溫度對低段工作頻率全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗影響與改進(jìn)

蔡鴻雁

摘要：阻抗變化與溫度密切相關(guān)，特別是500-700kHz低頻段，阻抗變化受溫度影響尤其嚴(yán)重。本文試從加頂負(fù)荷法、預(yù)調(diào)法、阻抗調(diào)整法角度分析，研究了溫度對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗的影響，并提出了一些看法。

關(guān)鍵詞：溫度 天調(diào)網(wǎng)絡(luò) 實(shí)部 虛部 阻抗匹配 反射功率

1 負(fù)載阻抗預(yù)調(diào)法

把標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載阻抗Z0=75+j0（或50+j0），人為設(shè)定在實(shí)部RL取75-100Ω；虛部設(shè)定在XL取感性+j（0-10）Ω。當(dāng)春季某溫度下，預(yù)調(diào)的負(fù)載阻抗ZL=RL+jXL由于夏季來臨，溫度升高而發(fā)生變化。即實(shí)部減小，虛部感性減弱，容性增強(qiáng)。目的是隨著溫度的升高，預(yù)調(diào)阻抗ZL=RL+jXL逐漸逼近標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載阻抗Z0=75+j0這一值。最終使發(fā)射機(jī)的輸出阻抗與天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗盡可能的良好匹配。

之所以負(fù)載阻抗值受溫度升高會發(fā)生變化，首先是因?yàn)橹绷⑿崩€鐵塔高度一般是給定的，為76m或88.5m等。對低段工作頻率，鐵塔高度H無法達(dá)到（0.3-0.53）λ倍的波長，即H/λ=0.3-0.53。也就是說給定現(xiàn)成的天線高度不符合H/λ輸入阻抗曲線這一關(guān)系。其次，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中電感、電容元器件受溫升影響而發(fā)生參數(shù)變化，直接造成負(fù)載阻抗失諧。再次，同軸電纜或饋管受溫升影響，其衰減系數(shù)也對天調(diào)阻抗失配有一定的關(guān)系。

下面我們用幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在矢量圖中找出變化的規(guī)律，來論證負(fù)載阻抗預(yù)調(diào)法的正確性。

如圖一為負(fù)載阻抗隨溫度變化的曲線。

同時603kHz工作頻率在22℃，調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)阻抗是78.5+j1.3，連續(xù)開機(jī)20分鐘后再測天調(diào)阻抗是72.5-j1.5。從圖中可知603kHz工作頻率負(fù)載阻抗點(diǎn)都隨著溫度的升高從R軸上方一點(diǎn)（純電阻R軸上）向下方偏左移動。這說明溫度與負(fù)載阻抗確有一定的變化關(guān)系。同理，工作頻率639KHz的兩組阻抗點(diǎn)也是隨著溫升向下方偏左移動。這樣在圖上通過幾組數(shù)據(jù)的分析，最終印證了某種溫度下調(diào)配好的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗由于溫度的持續(xù)升高而發(fā)生變化。即實(shí)部逐漸減小，虛部向容性趨勢發(fā)展的變化規(guī)律。因此當(dāng)春季預(yù)調(diào)阻抗值約取為ZL=RL+jXL，當(dāng)溫度逐漸升高至夏天最熱時，實(shí)部與虛部逐漸逼近Z0=75+j0這一標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載阻抗值。如果在夏天最高溫度，阻抗實(shí)部小于75Ω、虛部也小于0顯容性時，可調(diào)整發(fā)射機(jī)面板上方的阻抗微調(diào)，來彌補(bǔ)匹配到Z0=75+j0阻抗上。

需要說明的是，在冬季，天調(diào)阻抗變化不是太明顯，反射功率不太大，固態(tài)發(fā)射機(jī)不至于過流保護(hù)，還能較正常工作。較小天調(diào)阻抗變化的影響也可以用發(fā)射機(jī)阻抗微調(diào)來彌補(bǔ)。其次，當(dāng)工作頻率高于700kHz至1000kHz以后時，在溫度升高的情況下，該天調(diào)阻抗實(shí)部減小逐漸緩慢，虛部向感性趨勢發(fā)展。這一點(diǎn)與前面恰好相反。因此，工作頻率逐漸升高時，網(wǎng)絡(luò)阻抗受溫度升高的影響逐漸減弱。再次，邊頻反射與反射功率不同之處是：邊頻反射是吸收網(wǎng)絡(luò)沒有設(shè)計(jì)好，反射功率表頭隨著音頻信號的增大而擺動；反射功率是天調(diào)阻抗與發(fā)射機(jī)輸出阻抗不匹配所致。如溫度升高造成天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗發(fā)生變化就是很重要的原因。相同之處是：都是在低段工作頻率的固態(tài)發(fā)射機(jī)中產(chǎn)生。

2 阻抗微調(diào)法

阻抗調(diào)整如何匹配天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的阻抗，下面來論述：

如圖二所示：它是全固態(tài)發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)阻抗微調(diào)電路。它的功能是：經(jīng)過調(diào)節(jié)L4（實(shí)部）、L3（虛部），使發(fā)射機(jī)反射功率下降為零，從而保證發(fā)射機(jī)的安全運(yùn)行。工作原理：當(dāng)可調(diào)L4內(nèi)的旋轉(zhuǎn)鼓全部旋入L4內(nèi)（無調(diào)節(jié)余地了），說明調(diào)載L4的電感量增大。為了使4有可調(diào)余地，需要把L4電感短接夾子向鼓的方向移動2-4圈或更多些。同樣，當(dāng)可調(diào)L4內(nèi)的旋轉(zhuǎn)鼓全部旋出L3外（L3也無調(diào)節(jié)余地了），說明調(diào)諧電感L3的電感量減小。為了能有余地，需把L3的短接夾子向鼓的反方向移動2-4圈或到頭。

天調(diào)阻抗變化與阻抗匹配的關(guān)系是：若溫升，天調(diào)阻抗實(shí)部減小、虛部向容性變化時，阻抗微調(diào)電路中調(diào)載電感L4內(nèi)的鼓逐漸旋入以至到頭，這時需要把L4的短接夾子向鼓的方向移動2-4圈或更多以減小電感量；同樣把L3調(diào)諧電感內(nèi)的鼓逐漸旋出以至全部旋出。為了增大電感，需要把L3短接夾子向鼓的反方向移動2-4圈或全部短接。

同理：對于預(yù)調(diào)阻抗ZL=RL+jXL，需要阻抗調(diào)整匹配，反射才最小，發(fā)射機(jī)才有最佳工作狀態(tài)。其調(diào)整方法恰好與溫升時的阻抗的調(diào)整方法相反。

之所以要阻抗調(diào)整，是因?yàn)樘煺{(diào)阻抗受溫度升高的影響而發(fā)生變化，即實(shí)部減小，虛部向容性趨勢發(fā)展。那么，發(fā)射機(jī)的輸出網(wǎng)絡(luò)阻抗微調(diào)恰好要調(diào)整至變化的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗上，發(fā)射機(jī)才能良好的運(yùn)轉(zhuǎn)。

需要注意的是，全固態(tài)脈寬機(jī)與全固態(tài)數(shù)字機(jī)末級槽路的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的基本一樣，采用的T型網(wǎng)絡(luò)。調(diào)載、調(diào)諧電感內(nèi)的鼓最大能旋進(jìn)電感的1/4處（調(diào)節(jié)有限），移動電感的短接夾子以增大電感或減小電感量?？赡軐Πl(fā)射機(jī)指標(biāo)有影響，這個可以調(diào)整調(diào)制推動電路等相應(yīng)部件來彌補(bǔ)。

3 天線加頂負(fù)荷法

如果76米塔用于700kHz（如603kHz）以下的廣播頻率，天線若不加頂，自身的Q值就很高，帶寬很窄。夏季溫度很高時，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗變化很大，極不穩(wěn)定，邊帶駐波比容易產(chǎn)生。要想獲得良好的通帶特性是相當(dāng)困難的，這就需要加頂負(fù)荷。

斜拉線加頂，其長度不超過垂直天線的一半。當(dāng)工作頻率在500-700kHz之間時，天線輸入阻抗在10-35Ω之間，斜拉線長接近天線的一半；當(dāng)工作頻率高于700kHz后，斜拉線長逐漸變短，天線的有效高度減少。

之所以加頂負(fù)荷，是因?yàn)槟茉黾犹炀€的有效高度，改變天線鐵塔的電流分布，天線的有效高度不小于1/4λ。對于我們廣播事業(yè)的發(fā)展是經(jīng)濟(jì)可行的辦法。同時，有效高度的增加能提高天線的輸入阻抗，給調(diào)配帶來方便。更重要的是減弱溫升對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗的影響，發(fā)射機(jī)阻抗調(diào)整也不至于大動，就能良好的工作。

如上海市某全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的工作頻率為540kHz，但其鐵塔高度約為165m。它符合波長與塔高H/λ輸入阻抗曲線的技術(shù)要求，這就是它能在很熱的天氣條件下能正常工作的原因所在。

所以，當(dāng)工作頻率較低，塔高在0.3λ-0.53λ之間（0.4λ附近除外），全固態(tài)中波脈寬機(jī)或數(shù)字機(jī)的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗在受溫升而變化的情況下，采用負(fù)載阻抗預(yù)調(diào)法、槽路阻抗調(diào)整法、天線鐵塔加頂負(fù)荷法的辦法就能很好的解決負(fù)載阻抗變化對固態(tài)發(fā)射機(jī)的影響。也是目前經(jīng)濟(jì)可行的有效辦法。這三種改進(jìn)辦法將對廣播的安全播出有著重要的意義。

4 結(jié)束語

三種方法，首先用加頂負(fù)荷法。它可以相對減弱溫度對負(fù)載阻抗的影響。其次，再進(jìn)行預(yù)調(diào)法及阻抗微調(diào)法。這樣對負(fù)載阻抗改進(jìn)就容易些。阻抗調(diào)整中的調(diào)載、調(diào)諧實(shí)際調(diào)整的是電容。在阻抗微調(diào)法的過程中，T型網(wǎng)絡(luò)能在駐波比1.5以內(nèi)經(jīng)過調(diào)載、調(diào)諧電感，使全固態(tài)發(fā)射機(jī)反射功率下降為零。這三種方法也適用于錐面頂負(fù)荷小型中波發(fā)射天線，效果不錯。

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