中波發(fā)射擴容研究

孫棟良

1　中波廣播傳輸特點

白天沿地表面?zhèn)鞑サ牡夭?，地波衰減較小，有較強輻射能力，形成一個比較穩(wěn)定的服務(wù)區(qū)域，根據(jù)功率大小，可達數(shù)十公里，甚至達上百公里。夜間不但靠地波傳播，還靠天波傳播，隨著季節(jié)和時間不同，天波服務(wù)區(qū)不穩(wěn)定。但隨著城市經(jīng)濟快速發(fā)展，建在城郊的中波發(fā)射臺被周圍高大的樓房所包圍，道路建設(shè)不斷影響著天線區(qū)地網(wǎng)面積，導(dǎo)致原有中波發(fā)射機額定功率下發(fā)射場強覆蓋范圍縮小，周圍許多聽眾已不能更好地收聽該頻率，或根本聽不到該頻率廣播。

2　中波發(fā)射擴容實施

我臺所處地理位置為市區(qū)東南郊區(qū)，近幾年，隨著城市的發(fā)展，我臺周邊已是高樓林立，天線地網(wǎng)也遭到不同程度的破壞，嚴重影響到發(fā)射的場強覆蓋面積，聽眾反應(yīng)強烈，短時間我臺無法進行搬遷。為達到有效的覆蓋范圍，搞好廣播發(fā)射，通過技術(shù)調(diào)研，決定對我臺原有10 kW中波發(fā)射功率進行擴容。以下是我臺進行擴容的實施內(nèi)容。

所謂中波發(fā)射擴容，簡單說就是發(fā)射機增大功率發(fā)射，具體來講就是對中波發(fā)射系統(tǒng)進行增容，中波發(fā)射系統(tǒng)包括高低壓配電系統(tǒng)﹑發(fā)射機﹑天饋線系統(tǒng)，音頻信號傳輸系統(tǒng)以及輔助設(shè)施。

2.1　配電系統(tǒng)擴容

我臺高壓輸電為10 kV，然后通過變壓器變壓至配電室380V，原有的變壓器功率容量已經(jīng)不能達到要求，需要進行擴容更換。變壓器選取要根據(jù)電臺實際使用功率大小來確定，考慮到我臺擴容以后，常使用發(fā)射機數(shù)量為2部調(diào)頻1部中波，功率分別是5 kW﹑10 kW﹑50 kW，發(fā)射機效率分別為60%﹑60%﹑80%，根據(jù)公式（1）：實際輸出功率=額定輸出功率÷效率可以計算發(fā)射機實際輸出功率8.33 kW﹑16.67 kW﹑62.5 kW，發(fā)射機總功率為87.5 kW。各發(fā)射機供電為380VAC，由公式（2）：實際輸出功率線電壓×相電流得出，單相電流約為13 A﹑26 A﹑95 A；輔助電器產(chǎn)品總功率為20 kW，單相電流約為30 A，這樣所有用電設(shè)備總功率為107.5 kW，取整確定為110 kW,單相總電流約160 A，實際工作中各相電流使用并不平衡，三相總電流并不是簡單相加，而是向量運算，這里通常采用估算取倍選擇電流，查0.6/1 kV（三大一?。㏄VC絕緣（鋼帶鎧裝）國家電力電纜線表，如表1所示，留足夠余量，我們使用為120 mm2的多股銅芯電纜。我臺處城郊結(jié)合部發(fā)射機房外電電壓不穩(wěn)定，機房配有380V穩(wěn)壓電源，中波10 kW發(fā)射機時，選用50 kVA的穩(wěn)壓電源，擴容后發(fā)射機功率從10 kW增加到50 kW，機房新安裝1臺150 kVA穩(wěn)壓電源?？晒C房2部調(diào)頻，1部中波主機和一部備機供電。

表1　電力電纜線表

2.2　發(fā)射機擴容

發(fā)射機擴容采取更換發(fā)射機，從發(fā)射機廠家采購1臺50 kW中波全固態(tài)發(fā)射機作為主發(fā)射機，原有10 kW中波發(fā)射機可以作為備機使用，50 kW主發(fā)射機根據(jù)實際需要可以發(fā)射10 kW﹑25 kW﹑50 kW不同功率等級。

2.3　天饋線系統(tǒng)擴容

天線系統(tǒng)擴容時，邀請了天線廠家對天線塔體尺寸進行實際驗算，結(jié)論鐵塔不用改造，可以發(fā)射50 kW，使用自立鐵塔，理論上鐵塔每段尺寸選擇上要根據(jù)發(fā)射功率大小確定尺寸和重量。三個塔基座絕緣子選擇通常以每1 cm高度最大能承受1 kV來考慮其尺寸大小。我們的塔基絕緣子經(jīng)測算尺寸合適，不用更換，需對上下兩個對接的絕緣子中心進行清理養(yǎng)護，更換中心護套聚四氟乙烯套管，套管加厚。鐵塔底座一個塔基上裝有放電球，一端接鐵塔，另一端接地。放電球是黃銅做成，二球之間形成放電間隙，當落雷時可以使雷電流通過間隙放電而入地。兩球間隙的參考距離40～80 mm，根據(jù)擴容功率等級和當?shù)乩纂姀姸却笮?，調(diào)整兩個放電球之間距離。發(fā)射機到天線通過饋線連接，發(fā)射機輸出口阻抗50Ω，連接饋線阻抗也是50 Ω，原天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)因為功率容量只針對10 kW發(fā)射機設(shè)計，如圖1所示?？紤]到電臺所處地域夏季雷電較多，強度較大的綜合因素，技術(shù)人員對網(wǎng)絡(luò)形式進行了重新設(shè)計，使它更加有利于對雷電的防護。擴容后的匹配網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

圖1　10kW匹配網(wǎng)絡(luò)

圖2　50kW匹配網(wǎng)絡(luò)

中波發(fā)射機擴容為50 kW發(fā)射機發(fā)射后，天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)元器件的耐壓值以及功率容量已經(jīng)不能滿足擴容后的要求，需要從新更換，對原有的餅電容以及電感線圈進行更換，餅電容的耐壓值變大，原來8 mm細銅管纏繞的電感線圈更換為22 mm粗銅管纏繞的電感線圈，銅管線徑要求參照天線理論對網(wǎng)絡(luò)耐壓﹑發(fā)熱要求選擇，考慮到雷電泄放網(wǎng)絡(luò)也做了調(diào)整，適應(yīng)大功率發(fā)射，防雷效果更佳。我臺中波是一個頻率，而其他臺有中波多個頻率，大多采用雙頻共塔﹑三頻共塔，網(wǎng)絡(luò)匹配除考慮耐壓﹑發(fā)熱﹑雷電泄放外，還要考慮多個頻率之間的相互干擾，這就要求在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時考慮到頻率阻塞網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計時可以參照《中短波電波傳播和天線使用手冊》，《廣播電視技術(shù)》第7分冊。由于天調(diào)網(wǎng)絡(luò)所用元器件是電抗元件，且天線阻抗值與電抗元件值一樣都是頻率的函數(shù)。無反射匹配僅對載頻而言，在邊帶頻率上必然存在一定的反射和損耗，影響發(fā)射機的電聲指標，特別是全固態(tài)發(fā)射機尤為嚴重，甚至是機器不能正常工作。因此，對全固態(tài)機的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計﹑調(diào)整，必須考慮在整個工作寬帶內(nèi)天饋線系統(tǒng)的匹配都能符合要求。

2.4　輔助設(shè)施擴容

輔助設(shè)施包括同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)﹑連接饋線﹑饋管﹑彎頭等。同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)是為了主備發(fā)射機相互切換，10 kW和50 kW發(fā)射機應(yīng)用的同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)不同，擴容時應(yīng)更換為50 kW的同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)；連接饋線10 kW使用Ф40，50 kW應(yīng)使用Ф80饋線；50 kW發(fā)射機輸出口到同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)連接饋管和彎頭都應(yīng)采用Ф80銅硬饋，原來發(fā)射是用兩臺10 kW發(fā)射機主備發(fā)射，連接硬饋采用Ф40饋管和彎頭，同軸開關(guān)端口用Ф80轉(zhuǎn)換Ф40的變換接頭，連接天線的Ф40饋線到同軸開關(guān)采用Ф80轉(zhuǎn)換Ф40旳法蘭盤。50 kW饋線直接采用Ф80法蘭盤連接到同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)。

2.5　音頻信號傳輸系統(tǒng)

采用雙路傳輸，一路微波，一路光纜，兩路自動切換；第三路音頻補白，在微波﹑光纜沒有信號時自動填補音樂，在中波發(fā)射機擴容時音頻信號不用變動，不多敘述。

3　中波擴容的結(jié)果

通過擴容可以滿足發(fā)射要求，發(fā)射場強加大，覆蓋范圍可以保持到原來，曾經(jīng)不能或收聽效果差的聽眾可以再次收到我臺的節(jié)目。但發(fā)射機功率增加后，季節(jié)氣候變化對發(fā)射機天線零位變化明顯，這就要求在夏季調(diào)整一下天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，冬季再調(diào)整一次，以保證安全播出。附近有線電話雜音加大，采用光纜傳輸可以有效改善。

4　結(jié)語

中波擴容實施過程中，根據(jù)中波發(fā)射特性，中波發(fā)射機加大功率發(fā)射，可以有效增加電場強度﹑信號覆蓋范圍，但完成中波擴容改造是一項系統(tǒng)工程，需要前期研究核算，大量考量?？紤]電臺停機時間有限。實施工程環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣，中波發(fā)射擴容工程艱巨，只有做好前期準備工作，才能事半功倍。

參考文獻：

[1]李孝勖.廣播電視技術(shù)手冊[M].北京:國防工業(yè)出版社,1995.

[2]蘇英智,丁冬宜.中短波電波傳播和天線使用手冊[M].北京:廣電部無線電臺管理局,1987.