并馈式自立铁塔中波天线

并馈式自立铁塔中波天线何红宇陈燕武周卫华【提要】并馈式自立铁塔中波天线具有诸多优势：取消底座绝缘、铁塔直流接地、有利于发射系统的防雷可以承受大功率；可多频工作；可在其上安装FM、TV天线等。本文介绍了并馈式自立铁塔中波天线馈电原理以及实际工程应用中的成功事例。【关键词】并馈；自立铁塔；中波天线1目前我国中波发射天线的状况与存在的问题1.1中波发射天线的国内现状根据我国的中波广播覆盖技术要求，发射天线发射垂直极化波，地波覆盖。因此，目前我国的中波发射天线从其结构形式上分，有采用最为广泛的底部绝缘拉线铁塔，此外还有小部分底部绝缘的自立式铁塔，对于小功率发射台，亦有部分T形或r形天线；从其功率等级上分，有大功率天线（功率容量为nX200kW），中等功率天线（lOOkW、50kW、30kW），小功率天线（10kW以下）；从天线水平方向图分，有不定向天线（单塔天线）和定向天线（二塔天线、四塔天线、八塔天线）。1.2中波发射天线的现存问题近年来，随着我国城镇化的不断发展，城市规模越来越大，许多原先建在城市郊区的发射台，其所处位置慢慢地变为市区，有的发射台周围成了居民区，严重影响了中波台的广播效果，也对周围的电磁环境有严重影响。因此，许多省市一级的中波发射台面临着搬迁或调整的任务。如果中波台搬迁后仍采用底部绝缘的拉线塔，虽然拉线塔结构简单、造价相对较低，但其三方拉绳的占地面积太大，征地费用很高，有的场地因条件限制，也不好布置。遇到低频率、大功率时（为减少传播损耗，各地中波广播都有采用中波低频段发射的倾向），由于拉线塔较高，有的还要加笼子，使得底部压力很大，底座绝缘子国内无法解决，若要进口，费用较高。鉴于拉线塔的这些不足，前些年有些发射台采用底部绝缘的自立式铁塔作中波发射天线，但是同样受到其底座绝缘子耐电压及抗拉力的限制，铁塔只能做到120m左右高，承受功率也只有l0kW量级，显然不能满足低频率、大功率的发射需要。还有一个很重要的问题随着中波发射机的更新改造，许多发射机都采用了或准备采用全固态发射机。虽然与电子管发射机相比，它具有寿命长、指标好、能耗低、效率高、维护量少等优点，但全固态器件脆弱、耐压低、抗干扰性能差、易击穿、易受雷电影响是其致命弱点。因此，需要对有底部绝缘子的天线加装良好的防雷设施。2新型中波发射天线一一并馈式自立铁塔中波天线（SFA）2.1SFA的结构形式通过对国外中波发射天线的研究，我们提出了一种新型的中波发射天线一并馈式自立铁塔中波天线〈SFA）。

不1T图1SFA结构示意图它所采用的支持结构就是普通的自立铁塔。塔体截面可以是正三边形，也可以是正四边形，还可以根据不同需要设计成其它的正多边形。与普通的自立铁塔不同的是，在铁塔周围分布着若干根导线，导线的上端与铁塔上的平台相连，导线的下端汇聚于铁塔底部中心并在此对铁塔馈电。与其它中波天线一样，铁塔下面也需敷设地网oSFA的结构示意图见图不1T图1SFA结构示意图2.2SFA电气原理图2SFA电气原理图SFA电气原理图见图图2SFA电气原理图由图可见，导线上的高频电流i经过平台后分为两路，即il和i2°ABC构成长度为H的辐射体，ABD构成了长度为h的终端短路线。此短路线的输入阻抗为：Z=jX=jWtgah当人=入/4时，Z=8,i=0,i=i；当h工入/4时，相当于在信号源与in in 2 1天线之间并联了一个纯电抗，此时i2Z0。此电抗是无损耗的，但会降低一些天线的辐射效率，其等效原理图见图3。其实质是高频能量通过一个并联电抗去激励天线。虽然天线直流接地，但天线对高频不是直接接地的。mIcqs(.«HsinA)—cosmIcqs(.«HsinA)—cos1[「｛仝匸 SFA的辐射场形可按垂直单极振子计算：2.3.1垂直面方向图计算公2.3.2水平面万向图计算公式2nf（巾）=K式中:a=k为常数。巾为水平方位角;图3SFA电气等效原理图巾为水平方位角;2.3.3天线输入阻抗我们获得了较为理想的一组输入阻抗曲线。其输入阻抗曲线与一般底部绝缘的拉线塔的情况差异较大，我们可根据其共性，设计相应的匹配网络。2.3.4天线底部的电流和电压天线底部电流可按下式计算：1飞亦天线底部电压可按下式计算：0—^1':1LX-TC亠100%调幅时的有效值为：I=1；15XI=1.23IP _U=2\；2XU=2.83UP式中：P为发射机的标称功率；R、X为天线底部输入阻抗的实部和虚部。inin2.4SFA的优势与普通的带底座绝缘的中波天线相比，SFA优点在于：取消了底座绝缘、绝缘拉绳，大大节省了占地面积，总体投资降低。铁塔直流接地，有利于发射系统的防雷。可以承受1000kW以上的大功率，无需为大功率问题而进口大型底座绝缘子。天线可多频工作。铁塔可综合利用，可在其上安装FM、TV天线和微波天线而不影响机器的正常工作。与拉线塔相比，发射台整体规划更简洁、美观，由于没有拉线,对周边环境影响也较小。3SFA的应用情况与展望3.1国外的应用情况据我们了解，国外使用这种天线的国家还是较多的，主要有法国、美国、马其顿及中东一些国家，各种技术的应用也较为成熟。3.2国内的应用情况目前我国采用SFA实际播出的，已有洛阳人民广播电台和重庆人民广播电台。洛阳的SFA塔体截面为正三边形，塔高140m，为双频共塔，两个频率分别为576kHz和1053kHz,两部发射机均为10kW，主馈线采用SD-50-80-3同轴电缆。重庆的SFA塔体截面为正四边形，塔高100m，也是双频共塔，两个频率分别为981kHz和1314kHz,两部发射机均为50kW，主馈线采用SD-50-80-3同轴电缆。洛阳和重庆两台的SFA的实体照片如图4所示。两台的天线都已安全运行了3年多，从其实际工作效果看，两台的天馈线系统工作稳定，防雷保护效果很好，辐射场强和覆盖范围都比以前的天线有较大的提高。另外，两台都已进行了中波广播与调频广播共塔播出的实验，达到了预期效果。3.3SFA应用前景展望试验及实验证明，由我所设计开发的并馈式自立铁塔中波天线(SFA),其理论是成熟的，实际使用也是成功的。中波与