DX中波发射机天线地网改造与实践

1 前言七五一台在，西新工程时，虽然传统的PDM调幅发射机改造为DX全固态数字调幅发射机，但是保留了70年代建成的发射天线、馈线及地网系统，由于地网距离河床较近，经洪水多次冲刷地网深度越来越浅，最浅的地网的距地面只有200mm左右，由于发射天线场区是建在耕地区域，近年来，由于大量的现代农业机械的使用，使得发射天线地网受到大面积的破坏，导致对主场强方向的场强有很大程度地降低、广播发射机工作极不稳定、收听效果变差。为满足满功播出要求，达到收听效果优质的服务要求，对DX-600型及DX-200型发射机的地网系统进行全面的改造，提高发射机设备的可靠性显得非常重要。2 天线损耗中波广播发射天线的效率取决于导体损耗、绝缘子损耗、地损耗。导体损耗主要与天线的高度有关，当频率确定时，天线的高度也就确定了，一般情况下，铁塔天线本身的损耗电阻是不大的；地损耗受地网影响特别大，地网的好坏直接影响到天线损耗的大小。

2.1 地损耗

发射天线辐射电磁波经天线地网回到发射天线，形成一个回路。如果地网损坏，发射天线电磁波变成经大地回到发射天线，由于大地的电阻远大于由铜线铺设而成的地网，因此大地要吸收很大一部分电磁波能量，也是就所说的地损耗，因此减少地损耗具有重要意义。在垂直天线附近的地表面，距天线底部距离为y处的大地径向电流Iy由下式表示：式中，Ib为当辐射功率为1kW时天线输入端（底部）电流。由上式可以看出，当h=λ/4时，地径向电流与距离无关。当y=λ/2时，已不属于感应场范围，这以外的地损耗属于电波传播的损耗，与天线效率无关。对于短天线，天线附近的电流很大，所以需要良好的地网，同时由于短天线的辐射电阻很小，因而对地网的要求更高。

2.2 地网大面积损坏表现在以下几个方面：

七五一台用地网检测仪对DX-600及DX-200发射机发射天线地网进行探测发现地网损坏较为严重，此时在离发射天线5公里处、10公里处进行场强测试、在厦门等多地进行收测后，与原始数据进行比对，发现以下几点：

（1）在5公里、10公里处场强明显减弱，说明发射相同功率，电磁波辐射的功率在减小，因此造成传输的距离不够，覆盖范围在缩小。

（2）主场强方向与副场强分界不明显，造成发射方向定向变差。

（3）收听质量明显下降。

在播音中，发射机经常出现反射功率增大，驻波比测试、降功率故障，说明，由于发射天线地网损坏，造成发射机与天馈线阻抗不匹配，造成发射机工作极不稳定。地网损坏最严重时，使七五一台DX-600型发射机发射天线调配室周围0.5米范围内，地表温度骤然升高，使周围着火，发射机降功率保护，直至自动关机。

2.3 确定减小地损耗方案

（1）对发射天线场区土壤的地导系数进行测量。

（2）对发射天线场区地形进行分析。

（3）对发射天线场区土壤性质进行检测。

（4）对发射天线场区耕种所用的机械挖掘深度进行测量。

经过以上几项工作，结合发射天线的高度及发射频率最终确定采取以埋设地网减小地损耗。地网铺设如图1所示。

（1）材料为用φ2～4mm的铜导线。

（2）以发射天线为圆心，每间隔3度一根，共120根，长度为0.5λ。

（3）埋设深度为500mm。

图1 地网铺设示意图

3 中波发射天线地网改造实施

3.1 地网改造措施

以七五一台A02#发射机的四塔定向天线为例，发射天线塔之间距离λ/2为134m，发射天线塔与反射天线塔之间距离λ/4为67m。天线高度为61.5m。七五一台天线场内地域情况复杂，有沟渠、田埂、道路，为了加强地网效果，采取了以下措施：

（1）为了在施工中不对沟渠、田埂、道路造成破坏，减少损失，采取最有效的方法就是将新老地网互连，在道路两侧边缘处找出原来的地网线，然后将新敷设的地网线连接起来，这样就使地线在不破坏道路的情况下也能连通。在施工到田埂时，在其田埂任意两端用φ15的水管将田埂打穿，长度视田埂宽度而定，即保护了农田完好也加快了施工时间。过沟渠施工方法与田埂一样。

（2）辐射线的长度根据发射天线的高度取0.5λ。七五一台天线场由于受地形条件影响，前有河流后有山坡。严格按照0.5λ施工难度较大，工期、金费都要增加。经过周密计划河流、山坡部分按照0.3λ～0.4λ施工，其余部分严格按照0.5λ施工。地网埋没的深度一般在500mm，使用导线材料为紫铜线φ2mm、母线为φ4mm。其标准完全符合《国家广电总局广播电视天线工艺手册》要求。

（3）所有的辐射线、母线都敷设完毕后，为了保护调配室地面及原来地网线不造成大面积破坏，可在调配室围墙四周墙下各打三个孔，将地网铜导线与发射天线底部可靠连接。为了后期巡视维护方便可将两条铜母排与屏蔽铜皮固定，每条铜母排长度视塔基础而定，分别在母排上钻6个孔将10根导线拧成一束用35mm2铜线鼻子压紧固定在母排上，母排固定位置最好距离地面100～200mm左右，这样维护时便于地网测温、接地电阻可分组测试。如图2所示。

图2 地网线与塔基连接固定图

3.2 地网铜线耗材计算

利用本台已有的天线场地的地形地貌CAD图，图3所示为四塔地网示意图，粗线代表母线，根据其固定的地图比例，在该图上按要求绘出地网的具体图形，并根据比例来初步估算出所需铜线的长度。

图3 四塔地网示意图

根据紫铜线的截面积S，紫铜线密度ρ，长度L，可以得出我们所需铜线的总质量m=ρLS，以2.0mm的紫铜线来举例，可算出每米的紫铜线质量为0.03Kg，由此可以根据长度算出所需紫铜线的总重量。例如,估算得出A02#机2.0辐射线长度为37884.6米,可得总重量为1136.538Kg。实际购买时，适当增加了一些重量以便备用。通过以上方法来进行预算，极大的降低成本，减少不必要的浪费，节约了资金。4 施工创新

4.1 画样

画样阶段，通常使用经纬仪放样并配合石灰划线确定地网沟线，由于我台所在区域天气潮湿多雨，采用石灰划线易被雨水冲洗掉，在施工时会造成挖沟偏向不直，为了保证施工质量我台在画样中使用插竹杆牵红色尼龙线来放样，这样可以保证在挖沟时目标的明显和准确性（如图5所示）。

图5利用红色线条进行地网沟定位

4.2 挖沟

挖地网沟时，越靠近塔基，地网沟越密。这样就造成相邻两个沟渠会互相影响容易塌方，我台对地网沟施工方法是做数字奇偶标记，挖沟时奇偶地网沟分开挖，例如奇数1、3、5等沟先挖，当奇数1、3、5沟回填完在挖偶数2、4、6等沟，这样就减小了相邻沟渠施工的难度及影响（如图6所示）。

图6按照编号进行挖沟

4.3 穿越道路

我台天线场内有水泥道路，在地网施工中穿越道路难度较大，如果进行道路破坏挖沟及在道路下面挖沟是费时费力且不合理。我台采取了“新老线交接”办法，在道路两旁将原先道路下面旧地网线挖出，用万用表将导线一一测量完好把两端线头配对，再将新线与旧线进行绑扎焊接，这样地线就通过了道路，在施工中大大的节省了工时和人力。

4.4 过田埂水渠

当施工到田埂时，为了节省时间和劳动力，我台采用方法是在其田埂任意两端下面用直径15mm的水管将田埂打穿，将铜线导出。水管长度视田埂厚度而定，这样施工既保护了农田完好也提高了施工时间（如图7所示）。在通过部分沟渠时，采用的是同样的施工方法。

图7利用水管将田埂打穿把铜线导出

4.5 铜线接头焊接

铺设铜线是分段的，在铜线连接中需要做大量的绑扎及焊接头，如果每个接头都要打磨干净处理后在绑扎焊接需要浪费很长时间，我台在经过大量实验和论证后，采取直接有效焊接的办法，省掉了铜线打磨的工序，利用焊枪对接头进行210°C左右、焊接距离70 mm左右高温处理，时间看接头长度而定，这样操作方法铜线可以不用砂布打磨，焊接温度刚好不会氧化铜线更容易将焊锡融化使接头焊牢固，施工中节约了大量的工作时间，提高了工程效率。

4.6 地线与塔基连接

为了保护调配室地面及塔基下面旧地网线不造成大面积破坏，我台施工方法是在调配室围墙四周墙下各打三个孔，将30根导线按照每10根导线拧成一束共12束，与铁塔底部基础屏蔽铜皮固定。为后期巡视维护方便塔基接地线安装方法是将两条铜母排与屏蔽铜皮两侧固定，每条铜母排长度视塔基础长度而定，分别在母排上钻6个孔将10根导线拧成一束用35mm?铜线鼻子压紧固定在母排上，母排固定位置距离地面100--200mm左右，这样安装方法提高了施工效率，接地线接触更加紧密及牢固。同时也便于日后维护时地网测温、接地电阻测试可分组测试（如图2所示）。5 地网改造前后对比效果

（1）天线接地电阻改造后阻值明显减小，远小于1欧姆，如表1所示。

（2）通过场强测试，天线发射图形与改造前相比天线发射定向性更佳明显，主发射方向场强值有所提高，增强了播出节目覆盖率和收听效果，图8为A02#机改造前天线场行图，图9为A02#机改造后天线场形图。

表1 四塔接地电阻改造前后接地电阻对比表

图8 A02#机改造前天线场行图

图9 A02#机改造后天线场行图

6 结束语七五一台，通过对DX-200型与DX-600型发射机发射天线的地网系统的改造，极大的提高了发射机的稳定性及噪声电平由原来的-59dB变为-68dB、主向场强明显增强、节目语言收听效果更加清晰。发射机的天线阻隔零点变小，反射功率明显下降。经过收测，播出节目的覆盖范围和收听效果有所提升，同时提高了雷电对发射传输系统设备造成损害的保护等级。参考文献：1．张学田.发射技术.广播电视技术手册第6分册.北京：国防工业出版社，2000.62．潘哲昕，王文山.广播电视天线工艺技术手册.广播电影电视部.作者简介：姓 名：吕 颖电子邮箱：416083119@qq.com联系电话：18950632375 编辑：中国新闻技术工作者联合会