中波單錐小天線天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)改造設(shè)計

林基斌

內(nèi)蒙古自治區(qū)新聞出版廣電局烏海廣播發(fā)射中心臺 內(nèi)蒙古 烏海市 016000

1 原天調(diào)網(wǎng)絡(luò)存在的問題及解決方案

原天調(diào)網(wǎng)絡(luò)存在的問題主要有：網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)易受溫差、濕度的變化而變化，經(jīng)常需要隨氣候變化調(diào)整天調(diào)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)中的部分陶瓷板電容存在發(fā)熱現(xiàn)象。

針對以上問題，經(jīng)過反復(fù)論證，筆者提出了重新設(shè)計新的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，將天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中除吸收網(wǎng)絡(luò)使用陶瓷板電容外，其他部位電容器均采用真空電容器（如果網(wǎng)絡(luò)中的電容全部采用真空電容效果更好但是成本很高），采用真空電容的好處：一是由于真空的高絕緣強度，具有防塵污染，防潮等特性；二是額定電流大、損耗??；三是可調(diào)范圍大；四是外界溫濕度對電容參數(shù)影響小，對整個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的影響也很小。

2 新設(shè)計的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)原理圖及優(yōu)點分析

現(xiàn)以臨河691 臺小天線天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為例進(jìn)行說明，臨河691臺現(xiàn)有中波頻率6套，頻率和功率情況分別為：549kHz/1kW、675kHz/10kW、1044kHz/10kW、1170kHz/10kW、1305kHz/10kW、1458kHz/1kW。1044kHz和1305kHz雙頻共塔工作在套筒式錐面頂負(fù)荷中波小天線上。原天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原理如圖1 所示，新天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原理如圖2 所示（此處省略匹配網(wǎng)絡(luò)電容電感值的計算，下圖中電容電感值均為計算后的實際值，電容符號紅色為真空電容）。

經(jīng)過圖1、圖2 天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原理圖的對比可知新網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點有：

從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，在塔底加了預(yù)調(diào)線圈，該線圈可以很好的處理雷電直流成分，還可以提高共塔阻抗的實部，降低塔底電流，同時減小阻塞網(wǎng)絡(luò)在通過頻率附近電抗成分隨頻率變化的影響，從而增加雙頻共塔阻塞網(wǎng)絡(luò)的隔離度。

把原來串在網(wǎng)絡(luò)中阻塞675kHz 網(wǎng)絡(luò)改為并在匹配網(wǎng)絡(luò)后面的陷波網(wǎng)絡(luò)，這樣就減小電阻部分對本頻帶寬的影響。

天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的除吸收網(wǎng)絡(luò)使用陶瓷板電容外其他部位電容器均采用真空電容器，將網(wǎng)絡(luò)中對地匹配元件新設(shè)計為一組真空陶瓷可變電容，這樣就減小外界溫度、濕度及電容溫度系數(shù)對匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗的影響。采用一個真空陶瓷可調(diào)電容大大提升了網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)整的便捷性，原網(wǎng)絡(luò)只能調(diào)整電感值（調(diào)整網(wǎng)絡(luò)阻抗實部），不能調(diào)整電容值（調(diào)整網(wǎng)絡(luò)阻抗虛部），新網(wǎng)絡(luò)兩者都可以調(diào)整，非常方便。

圖1 原天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原理

圖2 新天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原理

吸收部分：采用串聯(lián)諧振，電壓值最高，更好地提升吸收無關(guān)頻率信號的效果，用高Q 值的電路設(shè)計，提升Q 值的方法是采取大電感量的紫銅材質(zhì)制作的電感線圈，并在臨頻小于100kHz 時，使用電容量的范圍約為180～500P。

圖3、圖4 為天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)實物圖：

圖3 原天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)實物

圖4 新天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)實物

圖5 1044kHz 阻抗模擬圖

圖6 1034kHz 阻抗模擬圖

3 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計驗證

為了進(jìn)一步驗證新設(shè)計天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的可靠性，用計算機史密斯圓圖軟件對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果如下：

1、1044kHz 及 上 下 邊 帶10kHz 阻抗模擬如圖5、圖6、圖7 所示。

2、1305kHz 及 上 下 邊 帶10kHz 阻抗模擬如圖8、圖9、圖10 所示。

經(jīng)過史密斯圓圖軟件對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬可知，新設(shè)計的1044khz、1305kHz 的共塔天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)都可以達(dá)到VSWR≤1.25 時，△f＞9kHz，設(shè)計很理想。

4 實物實驗驗證設(shè)計方案

我們對新設(shè)計的天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行試驗安裝調(diào)試，用網(wǎng)絡(luò)分析儀對天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)進(jìn)行測試，該網(wǎng)絡(luò)改造非常理想，可以接入播出系統(tǒng)運行。經(jīng)過3 個月的試運行，新設(shè)計的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)運行穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)電容、線圈均無發(fā)熱現(xiàn)象，也不需要因天氣環(huán)境因素改變頻繁的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，達(dá)到了設(shè)計的預(yù)期，有力的保障了使用套筒式單錐面頂負(fù)荷中波小天線廣播節(jié)目播出運行安全。

圖8 1305kHz 阻抗模擬圖

圖9 1295kHz 阻抗模擬圖

圖10 1315kHz 阻抗模擬圖