线的阻抗带宽就越宽。振子天线的特性阻抗主要取决于长细比，即Ω=2（2L/a），其中L是天线振子臂的长度，a是天线臂的半径。Ω越大，天线的特性阻抗就越大，因此，在同样长度条件下，粗振子天线具有较宽的工作带宽。粗振子有较低的特性阻抗，而不对称的结构形式可以起到类似电路中的参差调谐的作用，从而有效地展宽阻抗带宽。

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