文/羅宇

引言

我臺(tái)新架一座48米高的自立塔式中波小天線，天線采用了實(shí)用的自立式鋼塔結(jié)構(gòu)，無(wú)拉線，占地面積小，維護(hù)方便，用來(lái)實(shí)現(xiàn)900KHz和1206KHz雙頻共塔播出。該天線調(diào)配雙工網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原理使天線的帶寬得以展寬，帶外衰減大大提高，有效防止了本臺(tái)或臨近臺(tái)其他頻率之間的相互串?dāng)_，同時(shí)使天線端與發(fā)射機(jī)之間形成物理隔離，并形成多次防雷接地，從而大大提高了發(fā)射機(jī)的防雷效果[1]。這里，主要介紹我臺(tái)中波小天線天饋匹配網(wǎng)絡(luò)的原理和調(diào)試過(guò)程。

1.天饋匹配網(wǎng)絡(luò)各部分功能

1.1 預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)

由于中波小天線對(duì)不同的工作頻率有不同的天線輸入阻抗，預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)可以使兩個(gè)不同頻率的天線輸入阻抗轉(zhuǎn)變成比較接近的數(shù)值。如果沒(méi)有預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的接入，會(huì)因阻抗的差異過(guò)大而造成天線端的電壓、電流差異很大，天線端的泄漏電壓相差也大，容易造成串音；也會(huì)造成一路的阻塞網(wǎng)絡(luò)的視在功率大，匹配網(wǎng)絡(luò)的視在功率也大，會(huì)影響發(fā)射機(jī)的效率和穩(wěn)定性，所以要加入預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)。

1.2 阻塞網(wǎng)絡(luò)

雙工網(wǎng)絡(luò)中的阻塞網(wǎng)絡(luò)主要起相互隔離，防止互竄的作用，本頻通過(guò)時(shí)阻抗小，阻塞它頻時(shí)阻抗大。

1.3 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)使天線與饋線達(dá)到阻抗匹配，才能將發(fā)射機(jī)輸出的高頻能量最有效地傳播出去，若天線與饋線失配，不僅影響?zhàn)伨€的傳輸效率，還將在饋線上產(chǎn)生反射波從而形成駐波，給發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定工作帶來(lái)不利的影響，甚至給設(shè)備造成不必要的損壞。匹配網(wǎng)絡(luò)型式有四種，分別為型、倒型、T型、π型[2]。

Г型網(wǎng)絡(luò)：從原理上講，Г型網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)任意阻抗進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為了保證天調(diào)網(wǎng)絡(luò)具有一定的帶寬，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)必須滿足Q值的要求。因?yàn)椐ば途W(wǎng)絡(luò)只有兩個(gè)元件組成，它的Q值是不能變化的，經(jīng)設(shè)計(jì)后的雙工匹配網(wǎng)絡(luò)要在滿足網(wǎng)絡(luò)Q值的前提下才可以使用。

T型匹配網(wǎng)絡(luò)：T型網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)任意阻抗進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于增加了一個(gè)串臂元件，它可以看作是倒Г型網(wǎng)絡(luò)和正Г型網(wǎng)絡(luò)的并臂并聯(lián)組成的， 它可以通過(guò)選取不同的元件值來(lái)改變Q值， 滿足網(wǎng)絡(luò)對(duì)Q值的要求。

π型匹配網(wǎng)絡(luò)：π型網(wǎng)絡(luò)也可以對(duì)任意阻抗進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 由于增加了一個(gè)并臂元件，它可以看作是正Г型網(wǎng)絡(luò)和倒Г型網(wǎng)絡(luò)串臂串聯(lián)組成的， 它也可以通過(guò)選取不同的元件值改變Q值， 滿足網(wǎng)絡(luò)對(duì)Q值的要求。

我臺(tái)中波小天線采用的是Γ型匹配網(wǎng)絡(luò)。

1.4 陷波網(wǎng)絡(luò)

陷波網(wǎng)絡(luò)在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中往往起著濾波的作用，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的阻抗沒(méi)有影響，其形式有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的多種組合。

2.自立塔式中波小天線天饋網(wǎng)絡(luò)器件構(gòu)成和作用

我臺(tái)自立塔式中波小天線天饋網(wǎng)絡(luò)原理圖如圖1所示。網(wǎng)絡(luò)中各器件的構(gòu)成和作用是：（1）L1和C1對(duì)900KHz構(gòu)成并聯(lián)諧振，讓饋線送來(lái)的900KHz射頻信號(hào)不落地，高效傳輸?shù)溅Ｐ途W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗匹配，同時(shí)利用L1的抽頭位置可改變輸入阻抗；（2）L2和C2構(gòu)成Γ型網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)阻抗變換；（3）L4和C4組成并聯(lián)諧振阻塞1206KHz進(jìn)入本網(wǎng)絡(luò)，對(duì)900KHZ來(lái)說(shuō)呈感性，它與C3組成串聯(lián)諧振為900KHz提供通路，但是不易調(diào)整，因此加入了L3方便調(diào)整；（4）L0為預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還有防雷作用。對(duì)1206KHz網(wǎng)絡(luò)只是少了C3，因?yàn)長(zhǎng)4"和C4"組成并諧對(duì)1206KHz來(lái)說(shuō)呈容性，它與L3"實(shí)現(xiàn)串諧也方便調(diào)整。

圖1

3.天饋匹配網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試

調(diào)試天饋匹配網(wǎng)絡(luò)過(guò)程如下：

第一步，測(cè)量小天線對(duì)兩個(gè)頻率的輸入阻抗。斷開(kāi)小天線與網(wǎng)絡(luò)的所有接點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)分析儀正端接小天線，負(fù)端接地，測(cè)得：900KHz的阻抗ZA=38.3-j 13.2，1206KHz的阻抗ZA=51.6-j 8.3。

第二步，把L0與小天線接上，其他網(wǎng)絡(luò)器件仍不用接，進(jìn)行調(diào)試，改變L0的電感量，找到一個(gè)使兩個(gè)頻率的阻抗實(shí)部比較接近的最佳點(diǎn)，最后測(cè)得的是：900KHz的阻抗ZA=45-j 13，1206KHz的阻抗ZA=49.5-j 10.4。此時(shí)，預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)L0算已調(diào)好了。

第三步，調(diào)整由L4和C4組成的阻塞網(wǎng)絡(luò)，以阻塞另一個(gè)頻率1206KHz，獨(dú)立測(cè)L4和C4并聯(lián)諧振點(diǎn)。將連接L4、C4的其他器件斷開(kāi)，接上網(wǎng)絡(luò)分析儀并設(shè)置在1206KHz范圍中，通過(guò)調(diào)整L4電感量，讓其諧振在1206KHz。

第四步，調(diào)整L4、C4和L3、C3組成的串諧網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)把連接著的其他器件斷開(kāi)，將網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置在900KHz范圍中，調(diào)整L3，讓其諧振在900KHz。

第五步，調(diào)整由L1和C1組成的并聯(lián)諧振。將網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置在900KHz范圍中，調(diào)整L1電感量讓其諧振在900KHz。

第六步，把天調(diào)網(wǎng)絡(luò)所有的接點(diǎn)都連接上，調(diào)整由L2和C2組成的Γ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。把網(wǎng)絡(luò)分析儀接到900KHz的網(wǎng)絡(luò)柜輸入端，調(diào)整L2的電感量，同時(shí)改變L1的抽頭位置，使輸入阻抗接近于饋線的阻抗。我們最后調(diào)到的阻抗是ZA=50.6-j 1.2，這樣，雙頻共塔900KHz這邊的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)就算調(diào)試完成了。

用同樣的方法對(duì)另一邊1206KHz網(wǎng)絡(luò)完成調(diào)試。經(jīng)過(guò)調(diào)試后，我們?cè)?206KHz的網(wǎng)絡(luò)柜輸入端測(cè)得的阻抗是ZA=50.2-j 1.2。

用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得小天線對(duì)應(yīng)兩頻點(diǎn)的天饋匹配網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)數(shù)據(jù)如表1、圖2和圖3所示。

表1 小天線天饋匹配網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)

圖2 900KHz阻抗及駐波

圖3 1206KHz阻抗及駐波

第七步，把發(fā)射機(jī)接通天線測(cè)量電聲指標(biāo)。自立塔小天線天饋網(wǎng)絡(luò)調(diào)試完畢后，把發(fā)射機(jī)倒換到小天線，用調(diào)幅音頻綜合測(cè)試儀分別測(cè)量了對(duì)應(yīng)兩部發(fā)射機(jī)的三大電聲指標(biāo)，經(jīng)測(cè)試，三大電聲指標(biāo)均達(dá)到了部頒的甲級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

第八步，送信號(hào)試播并收測(cè)播出效果。我們用1KWPDM發(fā)射機(jī)全功率試播，900KHz和1206KHz的兩部發(fā)射機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)器指標(biāo)參數(shù)正常，經(jīng)紅外測(cè)溫槍檢測(cè)發(fā)射機(jī)和天饋網(wǎng)絡(luò)溫度正常。由于氣候、天氣的影響，有時(shí)需要對(duì)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行微調(diào)，達(dá)到最佳工作狀態(tài)。

在城市郊區(qū)不同地點(diǎn)收測(cè)信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，與現(xiàn)有的68米拉線塔發(fā)射覆蓋的效果相比較（對(duì)照表如表2所示），場(chǎng)強(qiáng)基本一樣，收聽(tīng)的廣播聲音清晰，在開(kāi)闊的地段小天線的收聽(tīng)效果還略好一些。

表2

結(jié)語(yǔ)

隨著全國(guó)城市化的發(fā)展，土地資源越來(lái)越珍貴，而中波發(fā)射臺(tái)站通常需要占用大量的土地面積，與當(dāng)今社會(huì)發(fā)展有所沖突。中波小天線由于尺寸小，重量輕，占用土地面積不大，很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。我們臺(tái)作為廣東省廣播電視技術(shù)中心下屬臺(tái)站建設(shè)的第一座48米自立塔式中波小天線，具有標(biāo)桿作用，投入使用后，經(jīng)過(guò)兩年多時(shí)間的觀察，其工作是穩(wěn)定可靠的，為場(chǎng)地受限制的臺(tái)站對(duì)天線的選擇提供了一種可行的解決方案。

[1]金明.中波廣播電視發(fā)射臺(tái)理論基礎(chǔ)及設(shè)備維護(hù)維修技術(shù)手冊(cè).中國(guó)廣播電視出版社，659-692.

[2]伍嘉煦.中波廣播發(fā)射天線雙工匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[N].電子科技大學(xué)，2011-10-01.