近年來,隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展,城市規(guī)模越來越大。許多原先建在城市郊區(qū)的發(fā)射臺,其所處位置慢慢地變?yōu)槭袇^(qū),有的發(fā)射臺周圍成了居民區(qū),嚴(yán)重影響了中波臺的廣播效果,也對周圍的電磁環(huán)境有嚴(yán)重影響。因此,許多省市一級的中波發(fā)射臺面臨著搬遷或調(diào)整的任務(wù)。
一、中波廣播傳播的特點
中波廣播白天主要靠地面波傳播,夜晚主要靠地面波和天波傳播。由于地面波場強(qiáng)遠(yuǎn)比天波場強(qiáng),因此如何提高地面波輻射場強(qiáng),是我們廣電工作者致力探討的課題之一。因為地面波傳播采用的是垂直極化波,所以中波廣播發(fā)射天線都使用垂直鐵塔天線。中波傳播波長較長,發(fā)射天線又不可能架設(shè)得很高,為了減小天線輻射時天波與地面波相互干擾造成的特有的衰落現(xiàn)象,增加有效的覆蓋面,根據(jù)赫茲(Hertz)定理的半波長共振理論來設(shè)計,天線架設(shè)高度H =0.532為宜(式中為工作波長),淮北人民廣播電臺使用的是中波1431KHz,根據(jù)公式波速=波長×頻率,波長是209.64米。天線最佳高度是波長的0.532倍,111.5米。地網(wǎng)直徑為波長的0.5倍,為104.82米.當(dāng)天線高度不夠高時,可以加頂方法予以補(bǔ)償。中波發(fā)射天線都架立在地面上,而大地既不是理想的導(dǎo)電平面,又不是良好的絕緣體,當(dāng)?shù)孛媸?到發(fā)射天線輻射空間電磁波的作用時,在大地中就 會產(chǎn)生地電流。
二、地網(wǎng)的重要性
為了提高天線的輻射功率,就必須盡量減小天線的損耗功率。天線的損耗功率包括天線電流回路中的地?fù)p耗、天線導(dǎo)體本身的損耗和天線塔基底部絕緣子的高頻損耗。由于天線導(dǎo)體本身的損耗和天線塔基底部絕緣子的高頻損耗都很小,可以不予考慮,但地?fù)p耗較大,因此在實際工程中,只考慮地?fù)p耗。天線電流回路中的地電流是以輪輻狀匯聚流回到天線塔基底部的,地電流的分布與天線架設(shè)高度和塔基徑向距離有關(guān)。實際運用表明:當(dāng)天線架設(shè)高度H與工作波長之比H/較小時,塔基附近 的地電流很大,地?fù)p耗功率也很大,天線輻射電阻很小,輻射功率也很小。為了提高天線的輻射功率,應(yīng)盡量降低地電阻,因此需要敷設(shè)良好的地網(wǎng)。實踐證明:當(dāng)塔基底部徑向距離(即以塔基中點為圓心劃圓)為0.52時,地電流趨于一個固定值,與天線架設(shè)高度無關(guān);當(dāng)H/>0.52時,即屬于天線的輻射場,因此地網(wǎng)輻射半徑為0.52是最理想的,由于>0.5/l沒有多大的效益,所以以0.5/l為限。在新建中波廣播發(fā)射臺選擇臺地址時,除了選擇寬敞、導(dǎo)電性能良好的地面外,敷設(shè)地網(wǎng)是行之有效減小地電阻的好辦法,因為良好的地網(wǎng)能為天線電流回路中的地電流提供一個良好的通路。
三、地網(wǎng)的敷設(shè)方法
首先在澆灌天線塔的基礎(chǔ)時,埋1根約5m長的接地棒,塔基用薄銅皮(例如80cm×80cm)屏蔽,并在此屏蔽銅皮上焊上1~2圈匯流條,均勻分布所有地網(wǎng)線的始端,并牢固地焊在此匯流環(huán)條上。地網(wǎng)線是以塔基中心為圓心、(0.3~0.5)為半徑,放射狀地向外均勻敷設(shè)。一般使用(2~3)mm的硬銅線或銅包鋼線,數(shù)量為60根(每6.1根,總需求量為60x53米)或120根(每3.1根,120x52米)。在天線塔基附近電磁場很強(qiáng),因此在以塔基為中心的徑向20~30m內(nèi),地網(wǎng)線可以裸露在大地表面,其余部分埋深30~50cm,以提高天線效率。若僅從減小地?fù)p耗的角度考慮,則地網(wǎng)線的埋設(shè)越淺越好,但因還要考慮地網(wǎng)不受損壞和耕種的因素,故地網(wǎng)埋深從塔基四周起從20cm逐漸加深到50cm,地網(wǎng)線末端可埋深到70cm。當(dāng)因天線場地較小或其它原因達(dá)不到0.5/l時,為了減小地網(wǎng)損耗,應(yīng)在短的地網(wǎng)線的終端埋1根約5m的接地棒,地網(wǎng)線終端應(yīng)牢固地焊在此接地棒上。埋設(shè)地網(wǎng)是一件十分艱苦而又細(xì)致的工作,很多臺的經(jīng)驗教訓(xùn)證明,地網(wǎng)敷設(shè)質(zhì)量的好壞,直接關(guān)系到天線的輻射功率和播出質(zhì)量。地網(wǎng)一旦埋入地下,表面就看不到工程質(zhì)量,成了永久性的隱蔽工程。地網(wǎng)如果出問題,不僅維護(hù)艱難,而且不能排除障礙,所以在敷設(shè)地網(wǎng)時,必須下苦功夫,搞好每一環(huán)節(jié),即使是1個扎頭、1個焊點,也必須做到十分可靠,不能存在任何一點紕漏。以天線塔基中心為圓心,劃1個半徑約lm的圓,將此圓等分成60份或120份,以圓心為始點向等分線拉(0.3~0.5)地網(wǎng)線,呈放射狀敷設(shè)到四周。拉地網(wǎng)線時應(yīng)力求端正筆直,地網(wǎng)線一般采用(2~3)mm的硬銅線或銅包鋼線,不宜繃得過緊,否則在霜雪冰封的寒冷季節(jié),導(dǎo)線因受冷收縮而被拉斷。地網(wǎng)線拉好后,各始端應(yīng)牢固地焊在塔基薄銅皮屏蔽罩匯流環(huán)條上,其方法是:1)先將塔基的屏蔽罩、匯流條和地網(wǎng)各導(dǎo)線的始端鍍上錫,然后把地網(wǎng)的始端約6cm長的導(dǎo)線均勻布在屏蔽罩的四周,用匯流條將地網(wǎng)始端緊緊綁扎在屏蔽罩上,再用錫深透牢固地焊接于屏蔽 罩上。2)地網(wǎng)線的埋設(shè)施工,可分為4組(每90。區(qū)域為1組)或6組(每60。區(qū)域為1組)。先挖第1條溝,埋下第1根地網(wǎng)導(dǎo)線;在挖第2條溝時,其所挖之土覆蓋于第1條溝上,同時埋下第2條地網(wǎng)導(dǎo)線;以此類推,埋下地網(wǎng)第3根導(dǎo)線.直至把地網(wǎng)所有導(dǎo)線埋人地下。地網(wǎng)敷設(shè)完畢后,地網(wǎng)始端匯集點(塔基中心處)與饋線末端下地線相連接;饋線始端的下地線與發(fā)射機(jī)的高頻接地系統(tǒng)相連接。接地系統(tǒng)是否良好,可通過測量地網(wǎng)地電阻阻值大小來判斷,其正常數(shù)值如下:發(fā)射機(jī)功率P>50kW時,地電阻R<0.812;P=(50~10)kW 時,R<1.5Q;P<10kW時,R<3Q。
四、結(jié)束語
地網(wǎng)敷設(shè)完畢,一般掩埋在地下,成為一個永久性的隱蔽工程,在相當(dāng)長的時間(如20年)內(nèi),是免維護(hù)的。如果因敷設(shè)質(zhì)量出現(xiàn)問題,不但檢查不易,而且維修困難,會造成發(fā)射機(jī)長期帶病工作。播出質(zhì)量顯著下降,又無法及時排除。不妨檢查地網(wǎng),也許能找出癥結(jié)所在。“高質(zhì)量、不間斷、既經(jīng)濟(jì)、又安全”是我們的維護(hù)總方針。
(作者簡介:田野(1977-),男,皖蕭縣人,安徽省淮北市廣播電視臺。)