【摘要】為進(jìn)一步提高對(duì)中波廣播發(fā)射原理的認(rèn)識(shí)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，確保對(duì)中波廣播發(fā)射天線的維護(hù)效果，本文主要對(duì)中波廣播發(fā)射技術(shù)原理及維護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析研究，在原理分析方面，主要對(duì)電磁波原理、中波頻段、發(fā)射機(jī)原理、天線系統(tǒng)以及調(diào)制技術(shù)進(jìn)行闡述，而維護(hù)技術(shù)主要包括對(duì)預(yù)防性維護(hù)策略、發(fā)射機(jī)維護(hù)、天線系統(tǒng)維護(hù)、故障診斷技術(shù)以及安全操作應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)概述，以期為相關(guān)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】中波廣播；發(fā)射技術(shù)原理；維護(hù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.12.006

在當(dāng)今數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代，中波廣播作為一種傳統(tǒng)的廣播形式，仍然在全球范圍內(nèi)扮演著不可或缺的角色，盡管現(xiàn)代通信技術(shù)飛速發(fā)展，但中波廣播仍能憑借其獨(dú)特的傳播特性，尤其是在偏遠(yuǎn)和地形復(fù)雜地區(qū)保持著不可替代的地位，因此在緊急情況下，中波廣播成為一個(gè)重要的信息傳遞渠道，可有效地指導(dǎo)人們進(jìn)行避險(xiǎn)和救援，由此可見(jiàn)了解中波廣播的技術(shù)原理及其維護(hù)技術(shù)，對(duì)于維護(hù)社會(huì)信息傳播的穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。本文對(duì)中波廣播發(fā)射技術(shù)原理和中波廣播維護(hù)技術(shù)進(jìn)行了分析研究，以降低中波廣播設(shè)備故障率，保障廣播節(jié)目安全播出。

1. 中波廣播發(fā)射技術(shù)原理分析

1.1 電磁波原理

電磁波是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的波動(dòng)，能夠在空間中以光速傳播，中波廣播中使用的電磁波頻率范圍大致在300 kHz至3 MHz之間，波長(zhǎng)從100 m到1000 m不等，這些波在傳播過(guò)程中能夠繞過(guò)障礙物，如山脈和建筑物，這一特性使其非常適合廣播用途，而中波的地面波傳播使得信號(hào)能夠沿地面?zhèn)鞑ズ苓h(yuǎn)的距離，尤其是在夜間由于電離層的影響減小，傳播距離可以達(dá)到更遠(yuǎn)，這些基礎(chǔ)特性是設(shè)計(jì)和使用中波廣播系統(tǒng)時(shí)必須考慮的關(guān)鍵因素，直接影響到發(fā)射天線的設(shè)計(jì)、發(fā)射功率的設(shè)置以及最終的覆蓋范圍[1]。

1.2 中波頻段特點(diǎn)

中波的頻段范圍是526.5 kHz到1606.5 kHz，在無(wú)線電通信中用于AM廣播，這一頻段的電磁波具有獨(dú)特的傳播特性，既能沿地面?zhèn)鞑ヒ材芡ㄟ^(guò)電離層反射回地面，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，而中波頻段的地面波傳播是其顯著特點(diǎn)之一，信號(hào)能夠沿著地表覆蓋幾百公里范圍內(nèi)，這種特性尤其適用于面向大范圍地區(qū)的廣播服務(wù)，但中波廣播覆蓋范圍受到多種因素的影響，包括發(fā)射功率、天線高度和設(shè)計(jì)以及地形等。此外，中波頻段的另一個(gè)特點(diǎn)是其在夜間能通過(guò)電離層反射，從而實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的傳播，夜間電離層的D層衰減，E層和F層成為反射電磁波的主要層，使得中波信號(hào)能夠跨越千里，實(shí)現(xiàn)國(guó)際廣播，但這也意味著夜間中波廣播會(huì)受到更遠(yuǎn)距離電臺(tái)的干擾，對(duì)于頻率規(guī)劃和管理提出了一定的挑戰(zhàn)[2]。

1.3 發(fā)射機(jī)原理

發(fā)射機(jī)是中波廣播系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁波并通過(guò)天線發(fā)射到空中，其組件主要包括調(diào)制器、振蕩器、放大器、濾波器以及其他輔助電路，每個(gè)部分協(xié)同工作，確保信號(hào)的穩(wěn)定性和合規(guī)性，通常情況下調(diào)制器接收來(lái)自音源的音頻信號(hào)，并將其施加到載波上，這一過(guò)程稱為調(diào)制，而在中波廣播中常用的調(diào)制方式是幅度調(diào)制（AM），其中音頻信號(hào)控制著載波的幅度，振蕩器則產(chǎn)生穩(wěn)定的載波頻率，為了確保信號(hào)在傳輸過(guò)程中的強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)會(huì)被放大器增強(qiáng)，放大后的信號(hào)通過(guò)濾波器除去不必要的雜波和頻率成分，避免對(duì)其他頻段的無(wú)線電服務(wù)造成干擾。

在發(fā)射機(jī)類別上可以根據(jù)輸出功率、效率、穩(wěn)定性等多種因素進(jìn)行分類，小型發(fā)射機(jī)僅供地方性廣播使用，而更大型的發(fā)射機(jī)則能覆蓋更廣闊的區(qū)域，此外現(xiàn)代發(fā)射機(jī)集成了各種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，不僅提高了操作的便捷性，同時(shí)也優(yōu)化了能耗管理，確保持續(xù)、可靠的廣播服務(wù)。

1.4 天線系統(tǒng)原理

中波廣播通常采用垂直偶極天線或者是定向天線陣列，以實(shí)現(xiàn)特定的覆蓋需求和方向性輻射，垂直偶極天線由于其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和較好的地面波傳播特性，被廣泛應(yīng)用于中波廣播中，該天線主要由一個(gè)或多個(gè)垂直放置的金屬桿組成，桿的高度一般接近或等于信號(hào)波長(zhǎng)的四分之一，以優(yōu)化輻射效率和信號(hào)覆蓋。同時(shí)天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)諧是實(shí)現(xiàn)高效傳輸?shù)年P(guān)鍵，阻抗匹配和調(diào)諧不僅影響傳輸功率的有效性，還關(guān)系到發(fā)射機(jī)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，正確的阻抗匹配可以減少反射功率，避免對(duì)發(fā)射機(jī)的損傷，通過(guò)精確調(diào)諧可以確保天線在其工作頻率上有最佳的輻射效率，也可調(diào)整天線的物理長(zhǎng)度以及添加調(diào)諧電路實(shí)現(xiàn)。同時(shí)天線系統(tǒng)還必須考慮其他環(huán)境因素，如風(fēng)載、冰載和其他氣候條件，這些因素都會(huì)影響天線的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和性能，因此天線設(shè)計(jì)不僅需要考慮電氣特性，也要兼顧物理強(qiáng)度和耐久性，以保證長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行。

1.5 調(diào)制技術(shù)原理

在中波廣播中最常用的調(diào)制方式是幅度調(diào)制（AM），幅度調(diào)制通過(guò)改變載波信號(hào)的振幅來(lái)傳遞信息，而頻率和相位保持不變，調(diào)制深度即載波振幅的變化量，與原始音頻信號(hào)的強(qiáng)度成正比，理想的調(diào)制深度對(duì)于優(yōu)化信號(hào)的傳輸距離和質(zhì)量非常關(guān)鍵，同時(shí)也影響到發(fā)射的帶寬。在實(shí)際調(diào)制過(guò)程中，需要將音頻信號(hào)通過(guò)麥克風(fēng)或其他音源輸入，并在前置放大器中被放大，然后放大后的音頻信號(hào)會(huì)控制一個(gè)高頻載波的振幅，當(dāng)音頻信號(hào)的電壓升高時(shí)，載波的振幅增加，音頻信號(hào)的電壓降低時(shí)，載波的振幅減小，最終通過(guò)天線發(fā)射的信號(hào)將包含原始音頻信息的完整復(fù)制品，而接收機(jī)在接收到這種調(diào)制的信號(hào)后，會(huì)通過(guò)解調(diào)過(guò)程恢復(fù)出原始的音頻信號(hào)，供監(jiān)聽(tīng)者收聽(tīng)。此外為了保持廣播的清晰度和降低噪聲干擾，發(fā)射機(jī)還會(huì)使用各種濾波器來(lái)確保信號(hào)的純凈度，并采用限幅器等設(shè)備來(lái)控制輸入音頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，從而避免過(guò)調(diào)制導(dǎo)致的失真，功率放大器隨后將調(diào)制好的信號(hào)放大到足夠的功率水平，以便能夠通過(guò)天線系統(tǒng)有效地向外輻射[3]。

2. 中波廣播維護(hù)技術(shù)

2.1 預(yù)防性維護(hù)

預(yù)防性維護(hù)主要是通過(guò)定期檢查和維修減少設(shè)備故障和延長(zhǎng)設(shè)備壽命，包括對(duì)發(fā)射機(jī)的定期檢查，如對(duì)電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、調(diào)制系統(tǒng)及功率放大器的功能檢測(cè)，確保所有組件運(yùn)行正常，無(wú)過(guò)熱或過(guò)載現(xiàn)象，而對(duì)于天線系統(tǒng)的維護(hù)主要包括檢查天線及饋線的物理狀態(tài)，確保沒(méi)有損壞、腐蝕或松動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行阻抗匹配和駐波比（SWR）測(cè)試，確保信號(hào)傳輸效率，此外環(huán)境控制也是預(yù)防性維護(hù)的一部分，需要定期清理設(shè)備和環(huán)境中的灰塵、污垢，并檢查防水、防潮措施是否到位，防止環(huán)境因素導(dǎo)致設(shè)備老化或損壞，同時(shí)做好對(duì)軟件和固件的更新，定期更新發(fā)射站的控制軟件和固件可以修復(fù)已知的漏洞，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

2.2 發(fā)射機(jī)維護(hù)

發(fā)射機(jī)作為中波廣播系統(tǒng)的核心，其維護(hù)是確保廣播質(zhì)量和穩(wěn)定性的關(guān)鍵，日常維護(hù)主要包括性能測(cè)試、定期校準(zhǔn)、清潔和故障診斷等方面，其中性能測(cè)試是維護(hù)工作的基礎(chǔ)，確保發(fā)射機(jī)在最佳狀態(tài)運(yùn)行，測(cè)試包括功率輸出、頻率穩(wěn)定性和調(diào)制深度等關(guān)鍵參數(shù)，測(cè)試時(shí)需要利用專業(yè)儀器，如功率計(jì)和頻譜分析儀進(jìn)行精確測(cè)量，通過(guò)功率計(jì)測(cè)量發(fā)射機(jī)的輸出功率是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而頻譜分析儀則能檢測(cè)發(fā)射頻率是否存在偏移，確保廣播信號(hào)的清晰度和覆蓋范圍，之后對(duì)于老化的設(shè)備進(jìn)行定期校準(zhǔn)，包括對(duì)發(fā)射機(jī)的各個(gè)組件，如振蕩器和放大器進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證設(shè)備性能符合制造商的規(guī)范，校準(zhǔn)過(guò)程通常需要根據(jù)制造商提供的指南操作，并使用專業(yè)工具和儀器完成這一步驟。此外在測(cè)試過(guò)程中需要做好相關(guān)的清潔工作，防止過(guò)多的灰塵和污垢導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱，出現(xiàn)短路現(xiàn)象，發(fā)射機(jī)的內(nèi)部和外部需要定期清潔，特別是散熱器和風(fēng)扇等關(guān)鍵部位需要重視清理，以確保良好的散熱性能。

2.3 天線系統(tǒng)維護(hù)

2.3.1 結(jié)構(gòu)完整性檢查

該檢查主要關(guān)注天線及其支撐結(jié)構(gòu)的物理狀態(tài)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決導(dǎo)致性能下降或安全風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題，其中視覺(jué)檢查是最基本且常用的方法，維護(hù)人員需要對(duì)天線塔進(jìn)行全面觀察，查找銹蝕、裂紋、腐蝕或任何異常變形的跡象，特別是對(duì)于塔體的焊接部位和螺栓連接處加強(qiáng)檢查，因?yàn)樵摬糠肿钜讚p壞，所造成的潛在威脅也更為突出，檢查地基和固定裝置的完整性也極為重要，確保沒(méi)有水侵或土壤侵蝕現(xiàn)象。或者使用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)（NDT），如超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和射線檢測(cè)進(jìn)一步評(píng)估結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷，超聲波檢測(cè)可以透視金屬內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部裂紋或空洞，雖然成本較高，但能夠提供更深入的結(jié)構(gòu)健康評(píng)估，確保檢測(cè)的全面性，此外測(cè)量塔體的傾斜度也是檢查的一部分，使用傾斜儀或激光測(cè)距儀可以精確地測(cè)量塔體是否存在傾斜及其傾斜的程度，從而評(píng)估結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而對(duì)于支撐繩和絕緣體的檢查時(shí)，支撐繩需檢查是否有磨損、銹蝕或松弛的跡象，而絕緣體則需檢查是否有裂紋或其他損壞情況，防止對(duì)天線系統(tǒng)性能和安全造成影響。

2.3.2 阻抗匹配和駐波比（SWR）測(cè)試

阻抗匹配指的是使發(fā)射機(jī)、饋線和天線系統(tǒng)之間的阻抗相適應(yīng)，以最大限度地減少反射波，提高功率傳輸效率，駐波比（SWR）是衡量阻抗匹配程度的重要指標(biāo)，反映出傳輸線上前行波和反射波的功率比，理想狀態(tài)下SWR為1∶1，表示無(wú)反射，實(shí)際應(yīng)用中SWR低于1.5∶1通常被認(rèn)為是可接受的。阻抗匹配通常通過(guò)調(diào)諧器或匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，這些設(shè)備通過(guò)調(diào)整傳輸線路的輸入阻抗匹配發(fā)射機(jī)的輸出阻抗，進(jìn)行匹配時(shí)首先測(cè)量天線系統(tǒng)的輸入阻抗，然后通過(guò)調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)中的電容和電感的值，直到發(fā)射機(jī)和天線系統(tǒng)之間的阻抗相匹配，從而最小化反射波并優(yōu)化功率傳輸。而SWR的測(cè)量通常使用SWR計(jì)或網(wǎng)絡(luò)分析儀完成，測(cè)量過(guò)程中將SWR計(jì)連接在發(fā)射機(jī)和饋線之間，發(fā)射機(jī)輸出一個(gè)穩(wěn)定的信號(hào)，SWR計(jì)將會(huì)顯示前行波和反射波的功率比，即SWR值，如果SWR值超過(guò)可接受范圍，就需要進(jìn)行阻抗匹配調(diào)整，通過(guò)調(diào)整天線系統(tǒng)或使用阻抗匹配設(shè)備（如天調(diào)網(wǎng)絡(luò)），再次測(cè)量直到獲得滿意的SWR值[4]。

2.4 故障診斷技術(shù)

故障診斷技術(shù)主要對(duì)發(fā)射系統(tǒng)中可能發(fā)生的故障進(jìn)行準(zhǔn)確快速地檢測(cè)和定位，通常這些故障包括硬件故障（如天線系統(tǒng)損壞、功率放大器失效）、軟件問(wèn)題（如控制系統(tǒng)故障）、或環(huán)境因素（如電源波動(dòng)、過(guò)熱），故障檢測(cè)方法主要包括實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)監(jiān)控依靠發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)置的傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，如溫度、電壓、電流傳感器以及反射功率和駐波比（SWR）指示器，實(shí)時(shí)追蹤設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，數(shù)據(jù)分析則是通過(guò)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用算法識(shí)別故障模式和異常指標(biāo)，在預(yù)防性維護(hù)中起到了非常關(guān)鍵的作用。而故障定位方法包括信號(hào)追蹤和部件替換，信號(hào)追蹤是一種通過(guò)分析傳輸路徑上的信號(hào)來(lái)確定故障位置的方法，例如使用示波器和頻譜分析儀監(jiān)測(cè)和比較各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的信號(hào)特性，部件替換則是在高度懷疑某個(gè)部件存在故障時(shí)，將其替換為正常工作的部件，以驗(yàn)證是否是故障源，除此之外故障診斷還包括對(duì)軟件系統(tǒng)的調(diào)試和診斷，例如使用專業(yè)的診斷工具檢查控制系統(tǒng)的日志，分析導(dǎo)致系統(tǒng)異常的軟件錯(cuò)誤或配置問(wèn)題，并根據(jù)問(wèn)題分析提出具體的解決措施。

2.5 維護(hù)中安全操作

2.5.1 電氣安全

由于發(fā)射站設(shè)備操作涉及高電壓和大電流，確保操作人員和設(shè)備的安全是首要任務(wù)，在進(jìn)行任何維修或檢查工作之前，必須確保相關(guān)設(shè)備已經(jīng)完全斷電，并執(zhí)行鎖定/標(biāo)簽程序以防止意外通電，包括關(guān)閉主電源開(kāi)關(guān)，并使用個(gè)人鎖具和警告標(biāo)簽鎖定開(kāi)關(guān)，確保在維護(hù)期間任何人都無(wú)法重新通電，操作過(guò)程中要求維護(hù)人員穿戴絕緣手套、絕緣鞋和防護(hù)眼鏡等個(gè)人防護(hù)裝備，以減少電擊和其他電氣事故的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在接觸可能帶電的設(shè)備或?qū)Ь€時(shí)，穿戴適當(dāng)?shù)腜PE是必不可少的，并且所有手動(dòng)和電動(dòng)工具都要保持為絕緣，以避免通過(guò)工具形成導(dǎo)電路徑，確保絕緣層沒(méi)有遭到損壞。而在處理敏感的電子設(shè)備時(shí)，采取適當(dāng)措施防止靜電放電也是非常重要的，可通過(guò)使用防靜電腕帶、防靜電墊以及確保維護(hù)環(huán)境的相對(duì)濕度控制在適當(dāng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)，并確保所有操作人員都熟悉緊急停機(jī)程序和救援計(jì)劃，發(fā)生電氣事故時(shí)快速有效地應(yīng)急響應(yīng)可以最大限度地減少傷害[5]。

2.5.2 高空作業(yè)安全

在中波廣播發(fā)射站的維護(hù)工作中，高空作業(yè)是不可避免的一部分，尤其是在進(jìn)行天線系統(tǒng)維護(hù)和檢查時(shí)，高空作業(yè)安全對(duì)于保護(hù)維護(hù)人員的生命安全至關(guān)重要，首先制定和遵守嚴(yán)格的高空作業(yè)計(jì)劃和程序是保障安全的基礎(chǔ)，在作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的安全評(píng)估，包括作業(yè)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和作業(yè)人員的健康狀況檢查，并且要求所有高空作業(yè)人員必須接受專業(yè)的安全培訓(xùn)，了解高空作業(yè)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，掌握必要的安全知識(shí)和緊急處置方法，同時(shí)在高空作業(yè)中保持通訊暢通也極為重要，應(yīng)確保作業(yè)人員隨時(shí)能與地面團(tuán)隊(duì)保持有效溝通，以便在遇到緊急情況時(shí)，能夠及時(shí)采取措施或獲得援助，高空作業(yè)應(yīng)盡量避免單獨(dú)進(jìn)行，至少應(yīng)有一名觀察員在地面對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行監(jiān)督，確保作業(yè)安全，最后作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)所使用的所有安全裝備進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保下一次使用時(shí)所有處于良好的狀態(tài)，達(dá)到循環(huán)使用的效果。

3. 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)電磁原理/中波頻段特有的傳播特性、發(fā)射機(jī)構(gòu)成、天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及調(diào)制技術(shù)等核心方面的分析，不僅能夠提高對(duì)這一傳統(tǒng)廣播形式技術(shù)細(xì)節(jié)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)還可進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)適應(yīng)和優(yōu)化這些系統(tǒng)是保持廣播服務(wù)質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵。而維護(hù)工作的精細(xì)化和科技化不只是對(duì)設(shè)備長(zhǎng)效運(yùn)轉(zhuǎn)的保證，更是對(duì)廣播事業(yè)責(zé)任與承傳的體現(xiàn)，隨著科技的進(jìn)步，維護(hù)技術(shù)的發(fā)展將使中波廣播能夠更有效地服務(wù)于現(xiàn)代社會(huì)，不僅確保信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性，還能在緊急情況下作為關(guān)鍵通信手段，最終促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。

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