淺析中波發(fā)射臺(tái)雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)的原理和設(shè)計(jì)思路

周宇

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心烏海廣播發(fā)射中心臺(tái) 內(nèi)蒙古 烏海市 016000

引 言

隨著廣播技術(shù)的發(fā)展，播出頻率的不斷增加，原有發(fā)射臺(tái)站“一頻率一天線”的設(shè)計(jì)思路已不能滿足播出條件，在發(fā)射臺(tái)站周邊無法提供較大的土地使用面積的情況下，探討研究雙頻共塔、三頻共塔意義重大，作者經(jīng)過多年的研究與實(shí)踐得出結(jié)論：雙頻共塔要求兩個(gè)頻率之間的頻差越大越好，最小兩頻率比不低于1.25。

1 雙頻共塔的網(wǎng)絡(luò)組成

1.1 預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)

圖中C0和L0組成預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，是為了解決同一發(fā)射塔在不同頻率下呈現(xiàn)的不同阻抗特性，盡可能縮小兩個(gè)頻率的阻抗值，方便阻塞網(wǎng)絡(luò)、匹配網(wǎng)絡(luò)和抑制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和調(diào)試，如果預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)只需1個(gè)電感L0能夠解決，盡量不使用電容C0。如果沒有預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的阻抗差異就會(huì)過大，天線端的電壓和電流差異過大。如圖1所示。

圖1

1.2 防雷裝置

發(fā)射塔通常是周邊最高的建筑物，容易感應(yīng)雷電，所以需要通過多種措施泄放雷電產(chǎn)生的強(qiáng)大電流，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計(jì)有1對(duì)CAP石墨放電球，通過調(diào)節(jié)之間的間隙大小，控制泄放電壓，間隙與電壓比值為1mm/kV，距離過大無法起到保護(hù)作用，距離較近容易短路和影響發(fā)射效能，兩石墨放電球之間的距離根據(jù)本臺(tái)自然環(huán)境實(shí)踐情況而定。

電感L0對(duì)于雷電起到泄放作用，因?yàn)槔纂姷哪芰恐饕性谥绷骱偷皖l部分，微亨級(jí)的電感L0相當(dāng)于通路，能夠泄放雷電中的直流和低頻能量，線圈直徑大些，以便通過瞬時(shí)的較高電流。電容C0對(duì)于雷電起到隔離的作用，阻止支流和低頻電流通過，防止能量進(jìn)入天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機(jī)中，起到保護(hù)作用，所以電容C0要求有較高的伏安量、耐壓值，容量一般在1000pF～3000pF之間。

1.3 阻塞網(wǎng)絡(luò)

雙頻共塔或多頻共塔中同時(shí)發(fā)射多個(gè)頻率，為阻止頻率相互之間的干擾及互串，阻塞網(wǎng)絡(luò)起到阻塞它頻的作用，相對(duì)于本頻是一個(gè)通路，能夠基本無損耗地通過，相對(duì)于要阻止的頻率是斷路，呈現(xiàn)很大的阻抗，同時(shí)要求在其頻率上下10kHz，呈現(xiàn)出較大阻抗，要有一定的阻帶，起到阻止它頻的作用，抑制高頻回饋。阻塞網(wǎng)絡(luò)一般為電感和電容并聯(lián)組成。

1.4 匹配網(wǎng)絡(luò)

饋線為固定的阻抗，一般有50Ω、75Ω等指標(biāo)，鐵塔的阻抗因發(fā)射頻率及自身材料等因素而不同，匹配網(wǎng)絡(luò)為了使兩者間的阻抗相同，保障發(fā)射機(jī)輸出的高頻能量傳輸?shù)桨l(fā)射鐵塔，如果鐵塔阻抗與饋管阻抗不匹配，直接反應(yīng)就是天線零位較高，反射功率較大，形成較高的駐波比，影響發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定性，同時(shí)縮小傳輸效率。常用的匹配網(wǎng)絡(luò)有四種，分別是Γ型、倒Γ型、T型、π型。Γ型網(wǎng)絡(luò)和倒Γ型網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用的元器件較少，只能滿足匹配要求，一般選擇T型網(wǎng)絡(luò)較多，一是可以通過選取不同的元器件來滿足網(wǎng)絡(luò)對(duì)Q值的要求，二是比較適合阻抗為50Ω的同軸射頻電纜。

1.5 陷波網(wǎng)絡(luò)

在中波廣播發(fā)射臺(tái)，有多個(gè)中波節(jié)目同時(shí)播出，當(dāng)本臺(tái)站內(nèi)所有發(fā)射機(jī)都在播出時(shí)，各播出頻率之間相互干擾，發(fā)射鐵塔吸收周圍頻率信號(hào)及高頻能量倒送至天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機(jī)中，一方面導(dǎo)致串音，另一方面損壞發(fā)射機(jī)元器件，陷波網(wǎng)絡(luò)能濾除干擾頻率、泄放高頻能量，防止倒送至發(fā)射機(jī)。

2 雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)安裝調(diào)試及注意事項(xiàng)

通遼廣播發(fā)射中心臺(tái)有2座76米 拉 線 桅 桿 塔，1座34米 單錐天線塔，播出5套節(jié)目，分別是675kHz、1458kHz、549kHz、1305kHz、1044kHz，其中675kHz、1458kHz共用一座76米塔，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)原理如圖2所示，其發(fā)射機(jī)輸出功率均為10kW，采用50歐姆Φ40空氣絕緣射頻電纜。鐵塔兩頻率的輸入阻抗分別是Z1=19.1—j96.4Ω Z2=520+j365Ω，各調(diào)試點(diǎn)的阻抗值如圖3所示。

圖3

雙頻共塔天調(diào)網(wǎng)絡(luò)在安裝調(diào)試中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)試之前需確保所有發(fā)射機(jī)處于斷電狀態(tài)，同時(shí)對(duì)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)接天線端口進(jìn)行對(duì)地?cái)嗦罚乐固炀€的電磁感應(yīng)和發(fā)射機(jī)誤啟動(dòng)，造成人員傷害。

2.網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在保障各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)正常情況下，盡可能簡(jiǎn)單化，在改善Q值的情況下，絕大部分選用T型匹配網(wǎng)絡(luò)，不選用π型，甚至帶通濾波器。

3.當(dāng)鐵塔輸入阻抗能滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到匹配網(wǎng)絡(luò)目的時(shí)，盡可能減少預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的使用。

4.天調(diào)網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行冷調(diào)試后需進(jìn)行熱調(diào)試，帶負(fù)載運(yùn)行1個(gè)小時(shí)后需觀察電感、接觸點(diǎn)等是否有發(fā)熱現(xiàn)象。

結(jié)束語

雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)的大范圍實(shí)踐使用，已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)，各臺(tái)站均使用了雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)，個(gè)別發(fā)射機(jī)功率在1kW的臺(tái)站使用了三頻共塔網(wǎng)絡(luò)，對(duì)使用環(huán)境溫濕度要求相對(duì)較高，微調(diào)難度大，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與調(diào)試除了理論基礎(chǔ)外，在實(shí)際調(diào)試中需要積累大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，特別是功率較大的發(fā)射臺(tái)站，電磁環(huán)境比較復(fù)雜，存在著不同程度的高頻能量干擾。