中波广播天线的分类及介绍

邢 宇

1 中波传播的特点

地表面与导电体一样，也有引导电磁波传导的能力。表面波是指沿地面传播的电磁波，由于中波的波长较长，具有绕射的特点，这是由于它的波长足以和障碍物尺寸相比拟。

中波广播的范围为531～1 602 kHz，共120个载频，间隔9 kHz。根据电波传播的特性，中波以地波和天波两种形式传播。地波传播的场强根据绕射理论计算。能否正常接收与接收场强、传输距离、辐射功率、频率以及传输途径中地面的地导系数σ有关。

表1 中波地导系数

所以，沿海地区的中波广播覆盖要优于干燥的沙漠地带，山区由于岩石的地导系数较小，中波覆盖效果也较差。

关于场强的定量计算是比较复杂的，且算得的结果也不准确，所以，工程上当所须条件已知时，接收地点的场强用现成的曲线查阅。

2 中波天线的分类

中波传播以地面波为主，由于水平极化波传播时在地面上损耗很大，相比垂直极化波传输损失小，所以，与地面垂直的振子就成为中波天线的主要方式。

针对传统的桅杆式与自立塔式，为将衰落区推得更远，天线高度为0.53 λ是最适宜的，称为抗衰落天线，这个高度在中波的低频率段是难做到的，一般在0.3～0.5 λ，这要根据服务区、天线场地、投资规模等情况来决定，但不宜在0.4 λ，因为此时在阻抗谐振区域，天线的输入阻抗变化剧烈，也就意味着匹配状态的变化，使场强不稳。最近发展起来的中波小天线打破了天线高度的束缚，二三十米的高度便能达到全波段播出。

2.1 桅杆式中波天线

中波天线采用最多的形式就是桅杆式天线，它的主要结构是由横截面为正三角形（边长通常为50～150 cm）的金属构成，由于其所发射的信号频率不同，高度通常为60～150 m。以120 m的桅杆中波天线为例，天线的底部是陶瓷绝缘体，其耐压度要达到每厘米千伏以上，且其要能承受整个塔上百吨的重量。在塔的周围有三层斜拉线，每层斜拉线是由相互间隔120°的三根钢丝组成，并且拉线上有多组绝缘陶瓷连接器，使其与地面绝缘。在桅杆式天线的底部还要铺设一层由铜线构成的辐射地网。为使天线达到最佳发射效果，地网一般深度为30～50 cm，长度与天线高度相当，因此，桅杆天线的占地面积通常要到上百亩。由于其结构简单，搭建方便快捷，且有着不错的播出效果，加之20世纪中叶土地资源相对丰富，大部分中波发射台都采用此种发射天线。但随着经济的发展，土地资源日益短缺，桅杆式天线占地面积大的缺点也越发明显，因此，新型中波天线的出现就显得尤为重要。

2.2 自立塔式中波天线

为解决占地面积问题，自立塔式中波天线便应运而生，其主要结构和我们常见的电视发射塔类似，一般高度为120 m。自立塔是中波天线建立在水泥塔基上，也要安装在能承受巨大压力的陶瓷底座上，以起到塔身与地绝缘的目的。由于其底座一般为边长为10 m的三角形结构，节约了占地面积，又有其自身特性，有很强的抗干扰能力和频率适应能力。

2.3 中波小型发射天线（又称锥面顶负荷套筒式）

中波小型发射天线是一种新型天线，其通常不需要斜拉线，极大解决了传统天线占地面积巨大的问题。天线高度一般为20～40 m，以33 m中波小天线为例，它的底部是由圆柱型的钢体组成，高度为16 m。在圆柱体支架上端是一个倒立的圆锥体天线，它是中波小天线的发射体，垂直高度大约为15 m。在圆锥形发射体和圆筒形支架间有绝缘体将其分离，保证发射体与大地绝缘。由于中波小天线的特殊结构，其地网不要求很长，一般10 m即可，因此，其占地面积不到666.7 m2，与其他种类天线相比极大减少了对土地的依赖。由于其特殊的圆锥形发射体，能形成向下的电抗势，这样中波天线中电流谐振点会随之下降，因此，可以显著降低发射天线的高度。经计算，高度为33 m的中波小天线，可以等效为高度76 m的天线。中波小天线还具有发射频带宽，发射效率高等特性。

输入阻抗是中波天线的一个重要特性，其关系到后面天调网络的设计实现以及元配件中的电容、电感等器件的各项参数的选择。但中波天线的特殊性，其特性阻抗无法进行理论计算，只能进行测量或查表获得。特将上面三种天线的特性阻抗列入图1和图2。

图1 三种天线阻抗曲线对照表实部

图2 三种天线阻抗曲线对照表虚部

3 结语

通过上表可知，中波小天线与桅杆式天线和自立塔式天线相比，输入阻抗值相对较小，但天线的输入阻抗变化不大，在整个频带内近似为一条直线。因此，中波小天线可以作为宽带天线使用，但发射效果略差，天调网络实现较为困难；桅杆式天线与其他两种天线相比，有很高的输入阻抗，但其阻抗随频带变化很大。因此，其在某些特定频点发射效果很好；自立塔式天线的特性阻抗和阻抗变化介于上述两种天线之间，在中频带阻抗达到最大值。