周口中波轉(zhuǎn)播臺三頻共塔天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與應(yīng)用

■文/李 文

周口中波轉(zhuǎn)播臺三頻共塔天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與應(yīng)用

■文/李 文

三頻共塔技術(shù)是使用一座發(fā)射天線同時發(fā)射三套不同頻率的廣播節(jié)目。在發(fā)射頻率多、占地條件滿足不了安裝發(fā)射天線的發(fā)射臺，該技術(shù)的應(yīng)用，不但能解決多頻率發(fā)射問題，同時還能節(jié)省大量的資金和土地面積。周口中波臺原有120米的拉線塔一座，工作頻率為 1098kHz（25kW）和900kHz（10kW），雙頻共塔?，F(xiàn)新增一部603kHz（25kW）發(fā)射機。通過計算，各個頻率之間的比值均大于1.25，符合共塔的條件。進行了三頻分饋共塔，通過增加和調(diào)整阻塞網(wǎng)絡(luò)、陷波網(wǎng)絡(luò)，使三個單通道網(wǎng)絡(luò)合并成一個完整的三頻共塔天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到了預(yù)期效果。

三頻共塔技術(shù)；節(jié)省投資；預(yù)期效果

1.三頻共塔網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)條件

我們知道，三頻共塔技術(shù)對發(fā)射機的總功率、頻率間隔、天線的特性阻抗以及本臺其他頻率情況有特別的要求。河南省周口中波轉(zhuǎn)播現(xiàn)有一座120米高邊寬1米的桅桿式拉線天線，天線在三個頻率附近的的阻抗如表1所示。三臺發(fā)射機均為DAM全固態(tài)數(shù)字調(diào)制發(fā)射機，三個頻率間隔相互比值都大于1.25?？偘l(fā)射功率為60kW，原有的雙頻共塔已經(jīng)很穩(wěn)定地工作了多年，原有雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。綜上所述，實現(xiàn)三頻共塔的條件完全具備。

表1 三個頻率附近的天線阻抗值

2.三頻共塔天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則

三頻共塔天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，要求在每個頻率的支路上，必須使用兩個阻塞網(wǎng)絡(luò)分別阻塞另外兩個頻率，避免其它兩個頻率通過本頻率支路倒灌到發(fā)射機，進而對本頻率產(chǎn)生干擾。同時還要在本頻之路上分別安裝兩個餡波網(wǎng)絡(luò)，最大限度地吸收另外兩個頻率的殘留成分。除此之外，還要考慮吸收或阻塞本臺或附近其它中波頻率的干擾問題，使三個共塔頻率盡量少受外部電磁環(huán)境的干擾。根據(jù)發(fā)射節(jié)目的頻率、功率、本頻點的天線阻抗，計算出各頻率之路上的元件值大小，同時還要考慮元件的功率余量、耐壓、耐流等情況，對于電容，可以采用先串聯(lián)后并聯(lián)或先并聯(lián)再串聯(lián)的方式提高其耐壓和耐流能力；對于電感，可使用較粗的線圈提高功率的耐受力和散熱效果。

圖1 原有雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)圖

2.1 阻塞網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

阻塞網(wǎng)絡(luò)的原理是：當(dāng)L、C 并聯(lián)回路在某個頻率產(chǎn)生諧振時，諧振回路對該頻率阻抗趨于無窮大。因此采用 L、C 并聯(lián)回路作為阻塞網(wǎng)絡(luò)。在中波頻段500～1600kHz的范圍內(nèi)時，如果確定了電容C的值，就可以依據(jù)ωL=1/ωC（L=1/ ω2C）計算出L的值。在實際設(shè)計運用中，考慮對邊帶頻率的影響和市場現(xiàn)有規(guī)格等因素，最好先選定電容值，然后再選取合適的諧振線圈。三頻的阻塞網(wǎng)絡(luò)各支路電容、電感值如表2所示。

表2 三個頻率附近的天線阻抗值

2.2 陷波（吸收）網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

陷波網(wǎng)絡(luò)的作用上述已分析過，與阻塞網(wǎng)絡(luò)有所不同，餡波網(wǎng)絡(luò)是要讓其它頻率通過且入地的，因此, 陷波網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用L、C串聯(lián)諧振，利用串聯(lián)諧振后對諧振頻率呈現(xiàn)直通的原理來實現(xiàn)，但在實際運用中，又不能讓本頻通過陷波器入地，因此還要設(shè)計出一個阻塞網(wǎng)絡(luò)來阻塞本頻頻率，然后再與串聯(lián)諧振的網(wǎng)絡(luò)相串聯(lián)，從而實現(xiàn)了既不讓本頻入地，又能達(dá)到吸收另外兩個頻率的作用。由于當(dāng)?shù)赜?67kHz和828kHz兩個頻率，所以在603kHz的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)上增加了陷波網(wǎng)絡(luò)（如圖二所示）。根據(jù)公式f=1/（2π√LC），吸收567kHz的電容為809pF，電感為98μH；吸收828kHz的電容為1000pF，電感為37μH。此時，并聯(lián)3800pF的電容組，可以使網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)諧振于603kHz。

在并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)中，既有工作頻率（本頻）的電流通過，又有阻塞頻率的電流通過，根據(jù)公式：

可以得出電感、電容上的總電流ILT和ICT，考慮到發(fā)射機在滿調(diào)制（100%）的情況下，元件能承受的最大電流為總電流的1.3倍。以603kHz頻率支路網(wǎng)絡(luò)上阻塞1098kHz為例，根據(jù)公式：

已知f=603x10，f0=1098×103得出t=0.549，α=0.786。

工作電流：P=10×103RA=40

得出I=15.8A

阻塞電壓E0，根據(jù)公式得出E0=3535V，

帶入上面的公式，可以得出ILT=33.29A，ICT=25.29A

所以，在100%調(diào)制的時候，元件L承受的總電流是1.3ILT=44A，元件C承受的總電流是1.3ICT=32A

得出VL=VC=6820V

同時，考慮到100%調(diào)制時候，元件的L、C的耐壓為3VL=3VC=20460V

同理可算出其他阻塞網(wǎng)絡(luò)上元件的耐壓，如表三所示。

由于容抗和感抗具有互抵的特性，合理的選擇電感電容，使各個頻率支路上產(chǎn)生容抗與感抗相互抵消，最大限度的達(dá)到RA+j0的效果。

因為900kHz和1098kHz的天線阻抗實部都大于饋管的特性阻抗，所以，匹配網(wǎng)絡(luò)時，使用Γ型網(wǎng)絡(luò)，603kHz使用T型網(wǎng)絡(luò)，L、C的參數(shù)根據(jù)：

圖2 三頻共塔網(wǎng)絡(luò)圖

其中，W為饋管的特性阻抗；Ra為天線阻抗的實部；Xa為天線阻抗的虛部。根據(jù)參數(shù)，如三頻共塔天調(diào)網(wǎng)絡(luò)電路圖所示，即可組成三頻共塔預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)。

支路（kHz） 阻塞（kHz） 承受電壓（V）100%調(diào)制電壓（V）603 1098 6820 20460 900 6906 20718 1098 603 1164 3492 900 5222 15666 900 1098 6483 19449 603 1643 4929

3.結(jié)束語

經(jīng)過設(shè)計安裝調(diào)試后，對發(fā)射情況進行了監(jiān)聽測試，三部發(fā)射機的電聲指標(biāo)，均符合設(shè)計要求，場強測試也符合要求，至此，三頻共塔網(wǎng)絡(luò)圓滿完成。目前條件下。由于場地、資金諸多方面的限制，三頻共塔技術(shù)日益顯出它的重要性。周口中波臺在這方面做了大膽的嘗試，也可以說在自臺技術(shù)革新方面是一個新的突破。當(dāng)然還有幾個需要解決的問題，比如，發(fā)射機的穩(wěn)定性、器件的耐用性、散熱等諸多問題還有待進一步解決。

[1]唐建林 ．三頻共塔中波廣播發(fā)射機天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò).青海師范大學(xué)學(xué)報 （自然科學(xué)版），2014（2）.

[2]中短波傳播天線實用手冊.廣電無線局 ， 1987.

（作者單位：河南省周口中波轉(zhuǎn)播臺）

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1671-0134（2017）04-112-02

10.19483/j.cnki.11-4653/n.2017.04.035