摘#8195;要 大功率廣播發(fā)射機(jī)電路多采用固態(tài)器件，對靜電和雷電的抵抗力弱。因此需要在更新發(fā)射機(jī)和天饋線系統(tǒng)時(shí)對接地防雷問題嚴(yán)格考慮。本文闡述了自然界中雷電的特點(diǎn)以及天線的防雷措施，著重介紹了天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷措施以及其在廣播發(fā)射機(jī)中的重要作用。

關(guān)鍵詞 發(fā)射機(jī)；天調(diào)網(wǎng)絡(luò)；防雷

中圖分類號 TP 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)012-0102-01

隨著科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展，廣播發(fā)射機(jī)從全固態(tài)PDM，DX中波發(fā)射機(jī)到數(shù)字中波發(fā)射機(jī)，以及最新的數(shù)字幅相調(diào)制發(fā)射機(jī)，有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。技術(shù)的進(jìn)步和更新，對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的要求也越來越高，而一個(gè)好的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，防雷措施的好壞，至關(guān)重要。

本文將從以下幾個(gè)方面對天調(diào)的防雷措施進(jìn)行闡述。

1 雷電的特性

雷電是一種大氣中帶有大量電荷的雷云放電的結(jié)果。雷電是通過電磁效應(yīng)，靜電感應(yīng)以及直接雷擊等作用對房屋建筑，工業(yè)設(shè)施，電氣設(shè)備造成巨大危害，我們常見的雷多是線狀雷，也有鏈形雷、帶形雷和球形雷現(xiàn)象。雷電放電，有時(shí)在云層與大地之間發(fā)生，有時(shí)在云層之間進(jìn)行，前者稱之為落地雷。落地雷的雷電流可高達(dá)數(shù)十至數(shù)百千安培，其主放電時(shí)間為30μs～50 μs，波前時(shí)間為1μs～4 μs，陡度在7.5 Ka/μs左右，主放電的溫度會達(dá)20#8198;000℃，使周圍的空氣猛烈地膨脹，并出現(xiàn)耀眼的閃光和巨響。

雷的危害作用，是通過電磁效應(yīng)、靜電感應(yīng)等造成房層建筑、工業(yè)設(shè)施、電氣設(shè)備的燒毀、爆炸和崩塌。直接雷擊就是大氣放電直接通過建筑物或地面設(shè)備，強(qiáng)大的電流經(jīng)過這些物體入地，瞬間產(chǎn)生很大的機(jī)械振動(dòng)力和高溫高熱，使物體遭到破壞。當(dāng)雷電流通過具有電阻或電感的物體時(shí)，將產(chǎn)生很大電壓降和感應(yīng)電壓，破壞絕緣產(chǎn)生火花引起燃燒和爆炸。

2 天線的防雷措施

天線通常是附近最高的建筑物，容易招引雷電。如果天線沒有得到良好的保護(hù)，由它引入的雷電就會對發(fā)射機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。雷擊時(shí)，由天線引進(jìn)的雷電能量經(jīng)打火隙入地。例如，若地阻是5 Ω，設(shè)放電電流為1#8198;000 A，則塔基地電位就要瞬時(shí)上升到5 kV，而離它遠(yuǎn)處的地才是真正的地電位，因此，就會有很大的電流流入發(fā)射機(jī)。

減少強(qiáng)大電流的措施一般有兩條：1）減少地網(wǎng)地電阻，天線地網(wǎng)的作用是為射頻信號提供回路，同時(shí)它也為雷電提供通暢的入地點(diǎn)；2）接地方式的要點(diǎn)，地阻越小，分流越小，所以，機(jī)房只能有一個(gè)接地點(diǎn)，機(jī)房也必須集中接地。

發(fā)射機(jī)自身的防雷包括發(fā)射機(jī)駐波比保護(hù)，過流過壓保護(hù)，天饋線駐波比保護(hù)等。上述這些保護(hù)只能有限地阻止雷電的破壞，但是天饋線系統(tǒng)的防雷是防雷體系的第一關(guān)，如果天饋線系統(tǒng)不能及時(shí)泄放掉雷電，后果是將會嚴(yán)重的損壞發(fā)射機(jī)。某國外一廠家的中波發(fā)射機(jī)在開播后多次出現(xiàn)一打雷就燒毀末級功率模塊的故障的現(xiàn)象，致使發(fā)射機(jī)無法正常工作，后來經(jīng)過該公司專家和該單位技術(shù)人員的詳細(xì)檢查、多次試驗(yàn)，對接地系統(tǒng)進(jìn)行完善，保證發(fā)射機(jī)及天饋線的良好接地，就有效地遏制了雷電對發(fā)射機(jī)的影響。

3 網(wǎng)絡(luò)防雷措施

雷電的能量很大，有極大的破壞力。人類至今對它的研究還很有限，因此在防護(hù)問題上必須采取多重防雷措施。

3.1 石墨打火隙裝置ZZ

除天線基部已安裝放電球外，在調(diào)配室里接入一只石墨放電裝置ZZ。其間隙可根據(jù)實(shí)際工作電壓大小適當(dāng)調(diào)節(jié)。

在天線中可使用圓柱形石墨電極或平行板石墨電極，圓柱形石墨電極具有很好的放電特性。其放電電壓的變化隨放電面積的增加而減少；平行板石墨電極的放電特性比圓柱形電極更好一些。

無論是圓柱形石墨電極還是平板形電極的應(yīng)用，減少了天線基座上雷擊引進(jìn)的放電電壓變化。由于變化的減小，可以避免在發(fā)射機(jī)的功率放大器中使用的一些半導(dǎo)體器件的損壞，也減少了由發(fā)射機(jī)在保護(hù)動(dòng)作前，因機(jī)器自身輸出功率引起的放電的次數(shù)。

在放電隙接地線上，一般是金屬桿，上面大約穿套50只磁環(huán)，在發(fā)射機(jī)正常工作的時(shí)候，上面的磁環(huán)不起任何作用；但是當(dāng)天線受到雷擊，出現(xiàn)拉弧短路時(shí)，而發(fā)射機(jī)保護(hù)動(dòng)作發(fā)生之前，可以起到提高短路阻抗的作用，這樣，就保護(hù)了發(fā)射機(jī)。因?yàn)槔纂姷闹饕芰渴侵绷骱偷皖l，所以它不影響雷電的入地通路。

3.2 微亨級的電感線圈L0

微亨級的電感線圈L0是為了代替?zhèn)鹘y(tǒng)的毫亨級的靜電泄放線圈，天線串接了一只微亨級電感線圈L0到地，銅管長度比較短，是由于電感線圈是由粗銅管繞制的，所以其電阻分量很小，雷電中的部分能量也通過L0入地。

在中波波段上，用毫亨級的靜電泄放線圈，不會影響天線阻抗的匹配；但是現(xiàn)在用微亨級的L0，就要考慮電感對天線阻抗的影響。計(jì)算時(shí)利用串并互化公式，將它和天線阻抗一起等效為一個(gè)新的阻抗。

3.3 隔直流電容器裝置C0

因天線受雷擊時(shí)，會有一部分能量會經(jīng)饋線去發(fā)射機(jī)，所以，設(shè)備又增加一道“防護(hù)墻”。C0的容量一般選擇在1#8198;000 PF～2#8198;000 PF，在此范圍內(nèi)的電容，它的伏安量要選得大一些，中波頻率上它不致產(chǎn)生過大的壓降。隨著發(fā)射機(jī)輸出功率越大，C0選用的伏安量也就相應(yīng)越大。

3.4 移相網(wǎng)絡(luò)的作用

若移相網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載是純電阻W，W也是饋線的特性阻抗，連接移相網(wǎng)絡(luò)后其輸入電阻仍為W，輸入電流和輸出電流幅度不變，但是有一相位差。即接入移相網(wǎng)絡(luò)并不影響天饋線之間的阻抗匹配。移相網(wǎng)絡(luò)可用T網(wǎng)絡(luò)和π網(wǎng)絡(luò)。

為了防止當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，在功放電路里產(chǎn)生過大的瞬間電壓和電流，把阻抗微調(diào)電路設(shè)計(jì)成相移為45°的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)仿真曲線原理，當(dāng)負(fù)載短路時(shí)功放測得等效阻抗呈感性，其絕對值等于W，此時(shí)功放電路里產(chǎn)生的瞬間電壓和電流不超過功放管漏極的標(biāo)稱值。但是在實(shí)際上，負(fù)載短路通常是鐵塔基部出現(xiàn)雷擊放電時(shí)引起的。因此為了有效防止雷擊對功放管的損壞，必須保證在塔基短路時(shí)，發(fā)射機(jī)出口處也是短路狀態(tài)。根據(jù)長線理論，要做到這一點(diǎn)就必須使這兩點(diǎn)的相位差為180°的整數(shù)倍，從發(fā)射機(jī)到塔基的所有部件，包括饋線的長短，高頻濾波器，匹配網(wǎng)絡(luò)，隔直電容器C0，微亨電感L0在內(nèi)的各元件，都會有一定的相移引入。綜合后的相移通常和π的整數(shù)倍有出入，為了把相移補(bǔ)償?shù)溅姓麛?shù)倍，通常可插入移相網(wǎng)絡(luò)。

設(shè)計(jì)防雷移相網(wǎng)絡(luò)時(shí)必須知道從機(jī)器出口至天線塔基的整個(gè)鏈路的相移量，由于環(huán)節(jié)比較多，各環(huán)節(jié)的相移計(jì)算比較繁瑣，在實(shí)際中除了采用計(jì)算外，還可以采取測試法即在整個(gè)鏈路調(diào)整基本就緒后，把塔基短路，在不接入移相網(wǎng)絡(luò)的條件下于機(jī)器出口處測阻值，此時(shí)機(jī)器的出口處應(yīng)為短路狀態(tài)，如不對，應(yīng)微調(diào)之。移相網(wǎng)絡(luò)也可用輸出網(wǎng)絡(luò)中的微調(diào)網(wǎng)絡(luò)替代。

4 結(jié)束語

對于防雷的好壞，直接影響著天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的好壞，而天調(diào)網(wǎng)絡(luò)又影響著整個(gè)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)功率的發(fā)射，影響著整個(gè)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的工作效率。所以說天調(diào)防雷措施的應(yīng)用不僅是天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是廣播發(fā)射機(jī)整個(gè)系統(tǒng)中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

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[2]張丕灶，劉峰，等編著.全固態(tài)PDM中波廣播發(fā)送系統(tǒng)原理與維護(hù)[M].