中波天线自动调配的一种探讨

魁 斌

中波天线自动调配的一种探讨

魁 斌

（作者单位：新疆新闻出版广电局节传中心）

传统的中波天线系统需要有垂直天线塔体、天调网络、传输馈线主要三个方面组成。外界的温度和湿度对发射空间的介质有比较明显的影响，同时由于天调网络采用较大尺寸的空心电感和体积较大的电容，同样受到外界温度和空气湿度的影响。这种情况往往会造成冬季较冷时天馈系统严重失谐，发射机很难与天馈系统匹配而产生发射机过荷保护等故障，这在许多中波台几乎是不可避免的事情。一年分季节总需要调整几次以达到匹配状态，此工作量较大，过程也比较繁琐，有没有既简单又可靠成本还低的方法解决这一问题呢？笔者认为小范围地调整铁塔天线的有效高度，克服因季节影响天馈线匹配造成的参数变化，可以使调整天馈匹配变得简单有效。

中波天线；自动调配；阻抗；相位；趋向性

传统中波天线绝大部分采用四分之一波长左右的谐振铁塔天线，又以76m 和88m拉线铁塔为主。虽近几年有锥形等形式的中波小天线，但由于其发射效率、稳定度等因素未能广泛使用。目前，铁塔中波天线依然被中波发射台广泛使用，有条件的台站一年调整几次天线调配网络，仍有许多中波台没有条件做此项工作。这给安全播出工作造成了很大的隐患。

笔者曾试图设计一种天调网络伺服自动调整系统，但是由于可调电容价格很高，电机传动装置结构较为复杂，又增加了不可靠因素，且造价偏高，无法适应现实的需要。

天线铁塔阻抗Z=R+JX由实部电阻和虚部相位两个物理量，当发射空间介质发射变化后实部R和虚部X也是相应的变化的，就是说一年四季和早晚时段天线阻抗Z是变化的，只是变化的程度不同，四季缓变的参数会大很多，对系统的影响也大许多。这说明天线阻抗随外界物理参数变化更加明显。

此时应从被动校正的天调网络的复杂工作里跳出来，从铁塔天线上高度上找办法。

1　铁塔高度的变化对播出频率所产生的阻抗变化情况

（1）R+Jx，此时虚部呈感性，天线增高，R增大，x增大。

（2）R-Jx，此时虚部呈容性，天线增高，R增大，x减小，-x则增大。

以上说明天线的增减高度，对于实部和虚部都是同向性的，这为改变天线高度调配阻抗带来了希望。

2　改变多少高度才能克服外界物理参数对调配参数的影响

这个问题需要对实际测量取得和理论参数计算获得进行对比，大多使用的76m铁塔是否可以取10％的高度作为调配的尺度，也就是取6～7m的长度作为可调范围有着现实的意义。

理论上说就是天线高度会在69～76m之间，中点为72.5m作为天调网络匹配的实际高度。笔者随意选择了一幅中波铁塔天线，在7m处引了一付铜线和铁塔平行放置，底部悬空，暂不考虑铁塔底部的7米的参数影响。选择频率639kHz分别在铜线的0m处测得Z=29-j80，3.5米处测得Z=21-j62，7m处测得Z= 16-j40，并将数据用50Ω阻抗归一化见表1。

表1　不同长度的天线阻抗趋向

表1可见高度的变化对于天线的参数影响是很大的，通过图1的a曲线可以很明显地看出其变化范围。表2分别是在冬季和夏季实际测得的639kHz的阻抗数据，在图1中用b曲线表示。即图1所示a为天线高度变化下阻抗趋向、b为季节变化时天线阻抗变化趋向。通过对比可以判断季节造成天线阻抗的变化可以通过调配一定高度的天线高度来进行修正。具体是将天调网络与3.5m处连接，并且调配到理想状态，当外界温度等发生变化时不用调整天调网络，只通过调配铜线的高度完全能保证天馈系统阻抗的匹配。

表2　76m天线冬夏阻抗对比

图1　天线参数趋向圆图

3　双频共塔情况下实现的依据

根据单频网络取值长度的趋向性，笔者又实测了双频共塔855kHz和1233kHz不同频率的3个不同高度接点的阻抗取值见表3，它们有着明显的一致性，在阻抗圆图上阻抗的变化趋势完全一致。将天调网络与3.5m处连接调配到理想状态，根据天气变化的程度调配天线的高度，试验中采取早晚与中午作对比，冬季与夏季对比。通过调整高度都能在不调整网络的情况下保证不同频率的发射机处于较好的匹配状态。

表3　不同高度双频共塔天线阻抗

4　调配装置设想

图2增加了滑动轨道的双向电机驱动系统。通过机房的开关按钮可以驱动电动机，滑动点变化可以上下改变天线的实际高度。同时在底部和顶部设置嵌位开关，以保护驱动电机。

图2　中波垂直天线高度调配

5　智能伺服驱动系统的设计

以上通过调整触点位置改变天线的有效高度已达到较好的系统匹配，至于增大或是减小完全凭借技术人员的判断，减小反射是基本的依据。

发机的反射作为参取量是很简单的，但是什么情况下增加高度（正向驱动），什么情况下减小高度（反向驱动），这就不能单纯地从发射机反射大小上考虑，应从发射机末级电路上想办法。

笔者通过量化计算，采取了取样隔离电路不影响发射机正常工作参数，采用价格低廉的8位单片机编程对双向电机进行控制，已经取得了比较满意的效果。

6　结语

由于中波频率较低、地波传输的特性天线参数不同于调频和电视受到环境因素的影响较大。传统的网络调配方式工作量较大也较为复杂，笔者改变思路，提出了简单有效的解决方案，供相关工作人员参考。