尹露

【摘要】為了說明全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷措施的應(yīng)用方法，首先對全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行概述，其次說明了雷電現(xiàn)象對全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)造成的危害，最后，以706臺的四臺TSD-10DAM全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及應(yīng)用的案例來說明防雷措施。在使用全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)時(shí)，對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以有效的強(qiáng)化全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)防雷的性能。

【關(guān)鍵詞】全固態(tài);中波;發(fā)射機(jī);天調(diào)網(wǎng)絡(luò);防雷

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.05.017

中波是一種無線電波，它主要用于電視、廣播、雷達(dá)等信號傳輸?shù)妮d體。中波發(fā)射機(jī)，就是為了保證中波發(fā)射信號強(qiáng)度符合接收裝置的要求的設(shè)備裝置。全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)，又名DAM中波全固態(tài)數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)，它是是一種運(yùn)用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行調(diào)幅廣播的全新中波發(fā)射機(jī)。當(dāng)前全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)被廣淵的應(yīng)用，它的使用提高了人們的生活質(zhì)量。然而全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)在使用時(shí)，對元器件靈敏度要求較高，如何讓它在雷電環(huán)境下正常使用，是人們需要關(guān)注的問題。

1. 全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)概述

全固態(tài)數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)應(yīng)用半導(dǎo)體器件與傳統(tǒng)電子管發(fā)射機(jī)相比，它的可靠性高全固態(tài)數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)裝置從宏觀而言，可分為端入端和輸出饋線，而中間，除了有射頻、音頻、電源、控制四個部分以外，還包含匹配網(wǎng)絡(luò)和避雷系統(tǒng)。由全固態(tài)數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)可知，它是由精密的電子元器件構(gòu)成，電子元器件的靈敏度影響設(shè)備的使用效果。它應(yīng)用發(fā)射電波的方式來發(fā)揮功能，而波長輸出的效果則呈現(xiàn)著它的功能。

在雷電氣候中，全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的應(yīng)用會受到影響。人們?yōu)榱藴p少雷電造成的干擾，會通過優(yōu)化電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)、MOS管的防雷設(shè)計(jì)、接地系統(tǒng)的鋪設(shè)系統(tǒng)和防雷設(shè)計(jì)來避免元器件受到影響。然而，即使全固態(tài)數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)優(yōu)化了裝置，當(dāng)前，全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)依然要面對雷電造成的影響，這是因?yàn)樗欠衲軌蚍€(wěn)定的動作與很多因素有關(guān)：雖然全固態(tài)數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)能夠智能的辨析出一些因素對設(shè)備內(nèi)的信號阻抗與信號轉(zhuǎn)換過程的影響，但是它只能夠辨析出較為簡單因素的影響，如果因素較為復(fù)雜，則設(shè)備很難智能的剔除信號。全固態(tài)數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)在運(yùn)作時(shí)，需要讓電子元器件保持較高的靈敏度，如果受到外在環(huán)境的影響，元器件升溫過快，則元器件的靈敏度就會受到影響，它們在動作時(shí)就會出現(xiàn)問題。而元器件如果受到較大回路電流沖擊，雖然依它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)備可以應(yīng)用電橋冷調(diào)的方式讓天調(diào)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)保持相對的穩(wěn)定性，但是這種穩(wěn)定性的效果并不持久。當(dāng)發(fā)射表的變化較為明顯，而阻抗卻將這種波動作為干擾信息進(jìn)行調(diào)整時(shí)，輸入信號和輸出信號會造成信號差異較大的問題。

2. 雷電的形成與危害

雷電，是天空中大氣內(nèi)的正負(fù)電荷在特殊的天氣環(huán)境下被釋放的現(xiàn)象。當(dāng)?shù)乇淼乃兂伤魵馍仙纬稍茖右院?，通常云層的上部形成正電荷，下部形成?fù)電荷，在云層逐漸變厚時(shí)，這種正負(fù)電荷會形成電位差，當(dāng)電位差大到一定程度緊，就會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，即人們所看到的雷電線現(xiàn)。雷電所釋放出來的電流在3萬～30萬安培之間，形成1億～10億伏特的電壓，一個中等強(qiáng)度的雷電產(chǎn)生的功率可到達(dá)1千萬瓦特，相當(dāng)于小型核電站的輸出功率。全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的元器件的靈敏度極高，需要通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，做好防雷措施，否則在雷電氣候下，其使用就會受到影響。

3. 全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷措施

為了說明全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷措施的應(yīng)用，該次以706臺的四臺TSD-10DAM全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷措施來進(jìn)行說明。

3.1 項(xiàng)目概述

以706臺的四臺TSD-10DAM全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)具有微功率的音頻A/D轉(zhuǎn)換器與大功率的射頻D/A轉(zhuǎn)換器組合的功能。它在慶用時(shí)，具有全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的不足，即它在使用時(shí)，對外在的環(huán)境要求較高。特別是在雷電的環(huán)境下，它存在抗干擾性能不足，絕緣層容易被擊穿的特點(diǎn)，極為強(qiáng)烈的沖擊波，會破壞電子元器件。在使用天調(diào)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)以前，人們已經(jīng)對它的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)外的冷凍箱素進(jìn)行了分析，并做好了防雷設(shè)計(jì)。當(dāng)前，為了進(jìn)一步優(yōu)化它的防雷設(shè)計(jì)效果，人們要針對它的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在動作狀態(tài)下的全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)，它的模塊合成的形式輸出末級射頻功率，這些應(yīng)用模塊中具有控制柵極輸入阻抗，哪怕只有極微小的靜電也會讓其造成損傷，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)計(jì)的目的，一是火造成的損傷，二是減少場效應(yīng)管的損傷，三是要通過調(diào)計(jì)避免外在因素對模塊功能造成的影響。該次雖然應(yīng)用其它的防雷設(shè)計(jì)減少了雷電沖擊對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)造成的影響，但是，高溫、電磁脈沖笑口常開其它外在因素的影響并沒有消除。在設(shè)計(jì)時(shí)，還要針對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出多種防雷措施，并在防雷時(shí)預(yù)防串干擾、串滲入。

3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.2.1 安裝石墨打火隙設(shè)施

石墨具有絕緣的效果，在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中安裝室內(nèi)石墨打火隙設(shè)施，可以減少元器件受到雷電的影響，并且元器件與元器件之間能減少相互的影響，減少放電頻次，應(yīng)用這樣的設(shè)計(jì)，能夠把雷電襲擊帶來的影響降到最低。

將石墨放電器接入天線輸出端，就能夠形成一組石墨放電點(diǎn)球，而在接地端引線上安裝金屬放電球，即放50個左右的小磁環(huán)，這一設(shè)計(jì)令石墨自身能發(fā)揮阻尼放電的作用。當(dāng)遭受到雷電的沖擊時(shí)，石墨放電器的點(diǎn)球電器放電，電流就會將電流引入到接地線中，形成反向電動勢，從而起到阻尼作用。這一設(shè)計(jì)，能夠讓設(shè)備能夠更為強(qiáng)大的雷電沖擊。在設(shè)計(jì)時(shí)，特別優(yōu)化了低頻與電流的設(shè)計(jì)，以此保證雷電不會對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的接地通路造成負(fù)面影響。

3.2.2 微亨級的電感泄放電圈L0的設(shè)計(jì)

雷擊產(chǎn)生時(shí)，會產(chǎn)生強(qiáng)大的直流電，此時(shí)需要在天線的輸入端一個微亨級的電感線圈，使直流電能夠順利的通過電圈接入地下，起到釋放直流電流的作用。

結(jié)合微亨級的電感泄放電圈L0的設(shè)計(jì)思，該次在天線與地之間串接一只微亨級電感線圈L0，讓它來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的毫亨級靜電泄放線圈，它能夠?yàn)樘炀€網(wǎng)絡(luò)提供一個較好的釋放電的通路，。應(yīng)用這樣的設(shè)計(jì)，一是能發(fā)揮線圈感抗小、圈數(shù)少，電阻分量小的特點(diǎn)，使雷電的直流和低頻能量在進(jìn)入輸入端以能夠順利通過L0入地，而不會對元器件產(chǎn)生太多影響。

3.2.3 安裝隔直電容器C0

雷電會擊中在全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的天線上，而這一部分帶來的影響會呈現(xiàn)在饋線上。為了不讓饋線受到電的影響，需要為饋線設(shè)計(jì)保護(hù)裝置，使低頻與直流區(qū)段的動作不受影響。應(yīng)用安裝隔直電容器可達(dá)到這一設(shè)計(jì)目的。當(dāng)天線曹遇雷擊時(shí)，可以應(yīng)用隔離電容器C0防止雷電能量進(jìn)入饋線和發(fā)射機(jī)，而優(yōu)化電容容量的選擇是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，結(jié)合需求，應(yīng)當(dāng)選擇伏安量和耐壓值大的電容器。

該次設(shè)置隔直流電容器C，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，所有釋放的能量可以集中在直流和低頻的范圍內(nèi)，此時(shí)，大容量的電容器能夠存儲雷電釋放的電能，從而它能起到隔離直流電能的目的，防直雷電帶來的電能進(jìn)入天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入發(fā)射機(jī)。該次設(shè)置的直流電容器的容量范圍為1000～2000PF，在這一范圍內(nèi)，它能作為防雷元器件，減少中波頻率上出現(xiàn)電壓大幅度降低的情況。

3.2.4 安裝移相網(wǎng)絡(luò)

在雷電的影響下，全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的鐵塔基部易出現(xiàn)負(fù)載短路事件，而鐵塔基部出現(xiàn)運(yùn)作故事以后，功放管易出現(xiàn)動作故障。此時(shí)要通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，讓全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)出口端與輸入端的信息同步。

安裝移相網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方法為，讓全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)由匹配網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)、吸收網(wǎng)絡(luò)、預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)幾個部分構(gòu)成。阻塞網(wǎng)絡(luò)需要通過設(shè)置，讓天線線逆，這是因?yàn)榘l(fā)射機(jī)在運(yùn)形時(shí)波形會產(chǎn)生變化，而這種變化是動態(tài)的，發(fā)射機(jī)會受到影響產(chǎn)生制約作用。阻塞網(wǎng)絡(luò)則可以應(yīng)用并聯(lián)的諧振電路讓雙頻電路得到保護(hù)，不受其它因素產(chǎn)生的電波干擾。匹配網(wǎng)絡(luò)是為了讓中波發(fā)射機(jī)和輸出饋線電阻實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對接而進(jìn)行的設(shè)計(jì)，它會是中波發(fā)射機(jī)匹配網(wǎng)絡(luò)的一種標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用這種標(biāo)準(zhǔn)，能通過對濾波進(jìn)行校正而減少信息的干擾。預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，是通過在電線的低端增加電感和天線阻抗進(jìn)行并聯(lián)，形成一種合適的對抗。應(yīng)用這樣的設(shè)計(jì)方法，能夠以匹配網(wǎng)絡(luò)為標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用阻塞網(wǎng)絡(luò)、吸收網(wǎng)絡(luò)、預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作，排除雷電帶來的電波干擾。應(yīng)用這樣的設(shè)計(jì)，能夠減少電路電壓上升率，而讓電容器兩側(cè)出現(xiàn)過壓電損壞，繼而導(dǎo)致設(shè)備故障。結(jié)合長線理論來完成設(shè)計(jì)。如果要讓基塔和全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的出端口兩位點(diǎn)相位能夠一直保持差位180°，那么就要在中波發(fā)射機(jī)開始到塔基的濾波器、電感線圈等多種元部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用補(bǔ)償相移設(shè)計(jì)后，應(yīng)用相移網(wǎng)絡(luò)促使輸入端和輸出部的同步，盡量減少兩者之間信息的誤差。

3.2.5 天線基底部布設(shè)放電球

將放電球放在天線基底部能夠起到很好的防雷擊作用。使用的半電球?yàn)榘霗E圓金屬結(jié)構(gòu)，將它布設(shè)在天線底部與發(fā)射機(jī)兩者的銜接處，而它的另一側(cè)與接地線連接。應(yīng)用這一設(shè)計(jì)，能夠應(yīng)用金屬球讓雷擊強(qiáng)度變得平均，避免天調(diào)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。如果雷擊帶來的影響較大，那么可以優(yōu)化電球的數(shù)量設(shè)計(jì)，令放電球能夠成為首個瞬時(shí)電荷的放電工具。在設(shè)計(jì)放電球時(shí)，要做好以下的設(shè)計(jì)，即要通過設(shè)計(jì)，讓電壓值為安全數(shù)值。不同的區(qū)域，遭受雷擊的影響不同，此時(shí)要通過廣泛收集大數(shù)據(jù)，為防電不堪的設(shè)計(jì)提供充分的數(shù)據(jù)依據(jù)。在雷電高發(fā)季節(jié)，要增加放電球間隙指標(biāo)檢測，合理放置放電球。

將金屬放電球位于天線底坐，該次設(shè)置放電球之間的距離為3毫米，球徑為10CM，讓這一組金屬放電球成為雷擊以后第一泄放渠道，它承擔(dān)著大部分的放電任務(wù)。為了避免它出現(xiàn)打火痕跡，在進(jìn)行維護(hù)時(shí)，要做好長期的、科學(xué)的維護(hù)，避免放電器出現(xiàn)各種物理、化學(xué)性能變化，影響它的使用功能。在使用時(shí)，要讓它的設(shè)計(jì)起到泄放最多能量的作用。

3.3 應(yīng)用效果

該次通過06臺的四臺TSD-10DAM全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷措施來說明優(yōu)化天調(diào)網(wǎng)絡(luò)防雷設(shè)計(jì)的方法，這套方法在實(shí)踐中得到應(yīng)用。從2020年7～10月份雷雨天氣氣候較多，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)常常受到雷電沖擊的數(shù)據(jù)報(bào)告中可以看到，這套優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，能夠有效的保護(hù)全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)設(shè)備，使它能夠正常動作，即使是在雷電的環(huán)境中，它也能完成上級交給的播出任務(wù)。

4. 結(jié)語

全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷措施可歸納如下：第一，減少雷電帶來的影響，這種設(shè)計(jì)思路為優(yōu)化絕緣設(shè)備的應(yīng)用，讓絕緣設(shè)備保護(hù)電子元器件。第二，轉(zhuǎn)移雷電帶來的影響，僅僅依靠絕緣設(shè)備的應(yīng)用，有時(shí)無法減少雷電帶來的影響，人們可以通過轉(zhuǎn)移，改變雷電宣泄的渠道，來減少對電子產(chǎn)品的影響，比如人們優(yōu)化接地設(shè)計(jì)，就是采用了這種設(shè)計(jì)思路。第三，改變線路的穩(wěn)定性，即人們應(yīng)用種種方法，讓線路的電壓變得穩(wěn)定，當(dāng)電壓能夠穩(wěn)定時(shí)，就能減少電壓的改變對元器件帶來的影響。這幾種優(yōu)化防雷的設(shè)計(jì)思路被人們廣泛應(yīng)用，它當(dāng)前也被應(yīng)用于全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的防雷措施中。

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