中波发射台天线电磁环境改善方案研究_康晓乐.pdf

广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期76无线覆盖 Wireless Coverage传输覆盖中波发射台天线电磁环境改善方案研究【摘 要】随着我国城市化进程快速推进，原有中短波发射台所处区域逐步从城市边缘地区发展成城市中心，而通常中短波发射台功率可达数百千瓦，带来的电磁辐射污染问题越来越引起政府和周边居民重视。本文研究了某发射台四塔中波天线电磁辐射情况，并通过增加反射幕，改善了四塔中波天线背向电磁环境，减少了背向场强对发射台周边敏感区域的电磁辐射。该思路可为某些定向中波天线电磁环境改善提供参考方案。【关键词】四塔中波天线，覆盖预测分析，电磁场超标范围【中图分类号】TN822+.2 【文献标识码】A 【DOI编码】10.16171/ki.rtbe.20230001015【本文献信息】康晓乐.中波发射台天线电磁环境改善方案研究J.广播与电视技术，2023,Vol.50(1).Research on Improvement Scheme of Electromagnetic Environment of Medium Wave Transmitting Station AntennaKang Xiaole(Radio,Film and Television Design and Research Institute,China Radio and Television,Beijing 100045,China)Abstract With the rapid progress of urbanization in China,the area where the original medium and short wave station is located has gradually developed from the fringe area of the city to the city center.And the power of the medium and short wave station can usually reach hundreds of kilowatts,causing the electromagnetic radiation pollution problems that increasingly arouse the attention of the government and surrounding residents.This paper studies the electromagnetic radiation of the four-tower medium-wave antenna.By adding a reflection screen,the back electromagnetic environment of the four-tower medium wave antennas is improved,and the electromagnetic radiation of the back field strength to the sensitive area around the station is reduced.This idea can provide a reference scheme for improving the electromagnetic environment of some directional medium wave antennas.Keywords Four-tower medium wave antenna,Coverage prediction analysis,Electromagnetic field exceeding standard range康晓乐(中广电广播电影电视设计研究院，北京 100045)0 引言生态环境是关系民生的重大社会问题。而我国经济社会不断发展，各种通信电力广电设施日益增多，不断加剧电磁辐射环境的复杂程度。广播电视发射设施，特别是大型中短波发射台站的电磁污染安全问题更加突出。为了保证覆盖范围和覆盖效果，中波天线发射功率通常可达数百千瓦，但同时也在一定范围内增加了发射场区周围环境中的电磁 辐射值。广播电视发射台建设项目的主要环境污染是电磁辐射，电磁波辐射已被世卫组织列为继水源、大气、噪声之后的第四大环境污染源。电磁辐射值高于曝露控制限值水平，会对人体健康造成损坏或危害，并且会对仪器设备等造成干扰。因此，发射台建设应控制台站周边居民或者商业区等人群集中的区域的电场强度小于电磁环境控制限制（GB8702-2014）和电磁辐射环境影响评价方法与标准（HJ T 10.3-1996）中规定的相关限值。本文研究了某中短波发射台四塔定向中波天线的电磁辐射问题，并对台区综合场强进行了覆盖预测分析计算。对于定向中波天线，覆盖区位于天线辐射主向，而实际测试中，四塔定向天线前后比通常为 7-8dB，背向也会有较强的电磁辐射，同样在很大范围内面临电磁辐射超标的问题。为了给城市建设节约土地，本项目旨在探讨通过在四塔中波天线背向增加反射网，将背向电磁辐射超标范围控制在台区以内的可行性。广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期77Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖1 仿真计算采用电磁三维仿真软件，对某中短波发射台四塔中波天线进行仿真，设置天线频率为 837kHz，天线结构如图 1 所示，天线高度 160m，发射塔间距 179.2m，发射塔与反射塔之间的距离为 89.6m。经仿真计算可以得到天线垂直面和水平面方向图如图 2 所示。可以看出，天线前后比 8.1dB，天线增益 9.6dBi，主向辐射仰角 76，水平面半功率角 63.9。经过大量仿真计算，确定了在四塔中波天线背向增加反射幕的方案，并确定了反射幕的结构和位置，这一方案可以使天线的后向辐射尽可能减小，同时不影响主向辐射效果，增大天线前后比。反射幕结构及与四塔中波天线位置关系如图 3 所示，反射幕距离反射塔 100m，高度 100m，折角角度为 125。增加反射幕后，四塔中波天线水平面和垂直面方向图如图 4 所示。从图中可以看出，增加反射幕后，主向增益变为 10.3dBi，增加了 0.7dB；天线前后比明显增大，此时天线前后比 15.2dB，增大了 7.1dB；主向辐射仰角 75，水平面半功率角 61.5，影响不大。达到了减弱背向辐射，同时不影响主向覆盖，大幅度增大天线前后比的 目的。2 电磁辐射影响评价广播电视发射设施环境评价的传统电磁计算方法，依靠简易公式和简单算法，不能满足对发射台周边电磁环境精确预测的电磁环境评价要求。利用项目组自主开发图1 原四塔中波天线结构图图2 837kHz垂直面和水平面方向图广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期78无线覆盖 Wireless Coverage传输覆盖图4 增加反射器后837kHz垂直面和水平面方向图图3 增加反射器后四塔中波天线结构图广播与电视技术 2023年 第50卷 第1期79Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖的“中短波天线近区电磁场强计算程序”对台区多副不同形式不同频率的中短波天线进行电场强度覆盖预测分析。预测结果如图 5 所示，图中画线部分以内即为电磁辐射超标范围，红框以内即为 837kHz 四塔中波天线背向场强影响范围。从图中可以看出，红框内建筑非常密集，而增加反射网后，四塔中波天线背向电场超标范围有了明显缩减，被控制到台区范围以内，可以为城市建设节约大量 土地。3 结论根据实际调试测试经验，四塔定向中波天线前后比通常只能达到 7-8dB，而大功率发射时，背向场强会很大，电磁场超标范围也不可忽视。针对这一问题，本文通过大量计算，在四塔天线反射塔后方增加了反射器，大幅度增大了天线的前后比。并利用项目组自主开发的“中短波天线近区电磁场强计算程序”对台区多副不同形式不同频率的中短波天线进行电场强度覆盖预测分析。结果表明，增加反射器后，可以将四塔中波天线背向场强超标范围控制在台区以内，为城市建设节约大量土地，具有重要的社会价值和经济 价值。参考文献：1 李孝勖.广播电视技术手册-第7分册-天线M.北京:国防工业出版社,1995.2 广播电视天线电磁辐射防护规范:GY 50541995S.3 国家环境保护局.辐射环境保护管理导则 电磁辐射监测仪器和方法M.北京:中国环境科学出版社,1996.第一作者简介：康晓乐（1987），女，中广电广播电影电视设计研究院，博士。主要从事广播电视天线、电磁环境影响评价方面的研究，曾参与过小功率短波多频发射系统覆盖优化、新型小功率短波发射天线预研究、小功率中波多频发射系统研究等项目。图5 增加反射网与原有四塔中波天线电场强度覆盖预测结果对比图