國家新聞出版廣電總局491臺(tái) 葉 沉
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中波發(fā)射機(jī)三頻共塔網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和調(diào)試
國家新聞出版廣電總局491臺(tái) 葉 沉
【摘要】本文通過中波發(fā)射機(jī)調(diào)配室網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)分析和設(shè)計(jì),通過調(diào)試完成調(diào)配室網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò),使發(fā)射機(jī)工作在正常狀態(tài),駐波比達(dá)到中波發(fā)射機(jī)的要求。
【關(guān)鍵詞】DX-10kW中波發(fā)射機(jī);匹配網(wǎng)絡(luò);阻塞網(wǎng)絡(luò);阻抗變換;隔離度;衰減;隔離開關(guān)開關(guān);運(yùn)行阻抗電橋;網(wǎng)絡(luò)分析儀
我臺(tái)現(xiàn)在維護(hù)的發(fā)射機(jī)是DX-10kW中波發(fā)射機(jī),天線是自立塔,饋電方式是中間饋電,天線底座直接接地,采用的是雙頻共塔。因播出任務(wù)需要,現(xiàn)需要改造成三頻共塔。原來的調(diào)配室里主要有1143kHz和900kHz兩個(gè)頻率的匹配網(wǎng)絡(luò)和阻塞網(wǎng)絡(luò)共4個(gè)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單,功能實(shí)現(xiàn)起來也非常好調(diào)試?,F(xiàn)需要增加頻率為846kHz的中波發(fā)射機(jī),由于其頻率和900kHz倍率小于1.1倍(倍率為1.064),所以阻塞網(wǎng)絡(luò)的帶寬就要求非常的窄。必須要使用串并聯(lián)結(jié)合的方式。
為了增加846kHz的中波發(fā)射機(jī),需要在原來的網(wǎng)絡(luò)上增加一些網(wǎng)絡(luò)和真空開關(guān)。
2.1整體設(shè)計(jì)框圖
整個(gè)調(diào)配室的設(shè)計(jì)框圖如圖一所示:
圖一
其中增加了一個(gè)通1143kHz,阻塞846kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò);一個(gè)通900kHz,阻塞846kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò);一個(gè)通846kHz,阻塞900kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)。846kHz和900kHz共用原來阻塞1143kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)。真空開關(guān)主要是為了單某一個(gè)射頻通路的元件出現(xiàn)問題時(shí)能遠(yuǎn)程將開關(guān)斷開,不影響其它兩部發(fā)射機(jī)的正常運(yùn)行。
2.2測(cè)量天線在三個(gè)頻率下的阻抗
利用阻抗電橋測(cè)量出天線的阻抗,為后面的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。測(cè)量出天線在1143kHz下阻抗為26-J20Ω;天線在900kHz下阻抗為82-J90Ω;天線在846kHz下阻抗為125-J141Ω。
2.3原來的使用阻塞網(wǎng)絡(luò)
原來并聯(lián)諧振阻塞900kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)L=8.6866uH,C=3.6nF,。當(dāng)頻率升高到1143kHz后網(wǎng)絡(luò),呈現(xiàn)阻抗為X==-J101.787Ω,所以從阻塞網(wǎng)絡(luò)往后看天線,阻抗由26-j20Ω變?yōu)?6-J121.787Ω;原來并聯(lián)諧振阻塞1143kHz的阻塞網(wǎng)絡(luò)L= 19.3887uH,C=1nF,其中當(dāng)頻率降低到900kHz后網(wǎng)絡(luò),呈現(xiàn)阻抗為X== +J288.535Ω,所以從阻塞網(wǎng)絡(luò)往后看天線,阻抗由82-j90Ω變?yōu)?2+J198.535Ω;其中當(dāng)頻率降低到846kHz后網(wǎng)絡(luò),呈現(xiàn)阻抗為X==+J227.906Ω,所以從阻塞網(wǎng)絡(luò)往后看天線,阻抗125-J141Ω變?yōu)?25+J86.906Ω。
2.4增加阻塞網(wǎng)絡(luò)
(1)增加通1143kHz,阻塞846kHz網(wǎng)絡(luò)
當(dāng)要阻塞的頻率低于本頻的時(shí)候,Z1感抗L1和Z2容抗C1串聯(lián)諧振,諧振于f1;Z1和Z2串聯(lián)由于頻率降低呈容抗C2,Z3為感抗L2,成并聯(lián)諧振,諧振于f2。F1為本頻,f2為阻塞頻率。計(jì)算公式如下公式1、2和3:
根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)出通本頻1143kHz,阻塞846kHz網(wǎng)絡(luò)元器件:L1=9.694uH,C1=2nF,L2=8.002uH。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖二所示。
圖二
圖三
(2)增加通900kHz,阻塞846kHz網(wǎng)絡(luò)
當(dāng)要阻塞的頻率低于本頻的時(shí)候,Z1感抗L1和Z2容抗C1串聯(lián)諧振,諧振于f1;Z1和Z2串聯(lián)由于頻率降低呈容抗C2,Z3為感抗L2,成并聯(lián)諧振,諧振于f2。F1為本頻,f2為阻塞頻率。計(jì)算公式如上面所列公式2-1、2-2和2-3。根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)出通本頻900Hz,阻塞846kHz網(wǎng)絡(luò)元器件:L1= 31.272uH,C1=1nF,L2= 4.120uH。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖三所示。
(3)增加通846kHz,阻塞900kHz網(wǎng)絡(luò)
當(dāng)要阻塞的頻率高于本頻的時(shí)候,Z1感抗L1和Z2容抗C1串聯(lián)諧振,諧振于f1; Z1和Z2串聯(lián)由于頻率升高呈感抗L2,Z3為容抗C2,成并聯(lián)諧振,諧振于f2。F1為本頻, f2為阻塞頻率。計(jì)算公式如1、2和4:
C2= 4
根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)出通本頻846kHz,阻塞900kHz網(wǎng)絡(luò)元器件:L1= 35.392uH,C1=1nF,C2=7.591nF。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖四所示:
圖四
圖五
2.5重新設(shè)計(jì)3個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)
(1)1143kHz的匹配網(wǎng)絡(luò)
1143kHz的輸出阻抗為50Ω,匹配網(wǎng)絡(luò)需要匹配的阻抗為26-J121.787Ω,采用Γ型網(wǎng)絡(luò),當(dāng)饋線阻抗大于天線阻抗實(shí)部,使用如圖五網(wǎng)絡(luò)所示。
網(wǎng)絡(luò)中兩元件值計(jì)算如下列公式5和6:
X1=-Xin± 5
X2= 6
根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)X1=+146.767Ω, X2=-52.04 Ω,或者X1=+96.807Ω, X2=+52.04Ω。網(wǎng)絡(luò)元器件:① L= 20.4363uH,C=2676pF(正常使用的網(wǎng)絡(luò));② L1= 13.48uH,L2= 7.246uH(一般不采用)。
(2)900kHz的匹配網(wǎng)絡(luò)
900kHz的輸出阻抗為50Ω,匹配網(wǎng)絡(luò)需要匹配的阻抗為82+J198.535Ω,采用Γ型網(wǎng)絡(luò),當(dāng)饋線阻抗小于天線阻抗實(shí)部,使用如圖六網(wǎng)絡(luò)所示:
圖六
網(wǎng)絡(luò)中兩元件值計(jì)算如下列公式7和8:
X1=± 7
X2= 8
根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)X1=+160.1Ω, X2=-100.06Ω,或者X1=-160.1Ω,X2=+720.485Ω。網(wǎng)絡(luò)元器件:① L= 28.312uH,C=1767pF(正常使用的網(wǎng)絡(luò));② C1= 1105pF,L2= 127.41uH(電感量太大,一般不采用)。
(3)846kHz的匹配網(wǎng)絡(luò)
846kHz的輸出阻抗為50Ω,匹配網(wǎng)絡(luò)需要匹配的阻抗為125+J86.906Ω,采用Γ型網(wǎng)絡(luò),當(dāng)饋線阻抗小于天線阻抗實(shí)部,使用如上圖六網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中兩元件值計(jì)算如上公式7和8。
根據(jù)公式可以設(shè)計(jì)X1=+82.2864Ω, X2=-79.2Ω,或者X1=-82.2864Ω, X2=+195.0813Ω。網(wǎng)絡(luò)元器件:① L=15.481uH,C=2375pF(低通網(wǎng)絡(luò));② C1= 2286pF,L2= 36.7uH(高通網(wǎng)絡(luò),和900kHz網(wǎng)絡(luò)正好相反,使用)。
所有網(wǎng)絡(luò)完成安裝調(diào)試后,將調(diào)配室內(nèi)所有元件連線安裝上去,利用網(wǎng)絡(luò)分析儀分別進(jìn)行三個(gè)發(fā)射機(jī)隔離度的測(cè)量。測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所示。
由于846kHz和900kHz中波發(fā)射機(jī)的頻率非常接近,所以隔離度低,但是也達(dá)到了超過-40 dBm的要求,符合設(shè)計(jì)要求。
當(dāng)隔離度是-57.913dBm的時(shí)候,發(fā)射機(jī)的組波比為1.003,符合DX10kW中波發(fā)射機(jī)駐波比小于1.1的要求。
表1
我臺(tái)三頻共塔系統(tǒng)改造工程,工程現(xiàn)已順利完成,經(jīng)測(cè)試系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)滿足技術(shù)方案要求,所有指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求和發(fā)射機(jī)運(yùn)行要求。開始運(yùn)行以來,發(fā)射機(jī)運(yùn)行情況良好,指標(biāo)正常無異常情況,測(cè)量覆蓋效果,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。此次三頻共塔的設(shè)計(jì)施工和調(diào)試,鍛煉了隊(duì)伍,又為我們的中心工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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