天线地网改造分析.doc

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1、天线地网改造分析　　摘要：为进一步提高中波发射信号质量，机房对1008KHz发射机地网进行改造，本文简述了地网敷设方式以及其敷设的重要性，通过理论分析对本次地网改造进行了技术论证。　　关键词：天线；地网；辐射场强；辐射效率；地损耗　　1改造背景　　随着城市化建设步伐的不断加快，四号中波发射台已经由原来的城市边缘变为城市中心，发射场区被周围新建的高层住宅以及厂区内日渐茂盛的树木所包围，为了进一步提高中波发射信号质量，增强辐射强度，扩大辐射范围，达到收听效果优质的服务要求，遂我们机房对1008KHz发射机的地网进行全面的改造。

2、　　2地网敷设　　1、中波广播传播的特点　　中波广播频段的传播主要有天波和地波两种形式，主要以比较稳定的地波为主。另外，中波因为频率较低，会使得地波随着传播距离的增加而逐渐的减弱，但是减弱的速度较慢，会形成一个比较稳定的中波广播的信号接收服务区。地波服务区在数十公里至上百公里，地波服务的信号强度比较稳定。在沿地面传播中，垂直极化波的损耗低于水平极化波的损耗，所以地波服务的中波都采用垂直极化天线，以获得垂直极化的地面波。　　2、敷设地网的重要性　　在发射机功率和天线高度确定的条件下要想提高天线辐射场强，就要提高天线辐射效率，

3、而影响辐射效率的主要因素是天线损耗。天线的损耗包括导体损耗、绝缘子损耗、地损耗。由于导体损耗、绝缘子损耗与地损耗相比极小，可忽略不计，因此我们只需要考虑地损耗的影响。而减少地损耗的方法是在天线底部敷设地网，良好的地网能为天线电流回流过程提供一个良好的通路，这样就相当于在大地和天线之间跨接铜线，地损耗就会变小，天线辐射效率也随之增加，场强增大。所以设计、敷设一个标准的地网，能减少地损耗，提高中波天线效率，扩大覆盖面积。　　3、敷设地网的方法　　地网是以发射塔底部中心为圆心，以扇形状均匀向外敷设，用φ2mm～φ3mm的铜导线每

4、隔3°向外敷设一根地网线，数量为120根，地网的埋设深度一般为30cm～50cm，以不受破坏为原则。　　3地网不良的主要表现　　1、天线辐射能量有一部分损失在地面造成发射功率不足，覆盖范围缩小。　　2、主电场与副电场相位不一致，覆盖区域变化、需覆盖的区域覆盖不了，不需覆盖的区域又可收到信号。　　3、天线的辐射阻抗和输入阻抗也发生变化，使阻抗不匹配，给天线与馈线之间的匹配造成很大困难。　　4、在发射天线接地端，如配备的安全地网不合标准，易造成发射机设备遭雷击。　　为了提高天线的辐射场强，提高覆盖范围，就必须尽量减小天线损耗，

5、因此天线地网的建设不可小视。　　4地网改造理论分析　　当某地区的有效地导系数为已知时，在距离发射天线r（km）处场强可由下式决定：　　E（r）=E0（r）+P+GT（1）　　E（r）：在距离r（km）处的场强值；E0（r）：1kw有效单极辐射功率时在距离r处的场强值；P：发射功率；GT：天线增益。　　由上式可知，发射功率一定，提升天线增益，场强随之增大。而天线增益和天线辐射效率有关。天线增益（GT）是天线理想增益（G0）与天线辐射效率（η）的乘积，如下所示：　　GT=G0xη（2）　　天线辐射效率（η）是天线辐射功率（Pr

6、）比上天线辐射功率与天线损耗功率（PL）之和，如下式所示。　　η=Pr/（Pr+PL）（3）　　在辐射功率恒定的条件下，损耗功率（PL）的大小直接影响天线效率（η）。综合公式1，2，3可得出，降低损耗功率（PL）可提高天线辐射效率（η），辐射效率（η）提高天线增益GT随之增加，从而达到提升场强E（r）的目的。　　将公式3展开，得η=I2Rr/（I2Rr+I2RL），可得　　η=Rr/（Rr+RL）（4）　　将公式（2）代入公式（1），可得　　E（r）=E0（r）+P+10logG0+10logη（5）　　将公式（4）代入公

7、式（5），可得　　E（r）=E0（r）+P+10logG0+10log[Rr/（Rr+RL）]（6）　　设改进前后的E（r）为E（r）前和E（r）后，则前后两次的增益就可以通过公式（6）求得　　E（r）后―E（r）前=10log[Rr/（Rr+RL后）]-10log[Rr/（Rr+RL前）]=10log[（Rr+RL前）/（Rr+RL后）]（7）　　由于地损耗电阻计算公式为　　将相关参数带入上式，可求得相应的地损耗电阻RL，再将其带入公式（7）可计算出增益变化。　　以塔高76m的轻型塔为例，天线辐射电阻为36.6Ω，地网半

8、径r为55m不变，提升地网根数N，从120根增加至240根，降低了地损耗RL，从0.78Ω降至0.25Ω，天线辐射效率η从94.80%提升到99.30%，对于提高天线辐射效率η是有效果的，本次机房地网改造是有可实施性的。　　5地网改造具体实施　　根据上述理论分析为依据，本次改造机房在原有的120根铜线地