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中波廣播天線接地網(wǎng)智能在線監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用

文章出處:本站 人氣:796發(fā)表時間:2023-05-04

   中波是指頻率為300kHz~3MHz的無線電波。它是一種可以靠電離層反射的天波形式傳播,也可靠沿地球表面的地波形式傳播的電波。由于地面場強遠比天波場強,白天電離層吸收作用大,天波不能有效地反射,主要靠地波傳播,夜晚則主要靠地面和天波傳播。中波廣播所具有的以地面波繞射傳播為主、電離層反射波傳輸為輔的特點,是區(qū)域廣播的首選方式。隨著數(shù)字調(diào)制方式全固態(tài)中波發(fā)射機的發(fā)展和普及,中波發(fā)射機各項電聲指標(biāo)和發(fā)射機的穩(wěn)定性、可靠性以及整機效率得到提高,中波應(yīng)用越來越廣泛。


   中波廣播信號的電磁波傳播途徑主要有天線地網(wǎng)和天調(diào)網(wǎng)絡(luò)兩方面,而中波天線是直立在地面上的垂直單極子天線,以大地作為輻射電流的回路,天線能量部分損失在地面上,因此發(fā)射天線場地對地面建筑、地理環(huán)境有一定的要求。由于中波天線的地網(wǎng)占地面積大,場地平坦、地質(zhì)結(jié)構(gòu)(土質(zhì))以及地網(wǎng)的好壞都與機器發(fā)射效率有著密切的關(guān)系。如果地網(wǎng)不良或者受損會造成部分天線輻射能量損失在地面,導(dǎo)致發(fā)射機功率不足,有效覆蓋范圍縮小,反射功率過高,嚴重時會使在發(fā)射機自我保護,不能正常開機。此外還會造成主、副電場相位不一致,覆蓋區(qū)域變化,服務(wù)方向不正確,天線的輻射阻抗和輸入阻抗發(fā)生變化,因而阻抗不匹配,嚴重影響了天、饋線之間的匹配。再則如果發(fā)射天線接地端安全地網(wǎng)不合格,極易造成發(fā)射設(shè)備遭雷擊。為此,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,中波天線地網(wǎng)的維護不可忽視。


   中波廣播電臺的地網(wǎng)是電臺天線的重要組成部分,中波廣播電臺發(fā)射天線分別為單塔全向天線、雙塔弱定向天線、四塔定向天線和八塔強定向天線,無論架設(shè)那種天線都離不開地網(wǎng),地網(wǎng)對降低天線駐波比、提升天線發(fā)射效率、擴大廣播覆蓋范圍、保證廣播信號強度、改善播出質(zhì)量、降低天線損耗,同時地網(wǎng)電阻在標(biāo)準情況下能夠?qū)μ炀€及發(fā)射機防雷擊起到保護作用,所以中波廣播電臺天線地網(wǎng)的制作及維護對發(fā)射覆蓋起到重要的作用。


   由于廣播發(fā)射臺大都建設(shè)時間較為久遠,經(jīng)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示,各地中波廣播電臺的地網(wǎng)由于自然腐蝕和農(nóng)業(yè)機械的廣泛使用,都有不同程度的損壞。由于地網(wǎng)大都埋于地下40~50cm,日常的巡查和測試無法測量出地網(wǎng)的損壞,且檢測工作量巨大。因此能實時在線監(jiān)測地網(wǎng)損壞程度和損壞位置的中波發(fā)射天線接地網(wǎng)智能在線監(jiān)測系統(tǒng)具有一定的實用性和迫切性。


   中波電磁波傳播途徑主要靠地波傳播。由電磁場理論分析可知,影響中波發(fā)射天線發(fā)射效率因素,除了頻率,傳播距離外,地面的有限電導(dǎo)率是影響地面波的主要損耗因素。定量地說,地損功率是集膚深度(δ=1)平面上單位面積與土壤電阻Rmm與地電流密度平方的絕對值之積沿發(fā)射體為中心的圓周及徑向的雙重積分。

1.jpg

將式中Rm與|J2|展開得:

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式中:σ為大地電導(dǎo)率,μ為導(dǎo)磁率,Iy為集膚深度層徑向電流,從上式看出,電導(dǎo)率越大,其地損耗越小。又由于趨膚效應(yīng),對電波影響最大的是集膚深度層即地表層的電導(dǎo)率。

為解決地面有限介質(zhì)的衰減問題,中波天線在其0.3-0.5入范圍內(nèi)均采用了鋪銅線地網(wǎng)的方法,以有效提高地面波回路的電導(dǎo)率,減少發(fā)射地損耗,提高發(fā)射效率。鋪地網(wǎng)后在地網(wǎng)范圍內(nèi)的地損耗功率為大地集膚深度平面上考慮大地導(dǎo)納和地網(wǎng)導(dǎo)納之后單位面積的損耗功率。

3.jpg

式中:y為大地導(dǎo)納與地網(wǎng)導(dǎo)納之和,N為地網(wǎng)輻射線根數(shù),一般為120根。僅從式中1/N2就可明顯看出地網(wǎng)線對地損耗功率的影響很大。因此,無論在天線的新建還是運行的日常維護中,中波天線地網(wǎng)的完整和維護質(zhì)量對于地損耗的減少,發(fā)射效率的提高,都有著密不可分的關(guān)系。

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