庄  涛    卢光辉    冀晓鸽    

摘要：中波发射天线作为广播信号发射的重要载体,给我国广播事业的发展做出了巨大的贡献，随着新型数字固态中波广播发射机的全面普及，与之配套的新型天线也在逐步问世，中波天线的小型化解决了土地资源紧张、建设费用巨大、日常维护费用高、电磁波污染、高架塔体易遭雷击及塔体自身安全等诸多问题。本文结合我台实际情况，对三种中波天线的结构特点、电气性能、使用条件进行了详细的介绍与论证。

  关键词：中波天线  结构特点  电气性能  优劣论证

近几年，我台在原有一座120米桅杆式拉线天线的基础上，新增120米自立天线、33米锥面顶负荷小天线各一座，两座天线投入使用都超过一年以上，发射效果良好，性能稳定，现就三种天线（参看三种天线实物照片）的使用情况和性能、特点作一比较。

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一、天线的结构特点与使用条件

1、桅杆式中波天线

这种天线为传统的中波天线，根据使用频率其高度一般在60 ～ 150m 左右。边宽为0.5～1.5 m，主体由若干节的正三角椎体组成，120米桅杆式天线上下共有9根拉线，每三根与另外三根的夹角为120°，底部是桶形高频瓷质绝缘体，在保证能承受上百吨的压力外，绝缘体每厘米还要能承受1KV以上的电压，为保证辐射效果、提高辐射效率，必须以天线塔体为中心铺设直径约0.3～0.5 λ的辐射状地网，如果要达到理想的天线效率，这种天线需占地70～150亩，由于这种天线受传统设计理念所限，再加上宽松的土地政策，结构相对简单，线性好，容易与输入网络匹配等优点，自上世纪六七十年代至今，大部分中波台站都在使用这种天线，但是，随着时代的发展，这种天线与土地资源的紧缺矛盾日益凸显。在摈弃传统天线占地面积大，打破传统天线设计理论束缚的基础上，人们采用新的设计理念，在不断实践的基础上，相继研制并开发了几种新型中波天线。

2、自立式中波天线 

 120米自立天线，底部为边宽十米的的等边三角形，天线主体仿电视发射塔结构，底部采用钢筋混凝土做基础，三个塔基分别安装三个高绝缘承重瓷质底座，与镀锌钢件有机结合。自立天线的特点是省去了占地很大的拉线，由于天线主体相对传统天线大得多，所以频带比较宽，抗干扰性比较强，地网埋设相比桅杆式天线面积小的多。

3、锥面顶负荷套筒式中波小型发射天线

  其高度为33米,地网半径7m,底部由两节8米的整体镀锌钢结构圆筒体组合而成，中间（16米处） 是桶形绝缘体，绝缘体与椎体中间是13米的发射体，顶部斜面是7米的锥体，此种小天线占地面积很小，塔基加地网半径11.2米，约合0.8亩，小天线的拉线可有可无，相比传统桅杆天线和自立天线，大大节约土地。

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新型锥面顶负荷套筒式中波小型发射天线，在研制过程中，利用锥面缓变原理，降低终端反射和谐振频率，使天线的长度变小，也不影响天线的效率；利用天线长细比原理，降低阻抗的变化率，提升天线带宽；由于顶部锥体比较大，对地形成一定的电抗，提升了容抗，使天线的谐振点下移，从而有效的降低了天线的高度，斜面是7米的锥体其有效谐振高度为40米左右，加之垂直发射体高度，天线有效高度近似为76米高塔左右。
   二、天线电气性能的比较

1、天线的效率  

天线的效率是天线的辐射功率与馈给天线的输入功率之比，公式为（η为天线效率，P_r为天线的辐射功率，Pin为天线的输入功率），当天线的长度可以和工作波长相似时，天线的效率一般是比较高的，但一般很难做到。由于拉线塔和自立塔天线高度可以做到工作频率的至四分之一波长或半波长时，所以这两种天线的效率相对高一些，如果再加设合适的地网，效率可以到达85%至90%。锥面顶负荷小天线塔高33米，加上理论上椎面谐振高度也只到76米，所以天线的效率不及前两种天线。

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2、天线的特性阻抗  

中波天线的输入阻抗是天线的重要参数，它决定了天线匹配网络形式的选择以及匹配元件参数的大小。由于中波铁塔天线结构复杂，天线物理尺寸较大，分布电容不可忽略，理论计算时会遇到很多困难，因此，很难找到计算出的实际的中波天线输入阻抗数据，图表一是我台三种天线输入阻抗实测值，并按照天线在各种频率时的阻抗值，绘制了三种天线阻抗的特性曲线（实部图表二，虚部图表三），通过图表可知，三种中波天线的输入阻抗不尽相同，传统的桅杆式天线的阻抗特性较自立天线和小天线好，有较高的输入阻抗，在不同频率范围内，阻抗曲率变化较大，在1008KHz附近，阻抗达到700Ω左右；自立天线略逊于桅杆天线，阻抗变化曲率比较小，在中波低频段，两种天线的阻抗都比较低，最高值都在1000KHz附近。与前两种天线相比，锥面顶负荷小天线的输入阻抗较小，在整个中波频段内，阻抗变化曲率很小，基本上是一条直线。

三、天线的发射效果

   我台三种天线所发射的频率分别为1143KHz、603KHz和972KHz，对应天线为120米拉线塔、120米自立塔和33米锥面顶负荷小天线，发射功率都是25KW，在功率相同的情况下，我们对所在覆盖区域内的场强进行了测试，图表三是三种天线在覆盖区域所测得场强对照表，通过图标可知，三种天线在覆盖区域内的场强基本相当，近中远场区场强及场强衰减平稳，100公里内三种天线的场强基本一致。

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考虑到各发射台所处地理位置和所受气候影响的不同，以及天线周围环境的不同等原因，同一型号同一高度的天线，在不同的发射台，其分布电容有一定差异，因此，其电气参数也略有差别。以上参数仅供参考。

结束语

综合分析，三种中波天线的结构、电气特性以及使用条件各有优劣，传统的桅杆天线，结构相对比价简单，频带宽，增益和效率较高，易于与输入网络匹配，但是地网、拉线占地面积大，维护费用高，存在着较大电磁波污染、雷击概率及塔体自身安全等因素，在土地资源日益紧张的今天，已逐渐被各种新型天线所取代。自立塔天线的电气特性阻抗与桅杆天线相似，由于天线辐射体较大，不需要拉线，所需的地网亦可大大缩小，同样易于与输入网络匹配，但是自立天线结构复杂，建设费用高，不易维护，因此仍不是中波天线的最佳选择。锥面顶负荷小天线的结构较自立天线简单，塔高仅33米，占地不足一亩，基本上解决了用地紧缺的问题，建设费用较低，易于维护，但是由于小天线正处于研制发展的初级阶段，在电气特性、与输入网络及设备匹配和工作稳定度方面有待于进一步改进。

本文参考文献： 《天线与电波》

《锥面顶负荷套筒式数字中波小天线》