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        中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的改造和調(diào)試

        2010-03-21 03:27:30□楊
        聲屏世界 2010年4期
        關(guān)鍵詞:工作頻率陷波串聯(lián)

        □楊 怡 許 琴

        濾除網(wǎng)絡(luò)的電路分析

        全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的輸出功率是由一定數(shù)量的功放模塊的輸出經(jīng)功率合成得到的。在中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計中要求天調(diào)網(wǎng)絡(luò)與饋線阻抗嚴(yán)格匹配,并且有良好的帶通特性,同時要求天調(diào)網(wǎng)絡(luò)具有良好的濾除來自近距離的其他頻率發(fā)射機(jī)的干擾。濾除這些外部干擾源的方法多種多樣,比較常用的有阻塞網(wǎng)絡(luò)、陷波網(wǎng)絡(luò)和二階帶通網(wǎng)絡(luò)等。我們可以根據(jù)不同功率等級、不同頻率和調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),選擇不同的濾除網(wǎng)絡(luò)。

        1.并聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò)。

        圖1為并聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò),圖中R 為電感線圈和電容器的等效電阻,可忽略,其主要參數(shù)為:

        f0 =1/2π √ LC ω0=2πf0=1/√LC品質(zhì)因數(shù):Q =R/ω0L =ω0RC

        ω=ω0±△ω

        其阻抗可表示為:

        Z =1/[1/(1/jωL +jωLC)]=j(luò)ωL/(1-ω2LC)=j(luò)ωL/(1-ω2/ω02)=j(luò)ω02ωL/[ω02- (ω0±△ω)2]=j(luò)ω02ωL/[+2△ω(ω0±△ω/2)]=j(luò)ω02ωL/[+2△ω(ω0±△ω/2)]=j(luò)[(1/LC)(ω0±△ω)]/[(+2△ω)(ω0±△ω/2)]

        圖1

        由式中可以看出,在中波段f0 為500KHz~1600KHz,△f=±10KHz,即ω0≥△ω,Z≈+j(1/2△ωC)=+j(1/4π△fC)。

        由式中可知阻塞網(wǎng)絡(luò)的阻抗幾乎與Q 值無關(guān),所以在以f0 為中心的頻帶內(nèi),為提高阻塞阻抗,可加大ω0L=1/ω0C 的值,也就是加大L,減少C 值。

        2.串聯(lián)諧振吸收網(wǎng)絡(luò)。

        圖2為串聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò),圖中R 為電感線圈和電容器的等效電阻,f0 為發(fā)射機(jī)工作頻率,f1 為干擾頻率,E 為L、C 兩端的電壓,網(wǎng)絡(luò)諧振于干擾頻率,其主要參數(shù)為:

        f1=1/2π√LC

        ω1=2πf1=1/√LC L、C 的電壓、電流為:

        IL =IC =E/[j (ω0L-1/ω0C)]=E/[j(ω0/ω1×ω1L-ω1/ω0×1/ω1C)/C3]=E/[j(ω0/ω1-ω1/ω0)ω1L]

        EL=j(luò)ILω0L=j(luò)Eω0L/[j(ω0/ω1-ω1/ω0)ω1L]=E/[1-(ω1/ω0)2]

        EC=IC×1/jω0C=E/[j (ω0/ω1-ω1/ω0)×1/ω1C]×1/ω0C=-E/[(ω0/ω1)2-1]

        由上述式中可以看出IL 與L 成反比,L 越小,IL 越大,濾波效果越好。EL 和EC 的大小只決定于E、ω0 和ω1,與L大小無關(guān),且當(dāng)ω0 與ω1 越靠近時,EL 和EC 就越大。

        3.幾種典型濾除網(wǎng)絡(luò)介紹。

        并接于回路的陷波網(wǎng)絡(luò)(如圖3):圖中L1、C1 并聯(lián)諧振于工作頻率,再與X1 串聯(lián)諧振于干擾頻率。當(dāng)工作頻率高于干擾頻率時,X1 呈容性;當(dāng)工作頻率低于干擾頻率時,X1 呈感性。L2、C2 串聯(lián)諧振于干擾頻率,再與X2 串聯(lián)諧振于工作頻率。當(dāng)工作頻率高于干擾頻率時,X1 呈感性;當(dāng)工作頻率低于干擾頻率時,X1 呈容性。為了提高陷波網(wǎng)絡(luò)的擬制效果,應(yīng)該把陷波網(wǎng)絡(luò)串接于高阻抗處。此網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)點(diǎn),一是不會引起邊帶反射過大,二是對發(fā)射功率的損耗很小,三是網(wǎng)絡(luò)的接入對整個調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的匹配狀態(tài)影響很小。

        串接于回路的并聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò)(如圖4):圖中L1、C1 并聯(lián)諧振于干擾頻率,再與X1 串聯(lián)諧振于工作頻率,在設(shè)計中往往可以不需要X1,將諧振于干擾頻率的并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)對工作頻率所呈現(xiàn)的阻抗巧妙地用于工作頻率的阻抗轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的一臂,以簡化電路。當(dāng)工作頻率高于干擾頻率時,X1 呈容性;當(dāng)工作頻率低于干擾頻率時,X1 呈感性。L2、C2 串聯(lián)諧振于工作頻率,再與X2 并聯(lián)諧振于干擾頻率。當(dāng)工作頻率高于干擾頻率時,X1 呈感性;當(dāng)工作頻率低于干擾頻率時,X1 呈容性。為了提高阻塞網(wǎng)絡(luò)的擬制效果,應(yīng)該把阻塞網(wǎng)絡(luò)串接于低阻抗處。此網(wǎng)絡(luò)的加入有一定的功率損耗,應(yīng)選用截面較大的銅管制作線圈。

        實例分析

        原有的50KW、1350KHz 的發(fā)射天線為高106.5 米邊寬1 米的垂直桅桿天線,新增的600KW、1170KHz 的發(fā)射天線為高120 米邊寬1.5 米的籠形桅桿天線,兩塔相距約500米。DX 系列中波發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)規(guī)定:當(dāng)天線駐波比大于1.3 時發(fā)射機(jī)開始降功率,當(dāng)天線駐波比大于1.5 時發(fā)射機(jī)自動關(guān)機(jī)。

        天線駐波比:VSWR=(√P 入+√P 反)/(√P 入-√P 反)(式中P 為功率)

        根據(jù)公式可算出50KW 發(fā)射機(jī)的反射功率大于850W時發(fā)射機(jī)開始降功率,當(dāng)反射功率大于2000W 時發(fā)射機(jī)自動關(guān)機(jī)。

        開啟600KW、1170KHz 發(fā)射機(jī),在50KW 機(jī)的天線底部用靜電高壓表測得其感應(yīng)電壓為2010V,50KW 機(jī)天線阻抗為:Z=135-j200,根據(jù)公式可算出1170KHz 的感應(yīng)功率約為9400W。網(wǎng)絡(luò)的衰減增益應(yīng)大于:10㏒(9400/850)=10.5dB

        圖5為50KW 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)原理圖,圖中虛線部分是此次改造新增的1170KHz 濾除網(wǎng)絡(luò)。L5、C4、C5 組成1170KHz陷波網(wǎng)絡(luò),L5、C5 并聯(lián)諧振于工作頻率1350KHz,再與C4串聯(lián)諧振于干擾頻率1170KHz;L6、C6、L7 組成1170KHz阻塞網(wǎng)絡(luò),L6、C6 串聯(lián)諧振于工作頻率1350KHz,再與L7并聯(lián)諧振于干擾頻率1170KHz;開始設(shè)計時,沒有考慮到干擾頻率的幅度有這么大,只加了L5、C4、C5 組成1170KHz陷波網(wǎng)絡(luò),調(diào)試好后開啟600KW 機(jī)和50KW 機(jī),剛開機(jī)時50KW 機(jī)正常工作,天線駐波比和反射功率正常,隨著開機(jī)時間的增加,其天線駐波比和反射功率也逐步增大,直至保護(hù)關(guān)機(jī)。停機(jī)一段時間后開機(jī),又重復(fù)上述現(xiàn)象。

        工作一段時間后,到調(diào)配亭檢查天調(diào)網(wǎng)絡(luò)元器件,發(fā)現(xiàn)由L5、C4、C5 組成1170KHz 陷波網(wǎng)絡(luò)有明顯的溫升,溫度較高,說明此網(wǎng)絡(luò)的功耗較大 (吸收感應(yīng)功率約為9000W),造成這些元器件的參數(shù)發(fā)生變化,影響原來已調(diào)好的阻抗,使其阻抗有規(guī)律性的失諧。為使發(fā)射機(jī)穩(wěn)定工作,根據(jù)前面分析,應(yīng)改變陷波網(wǎng)絡(luò)的阻抗,使其對干擾頻率呈現(xiàn)更大的阻抗,即減小L5 的電感量,從而降低功耗。功耗降低的同時,也減小了對干擾頻率的衰減量,為此在調(diào)配網(wǎng)絡(luò)中又增加了由L6、C6、L7 組成的1170KHz 阻塞網(wǎng)絡(luò),用兩種不同形式的濾除網(wǎng)絡(luò)來濾除干擾。經(jīng)過這樣處理后,在發(fā)射機(jī)饋線輸出端測得的干擾電壓幅度為:U=36.4V,功率為:P=26.5W,完全達(dá)到了預(yù)期的效果。

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