新时期中波广播发射技术与维护策略

■ 云南省广播电视局昆明实验台：张庶

相较于其他广播技术，中波广播发射技术具有使用成本较少、操作便捷以及性能优良等无可替代的优势，在我国广播事业的发展历程中发挥了重大作用。但中波广播发射技术的波长有着严格限制，且其信号强度也受到诸多外界因素的制约，如抗干扰能力较弱。信号强度直接影响着广播产品受众的使用体验，也因此间接影响着广播电台的发展。为此，在明确中波发射技术原理的基础上，探讨其稳定利用以及维护手段，具有充足的现实意义。

1.1 中波广播技术的定义

中波广播指的是载波频率介于300kHz～3000kHz的无线电广播，处于国际规定的中波频段中，其发射带宽为9kHz，我国对于中波广播的频率划定范围则为525kHz～1606kHz。中波广播需要通过中波发射天线完成信号传播，其具体传播形式主要有天空波与地面波两种波段在传输过程中同时存在。其中白天主要依靠地面波进程传播，受各类障碍物影响，电波强度衰减较为严重，因此白天地面传播的覆盖范围较小，但其传播较稳定，接收效果好。夜间由于高空电离层下降，部分电波可在电离层通过反射传播，传播距离较长。

1.2 中波广播的技术原理

广播电台的传播与接收过程实质上是电磁波的收发过程。电台发射机将输入的信号进行调制后发出中波，由天线将其转换为电磁波，再经过天空波与地面波的传输后，由接收终端设备的天线接收电磁波，并经过解调以及合成处理后转换为原输入信息并播出。

电磁波在传播过程中，电场矢量按照一定规律旋转或以固定形式保存，完成电磁波极化作业。电磁波的极化类型众多，其中以地面为坐标底面，极化面与之垂直复合作用产生的极化波为垂直极化波。垂直极化波是中波广播的主要传播覆盖途径，中波天线也一般按照能够产生垂直极化波的标准进行设计。

1.3 中波广播天线主要类型

中波广播信号的发射需要由信号发射器以及发射天线组成基本的构架支撑，发射中波信号的天线称为中波广播天线，根据搭建结构和发射原理的不同，中波广播天线可以分为以下类型：①单塔天线。单塔天线的发射损耗较小，且能够做到远距离高精度传播。是中波广播发射中最常用的天线类型，主要由塔体作为垂直振子，并附设金属桅杆、放电球以及绝缘底座等。②并馈式天线。并馈式天线同样由塔体作为垂直振子，其支撑结构直接接地不馈电。此类天线具有与塔体顶端以及底端绝缘子。③斜拉线顶负荷单塔拉线天线。此类天线的大体结构与单塔天线相同，但顶负荷结构不同，通过在传统单塔天线顶端加装三根斜拉线，能够增加一部分天线的有效高度，从而提高天线的效率，加快网络匹配速度，同时提升广播在低频波段的质量。

1.4 部分相关重要技术概念

中波广播技术相关的重要外部技术设备以及专业术语汇总如下：①不平衡式馈线（电缆线）。中波发射天线一般为发射垂直极化波的单极天线。单极天线具有不平衡特征，因此中波天线所需的馈线也为不平衡式。②阻抗匹配网络。中波发射天线一般距离信号源机房较远，使用较长的馈线进行连接。为了减少天线的反射波，降低波段在馈线上的损耗，将输入端阻抗与馈线的阻抗在数值上相匹配，需要在两者之间接入阻抗匹配网络。第③地网。地网能够与中波广播天线形成辐射电流回路，地网能够有效降低电流的损耗，从而保证天线效率和天线的实际增益。地网导线的埋设位置不宜过深，否则会影响其效能的发挥，一般情况下其埋设深度约为30cm。同时也要确保埋设地点的土壤酸碱值、湿度等不会对地网造成其他影响。④中波广播天线效率。发射天线的效率从数值上看是由天线的辐射效率除以其输出功率的值。详细公式为N=Pr/（Pi+P1）其中Pr为天线辐射效率Pi为输出功率，P1为天线振子部分的损耗。若要提高发射天线的效率就必须合理控制辐射效率的区间，通过对天线进行合理化设计，使其辐射功率保持在稳定区间。⑤最优天线高度。中波广播的辐射场以及覆盖区域在很大程度上发射天线的高度相关，根据大量实践以及论证发现，在一般情况下，发射天线的最优高度为76m。

2.1 电波发射环节调整

中波广播的效率提升，在周边硬件设施以及位置环境等因素合格的情况下，还需对中波广播本身的发射环节进行细致调整。首先，广播质量与中波广播的发射方向具有较高相关度，发生方向会在很大程度上影响磁化作用的强弱，进而影响中波广播的信号稳定性。因此相关工作人员应当时刻注意中波广播的发射方向，设立完善的监控调整制度，保证中波广播发射方向与设计标定位置一致。

此外，天线设置的位置是否准确以及其与坐标底面的角度是否满足垂直要求等因素也会对电磁波发射能力产生较大影响。因此相关工作人员应配置高精度测量仪，加强日常对设备位置的检查，确认中波广播系统处于平行或垂直状态，提高其发射效率。同时在建立广播系统时，还应规范化合理化天线种类的选择，因地制宜选择天线类型与结构，使中波广播质量保持在最优区间。

2.2 制定完善的维护制度

中波广播系统的规划设计、具体设立以及运营是一项长期性、系统性的工程，涉及的学科领域以及专业技术设备较为繁多，而其中任一环节出现问题都会影响整个系统的正常运转，降低中波广播的效率和质量。为此应当针对其中各流程环节进行针对性维护制度设计，在环节上含括设备安装、信号源输入、信号调制、信号发射、信号传输过程强度方向监测；
在设备上含括地网、馈线、天线以及各附属设备。广播项目在规划期就应引入便于后期维护管理的灵活设计，此过程需要结合项目的具体实际环境进行科学分析。在开展日常具体维护作业时，首先应完善对室外部分技术设备的维护管理，其由于受到外部环境的影响干扰程度较大，损坏或失灵概率以及严重程度均会高于室内设备，维护人员应当提高巡视频率，提升消耗零件的检查更换力度，并针对具体环境做好清洁工作。对室内设备的维护标准应按具体情况进行细微调整。此外，应建立高效的实时监测系统以及数据分析系统，从而及时发现中波广播系统中的细微变化并分析其变化原因，以便对出现问题的元器件或整体技术设备进行维修或更换。

3.1 中波发射天线防雷措施

尽管当前阶段我国的中波发射天线均设置了多重防雷手段，但雷击依旧对天线的安全以及中波广播系统的安全运转造成严重威胁。现阶段的中波发射台基本已更换为全固态发射机，相较于传统的电子管发射机其性能更加优越，使用年限更长，但同时其承受雷电浪涌电流的能力较差，在雷雨天气容易出现损坏。为降低雷雨天气以及雷击对中波发射系统的影响，应当从以下方面入手进行改造：①调整放电球间隙。在行业规范标准中，此间隙一般设置为40～80mm，但为达到最优防雷效果，应当调整为满足发射机全功率运转的同时不放电即可。②采用氧化锌避雷器。与传统避雷器相比，该种避雷器具有无放电间隙的特点，在其正常工作电压下呈现高阻特征，在受到雷击时其电阻急剧下降，迅速泄放能量，雷击结束后其电阻恢复高阻状态，在整个工作过程中不会出现电弧燃烧问题。在雷雨天气较多、雷击密集的区域可优先考虑运用。③发射塔底部泄放线圈改造。泄放线圈在中波发射系统日常工作时可起到排静电的作用，也能在遭受雷击时降低雷电影响，是直接泄放电路。对其进行改造应当加粗线圈直径，并对其接头处进行加固处理并做好日常巡检工作。

3.2 光电隔离维护技术

中波广播的电磁信号在传播过程中易受到各类外部因素的干扰，但部分干扰因素可通过技术手段减弱或消除其干扰。在对电磁信号传输过程进行维护时，可以引入光电隔离技术，通过布置光电隔离器，将模拟信号分别进行隔离或是将信号传输线路更换为屏蔽线或双绞线，以此降低信号传输过程中的信号干扰问题，增强信号传输强度。此外，中波广播系统天线可以安装在绝缘金属箱体内部，降低原本露天安装受到的外部电磁辐射干扰。最后，为防止漏电以及静电干扰，应妥善安装接地设备，保护硬件的同时降低对电磁信号传输的干扰。

3.3 电路设备安装阶段优化

在中波广播传播中，信号传输线与电源距离过近会致使其相互之前出现干扰，在设备的日常维护中，为避免出现该情况，可以在架设电源线以及传输线时，选择低通规格的滤波器，选用带有屏蔽功能的电源本体设备。此外，另一种常见干扰是寄生电容干扰，其解决方式通常是改善线路板元件以及线路分布，将数字电路、模拟电路以及功率驱动等各功能模块妥善分隔，合理调整不同元件之前的线路长度。同时按照输入电路与输出电路进行大类划分与具体布设，减少干扰发生频率，进而避免寄生电容干扰。

3.4 电气设备日常维护

中波发射系统整体是由诸多电气设备复合组装形成，因此应当对各电气设备的日常维护工作进行分析优化。电气设备的检查作业可以利用电台停播时间等不影响正常运营的时间段进行维护检查。对电气设备维护应完成的技术要点如下：①动态监测驻波比。相关维护人员在日常作业过程应当及时观察记录反射波数据并做好登记，与历史数据进行比对，并按照变化查明原因，对匹配网络进行微调并更换出现问题的元器件。②定期检查中波发射天线系统中的绝缘体表面，各电气配件、线圈等是否出现热量异常，配电室内部是否存在误入的动物等。在调查配电室之前，应当先将接地够与馈线入口相连再进行调查，保证作业安全。调配室中的各设备元件的地线应当用专门线路与地网以及馈线地线相连接。③定期检查地网以及各设备的接地线状态，及时对出现断裂以及焊接不够牢固的区域进行修理作业。并定期使用电阻测试仪对接地电阻数值进行测量，确保其满足设计要求以及实际使用时的需求。在现行行业规范下接地电阻与工程验收时的电阻差值应当小于2Ω。此外，还需要对电缆设备进行定期检查，保证其气密性达标，一般需满足气压大于30kPa。

3.5 加强对天线的维护

中波发射天线在日常运转过程中，受到的外部干扰因素较多，包括气温、风力以及动物筑巢等诸多自然因素以及各类人为因素，导致塔体受到不同程度的损坏。为保证广播的质量以及传播稳定性，应当加强日常对天线系统的维护。①在雷雨季节应当加强避雷设施的运用以及更新改造，引入石墨放电球、氧化锌避雷器等现代化避雷设备。②对天线的接地情况进行定期检查，避免静电以及各类强电磁设备干扰。③对塔体底部的绝缘表面进行定期清洁，清除各类垃圾杂质以及灰尘，以防各类因素导致的绝缘效果降低或消失，对天线的安全运转造成威胁。④定期对中波发射天线系统整体的垂度进行检查，确保其与坐标底面夹角呈90度，从而使天线始终处于76m的最优高度，保证天线的发射效率处于最优区间。⑤定期对天线松紧度进行调试，润滑拉线、线圈以及卸扣。⑥定期检查外接铜条以及各电气设备与地网的连接处，查看是否有发热现象，以判断地面损失功率是否在合理范围。

3.6 重视软件系统维护工作

中波广播发射系统运转过程中硬件设施的重要性不言而喻，但软件系统的畅通使用，能促使信号传输稳定性、广播系统运转效率提升。因此在日常做好硬件设施维护的基础上，应当加强软件系统的维护工作力度。首先，采用数字滤波技术优化数据采集作业，软件系统运行中一旦出现数据偏差将会导致内存占用量突增、系统运行速度变慢等问题，影响广播系统的正常运转，采用数字滤波技术能够有效提升数据精准度。其次引入受损系统自动复位技术，一般采用的软件为Watchdogs，在广播系统中进行运用时，该软件每隔规定时间，就会对系统进行一次复位，防止各类bug以及数据问题出现积累现象最终导致系统崩溃。

中波广播发射技术的运用是一项融合多学科多领域的长期性、综合性工程，在使用过程中会受到诸多要素的制约。为保证中波发射系统正常功能的发挥，需要对与其相关的各项技术原理进行细致分析探究，并做好针对性系统的日常维护工作，根据具体环境对作业侧重点进行动态调整，使发射效率始终处于最优区间，促进中波广播电台经济效益的高效产出。