裴健 吳吉玉 王萍

（山東省日照轉(zhuǎn)播臺(tái) 山東省日照市 276800）

中波調(diào)幅發(fā)射技術(shù)，是無(wú)線廣播電視技術(shù)應(yīng)用的先驅(qū)，在為我國(guó)社會(huì)發(fā)展和社會(huì)主義兩個(gè)文明建設(shè)提供了有力的宣傳保障，把黨的聲音傳遍千家萬(wàn)戶的過(guò)程中發(fā)揮了巨大作用。隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，廣播電視技術(shù)也發(fā)生了深刻變革，新媒體更是一騎絕塵，但在當(dāng)今時(shí)代中波廣播作為重要的傳播途徑，依然具有其不可替代性，而且上升到國(guó)家重要的戰(zhàn)略地位。我國(guó)中波廣播制式是：載波中心頻段為531kHz-1602kHz，即波長(zhǎng)為564.97m-187.27m，最小載波頻率間隔為9kHz[1]，意味著中波廣播頻段共分120個(gè)頻道。正常情況下，每個(gè)臺(tái)站根據(jù)規(guī)劃有固定的頻率點(diǎn)，中波發(fā)射機(jī)在生產(chǎn)時(shí)按照臺(tái)站規(guī)劃的頻率點(diǎn)調(diào)試好后出廠，在臺(tái)站安裝調(diào)試主要任務(wù)是網(wǎng)絡(luò)匹配，一旦完成后正常工作發(fā)射頻率就不會(huì)改變了。實(shí)際情況中也有臺(tái)站由于規(guī)劃調(diào)整和事業(yè)發(fā)展，使某些發(fā)射機(jī)因頻率改動(dòng)而被閑置，為使設(shè)備資源得到有效利用，避免浪費(fèi)，我們就會(huì)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行改頻。下面結(jié)合本臺(tái)10kW發(fā)射機(jī)1449kHz改為1197kHz的項(xiàng)目實(shí)踐，總結(jié)發(fā)射系統(tǒng)在改頻時(shí)用到的步驟和方法，以及其中涉及的一些關(guān)鍵因素和關(guān)鍵技術(shù)。

1 中波廣播發(fā)射系統(tǒng)原理

1.1 中波廣播發(fā)射系統(tǒng)

中波廣播發(fā)射系統(tǒng)主要是由中波廣播發(fā)射機(jī)和天饋系統(tǒng)組成。中波廣播發(fā)射機(jī)通常由射頻、音頻、監(jiān)測(cè)、電源和冷卻系統(tǒng)五部分組成。天饋系統(tǒng)對(duì)于單獨(dú)發(fā)射來(lái)說(shuō)就是由天線和饋線組成。為了節(jié)省天線（中波天線也稱為塔），有時(shí)對(duì)于有兩個(gè)及以上的發(fā)射機(jī)采用同頻共塔（天線）方式發(fā)射，這就需要設(shè)計(jì)一個(gè)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同頻率的發(fā)射機(jī)共用一個(gè)天線（塔）發(fā)射。

1.1.1 射頻系統(tǒng)

射頻系統(tǒng)包括高頻振蕩器、射頻調(diào)制器、射頻放大器、功率合成器和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（帶通濾波器）五個(gè)部分。音頻通過(guò)射頻調(diào)制器完成數(shù)字幅度調(diào)制，再經(jīng)功率放大器放大，之后通過(guò)功率合成輸出規(guī)定的射頻信號(hào)。為了較好完成功率射頻信號(hào)發(fā)射出去，需要將功率射頻信號(hào)與天線進(jìn)行阻抗匹配，同時(shí)為了射頻信號(hào)的雜散滿足要求，還需進(jìn)行功率濾波，最后才將輸出的功率射頻信號(hào)阻抗匹配到50Ω。

1.1.2 音頻調(diào)制系統(tǒng)

音頻調(diào)制系統(tǒng)包括音頻處理、A/D轉(zhuǎn)換和調(diào)制編碼，其原理是通過(guò)音頻處理裝置以及A/D轉(zhuǎn)換裝置將模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，在輸出數(shù)字編碼前，利用編碼器對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行重新編碼，而數(shù)字幅度調(diào)制能否準(zhǔn)確要通過(guò)控制系統(tǒng)的射頻功放功調(diào)整來(lái)保障[2]。音頻調(diào)制系統(tǒng)作為中波發(fā)射機(jī)的重要部分，我們要非常重視，廣播節(jié)目質(zhì)量的好壞受其音頻調(diào)制質(zhì)量的控制。

1.1.3 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)主要包括監(jiān)控系統(tǒng)和報(bào)警兩個(gè)部分，監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控當(dāng)前設(shè)備的各種運(yùn)行狀況，還能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)距離操控。報(bào)警部分是某些發(fā)射要素發(fā)生異常工作時(shí)及時(shí)發(fā)出告警信息，便于技術(shù)人員對(duì)其調(diào)整，使得發(fā)射系統(tǒng)能在良好的狀態(tài)下工作，避免出現(xiàn)停播事故，為中波廣播的安全播出提供全方面保障。

1.1.4 電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)是保證發(fā)射工作的關(guān)鍵部分，為中波廣播發(fā)射機(jī)正常工作提供不同要求的電源。將市電變?yōu)橹绷麟?，中波廣播發(fā)射機(jī)有T1和T2兩個(gè)變壓器。其中T1變壓器的作用是提供功放電源電壓，T2變壓器的作用是提供整機(jī)所需的低壓電壓[3]。

1.1.5 冷卻系統(tǒng)

固態(tài)發(fā)射機(jī)在滿功率工作中，將會(huì)有很大量的熱量產(chǎn)生。冷卻系統(tǒng)是目前固態(tài)中波發(fā)射機(jī)不可或缺的一部分，冷卻方式是強(qiáng)迫風(fēng)冷。假如發(fā)射機(jī)不能及時(shí)有效降溫，超過(guò)工作溫度的各部件就易發(fā)生各種故障，甚至造成損壞。因此發(fā)射機(jī)要穩(wěn)定運(yùn)行就必須保證冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.2 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)

發(fā)射機(jī)輸出饋線與天線之間要阻抗匹配，才能將發(fā)射功率最大化和不失真的傳播出去，這個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)稱為天調(diào)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)還具有吸收外來(lái)頻率干擾、抑制射頻倒送和防雷等多種作用。

基本型匹配網(wǎng)絡(luò)包括預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)、移相網(wǎng)絡(luò)、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、吸收網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)和防雷裝置[4]。

2 中波廣播發(fā)射系統(tǒng)改頻涉及的因素

2.1 射頻功率系統(tǒng)

射頻通道電路改頻電路中有DDS頻率合成器、二進(jìn)制功率合成器、推動(dòng)功率合成器和主功率合成器四部分需要調(diào)整。音頻通道電路改頻的電路中有A/D轉(zhuǎn)換電路和模擬輸人電路需要調(diào)，同時(shí)推動(dòng)穩(wěn)壓電源和輸出監(jiān)測(cè)板也需要調(diào)整[5]。像拔碼開關(guān)和跨接線等這些元件，可以在電路板送電前提前設(shè)好，不僅輸出網(wǎng)絡(luò)的電容要依照廠家提供的信息更換，“大臺(tái)階”和“小臺(tái)階”的效率線圈抽頭的調(diào)整也要依照廠家提供的“效率線圈預(yù)置表”，大部分器件是需要開機(jī)加電之后才能調(diào)整的。

基本調(diào)整大體由頻率合成振蕩器的調(diào)整，緩沖放大器的檢測(cè)，前置放大器的調(diào)整，射頻推動(dòng)放大級(jí)的調(diào)整，功放級(jí)的調(diào)整，輸出網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整七部分組成。

2.2 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)

天調(diào)網(wǎng)絡(luò)在改頻中主要調(diào)整阻塞網(wǎng)絡(luò)和吸收網(wǎng)絡(luò)。阻塞網(wǎng)絡(luò)一是要通過(guò)本頻信號(hào)，二是要阻塞其他頻率信號(hào)。吸收網(wǎng)絡(luò)主要是吸收本臺(tái)其他頻率或者周邊頻率對(duì)本頻率的干擾。由于頻率的改變臺(tái)站所有天調(diào)網(wǎng)絡(luò)也都要隨之調(diào)整。

3 中波發(fā)射系統(tǒng)改頻

3.1 發(fā)射機(jī)的改造

為保證改造過(guò)程中的安全，首要前期工作是確保送高壓時(shí)發(fā)射機(jī)沒(méi)有功率輸出，要將230V保險(xiǎn)去掉，斷掉輸出電源。

3.1.1 調(diào)整頻率合成振蕩器

發(fā)射機(jī)的頻率合成器現(xiàn)在普遍采用數(shù)字合成的方法，影響合成頻率的因素有兩處，預(yù)置分頻系數(shù)S2和S1。

S2的改造：調(diào)整激勵(lì)器板上的頻率撥碼開關(guān)S2，將其改為01011110，使之工作頻率與1197kHz相對(duì)應(yīng)。

S1的改造：由于1197kHz 和1449kHz載頻波段Fc在同一范圍，所有撥碼開關(guān)S1的撥碼狀態(tài)不變，保持5、6位接通，其余斷開，VCO3工作。

3.1.2 調(diào)整推動(dòng)合成母板

每個(gè)推動(dòng)器的輸出都與一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)相接，匹配網(wǎng)絡(luò)初級(jí)串聯(lián)一個(gè)由頻率決定的電容(FD)、可調(diào)電感和合成變壓器(T7、T10、T11)。

調(diào)整L1或調(diào)節(jié)電感抽頭的XS31、XS32，能夠使輸出網(wǎng)絡(luò)在工作頻率上諧振。三個(gè)合成變壓器輸出的電壓比的變化可以通過(guò)改變合成變壓器初級(jí)抽頭的X17-X22來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（1）按改造后的頻率調(diào)換C12、C13、C14電容。

（2）在低壓下調(diào)整電感L1使之與C3、C4、C5諧振，此時(shí)測(cè)量T6的1腳信號(hào)幅度最大。然后調(diào)整機(jī)箱內(nèi)的電阻R1，使T6的1腳信號(hào)幅度達(dá)到30V。

（3）開高壓下調(diào)整XS31、XS32的位置使到功放板輸入端的射頻信號(hào)幅度達(dá)到30V比較理想，根據(jù)改后頻率還要配合調(diào)整XS17、XS18、XS19、XS20、XS21、XS22才能調(diào)整到位。設(shè)置方法參考表1、表2所列。

表1：XS31、XS32 設(shè)置方法

表2：XS17-XS22 設(shè)置方法

（4）如果幅度不理想（過(guò)低或過(guò)高），調(diào)整推動(dòng)穩(wěn)壓電源來(lái)調(diào)解一下。

（5）總之，此過(guò)程要反復(fù)多次才能調(diào)好。

3.1.3 調(diào)整輸出網(wǎng)絡(luò)配置

發(fā)射機(jī)的輸出網(wǎng)絡(luò)包括帶通濾波器和T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)這兩個(gè)部分。

圖1所示中波廣播發(fā)射機(jī)的輸出網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)圖。帶通濾波器由L101、C101、C102組成，而T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)由L103、L104、C104、L105組成。

圖1：輸出網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)調(diào)整

射頻放大器產(chǎn)生的基波電壓輸出是通過(guò)帶通濾波器來(lái)完成，同時(shí)還能將雜波濾除，合成器的輸出4Ω阻抗通過(guò)L102使其匹配到50Ω；T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于對(duì)發(fā)射機(jī)和天線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行匹配，用來(lái)匹配一個(gè)不規(guī)則的50ω饋線阻抗。C104和L105組成三次諧波陷波器，作用使清除三次諧波[6]。

（1）參照?qǐng)D1調(diào)節(jié)輸出網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)、串聯(lián)、3次諧波的電容配置。

1.調(diào)節(jié)并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)：將L102在C處連線斷開，然后調(diào)節(jié)L102線圈的短路夾的位置，調(diào)節(jié)L102的電感量使其能夠諧振。

2.調(diào)節(jié)串聯(lián)諧振回路：將L101與合成變壓器D處連線斷開，C出繼續(xù)斷開，調(diào)節(jié)在L101上C102連接處短路夾位置，使其在發(fā)射機(jī)載頻上能夠諧振[7]。

3.調(diào)節(jié)三次諧波：將L105、C104從A處斷開，調(diào)節(jié)L105使網(wǎng)絡(luò)諧振在1197kHz三倍頻上，然后重新將A處接線接好。

（2）次諧波校準(zhǔn)到180°、0+j0Ω。并聯(lián)校到360°、∞+j∞Ω。

（3）將發(fā)射機(jī)出口與饋線斷開，接入50Ω電阻。

（4）調(diào)整T型網(wǎng)路，先把L103在B點(diǎn)斷開，更改L103和L104的值（旋轉(zhuǎn)右側(cè)“負(fù)載”更改L104值，主要改變實(shí)部；旋轉(zhuǎn)左側(cè)“調(diào)諧”更改L103值，主要改變虛部），調(diào)整到50+j0Ω。

（5）將功放母板合成輸出銅棍與L1電感斷開。調(diào)整串聯(lián)電路，使之調(diào)整到4+j0Ω。這是理論值，實(shí)際應(yīng)用一般調(diào)到3.8-j3.5左右。如果功率過(guò)大則增大實(shí)部，反之減小。

3.1.4 調(diào)整母板效率線圈匝數(shù)

不同頻率對(duì)應(yīng)的不同匝數(shù)。低頻匝數(shù)多，高頻匝數(shù)少。所以從低頻改高頻省事，短接一部分線圈就行了。從高頻改到低頻就要加圈了。根據(jù)效率線圈預(yù)置表：

（1）大臺(tái)階線圈是：原先1449kHz對(duì)應(yīng)的線圈匝數(shù)為29，改后1197kHz對(duì)應(yīng)的線圈匝數(shù)為39，這樣我們就需要增加10圈。

（2）小臺(tái)階線圈：1449kHz電感線圈L1、L2、L3、L4、L5、L6對(duì)應(yīng)的圈數(shù)為32、27、21、19、16、12，而1197kHz電感線圈L1、L2、L3、L4、L5、L6對(duì)應(yīng)的圈數(shù)為41、33、27、25、21、17，這樣我們就需要對(duì)電感線圈L1、L2、L3、L4、L5、L6對(duì)應(yīng)的分別增加圈數(shù)為9、6、6、6、5、5 。

3.1.5 準(zhǔn)備試機(jī)

（1）開一次高壓，將功率輸出編碼降為0。

（2）合上230保險(xiǎn)，開高壓，升功率，1kW運(yùn)行10分鐘左右，關(guān)機(jī)摸摸功放板有沒(méi)有速熱的，槽路電容等。

（3）5kW運(yùn)行10分，再看看用沒(méi)有熱的。然后運(yùn)行30分鐘確定正常了再開到10kW運(yùn)行觀察。

（4）如果天線和慮波器報(bào)警或指示過(guò)大，需要調(diào)整輸出監(jiān)測(cè)板。

以上是改頻基本流程，重點(diǎn)就是推動(dòng)母板的調(diào)試，他是核心。但調(diào)試過(guò)程不一定就順利，需反復(fù)調(diào)整。最終以信號(hào)幅度夠，板子沒(méi)有過(guò)熱的為最佳狀態(tài)。

3.2 同頻共塔天調(diào)網(wǎng)絡(luò)改造

日照轉(zhuǎn)播臺(tái)此次改頻的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)為10kW雙頻共塔747kHz-1449kHz改頻為747kHz-1197kHz。另外本臺(tái)還有918kHz、1035 kHz兩個(gè)頻率。

3.2.1 改造747kHz主路

原有1449kHz的諧振阻塞，現(xiàn)在更改為1197kHz的諧振阻塞。電容1000pF的容值不變，因?yàn)橹C振時(shí)容抗與感抗大小相等方向相反，經(jīng)計(jì)算后得到1197kHz下諧振電容容抗為133Ω，此時(shí)對(duì)應(yīng)的諧振電感17.7μH。在747kHz下的1000pF電容容抗不變，電感由原來(lái)的12.1μH變更為17.7μH，感抗變大了，那么諧振在1197kHz下電容和電感在主路上的感抗由77Ω變更為136Ω。若想讓主路輸出不變，與諧振在918kHz的串聯(lián)并聯(lián)之前，電抗要保持不變，所以L3要減少12.56μH，而原來(lái)的L3為11.12μH，所以只有變更L3旁邊的C3，C3由原來(lái)的1000pF變更為750pF，容抗由-213Ω變更為-284Ω，再適當(dāng)調(diào)整L3，747kHz輸出50Ω。

3.2.2 調(diào)整747kHz支路

因?yàn)榕R近主頻的頻率只有918kHz和1035kHz，所以只考慮這兩個(gè)頻率的限波。918kHz在主路阻抗變換的T位置上，支路就不用再考慮了。1035kHz的限波是在主路采用阻塞的形式，支路就不用再考慮了?？墒?035kHz機(jī)器開機(jī)后對(duì)747kHz機(jī)器的工作影響很大，1035kHz又在支路上采用先并聯(lián)后串聯(lián)的形式限了波，并聯(lián)是諧振在主頻下，對(duì)輸出的電抗沒(méi)有影響，串聯(lián)是諧振在陷波頻率下，所以限波直接對(duì)地了。

3.2.3 改造1197kHz主路

現(xiàn)有747kHz的諧振阻塞，阻塞頻率不變，所以阻塞網(wǎng)絡(luò)也不變。主路頻率由1449kHz更改為1197kHz了，這樣諧振在747kHz的阻塞在主路的容抗由-120Ω變更為-174Ω，諧振在1035kHz的阻塞在主路的容抗由-112Ω變更為-264Ω。根據(jù)1197kHz下的電抗，直接配合著調(diào)整L4和L6使輸出為50Ω。如果調(diào)不到就需要斷開并聯(lián)諧振與L4之間的連線，用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量該點(diǎn)的電抗，再重新計(jì)算T型阻抗變換的各器件值。經(jīng)計(jì)算C4由原來(lái)的1000pF變更為2000pF，C6由原來(lái)的500pF變更為1000pF，虛部加了2000pF的電容。

3.2.4 調(diào)整1197kHz支路

因?yàn)榕R近主頻的頻率只有918kHz和1035kHz，所以只考慮這兩個(gè)頻率的限波。1035kHz的限波是在主路采用阻塞的形式，支路就不用再考慮了。918kHz的限波在之前的1449kHz下沒(méi)有，經(jīng)開機(jī)觀察918kHz的機(jī)器并沒(méi)有串到1197kHz機(jī)器里，918kHz機(jī)器的開關(guān)對(duì)1197kHz機(jī)器沒(méi)有影響，所以918kHz的限波不用增加。

改造后的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

圖2：天調(diào)網(wǎng)絡(luò)

4 小結(jié)

本臺(tái)發(fā)射機(jī)的改頻項(xiàng)目完成后運(yùn)行狀況很穩(wěn)定，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都能達(dá)到了甲級(jí)。本文敘述的中波發(fā)射機(jī)改頻的具體過(guò)程是實(shí)際的項(xiàng)目改頻操作過(guò)程，具有一定的借鑒意義，希望可以給同行的工作帶來(lái)一些幫助。