中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)原理及改頻設(shè)計

王依巧

（浙江省中波發(fā)射管理中心泰順廣播轉(zhuǎn)播臺，浙江 溫州 325500）

0 引 言

中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于天線阻抗與饋線阻抗匹配中，并對干擾信號進(jìn)行濾除，以提升信號傳輸質(zhì)量[1]。中波發(fā)射系統(tǒng)在正常運行的情況下，其信號頻率持續(xù)不變。若信號傳輸頻率發(fā)生改變，則需要對中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改頻處理。為提升改頻設(shè)計質(zhì)量，實現(xiàn)改頻后中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)有效運行，有必要對中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)原理及改頻設(shè)計進(jìn)行探究。本文以實踐應(yīng)用為視角，分析中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)原理與改頻原理，并通過實驗案例分析，詳細(xì)列示了改頻與調(diào)試過程，以期為日后中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)改頻工作提供借鑒與參考。

1 中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)原理

1.1 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)原理

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)具有調(diào)試方便等特點，結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要類型包括正τ型、倒τ型兩種[2]。在網(wǎng)絡(luò)匹配過程中，需要對兩種類型的匹配網(wǎng)絡(luò)總阻抗進(jìn)行計算，根據(jù)取值范圍分析，確定中波天線阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的具體類型。

圖1 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

正τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的總阻抗R0公式表示為：

式中：jX1為Q1處的阻抗，jX2Q2處的阻抗，jXa+Ra為天線阻抗。

將式（1）中的虛部設(shè)為0，可以求出X1，X2的表達(dá)式：

倒τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)總阻抗R0公式表示為：

將式（4）中的虛部設(shè)為0，可以求出X1，X2的表達(dá)公式：

通過公式推導(dǎo)計算，得出確定中波天線阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的具體類型的范圍，即R0>Ra時，應(yīng)采用正τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；反之，采取倒τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。

1.2 抗干擾網(wǎng)絡(luò)原理

除上述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)外，中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)還有抗干擾網(wǎng)絡(luò)，目的在于有效控制鄰頻干擾問題。為將干擾信號控制在中波發(fā)射機允許范圍內(nèi)，需要通過LC串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行解決。LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)能夠呈現(xiàn)出高阻抗的特性，通常應(yīng)用于互相阻塞共塔頻率；LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)能夠呈現(xiàn)出較低阻抗的特性，通常應(yīng)用于吸收來源于天線耦合的干擾信號[3]。在具體應(yīng)用實踐中，為避免LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的回路造成中波發(fā)射機發(fā)射信號的減弱，通常以并聯(lián)加串聯(lián)的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對中波發(fā)射機干擾信號進(jìn)行過濾和消除，在保證中波發(fā)射機信號有效輸出的基礎(chǔ)上，避免對阻抗匹配產(chǎn)生不利影響。

2 中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)改頻原理

針對單頻單塔天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，只需改變阻抗匹配電路即可實現(xiàn)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)改造。若有其他發(fā)射頻率變化，技術(shù)人員可以根據(jù)實際信號干擾情況，決定具體的網(wǎng)絡(luò)改頻方案。

在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)改頻過程中，當(dāng)中波發(fā)射機的工作頻率突然改變時，天線呈現(xiàn)出的阻抗會隨之而改變。此時，原有的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對于改變后的阻抗呈現(xiàn)出阻抗失諧狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)射機無法正常工作。針對此情況，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)改變后的工作頻率及阻抗情況，重新設(shè)計阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，確保中波發(fā)射機輸出的阻抗為50 Ω[4]。針對多頻共塔阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的改造設(shè)計，技術(shù)人員應(yīng)明確發(fā)射機工作頻率改變會引起天線阻抗、阻塞網(wǎng)絡(luò)等效阻抗的改變，在匹配網(wǎng)絡(luò)時，需要針對其總阻抗進(jìn)行分析。

在吸收網(wǎng)絡(luò)改頻過程中，技術(shù)人員可以結(jié)合前文所述的并聯(lián)加串聯(lián)復(fù)合諧振網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容，對并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)電感值、并聯(lián)諧振頻率進(jìn)行調(diào)整，并通過串聯(lián)部分的電感值調(diào)整，提升干擾信號過濾與消除的效果。

3 改頻設(shè)計

本節(jié)以某中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)改頻項目為例，詳細(xì)闡述改頻設(shè)計過程和調(diào)試過程。

原有的發(fā)射天線為拉線自立鐵塔。原有中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置了兩組并聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)如圖2所示，目的在于有效阻塞共塔的干擾信號。同時，該網(wǎng)絡(luò)能夠提供兩組復(fù)合串聯(lián)吸收回路，能夠?qū)︸詈细蓴_信號進(jìn)行有效過濾和消除。

圖2 阻塞網(wǎng)絡(luò)簡圖

目前，因頻率改變需要，需對原有發(fā)射天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改頻處理。由于共塔頻率調(diào)整，因此技術(shù)人員應(yīng)對原有阻塞、匹配、吸收電路進(jìn)行調(diào)整。以原有的531 kHz改為756 kHz為例，阻抗電橋測得發(fā)射天線在756 kHz天線阻抗值為50+j68，干擾頻率為531 kHz，改頻計算流程大致如下。

（1）通過并聯(lián)諧振公式，計算得出并聯(lián)阻塞網(wǎng)絡(luò)改頻電感。

（2）改造后的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對處于失諧狀態(tài)。為提升中波天線調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)的防雷性能，在阻抗匹配電路過程中，串接一個電容。結(jié)合實際阻抗情況，在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，選擇倒τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗計算公式，可以得出橫臂阻抗、豎臂阻抗，確定橫臂電感、豎臂電容。

（3）吸收網(wǎng)絡(luò)改頻設(shè)計過程中，以電容不變?yōu)榍疤幔梢杂嬎愕贸龈念l電感；通過計算得出干擾頻率的阻抗。

4 調(diào)試及效果分析

為保證中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)改頻的有效性，需要對改頻后的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)試。首先，技術(shù)人員對串并聯(lián)吸收網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)試，之后對阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)試，在檢驗改頻后網(wǎng)絡(luò)運行的有效性的基礎(chǔ)上，避免調(diào)試順序錯誤對阻抗匹配的精準(zhǔn)性產(chǎn)生影響。并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)調(diào)試過程中，技術(shù)人員可以通過信號發(fā)生器調(diào)試電感，當(dāng)諧振信號發(fā)生器返回信號處于峰值，即表明網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)調(diào)準(zhǔn)[5]。在復(fù)合串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)調(diào)試過程中，技術(shù)人員可以先調(diào)節(jié)并聯(lián)諧振點所處的發(fā)射機頻率，再將其調(diào)整到干擾頻率過濾與清除節(jié)點上。阻抗匹配電路調(diào)試過程中，技術(shù)人員可以使用數(shù)字導(dǎo)納電橋進(jìn)行調(diào)試，當(dāng)電橋讀數(shù)的實部接近50 Ω、虛部接近0時，即表明電路調(diào)試工作完成。通過上述改頻設(shè)計及調(diào)試，改頻后的中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)達(dá)到了預(yù)期效果。

5 結(jié) 語

中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)是保障中波發(fā)射機信號有效發(fā)射、降低鄰頻干擾的網(wǎng)絡(luò)。因此，保障中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)有效運行，對保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性、時效性具有積極作用。本文以實踐應(yīng)用為視角，分析中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)原理、抗干擾網(wǎng)絡(luò)原理，闡述中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的改頻原理?；诖?，以實驗案例分析為切入點，列示出將原有531 kHz改為756 kHz的改頻設(shè)計過程和調(diào)試方法。經(jīng)過實驗運行，改頻后的中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)運行穩(wěn)定，抗干擾性強，有效滿足了改頻設(shè)計要求。