■ 新疆維吾爾自治區(qū)廣播電視局2071臺(tái):張冉
中波廣播發(fā)射技術(shù)是一項(xiàng)實(shí)用性強(qiáng)、社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值并存的技術(shù),在地面、天空兩個(gè)領(lǐng)域都有較強(qiáng)的使用價(jià)值。在發(fā)射、傳播、接收過(guò)程中,中波的利用存在一定的技術(shù)難度,對(duì)中波廣播發(fā)射系統(tǒng)有較高的依賴(lài)性。天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代高新科技的融合產(chǎn)物,具有發(fā)射效率高、發(fā)射穩(wěn)定、維護(hù)難度低等優(yōu)勢(shì),專(zhuān)門(mén)用于發(fā)射機(jī)的天線(xiàn)和饋線(xiàn)之間,促使中波廣播發(fā)射系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。天調(diào)網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中有著重要的作用,為整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)正常運(yùn)行提供能量傳輸、阻抗匹配、抗干擾等方面的保障。
天線(xiàn)是中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵,是一種能量轉(zhuǎn)換器,能夠?qū)⒏哳l電流轉(zhuǎn)換成電磁波。天線(xiàn)的發(fā)射和接收,需要參考方向性系數(shù)、效率、增益、仰角、阻抗等多重參數(shù),并滿(mǎn)足互易性定律。天線(xiàn)的極化是指電場(chǎng)矢量的端點(diǎn)隨時(shí)間變化形成的軌跡,包含線(xiàn)、圓、橢圓三種極化現(xiàn)象。其中線(xiàn)極化還包括垂直和水平兩個(gè)極化方向。中波天線(xiàn)主要采用地面鐵塔作為發(fā)射、接收電磁波的天線(xiàn),所以中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天線(xiàn)是一種垂直極化天線(xiàn)。天線(xiàn)的有效輻射高度與天線(xiàn)的高度、電磁波波長(zhǎng)有關(guān),如表1所示,只有當(dāng)天線(xiàn)的高度相當(dāng)于電磁波長(zhǎng)度的四分之一,或相當(dāng)于電磁波長(zhǎng)度四分之一的整數(shù)倍時(shí),天線(xiàn)才能夠有效輻射電磁波[1]。
表1 不同高度的天線(xiàn)地面損耗電阻、效率
在中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中,天線(xiàn)的有效輻射高度=0.53λ。天線(xiàn)的阻抗與天線(xiàn)的高度、輻射頻率、地導(dǎo)系數(shù)等參數(shù)有關(guān)。
地網(wǎng)鋪設(shè)通常采用放射狀,以中波天線(xiàn)作為圓心,向四周均勻向外鋪設(shè)。參與地網(wǎng)建設(shè)的接地棒多為Φ2~3的銅線(xiàn)或銅包鋼線(xiàn),數(shù)量為15~120根,長(zhǎng)度為0.3~0.5λ,具體長(zhǎng)度需要根據(jù)中波天線(xiàn)的電磁波長(zhǎng)度、天線(xiàn)高度、地網(wǎng)鋪設(shè)范圍劃定。地網(wǎng)的埋設(shè)深度通常在地下300~500 mm內(nèi),既能夠避免埋深過(guò)淺,受地表耕作影響,又能夠避免埋深過(guò)深,增加地網(wǎng)鋪設(shè)的難度和工作量。
天調(diào)網(wǎng)絡(luò),全稱(chēng)天線(xiàn)調(diào)配網(wǎng)絡(luò),包含預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)、匹配網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)、陷波網(wǎng)絡(luò)、防雷系統(tǒng)等多個(gè)部分,能夠接收到高頻電磁波,是中波發(fā)射系統(tǒng)的重要組成。
預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)是一類(lèi)串聯(lián)、并聯(lián)元件,主要用于雙頻共塔天線(xiàn),可協(xié)調(diào)兩個(gè)不同頻率帶來(lái)的不同阻抗,可避免不同頻率帶來(lái)的不同電壓、電流之間相互影響,減少雙頻共塔的噪聲、串音、穩(wěn)定性不足現(xiàn)象。串聯(lián)元件和并聯(lián)元件在天線(xiàn)底部接入,還能夠幫助中波天線(xiàn)管理人員進(jìn)行不同頻率下阻抗的計(jì)算,并起到一定的防雷作用[2]。
匹配網(wǎng)絡(luò)是一種用于天線(xiàn)輸入阻抗匹配饋線(xiàn)特性阻抗的傳送網(wǎng)絡(luò),能夠改善機(jī)房與天線(xiàn)物理距離較遠(yuǎn)帶來(lái)的匹配難問(wèn)題,能夠改善高頻能量高效傳送難、容易形成駐波的問(wèn)題,保護(hù)發(fā)射機(jī)的安全和工作效率。匹配網(wǎng)絡(luò)通??煞譃棣?、倒Γ、T、Ⅱ型,分別有不同的特征和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。①Γ型匹配網(wǎng)絡(luò)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、元件少、適配度高的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)饋線(xiàn)特性阻抗高于天線(xiàn)輸入阻抗,且品質(zhì)因數(shù)Q處于2~6時(shí),多采用Γ型匹配網(wǎng)絡(luò);反之,采用倒Γ型匹配網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)品質(zhì)因數(shù)超出2~6時(shí),需采用其他類(lèi)型的匹配網(wǎng)絡(luò)。②當(dāng)品質(zhì)因數(shù)Q小于2,且饋線(xiàn)特性、天線(xiàn)輸入阻抗都小于100Ω,比值小于5時(shí),需要采用T型匹配網(wǎng)絡(luò)。T型匹配網(wǎng)絡(luò)可以被視作一個(gè)Γ型和一個(gè)倒Γ型的串聯(lián)產(chǎn)物。③當(dāng)品質(zhì)因數(shù)Q小于2,且饋線(xiàn)特性、天線(xiàn)輸入阻抗都大于150Ω時(shí),需采用Ⅱ型匹配網(wǎng)絡(luò)。Ⅱ型匹配網(wǎng)絡(luò)可視為一個(gè)Γ型和一個(gè)倒Γ型的串聯(lián)產(chǎn)物。T型與Ⅱ型的差別在于,T型是并聯(lián)臂上的兩個(gè)電容或電感并聯(lián)下的網(wǎng)絡(luò),Ⅱ型是串聯(lián)臂上的兩個(gè)電容或電感串聯(lián)下的網(wǎng)絡(luò)。④當(dāng)品質(zhì)因數(shù)Q大于6時(shí),需在Γ型匹配網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行天線(xiàn)阻抗調(diào)整,以此來(lái)滿(mǎn)足天線(xiàn)輸入阻抗與饋線(xiàn)特性阻抗的匹配需求[3]。中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中多采用T型匹配網(wǎng)絡(luò),原因在于中波廣播發(fā)射系統(tǒng)所采用的饋線(xiàn)特性抗阻較小且滿(mǎn)足T型匹配網(wǎng)絡(luò)的要求;T型網(wǎng)絡(luò)能夠通過(guò)不同的電容或電感組合調(diào)整品質(zhì)因數(shù)Q,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)變換,滿(mǎn)足中波廣播發(fā)射系統(tǒng)對(duì)Q值的要求。
中波天線(xiàn)在發(fā)送信號(hào)的同時(shí)也在接收信號(hào),臨頻信號(hào)會(huì)通過(guò)饋線(xiàn)進(jìn)入發(fā)射機(jī),形成高頻干擾倒送現(xiàn)象,導(dǎo)致發(fā)射機(jī)內(nèi)出現(xiàn)信號(hào)波形畸變,甚至可能在倒送現(xiàn)象持續(xù)增強(qiáng)的過(guò)程中出現(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)管爆裂的可能。阻塞網(wǎng)絡(luò)是預(yù)防天線(xiàn)高頻電壓倒送現(xiàn)象的關(guān)鍵環(huán)節(jié),能夠有效避免場(chǎng)效應(yīng)管損壞,避免中波廣播卡頓、停播的情況。阻塞網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一種并聯(lián)諧振電路,當(dāng)它串接在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)上,并且諧振頻率等于要抑制的干擾信號(hào)頻率,諧振發(fā)生時(shí)能夠產(chǎn)生大阻值,對(duì)高頻干擾信號(hào)形成抑制,減少其進(jìn)入發(fā)射機(jī)的可能性。而阻塞網(wǎng)絡(luò)對(duì)于發(fā)射機(jī)而言屬于電抗,諧振頻率小于工作頻率則屬于容性電抗,諧振頻率大于工作頻率則屬于感性電抗。陷波網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一種串聯(lián)諧振電路,以串聯(lián)形式接入中波天線(xiàn)系統(tǒng)中時(shí),一端連接天線(xiàn),一端接地。陷波網(wǎng)絡(luò)可以為進(jìn)入饋線(xiàn)的干擾信號(hào)形成一個(gè)較小的阻抗,引導(dǎo)干擾信號(hào)通過(guò)這個(gè)阻抗較小的通路直接進(jìn)入地網(wǎng),形成對(duì)發(fā)射機(jī)的保護(hù)。陷波網(wǎng)絡(luò)同時(shí)是工作時(shí)的阻塞網(wǎng)絡(luò),中波天線(xiàn)管理團(tuán)隊(duì)判斷何時(shí)使用陷波網(wǎng)絡(luò),何時(shí)使用阻塞網(wǎng)絡(luò),需結(jié)合高頻信號(hào)對(duì)中波天線(xiàn)的干擾強(qiáng)度。陷波網(wǎng)絡(luò)對(duì)于發(fā)射機(jī)的保護(hù)弱于阻塞網(wǎng)絡(luò),但阻塞網(wǎng)絡(luò)對(duì)中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的功率損耗大于陷波網(wǎng)絡(luò),所以當(dāng)干擾頻率較大、發(fā)射機(jī)對(duì)防護(hù)需求較大時(shí)應(yīng)選擇阻塞網(wǎng)絡(luò),當(dāng)干擾頻率較小、發(fā)射機(jī)對(duì)防護(hù)需求較小時(shí)應(yīng)選擇陷波網(wǎng)絡(luò)[4]。
避雷系統(tǒng)是中波天線(xiàn)系統(tǒng)中預(yù)防雷電導(dǎo)致功放管過(guò)熱、過(guò)流、損壞情況的關(guān)鍵,其中包含放電球、電感線(xiàn)圈、地網(wǎng)等。放電球材質(zhì)以石墨為佳,放電效果優(yōu)于金屬材質(zhì)放電球;放電球接地線(xiàn)由磁環(huán)和金屬桿組成,磁環(huán)數(shù)量在45~55范圍內(nèi)。石墨放電球+磁環(huán)+金屬桿可在雷電擊中瞬間的形成一個(gè)對(duì)地通路,使電流無(wú)阻進(jìn)入大地,電感不會(huì)超過(guò)幾十微亨,最大程度上發(fā)揮放電球?qū)μ炀€(xiàn)的保護(hù)作用,解決塔基遭遇雷擊時(shí)放電不徹底的問(wèn)題。微亨級(jí)電感線(xiàn)圈通常鏈接在天線(xiàn)下端,是相較于放電球阻抗更小、防雷效果更好的選擇。線(xiàn)圈通常選擇直徑較大、長(zhǎng)度較小、圈數(shù)較少的銅條、銅管,既能夠減少自身電阻分量,又能夠減少電抗分量,基本不存在遭遇雷擊時(shí)放電不徹底的問(wèn)題,能夠?qū)⒗纂妿?lái)的能量全部釋放入大地。耐高壓電容隔離通常以串聯(lián)方式安裝在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中,C0取值通常在1000~3000PF之間。C0取值越高越能夠隔離雷電對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響,但過(guò)高會(huì)影響中波頻率的壓降。中波天線(xiàn)建設(shè)和管理中常采用多只耐高壓電容并聯(lián)可提高電流幅值,串聯(lián)可提高耐壓幅值,充分發(fā)揮電容的特性。在進(jìn)行串并聯(lián)時(shí),應(yīng)選擇相同規(guī)格、大小的耐高壓電容,避免出現(xiàn)電容量不同導(dǎo)致電壓、電流不同的“短板效應(yīng)”,避免增加耐高壓電容的使用風(fēng)險(xiǎn)。
不同規(guī)格的發(fā)射機(jī)、天調(diào)網(wǎng)絡(luò)需要采用不同的方式進(jìn)行調(diào)試準(zhǔn)備,提高調(diào)試的準(zhǔn)確性,保證調(diào)試的安全性,為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的正式應(yīng)用做準(zhǔn)備。
3.1.1 明確調(diào)試原理,為調(diào)試工作提供參考
明確調(diào)試原理是天調(diào)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前調(diào)試工作的重要一環(huán),能夠使調(diào)試人員掌握切實(shí)可行的調(diào)試參考依據(jù),提高調(diào)試的準(zhǔn)確性。比如,面對(duì)900 kHz的發(fā)射機(jī),調(diào)試工作開(kāi)展過(guò)程中應(yīng)以?xún)x表面板所展示的各項(xiàng)數(shù)值作為調(diào)試參考;1300 kHz的發(fā)射機(jī)在進(jìn)行調(diào)試時(shí),則需以天線(xiàn)作為調(diào)試參考。這是因?yàn)?300 kHz的發(fā)射機(jī)儀表面板表頭量程范圍較900 kHz的發(fā)射機(jī)更大,準(zhǔn)確性更低,不適合作為調(diào)試參考。
3.1.2 做好調(diào)試準(zhǔn)備,為安全調(diào)試奠定基礎(chǔ)
在調(diào)試工作正式開(kāi)始前,調(diào)試人員須先熟悉天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的圖紙,準(zhǔn)備好調(diào)試所需的順序、材料以及安全保護(hù)裝置,降低調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的可能性。比如,放電球間隙是重要的調(diào)試內(nèi)容之一,調(diào)試人員須提前熟悉天線(xiàn)放電球的位置和間隙規(guī)格,按照規(guī)則逐步調(diào)試,避免出現(xiàn)調(diào)試不達(dá)標(biāo)、放電球損壞的情況。
天調(diào)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中,受到環(huán)境、天氣因素的影響較大,可能出現(xiàn)工作效率低、元件損傷、發(fā)射機(jī)穩(wěn)定性受損等不同程度的問(wèn)題,影響中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的運(yùn)行效果。所以,做好天調(diào)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的維護(hù)工作,是運(yùn)維人員的工作重點(diǎn)。
3.2.1 使用專(zhuān)門(mén)的工具,降低對(duì)元件損傷
中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中包含很多元件、線(xiàn)路,屬于高科技含量較高的技術(shù)設(shè)備,保養(yǎng)維護(hù)時(shí)需注意人為操作對(duì)元件的損傷。運(yùn)維人員在維護(hù)中需使用專(zhuān)門(mén)的工具,并遵循輕擰、輕修、慢推、快焊的運(yùn)維原則,降低對(duì)細(xì)小元件、線(xiàn)路的人為損傷,確保維護(hù)動(dòng)作不會(huì)成為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)新的故障元兇。除了要使用專(zhuān)門(mén)的工具、謹(jǐn)慎對(duì)待元件維護(hù)外,運(yùn)維人員還應(yīng)定期對(duì)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行除塵、清雜工作,降低細(xì)小灰塵堆積給天調(diào)網(wǎng)絡(luò)元件帶來(lái)的負(fù)面影響,使天調(diào)網(wǎng)絡(luò)零部件處于安全的運(yùn)行狀態(tài)。
3.2.2 注意安全用電,保護(hù)運(yùn)維人員安全
中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是依賴(lài)于電波、電磁波而運(yùn)作的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),電能貫穿于系統(tǒng)運(yùn)行的全過(guò)程,運(yùn)維人員經(jīng)常需要在保持中波廣播發(fā)射系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的情況下開(kāi)展維護(hù)工作,對(duì)電路、元件的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查。所以,注意安全用電是保護(hù)運(yùn)維人員安全,降低電安全事故發(fā)生概率的重要一環(huán)[5]。
3.2.3 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)維護(hù)常用技術(shù)闡述
在中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)過(guò)程中,運(yùn)維人員常用外觀檢查、儀器測(cè)量?jī)纱箢?lèi)技術(shù)方法,在最短時(shí)間內(nèi)找到故障所在,并提出解決問(wèn)題的方案,為中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。①外觀檢查。外觀檢查對(duì)運(yùn)維人員自身的工作經(jīng)驗(yàn)、工作能力有較高的依賴(lài)性,運(yùn)維人員通過(guò)觀察、傾聽(tīng)、嗅聞、觸摸等手段去發(fā)現(xiàn)中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)下運(yùn)行狀態(tài)中的異常,去判斷異常背后可能存在的故障類(lèi)型和故障位置,并給出針對(duì)潛在故障問(wèn)題的解決辦法,將隱藏故障消滅于萌芽,保證中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。比如,運(yùn)維人員在外觀檢查時(shí)發(fā)現(xiàn),瓷餅電容存在溫度過(guò)高的問(wèn)題,需要及時(shí)進(jìn)行判斷和微調(diào),找到連接不暢導(dǎo)致溫度過(guò)高的連接點(diǎn)所在,及時(shí)排除隱患,避免局部溫度過(guò)高影響天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的安全。②儀器測(cè)量。借助測(cè)量?jī)x器、儀表面板參數(shù)確定中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中存在的問(wèn)題,確定中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)故障的類(lèi)型和位置,提出解決方案,是運(yùn)維人員面對(duì)高科技技術(shù)設(shè)備時(shí)的常用檢測(cè)維護(hù)技術(shù)。電流、電壓、電阻是中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的重要運(yùn)行元素,天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)元件、線(xiàn)路的安裝和使用都需考慮這三個(gè)元素,所以,電流法、電壓法、電阻法也成為中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)測(cè)量方法。
3.2.4 做好天調(diào)網(wǎng)絡(luò)信息記錄和存檔備查
中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的日常運(yùn)行信息需及時(shí)記錄存檔,這是運(yùn)維人員判斷天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是否出現(xiàn)隱藏故障的重要參考。運(yùn)維人員通過(guò)調(diào)查天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行信息,發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)面板上的駐波比出現(xiàn)波動(dòng),有超出安全界限的趨勢(shì),應(yīng)及時(shí)檢查天線(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò),降低駐波比,保證發(fā)射機(jī)的運(yùn)行功率。運(yùn)維人員還可通過(guò)日常信息的記錄,判斷中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中需要重點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)的元件、線(xiàn)路或系統(tǒng)組成,安排好停機(jī)檢查的工作內(nèi)容,減少停機(jī)所需的時(shí)間成本,保證中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的滿(mǎn)功率運(yùn)行。
3.2.5 定期檢查維護(hù)地網(wǎng),保證接地安全
地網(wǎng)是天線(xiàn)在接收、發(fā)射電磁波過(guò)程中保證安全的基礎(chǔ),定期檢查和維護(hù)地網(wǎng)安全是運(yùn)維工作的關(guān)鍵。地網(wǎng)連接處、外圍接地銅條等都是運(yùn)維人員的地網(wǎng)檢查關(guān)鍵,可提高地網(wǎng)的安全性,降低地網(wǎng)故障帶來(lái)的能源損耗、安全風(fēng)險(xiǎn)。比如,運(yùn)維人員在儀器測(cè)量中發(fā)現(xiàn)地網(wǎng)電阻低于正常狀態(tài),無(wú)法為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)提供安全的接地服務(wù),須及時(shí)排查地網(wǎng)出現(xiàn)的故障。如果發(fā)現(xiàn)地線(xiàn)脫落、焊接處脫離等安全問(wèn)題,須及時(shí)進(jìn)行處理,保證地網(wǎng)處于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài),為中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定的接地防雷服務(wù),保護(hù)發(fā)射機(jī)等關(guān)鍵零部件的安全。
天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的重要組成,是中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中虛部的主要體現(xiàn),元件、電路的合理使用和有效維護(hù)共同為電磁波、電波的運(yùn)行創(chuàng)造條件,保證中波廣播發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文圍繞中波廣播發(fā)射系統(tǒng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成和應(yīng)用進(jìn)行了分析,能看出目前天調(diào)網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)雖然已經(jīng)發(fā)展得相對(duì)成熟,但仍有繼續(xù)優(yōu)化的空間。