中波天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)新增阻塞網(wǎng)絡(luò)實(shí)例

李求實(shí)

【摘要】廣播是現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)重要的媒介，做好廣播的傳輸提高廣播的傳輸效率和質(zhì)量是廣播發(fā)射建設(shè)中的重要任務(wù)，也是難度較高的建設(shè)部分。中波是廣播傳輸發(fā)射中的一個(gè)重要的方式，有天空波和地面波兩種傳輸方式，而在中波廣播的傳輸中兩者同時(shí)進(jìn)行，導(dǎo)致中波的傳輸距離受到環(huán)境、區(qū)域、氣候等因素的限制。要保證中波廣播的傳輸發(fā)射效果，就要做好改造和調(diào)試的工作，本文就以廣東省九0九廣播電臺(tái)為例，將702KHz天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行612KHz阻塞電路改造，具體如下。

【關(guān)鍵詞】中波發(fā)射機(jī);天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò);阻塞網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TN94? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2020.21.002

隨著我國(guó)廣播事業(yè)的快速發(fā)展，基層中波臺(tái)站會(huì)在原有播出頻率基礎(chǔ)上增加新的頻率。該新頻率實(shí)施后，會(huì)對(duì)原有的頻率造成干擾，在發(fā)射機(jī)端反射功率會(huì)增加，天線零位也隨之增大。因此，這就需要對(duì)反射功率增大的發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造和調(diào)試。

1. 設(shè)計(jì)的原理

中波廣播發(fā)射臺(tái)一般情況下是有多臺(tái)發(fā)射機(jī)在不同的頻率下工作。要滿足多部發(fā)射機(jī)在不同頻率工作，很多地區(qū)采用的天線匹配網(wǎng)絡(luò)、天線和阻塞網(wǎng)絡(luò)，采用同一反射塔一般使用雙頻、三頻和多頻共塔，只是在發(fā)射頻率上要求必須要間隔100k以上，每?jī)蓚€(gè)共塔之間的頻率不低于1.25即可安全作業(yè)。不然，不僅增加電臺(tái)的經(jīng)濟(jì)成本，還會(huì)增加維護(hù)工作的困難度。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，廣播數(shù)字化成為當(dāng)今改造的重要技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與傳統(tǒng)的電子發(fā)射機(jī)有一定的區(qū)別，要求更加的高效和細(xì)致。不僅是需要考慮載波電上的阻抗匹配，還要考慮通帶內(nèi)的幅頻特殊性，對(duì)于阻帶要具備足夠的衰減作用，簡(jiǎn)單而言就是不僅僅是要讓通帶內(nèi)的廣播信號(hào)不破損通過，同時(shí)還要阻止其他的干擾信號(hào)通過，特別是鄰近信號(hào)的倒送問題，這就需要匹配網(wǎng)絡(luò)和阻塞網(wǎng)絡(luò)，來阻止這種信號(hào)的干擾。另外，不同的區(qū)域、氣候區(qū)別、季節(jié)變化、泥土干濕等都容易影響天線和發(fā)射機(jī)接地電阻。

2. 兩種網(wǎng)絡(luò)的介紹

2.1 匹配網(wǎng)絡(luò)

匹配網(wǎng)絡(luò)就是將饋線的特性阻抗W和天線輸入阻抗Rin+jXin相匹配的網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到減少反射波和降低饋線駐波比的作用，使天線獲得最大的入射功率。匹配網(wǎng)絡(luò)是一種四端網(wǎng)絡(luò)，通過串、并聯(lián)阻抗變換來進(jìn)行阻抗匹配，常見的有Γ型、T型和π型匹配網(wǎng)絡(luò)。匹配網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)元件少、易調(diào)整的優(yōu)勢(shì)，所以使用度較高。網(wǎng)絡(luò)匹配的元件值是根據(jù)實(shí)測(cè)天線輸入阻抗來進(jìn)行計(jì)算和確定。發(fā)射機(jī)的輸出功率，是需要一定基數(shù)功放模塊的輸出電壓進(jìn)行疊加，進(jìn)而得到相應(yīng)的功率。當(dāng)負(fù)載是純阻并達(dá)到要求阻值，各功率場(chǎng)效應(yīng)管工作處于開關(guān)狀態(tài)，加之場(chǎng)效應(yīng)管上的電壓和電流之間的相位差達(dá)到90度左右時(shí)，功耗很低，但是整機(jī)的效率會(huì)變得非常的高，因此對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)的要求也相應(yīng)的提高。

2.2 阻塞網(wǎng)絡(luò)

天線具有互逆性，發(fā)射天線其也是接收性能較強(qiáng)的天線，當(dāng)其它的發(fā)射機(jī)在工作或距離很近時(shí)，該天線會(huì)接收到高頻電壓，叫做射頻倒送。其對(duì)以往的電子管發(fā)射機(jī)有非常巨大的影響，同樣對(duì)現(xiàn)今使用的全固態(tài)發(fā)射機(jī)也有著不小的干擾。對(duì)于電子管發(fā)射機(jī)而言，其主要的影響表現(xiàn)為串音，電子管本身具有較高的電壓承受力，且能承受的熱損耗較大，但電子管的非線性和高輸入阻抗在末級(jí)槽路就會(huì)產(chǎn)生出較強(qiáng)的串音。對(duì)于全固態(tài)發(fā)射機(jī)而言，也會(huì)產(chǎn)生不同程度的雜、串音，但是相比電子管影響較小，因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管工作于開關(guān)狀態(tài)，且內(nèi)阻較低。但是危害還是存在的，其一是射頻電壓倒送過大，會(huì)導(dǎo)致駐波比檢測(cè)電路報(bào)警，啟動(dòng)自我保護(hù)動(dòng)作，直接封鎖發(fā)射機(jī)輸出功率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)降低發(fā)射機(jī)輸出功率，使其功率發(fā)不出，影響發(fā)射機(jī)的高效率，造成因場(chǎng)強(qiáng)不夠使播出效果不能滿足用戶的需求。其二是射頻電壓倒送到開關(guān)狀態(tài)的功放電路上，就必須要求激勵(lì)波形有陡峭的前后沿，才能讓場(chǎng)效應(yīng)管的功耗減小。如果倒送嚴(yán)重的情況下，與本機(jī)激勵(lì)電壓疊加，激勵(lì)波形發(fā)生改變，有可能使管子功耗加大，進(jìn)而瞬間損壞大量的場(chǎng)效應(yīng)管。一般根據(jù)射頻倒送能量的大小、倒送頻率與工作頻率間隔的遠(yuǎn)近等因素，可以在在天線調(diào)配室里增設(shè)濾除鄰頻信號(hào)的阻塞網(wǎng)絡(luò)。

阻塞網(wǎng)絡(luò)就是將容性阻抗元件與感性阻抗元件并聯(lián)，組合成的諧振網(wǎng)絡(luò)，一般較為常見的就是LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于阻塞網(wǎng)絡(luò)的選?。阂灰ㄟ^本頻信號(hào)，二要阻塞它頻信號(hào)。通過本頻時(shí)阻抗不要太大，阻塞它頻時(shí)，不但要在載頻處呈現(xiàn)出很大的阻抗，而且在上下邊頻處也要呈現(xiàn)較大阻抗。

設(shè)計(jì)阻塞網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為了制作方便可以先選定電容的容量值，然后通過計(jì)算匹配出合適的電感與之諧振，同時(shí)輔助使用平衡電橋進(jìn)行多次的測(cè)量和糾正。L、C并聯(lián)電路的阻抗可用此式表示：1/Z=1/R+1/JωL+1/JωC，其中R為電感線圈和電容器的等效電阻。從此式中可以看出，為了增大Z，就必須加大電感量或是減小電容量來達(dá)到阻塞的目的。所以，在實(shí)際選取阻塞網(wǎng)絡(luò)的電感時(shí)，要考慮電感L線徑粗些，因?yàn)椴⒙?lián)諧振為電流諧振內(nèi)部流過電感的電流特別大，電容C的伏安量也要大一些的器件。這樣設(shè)計(jì)出來的阻塞網(wǎng)絡(luò)阻塞效果好，更加適用于實(shí)際工作需要。

除此之外，一個(gè)中波臺(tái)多部發(fā)射機(jī)在不同頻率工作，頻率間隔較近，容易造成幾個(gè)頻率同時(shí)干擾與之相近同一頻率發(fā)射機(jī)的現(xiàn)象。從天線串入鄰近頻率的干擾電壓情況，在受干擾發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中阻塞網(wǎng)絡(luò)可以有針對(duì)性是一個(gè)或者多個(gè)，來幫助消除頻率之間的干擾現(xiàn)象。阻塞網(wǎng)絡(luò)可以是并聯(lián)旁路的L、C串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，或者是L、C并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，類型多樣，通常發(fā)射臺(tái)站都會(huì)根據(jù)實(shí)際選擇經(jīng)濟(jì)安全的一種。在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中加入阻塞網(wǎng)絡(luò)后，還需要重新調(diào)試和調(diào)整，保證天線和饋線完整匹配。

3. 實(shí)例分析

3.1 實(shí)例情況

以廣東省九0九廣播電臺(tái)為例，該臺(tái)共有八個(gè)頻率。近年來新增了一個(gè)中波頻率612kHz（1KW），運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)對(duì)與之頻率相近的702kHz（10KW）發(fā)射機(jī)造成干擾，該發(fā)射機(jī)天線零位增加了0.8-1.0V，反射功率是117W。因此，需要在702kHz的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中新增對(duì)612kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。

圖1阻塞612KHz網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.2 并聯(lián)諧振電路

它是612kHz阻塞網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖，其電路由電感線圈L1、L2和電容器C1組成。其中，可變電感L1和電容器C1組成一個(gè)串聯(lián)諧振電路，諧振于發(fā)射機(jī)的工作頻率702kHz;再與可變電感L2組成并聯(lián)諧振電路，用以阻塞612kHz干擾信號(hào)。L2并聯(lián)旁路的L1、C1串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，這樣做不僅可以起到阻塞612kHz干擾信號(hào)的作用，又可以旁路702kHz，使其對(duì)702kHz天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的阻抗影響較小，有利于后期的調(diào)試與調(diào)整?？梢韵冗x定電容器C1容量，根據(jù)諧振公式，計(jì)算串聯(lián)諧振電感L1，然后再計(jì)算出并聯(lián)諧振電感L2，如表1所示：

4. 安裝、調(diào)試過程

4.1 702kHz天饋匹配網(wǎng)絡(luò)工作原理

702kHz天調(diào)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中L3與C3串聯(lián)諧振于702kHz，和C2并聯(lián)諧振于756kHz，阻塞765kHz的干擾。L4是調(diào)整天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗的虛部，C4和C5是調(diào)整天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗的實(shí)部。C6是隔直電容，起到防止雷電倒送作用;L5和C7并聯(lián)諧振于1215kHz，起阻塞1215kHz的作用，因702kHZ和1215kHz發(fā)射機(jī)雙頻共塔工作。

4.2 安裝過程

接下來就需要把前面已調(diào)試好的阻塞網(wǎng)絡(luò)連接到702kHz的天饋匹配網(wǎng)絡(luò)中，再通過調(diào)整使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的阻抗值在150Ω左右即可。選在停機(jī)檢修時(shí)間對(duì)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，由于時(shí)間不多，所以停機(jī)前必須做好所有準(zhǔn)備工作。在連接和調(diào)試前首先將原有網(wǎng)絡(luò)上的電感使用圈數(shù)和銅皮夾子的具體位置做好標(biāo)記，以防改造不成功后還能恢復(fù)原始的狀態(tài)保證不停播。

先斷開702kHz天饋網(wǎng)絡(luò)和饋管的連接，再斷開a點(diǎn)和b點(diǎn)之間的銅皮。由于之前天調(diào)網(wǎng)絡(luò)沒有阻塞612kHz電路，之前的L3、C3和C2并沒有諧振于756kHz，而是介乎在612kHz和756kHz之間。因此，調(diào)整C2，使得L3、C3和C2諧振于756kHz，起到阻塞756kHz作用。然后，在a、b兩點(diǎn)間接入已調(diào)試好的阻塞612kHz網(wǎng)絡(luò)。利用網(wǎng)絡(luò)分析儀調(diào)試，測(cè)量饋口處的網(wǎng)絡(luò)阻抗為Z=136.2-j10Ω。此時(shí)阻抗偏差比較多，實(shí)部調(diào)圖2中的C4，虛部調(diào)圖2中的L4，通過C4和L4的調(diào)整把702kHz天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗調(diào)到Z=151-j2.4Ω，有時(shí)虛部調(diào)不到零，但虛部必須調(diào)到最小。

4.3 調(diào)試過程

網(wǎng)絡(luò)調(diào)試完成后，恢復(fù)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和饋管的連接，接下來就是調(diào)整發(fā)射機(jī)的狀態(tài)。先在假負(fù)載上，慢慢加功率，使發(fā)射機(jī)開通18塊功放模塊，然后調(diào)整輸出網(wǎng)絡(luò)中的“負(fù)載”，使發(fā)射機(jī)功率為10KW，微調(diào)“調(diào)諧”，使得電流最小，入射功率最大，反復(fù)調(diào)整，發(fā)射機(jī)的狀態(tài)就調(diào)整好。倒換回天線，發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)在天線上和在假負(fù)載上的天線零位和功率略有差異，微調(diào)一下天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中C4，使得發(fā)射機(jī)跟在假負(fù)載上的狀態(tài)一致，再微調(diào)一下“調(diào)諧”，通過這些方法將702kHz發(fā)射機(jī)的天線零位降到零，反射功率降到零。通過兩個(gè)多月的觀察，發(fā)射機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，至此對(duì)702kHz天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的 612kHz阻塞網(wǎng)絡(luò)改造成功。

5. 結(jié)語(yǔ)

匹配網(wǎng)絡(luò)和阻塞網(wǎng)絡(luò)是天調(diào)網(wǎng)絡(luò)缺一不可的一部分，否則不能滿足發(fā)射機(jī)的工作需要。在中波轉(zhuǎn)播臺(tái)中新增頻率后，總會(huì)對(duì)原有頻率的發(fā)射機(jī)造成信號(hào)影響，如果反射嚴(yán)重還會(huì)引起發(fā)射機(jī)降功率，甚至無(wú)法開機(jī)造成停播事故，因此可以采用上述的阻塞網(wǎng)絡(luò)來消除反射。

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