广播电视系统中波发射天线技术研究

引言：

当下信息技术得到快速发展，广播电视是重要信息传播媒介，它的信号覆盖质量和传输稳定性受到广泛关注。中波发射天线是连接发射系统和接收终端的关键枢纽，它的技术水平直接决定信号覆盖范围、传输效率和抗干扰能力，目前中波发射天线有数字化转型需求，也面临绿色节能技术应用挑战，还要应对复杂电磁环境下的干扰问题。

一、中波发射天线概述

（一）电磁波传播特性

中波电磁波传播主要依靠地波和天波两种方式，地波传播时电磁波沿着地球表面进行扩散，它的传播距离受地面电导率的影响显著，在土壤、海水等良导体介质当中衰减较小，能够实现数百公里范围的稳定覆盖。天波传播是通过电离层反射实现远距离传输的，白天由于D层吸收作用比较强，天波衰减情况严重，主要依靠地波进行覆盖，夜间D层消失之后E层反射作用会增强，天波能够传播到数千公里以外的地方，不过存在多径效应导致的信号衰落现象。

中波传播还具备绕射能力强特点，能够绕过障碍物实现地形复杂区域的覆盖，但随着频率不断升高绕射能力会逐渐减弱，电磁波极化方式是以垂直极化为主，这是因为垂直极化波在地面传播时衰减更小，并且便于通过垂直架设的天线实现高效辐射[1]。

（二）天线辐射原理

天线是一种能量转换装置，它的核心功能是把高频电流转化成空间电磁波。以电磁场理论为例，如果在天线导体当中通入交变电流，导体周围就会产生交变电场和磁场，这两者相互激发从而形成电磁波并向空间辐射出去。中波发射天线大多采用垂直单极子的形式，它的辐射场是由天线本身和地面镜像共同构成的，会形成以天线为中心的对称辐射图案。

辐射强度和天线高度有着密切的关联，当天线高度为四分之一波长时，辐射电阻达到最大，能量转换效率也是最高的。天线的方向性是由辐射方向图来进行描述的，中波天线在水平方向一般是没有方向性的，这样能够实现 360 度的全向覆盖，在垂直方向则会呈现出一定的方向性，通过调整天线高度和地网结构能够优化垂直面波瓣宽度，减少能量向高空辐射，进而提高地面波覆盖效率。

（三）中波频段技术特点

中波频段一般是指 535kHz到 1605kHz的无线电频率范围，它的技术特点第一个体现是波长较长，对应的天线物理尺寸相对较大，在实际应用当中需要通过缩短天线高度并且配合加载线圈补偿电抗，以此来降低工程建设方面的成本。

第二个体现是中波信号传播受环境因素的影响比较大，工业干扰、雷电冲击这类电磁噪声容易导致信噪比下降，需要通过滤波技术来提升信号的纯净度。中波频段属于共用的频段，频率资源是比较有限的，相邻电台之间需要保持足够的频率间隔来避免出现干扰情况，这对天线的频率选择性和抗干扰能力提出了更高的要求。

二、中波发射天线关键技术分析

（一）天线结构设计

中波发射天线进行结构设计时要综合考量辐射效率、带宽特性以及工程实用性方面，垂直极化天线是中波发射的主流形式，它的基本结构是由垂直辐射体、地网系统和支撑结构组合而成的，垂直辐射体一般采用金属桅杆或者铁塔，高度通常为四分之一波长或者二分之一波长，通过调整高度与直径的比例能够优化辐射电阻和机械强度[2]。

地网系统是由多根径向导线构成的，一端连接着天线底部，另一端是埋入到地下的，它的作用是降低接地电阻、减少地面波的衰减，地网的设计需要根据土壤电导率来确定导线数量、长度以及埋深。通常采用 30 至120 根铜导线，长度为四分之一波长，呈放射状均匀分布从而形成低阻抗的电流回流路径。多频共用天线技术是通过在单一辐射体上加载多个调谐网络，实现不同频率信号的同时发射，其核心是利用陷波器或滤波器隔离各频段信号以避免相互干扰，天线结构还需要考虑防风、防雷和抗腐蚀设计，辐射体采用热浸镀锌处理来提高耐久性，顶部安装避雷针并通过引下线与接地系统连接以确保在恶劣天气条件下安全运行。

（二）阻抗匹配与调谐技术

阻抗匹配的目标就是要让天线输入阻抗和馈线特性阻抗保持一致以便最大限度减少反射功率，中波天线的阻抗是由电阻和电抗这两部分共同组成，这里面电阻包含了辐射电阻、损耗电阻以及接地电阻。电抗则和天线高度、加载方式还有环境因素是相关的[3]。在实际应用当中天线阻抗会随着频率、温度以及土壤湿度的变化而发生漂移，这就需要通过匹配网络来进行相应补偿，匹配网络一般是由电感、电容元件构成的，它可以采用T型、π型或者L型这样的拓扑结构，通过对元件参数进行调整来实现阻抗变换。

自动调谐系统是现代中波发射台的核心设备，它由阻抗检测单元、控制单元和调谐执行机构组成。检测单元能够实时监测天线驻波比和阻抗参数，控制单元会根据预设算法来计算调谐量，然后驱动电机调整匹配网络中的可变电感或电容，让系统始终保持在最佳匹配状态。自动调谐系统具备快速响应能力，以此适应电离层变化、温度波动等因素引起的阻抗变化。

（三）抗干扰与电磁兼容

中波发射系统的抗干扰设计涵盖电磁干扰抑制、电磁辐射防护以及系统兼容性这三个方面，邻频干扰是中波频段主要的干扰类型，其产生的原因包含频率规划不合理、发射机杂散辐射和天线方向性不足等情况，为抑制邻频干扰需要优化发射机输出滤波器的设计。采用高Q值腔体滤波器来衰减带外杂散信号，同时要通过天线方向性设计减少对邻频电台方向的辐射，电磁辐射防护必须符合国家电磁环境控制的标准，要通过合理选择天线架设位置、控制发射功率和调整方向图，以此降低对周边敏感区域的电磁辐射水平[4]。

系统兼容性设计需考虑多台发射机共址运行时相互产生的影响，要采用独立地网、隔离变压器和定向耦合器等设备来减少系统间的干扰，同时还需要防范来自外部的电磁干扰，工业设备、电力系统以及雷电冲击等情况，要通过安装浪涌保护器、电源滤波器和电磁屏蔽室来提高系统的抗干扰能力。电磁兼容设计的核心要点是实现发射系统和周边环境以及其他电子设备的和谐共存，以此确保信号传输质量和设备能够安全稳定运行。

三、结语

对天线结构进行优化、创新阻抗匹配与调谐技术并且强化抗干扰措施，可以有效提升发射系统的稳定性和效率，把数字化改造和绿色节能技术相融合，能为中波发射天线的未来发展指明前进的方向。

参考文献

[1]吴懋贤.调频广播发射天线赋形技术与应用场景研究[J].电声技术,2025,49(05):156-158+172.

[2]青雅.广播发射天线技术维护中的故障与对策分析[J]. 电子技术,2025,54(03):232-233.

[3]万胜金.基于IoT技术的中波发射天线状态监测系统设计与实现[J].电视技术,2025,49(03):36-39.

[4]梁蓝丹.大数据时代调频广播电视发射天线技术的智能化优化与维护[J].电视技术,2025,49(02):123-125+132.