中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的組成與設(shè)計(jì)原則

文/徐文渝

1.中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)組成

1.1 預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)

我們知道，無(wú)論哪一種中波發(fā)射天線(xiàn)，對(duì)于不同的工作頻率，其輸入阻抗是不同的，如果在天線(xiàn)饋點(diǎn)上的阻抗差異太大，會(huì)給共塔網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)帶來(lái)困難，因此，必須在兩個(gè)或多個(gè)共塔頻率的饋點(diǎn)上加裝平衡網(wǎng)絡(luò)——預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，預(yù)調(diào)網(wǎng)不僅能夠平衡饋點(diǎn)上各頻率的阻抗，還能起到防雷和減少功率損耗的作用，因此也就減小了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)難度。圖1中L0、C0是兩個(gè)預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)元件。

1.2 匹配網(wǎng)絡(luò)

如果拋開(kāi)雙頻或多頻共塔和其他頻率的干擾因素，發(fā)射機(jī)饋線(xiàn)與天線(xiàn)之間只需一個(gè)阻抗匹配原則上就可以發(fā)射了，這個(gè)最基本的網(wǎng)絡(luò)就是匹配網(wǎng)絡(luò)，其主要作用是實(shí)現(xiàn)饋管特性阻抗Z與天線(xiàn)輸入阻抗R+jX之間的匹配，另外還起到降低反射、減少駐波的作用。匹配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有良好的通帶特性。中波發(fā)射匹配網(wǎng)絡(luò)都是由電感與電容（真空電容）組成，匹配網(wǎng)絡(luò)有T型、π型、Г型和倒Г型幾種組成形式。圖1分別是幾種匹配網(wǎng)絡(luò)組成形式原理圖。

圖1 匹配網(wǎng)絡(luò)的幾種組成形式

1.3 阻塞網(wǎng)絡(luò)

上面提到的是無(wú)任何干擾頻率情況下的匹配網(wǎng)絡(luò)，也可以說(shuō)是理想狀態(tài)下的匹配網(wǎng)絡(luò)，由于土地資源和其他方面的原因，一個(gè)發(fā)射臺(tái)往往同時(shí)發(fā)射多個(gè)頻率，存在著雙頻共塔或多頻共塔的情況，頻率與頻率之間相互干擾嚴(yán)重，特別是共塔頻率會(huì)存在嚴(yán)重的高頻倒送干擾，為了消除共塔頻率的相互影響，必須增加一個(gè)或多個(gè)抑制網(wǎng)絡(luò)——阻塞網(wǎng)絡(luò)。阻塞網(wǎng)絡(luò)的主要作用是抑制共塔頻率的相互影響，最大限度地阻止共塔頻率對(duì)本頻的影響。圖2是三種常見(jiàn)的阻塞網(wǎng)絡(luò)組成形式原理圖。

圖2 阻塞網(wǎng)絡(luò)的幾種組成形式

1.4 吸收網(wǎng)絡(luò)

阻塞網(wǎng)絡(luò)可以阻止共塔頻率對(duì)本頻率的干擾，對(duì)于本臺(tái)其他頻率的干擾應(yīng)該怎么處理呢?如果再增加阻塞網(wǎng)絡(luò),會(huì)使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)臃腫龐大,同時(shí)也增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的難度。由于本臺(tái)其他天線(xiàn)發(fā)射頻率相比較共塔頻率的干擾要小得多，我們可以采取被動(dòng)吸收網(wǎng)絡(luò)（也稱(chēng)陷波）的方式來(lái)消除，根據(jù)干擾的強(qiáng)度大小，采用不同的吸收方式。圖3是四種不同吸收網(wǎng)絡(luò)組成形式原理圖。

圖3 四種不同的吸收網(wǎng)絡(luò)原理圖

1.5 避雷系統(tǒng)

發(fā)射臺(tái)的發(fā)射天線(xiàn)基本都在60米以上，在當(dāng)?shù)匾菜闶亲罡叩慕ㄖ?，天線(xiàn)即作為發(fā)射體，也是最好的引雷體，因此遭受雷擊的幾率比較高，特別是雷電高發(fā)區(qū)，經(jīng)常遇到雷電損壞匹配網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機(jī)部件的事故，因此，在天饋線(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)中一定要增加避雷裝置，確保發(fā)射系統(tǒng)的安全。圖4是三種防雷網(wǎng)絡(luò)原理圖。

圖4 三種防雷網(wǎng)絡(luò)原理圖

2.天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原則

2.1 匹配、阻塞、吸收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)匹配網(wǎng)絡(luò)之前，根據(jù)頻率間隔和功率大小，做好設(shè)計(jì)規(guī)劃工作，共塔頻率之間的頻率比原理上不得小于1.1，實(shí)際上最好不要小于1.5，否則很難做到理想的匹配網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)理想的天調(diào)網(wǎng)路應(yīng)具備穩(wěn)定性和可靠性，匹配狀態(tài)良好，駐波比小于1.1，帶寬足夠大。

阻塞網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)形式和數(shù)量應(yīng)根據(jù)具體情況而定，阻塞網(wǎng)絡(luò)中的電感、電容的選用與阻塞頻率大小和頻率的間隔有關(guān)，間隔越小，功率損耗就越大，對(duì)電感電容的耐壓、功率要求就越大。常用的阻塞網(wǎng)絡(luò)有先串聯(lián)后并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和串聯(lián)回路的并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)阻塞網(wǎng)絡(luò)最終的諧振點(diǎn)應(yīng)與被阻塞的頻率一致。

至于吸收網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)的原則是：干擾頻率小于主頻率時(shí)，先并聯(lián)諧振然后再串聯(lián)電容；干擾頻率大于主頻率時(shí)，先并聯(lián)諧振然后再串聯(lián)電感。其目的是對(duì)于主頻率呈現(xiàn)高阻抗，對(duì)于干擾頻率呈現(xiàn)低阻抗或直通狀態(tài)，確保主頻率順利通過(guò)，又能最大程度的讓干擾頻率導(dǎo)入到地端。

2.2 防雷網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

在天饋線(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)中，防雷的方式有好幾種，第一種方式是增加微亨級(jí)電感和隔直流電容。由于電感具有通低頻阻高頻的特性，可以將一部分低頻雷電能量直接泄放掉；而電容具有通高頻阻低頻的特性，可以隔離一部分低頻雷電能，從而達(dá)到保護(hù)發(fā)射機(jī)端免受雷擊的目的。第二種防雷方式是加裝石墨放裝置，放電間隙按照1mm間距1kV的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定。第三種防雷方式是設(shè)計(jì)如圖5所示的防雷網(wǎng)絡(luò)，防雷網(wǎng)絡(luò)是把阻塞網(wǎng)絡(luò)、匹配網(wǎng)絡(luò)、天線(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)融為一體設(shè)計(jì)的，這樣做可以簡(jiǎn)化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得設(shè)計(jì)。

3.匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng)

3.1 元件的選擇

天饋線(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)工作在惡劣環(huán)境中，季節(jié)交替溫差比較大，在高溫高壓下工作，功率大容易遭受雷擊，因此，應(yīng)盡量使用電氣特性好、耐壓高的器件，元件留有足夠的冗余量。在電壓比較高的節(jié)點(diǎn)上，采用多只電容串聯(lián)、并聯(lián)相結(jié)合的方式，如果空間允許，電感的直徑越大越好。這樣做能保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

3.2 安裝注意事項(xiàng)

由于元件生產(chǎn)廠(chǎng)家和批次不同，質(zhì)量參差不齊，為了避免元件問(wèn)題影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在安裝之前，最好對(duì)元件特別是電容進(jìn)行耐壓測(cè)試，符合要求后才能使用；匹配網(wǎng)絡(luò)中的絕緣部件一定要安裝牢靠，避免因接觸不良而出現(xiàn)打火、放電等情況發(fā)生，電感與電感之間應(yīng)垂直擺放，避免磁耦合效應(yīng)產(chǎn)生。

3.3 通風(fēng)散熱問(wèn)題

天饋線(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)工作時(shí)會(huì)散發(fā)很大的熱量，特別是在夏季，如果天調(diào)室散熱不好，溫度可升到60度以上，高溫會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)阻抗變化，發(fā)射機(jī)駐波增大，工作不穩(wěn)定。因此，應(yīng)采取通風(fēng)降溫措施，保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。天調(diào)室的散熱方式有自然通風(fēng)、風(fēng)機(jī)散熱和地道負(fù)壓抽風(fēng)幾種方式。

結(jié)語(yǔ)

性能穩(wěn)定的發(fā)射機(jī)是安全播出的根本保證，但我們不能只重視發(fā)射機(jī)維護(hù)，而忽略了天饋線(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)良好的天饋線(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射機(jī)同等重要，我們要像維護(hù)發(fā)射機(jī)一樣勤于維護(hù)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，提高發(fā)射質(zhì)量，確保安全播出不出問(wèn)題。