明 震 劉 鈺

中波天線要投入使用必須要將天線輸入阻抗與饋線的特性阻抗匹配，一般在中波天線附近增設(shè)一套匹配網(wǎng)絡(luò)使之與饋線特性阻抗匹配，這套匹配網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)之為“天調(diào)網(wǎng)絡(luò)”。在許多有關(guān)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的資料中，對(duì)這些基本公式一般都是直接給出并運(yùn)用，一些工作者對(duì)這些公式的理解僅僅停留在感性認(rèn)識(shí)層面上，往往是知其然而不知其所以然，一旦忘記這些公式就手足無(wú)措。下面，本文就這些基本公式展開(kāi)推導(dǎo)。

1　公式推導(dǎo)

天線在作為單頻使用的時(shí)候網(wǎng)絡(luò)一般都采用“正г”（如圖1所示）和“倒г”（如圖2所示）兩種基本形式。把天線輸入阻抗和天調(diào)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，可以看作是一個(gè)無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)這個(gè)無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗等于饋線特性阻抗時(shí)，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)就達(dá)到理想匹配狀態(tài)了。

圖1　正г型網(wǎng)絡(luò)

圖2　倒г型網(wǎng)絡(luò)

注 ：W為饋線特性阻抗X1﹑X2為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)元器件的電抗值；。下同。

X1，X2為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)元器件的電抗值；

圖1所示的電路應(yīng)滿足下式：

即：(WX1+WX2+WXa-X2Ra)=0

令上式左端實(shí)部﹑虛部分別等于0，得到以下方程組：

解得X1和X2為：

同理，圖2所示電路應(yīng)滿足下式：

即∶

令上式左端實(shí)部﹑虛部分別等于0，得到以下方程組：

解得X1和X2為：

解析式（1）和解析式（2）中的X1和X2的根號(hào)前正﹑負(fù)號(hào)取相反。

2　公式的應(yīng)用

在實(shí)際的天線匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)當(dāng)中，還要根據(jù)各電臺(tái)實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮，一般電臺(tái)的使用頻率會(huì)有多個(gè)，單頻單天線使用的情況非常少。對(duì)于單頻單天線的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，可以直接通過(guò)這幾個(gè)公式設(shè)計(jì)出符合要求的匹配網(wǎng)絡(luò)。但是，對(duì)于一些需要共塔或者電臺(tái)還有其他中波天線使用的情況如何利用這幾個(gè)公式來(lái)設(shè)計(jì)并計(jì)算網(wǎng)絡(luò)？這是廣大廣電技術(shù)人員經(jīng)常會(huì)面對(duì)的問(wèn)題。

在共塔情況的時(shí)候，就需要考慮在匹配網(wǎng)絡(luò)中增加阻塞網(wǎng)絡(luò)，在電臺(tái)還有其他中波天線使用的時(shí)候就需要匹配網(wǎng)絡(luò)中考慮增加陷波網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)匹配網(wǎng)絡(luò)增加了阻塞網(wǎng)絡(luò)或者陷波網(wǎng)絡(luò)之后，只需要將增加的這些網(wǎng)絡(luò)換算成所要設(shè)計(jì)頻率的電抗值，然后將這些電抗值看作是天線阻抗或者匹配網(wǎng)絡(luò)的一部分，這時(shí)就可以直接套用上述公式進(jìn)行設(shè)計(jì)并計(jì)算了，下面就根據(jù)某電臺(tái)的實(shí)例加以說(shuō)明。

某中波電臺(tái)共有三套使用頻率，分別為f1=585 kHz﹑f2=846 kHz﹑f3=1 125 kHz，兩副中波天線，其中f1單獨(dú)使用一副天線，f2和f3共用一副天線，已知饋線阻抗均為50 Ω，天線對(duì)f3呈現(xiàn)的阻抗現(xiàn)就其中f3=1 125 kHz匹配網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)設(shè)計(jì)論述。

因?yàn)閒2和f3共塔，f3匹配網(wǎng)絡(luò)中要增加針對(duì)f2的阻塞網(wǎng)絡(luò)，考慮到f1天線對(duì)f3的串?dāng)_，f3匹配網(wǎng)絡(luò)中要增加針對(duì)f1頻率的陷波網(wǎng)絡(luò)。匹配網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。

圖3　1125kHz匹配網(wǎng)絡(luò)

L1和C1并聯(lián)組成阻塞網(wǎng)絡(luò)，以阻塞頻率f2，依據(jù)阻塞網(wǎng)絡(luò)電容取值范圍先選定C1取1 400 pF，根據(jù)C1的電抗值計(jì)算出L1的電感量：

計(jì)算C1和L1對(duì)f3呈現(xiàn)的電抗值：

計(jì)算C1和L1并聯(lián)后對(duì)f3呈現(xiàn)的電抗值：

將X1的值與天線阻抗結(jié)合：

這時(shí)就可以直接引用上述推導(dǎo)的公式直接求出C2和L2的值。

通過(guò)C2和L2的電抗值計(jì)算出C2和L2：

陷波網(wǎng)絡(luò)放在饋線端口要比放在天線端口的濾波效果要好[1]。C3與L3并聯(lián)組成阻塞網(wǎng)絡(luò)，以阻塞主頻率f3，這個(gè)阻塞網(wǎng)絡(luò)對(duì)f1呈現(xiàn)的是感性，將此阻塞網(wǎng)絡(luò)與電容C4串聯(lián)組成一個(gè)針對(duì)頻率f1的陷波網(wǎng)絡(luò)，即該阻塞網(wǎng)絡(luò)與C4組成一個(gè)串聯(lián)諧振電路，且諧振頻率為f1，以濾除頻率f1對(duì)f3的串?dāng)_。這個(gè)陷波網(wǎng)絡(luò)對(duì)主頻f3呈現(xiàn)的是高阻抗?fàn)顟B(tài)，其中的阻塞網(wǎng)絡(luò)一旦調(diào)試好之后再調(diào)節(jié)串聯(lián)諧振的時(shí)候是不能再作調(diào)整的，只能靠調(diào)節(jié)C4以達(dá)到對(duì)頻率f1的濾波作用。

依據(jù)阻塞網(wǎng)絡(luò)電容取值范圍，先選定C3取1 200 pF，再根據(jù)C3的電抗值計(jì)算出L3的電感量：

計(jì)算C3和L3對(duì)f1呈現(xiàn)的電抗值：

計(jì)算C3和L3并聯(lián)后對(duì)f1呈現(xiàn)的電抗值：

通過(guò)X2計(jì)算出C4的值：

陷波網(wǎng)絡(luò)因?yàn)閷?duì)主頻f3呈現(xiàn)的是高阻抗?fàn)顟B(tài)，所以在陷波網(wǎng)絡(luò)接入匹配網(wǎng)絡(luò)中時(shí)匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)主頻f3呈現(xiàn)的阻抗幾乎沒(méi)有影響。另外，在匹配網(wǎng)絡(luò)安裝過(guò)程中盡量減少分布參數(shù)對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗的影響。例如，相鄰兩個(gè)電感線圈在安裝時(shí)盡量使兩個(gè)電感線圈相互垂直擺放，電感的調(diào)試短接引線要放置在線圈內(nèi)部，等等。

至此，針對(duì)頻率f3=1 125 kHz的匹配網(wǎng)絡(luò)就設(shè)計(jì)完成了。從上述的設(shè)計(jì)過(guò)程中可以看出，C1和L1組成的并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，對(duì)頻率f2=846 kHz呈現(xiàn)的是高阻抗?fàn)顟B(tài)，而這個(gè)并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)對(duì)所要通過(guò)的主頻f3呈現(xiàn)的是容抗，將這個(gè)容抗和天線阻抗結(jié)合，就可以直接運(yùn)用推導(dǎo)公式（2）來(lái)設(shè)計(jì)并計(jì)算了。在這個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)中，陷波網(wǎng)絡(luò)對(duì)主頻f3阻抗的影響是可以忽略不計(jì)的，所以這個(gè)陷波網(wǎng)絡(luò)可以單獨(dú)調(diào)試好之后再接入匹配網(wǎng)絡(luò)中。

3　結(jié)語(yǔ)

中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)﹑調(diào)試在中波發(fā)射環(huán)節(jié)中是相當(dāng)重要的，它直接關(guān)系發(fā)射機(jī)的發(fā)射效果，以及發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定性。中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)又受各種因素干擾，沒(méi)有固定的模式可以直接套用，這就給設(shè)計(jì)者增加了很大難度。設(shè)計(jì)者只能從最基礎(chǔ)的理論出發(fā)，然后再將其他因素逐一考慮進(jìn)去，就可以設(shè)計(jì)出理想的匹配網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何大中,章之儉.廣播電視技術(shù)手冊(cè)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2011.