探索中波發(fā)射機(jī)運(yùn)行的環(huán)境

冀養(yǎng)正

摘 要：本文主要討論中波發(fā)射機(jī)，要安全、優(yōu)質(zhì)播出，穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行所需要的環(huán)境。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)系統(tǒng)；音頻系統(tǒng)；天饋線系統(tǒng)；接地系統(tǒng)

在一個廣播發(fā)射系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)要正常運(yùn)行，發(fā)揮其應(yīng)有的效能，還必須具備安全可靠的電網(wǎng)系統(tǒng)、優(yōu)質(zhì)的音頻系統(tǒng)、性能優(yōu)良的天饋線系統(tǒng)和良好的接地系統(tǒng)。

1 電網(wǎng)系統(tǒng)

電源是發(fā)射機(jī)的能源動力部位，其重要性是毋庸置疑的。為了保證發(fā)射機(jī)供電電源的不間斷，一般發(fā)射臺采用主、備電網(wǎng)供電，條件許可的還可以采用專線供電，有的發(fā)射臺還采用柴油發(fā)電機(jī)供電作備份。任何發(fā)射機(jī)只能在允許的電源電壓、頻率范圍內(nèi)運(yùn)行，超出工作的范圍，發(fā)射機(jī)將實(shí)行保護(hù)關(guān)機(jī)。電源電壓變化的范圍一般在額定電壓的上下10%左右。電網(wǎng)系統(tǒng)包括高壓配電柜、電力變壓器、低壓配電柜、調(diào)壓器。高壓配電柜完成對外電的開關(guān)和主、備切換，電力變壓器完成對外電由10KV到380V的變換，低壓配電柜完成對機(jī)房的用電設(shè)備，主要是發(fā)射機(jī)的電源分配、主備切換、度量和監(jiān)測。需要注意的是在配備電源線的時候，導(dǎo)線的截面積一定要有足夠的冗余量，否則可能會造成電源線的電壓降過大，致使發(fā)射機(jī)不能正常工作，嚴(yán)重時會加速電源線的發(fā)熱老化，甚至?xí)鸲搪菲鸹?。重視電源設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，是保證發(fā)射機(jī)安全正常運(yùn)行所必須的。

2 音頻系統(tǒng)

音頻系統(tǒng)是中波發(fā)射機(jī)的節(jié)目源，包括信號傳輸設(shè)備和音頻處理設(shè)備。信號傳輸設(shè)備完成節(jié)目信號從制作中心到發(fā)射臺的傳輸。為了節(jié)目信號傳輸?shù)陌踩煽?，通常至少要采用兩種傳輸手段。目前，一般的傳輸手段有衛(wèi)星傳輸、微波傳輸、光纜傳輸、電纜傳輸、調(diào)頻傳輸，具體采用哪種手段傳輸，可根據(jù)傳輸距離的遠(yuǎn)近和運(yùn)行成本的高低來選擇。音頻處理設(shè)備主要包括音頻切換器和音頻處理器。音頻切換器完成從多路輸入的音頻信號源中，選擇一路輸出，作為發(fā)射機(jī)的輸入信號。音頻處理器完成對進(jìn)入發(fā)射機(jī)的音頻信號進(jìn)行限幅、動態(tài)范圍的壓縮和音質(zhì)的優(yōu)化處理。發(fā)射機(jī)運(yùn)行時，需要兼顧音頻質(zhì)量和廣播節(jié)目的收聽響度兩個方面。為了提高廣播節(jié)目的收聽響度，對中波發(fā)射機(jī)輸入信號要進(jìn)行限幅和動態(tài)范圍的壓縮，否則，信號的動態(tài)范圍過大時，會引起發(fā)射機(jī)調(diào)幅度的異常，有時調(diào)幅度會很大，以致引起發(fā)射機(jī)的過調(diào)幅和不穩(wěn)定；有時調(diào)幅度會很小，達(dá)不到廣播的質(zhì)量要求。但是信號的動態(tài)范圍也不能過分地壓縮，否則廣播節(jié)目信號將會失去高低起伏、生動感人的整體效果，音質(zhì)變差。音頻處理器還能對輸入的音頻信號進(jìn)行預(yù)加重、削波失真的補(bǔ)償以及非對稱地輸出，從而改善音質(zhì)。音頻處理器對中波發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和提高廣播節(jié)目的播出質(zhì)量非常重要。

3 天、饋線系統(tǒng)

發(fā)射機(jī)輸出的射頻功率，要經(jīng)過饋線、傳輸?shù)教炀€ 。在傳輸?shù)逆溌飞?，發(fā)射機(jī)的輸出阻抗、饋線的特性阻抗、天線的輸入阻抗一定要匹配，否則，就會在傳輸鏈路上產(chǎn)生反射波。反射波的存在，不僅增大了傳輸損耗，降低了傳輸效率，而且也降低了饋線和鏈路上其它元器件的功率容量，增大了損壞的風(fēng)險。通常情況，發(fā)射機(jī)出廠時，廠家會根據(jù)用戶所配用饋線的特性阻抗，將發(fā)射機(jī)的輸出阻抗調(diào)整到要求數(shù)值上。在饋線與天線之間要設(shè)置阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。在設(shè)計匹配網(wǎng)絡(luò)時，除了要考慮在載波點(diǎn)上阻抗匹配外，還要考慮到匹配網(wǎng)絡(luò)的通頻帶特性，盡量做到帶內(nèi)曲線平坦，帶內(nèi)向帶外過度時要陡直。常用的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)有倒L型網(wǎng)絡(luò)、T型網(wǎng)絡(luò)和π型網(wǎng)絡(luò)。在發(fā)射機(jī)的運(yùn)行中，傳輸鏈路的阻抗匹配狀態(tài)經(jīng)常會發(fā)生變化，引起變化的因素有，鏈路上的元器件質(zhì)量變差、季節(jié)氣候的變化、以及其它外界因素造成的破壞，例如元器件被盜或人為的損壞、老鼠等小動物死在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)；籠型饋線由于冬、夏氣溫的落差，造成的金屬線材的熱脹冷縮而產(chǎn)生的松緊變化。傳輸鏈路上的設(shè)備維護(hù)一定要引起重視。

天線不僅可以將傳輸線送來的射頻已調(diào)波電能轉(zhuǎn)換成向空間傳播的電磁波能量，也能接收空間電磁波能量并轉(zhuǎn)換成射頻電能，再通過饋線倒送給發(fā)射機(jī)，對發(fā)射機(jī)形成干擾。干擾信號一般來自本地發(fā)射的其它射頻信號，為此在饋線和天線之間要設(shè)置陷波網(wǎng)絡(luò)，來抑制這些高頻信號。有的發(fā)射系統(tǒng)，為了防止二次載頻諧波發(fā)射，在饋線和天線之間，還設(shè)置有二次諧波抑制網(wǎng)絡(luò)。在設(shè)計這些網(wǎng)絡(luò)時，Q值一般要大些，以保證網(wǎng)絡(luò)有較高的的選擇性。

使用廣泛的中波天線是桅桿式單塔天線或自立塔天線，天線的最佳高度是0.5個波長，但也可以在0.3—0.5個波長之間根據(jù)服務(wù)范圍、投資規(guī)模和場地大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。一般不宜選擇在0.4個波長附近的阻抗諧振區(qū)內(nèi)，因?yàn)榇藭r輸入阻抗變動劇烈，將引起天調(diào)網(wǎng)絡(luò)調(diào)配的困難，而且輸入阻抗很不穩(wěn)定，容易受到環(huán)境的影響。

中波饋線多采用明線式籠型饋線，也可選用傳輸效果好的射頻電纜（饋管）。饋線一般由內(nèi)、外兩層導(dǎo)線組成，形成兩個籠型。內(nèi)、外層導(dǎo)線間用絕緣子分開。內(nèi)層導(dǎo)線是饋電的；外層導(dǎo)線是接地的，起屏蔽作用，以減少沿內(nèi)層導(dǎo)線傳輸?shù)母哳l能量以輻射的形式外泄損耗。為了減少傳播損耗，應(yīng)沿著饋線的線路，在地面下埋設(shè)地線，地線應(yīng)沿著每根饋線桿與饋線的外層導(dǎo)線相連。根據(jù)所傳輸功率的大小，中波發(fā)射系統(tǒng)所采用的饋線也有所不同。50KW以下的多為六線式饋線，特性阻抗為230歐；50KW以上的多為多線式籠型饋線，特性阻抗為75歐或150歐。射頻電纜也叫同軸電纜，也是由內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體以及支撐內(nèi)、外導(dǎo)體的介質(zhì)組成的。選擇饋管時應(yīng)考慮特性阻抗、額定功率、衰減量、和承受的電壓。為了兼顧功率容量和擊穿電壓，饋管的特性阻抗通常選用50歐，與之配套使用的電纜插頭、電纜插座、同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)的特性阻抗也應(yīng)為50歐。需要注意的是，饋管用于中波時，通過的電流較大，一定要保證電纜插頭和插座間接觸良好，否則，會因過熱而引起損壞。

對中波來說大地是中波接地天線的回路，當(dāng)電流通過大地時會產(chǎn)生損耗。為了減少這種損耗，提高天線的發(fā)射效率，要在中波天線場地鋪設(shè)地網(wǎng)。鋪設(shè)地網(wǎng)的要求是，接地電阻要小，導(dǎo)電性能要高。所以鋪設(shè)地網(wǎng)時要注意，要選用銅質(zhì)的材，形狀做成以天線底座為中心向四周輻射的形狀，每個輻條的最佳長度為0.5個波長左右；在天線底部，要埋設(shè)一個接地棒，埋設(shè)深度為電流的集膚深度；在天線底座絕緣子的屏蔽銅皮上，接一個銅質(zhì)的匯流條，把地網(wǎng)導(dǎo)線的始端均勻地分布并焊接在此匯流條上；天線附近的地網(wǎng)導(dǎo)線應(yīng)敷設(shè)在接近大地表面的地方，以減少損耗；在其它地方，埋設(shè)深度一般在30-50CM左右，以不受破壞為原則；在天線基礎(chǔ)的地網(wǎng)匯集處，要用低阻抗的導(dǎo)體如寬銅皮與天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的地焊接在一起。

天線通常是發(fā)射臺附近最高的建筑物，很容易招引雷電，雷電流非常大，如果不采取避雷措施或避雷措施不當(dāng)，雷電將會對發(fā)射機(jī)以及其它設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞。避雷的原則是使雷電流順暢地入地或阻斷、減小雷電流。中波天線避雷的工作原理如圖1

圖中的ZZ是在天線底部設(shè)置的一對空有間隙的半圓形金屬放電球，間隙根據(jù)天線底部的工作電壓調(diào)整，CAP是一對空有間隙的圓柱形石墨放電球。它有良好的放電特性，其放電電壓的變化隨著面積的增加而降低，在其接地的一端再串套約40-50個小磁環(huán)。這樣在天線受雷時，能提高發(fā)射機(jī)的短路射頻阻抗，保護(hù)發(fā)射機(jī)。L0是一個微亨級的電感。雷電主要的能量集中在低頻和直流部分，L0主要作用是為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)提供一個對地的靜電放電通路，由于電感線圈的感抗較小，線徑較粗，有利于雷電的能量入地。C0是一個隔離電容。由于雷電的能量主要集中在低頻和直流部分，C0阻止了雷電的能量通過天天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入發(fā)射機(jī)。由于是防雷器件，所以C0的伏安量、耐壓值越大越好。

4 接地系統(tǒng)

發(fā)射機(jī)房內(nèi)合理的接地布線、較小的接地電阻對中波發(fā)射機(jī)是非常重要的，接地系統(tǒng)是否優(yōu)良不僅影響發(fā)射機(jī)的技術(shù)指標(biāo)，而且還會影響到發(fā)射機(jī)安全穩(wěn)定的工作。接地系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)的接地、射頻輸出接地和音頻設(shè)備的接地。在接地時三者應(yīng)該集中一點(diǎn)，避免串聯(lián)連接，以免引起發(fā)射機(jī)接地電位的懸浮和相互間的串?dāng)_；如果有條件，最好做到一部發(fā)射機(jī)對應(yīng)一個地井。對地井的一般要求是：深挖2米以上的土坑，最好能見到地下水，埋下0.5左右見方的銅板，并焊接上粗銅棒作為引出線。如果土壤干，還應(yīng)在銅板的上下填埋降阻材料如鹽和木炭等。