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        中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)原理及改頻設(shè)計(jì)

        2023-03-07 10:02:28王依巧
        電視技術(shù) 2023年1期
        關(guān)鍵詞:阻抗匹配中波調(diào)配

        王依巧

        (浙江省中波發(fā)射管理中心泰順廣播轉(zhuǎn)播臺,浙江 溫州 325500)

        0 引 言

        中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于天線阻抗與饋線阻抗匹配中,并對干擾信號進(jìn)行濾除,以提升信號傳輸質(zhì)量[1]。中波發(fā)射系統(tǒng)在正常運(yùn)行的情況下,其信號頻率持續(xù)不變。若信號傳輸頻率發(fā)生改變,則需要對中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改頻處理。為提升改頻設(shè)計(jì)質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)改頻后中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)有效運(yùn)行,有必要對中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)原理及改頻設(shè)計(jì)進(jìn)行探究。本文以實(shí)踐應(yīng)用為視角,分析中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)原理與改頻原理,并通過實(shí)驗(yàn)案例分析,詳細(xì)列示了改頻與調(diào)試過程,以期為日后中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)改頻工作提供借鑒與參考。

        1 中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)原理

        1.1 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)原理

        阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)具有調(diào)試方便等特點(diǎn),結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要類型包括正τ型、倒τ型兩種[2]。在網(wǎng)絡(luò)匹配過程中,需要對兩種類型的匹配網(wǎng)絡(luò)總阻抗進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)取值范圍分析,確定中波天線阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的具體類型。

        圖1 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

        正τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的總阻抗R0公式表示為:

        式中:jX1為Q1處的阻抗,jX2Q2處的阻抗,jXa+Ra為天線阻抗。

        將式(1)中的虛部設(shè)為0,可以求出X1,X2的表達(dá)式:

        倒τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)總阻抗R0公式表示為:

        將式(4)中的虛部設(shè)為0,可以求出X1,X2的表達(dá)公式:

        通過公式推導(dǎo)計(jì)算,得出確定中波天線阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的具體類型的范圍,即R0>Ra時(shí),應(yīng)采用正τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò);反之,采取倒τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。

        1.2 抗干擾網(wǎng)絡(luò)原理

        除上述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)外,中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)還有抗干擾網(wǎng)絡(luò),目的在于有效控制鄰頻干擾問題。為將干擾信號控制在中波發(fā)射機(jī)允許范圍內(nèi),需要通過LC串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行解決。LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)能夠呈現(xiàn)出高阻抗的特性,通常應(yīng)用于互相阻塞共塔頻率;LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)能夠呈現(xiàn)出較低阻抗的特性,通常應(yīng)用于吸收來源于天線耦合的干擾信號[3]。在具體應(yīng)用實(shí)踐中,為避免LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的回路造成中波發(fā)射機(jī)發(fā)射信號的減弱,通常以并聯(lián)加串聯(lián)的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),對中波發(fā)射機(jī)干擾信號進(jìn)行過濾和消除,在保證中波發(fā)射機(jī)信號有效輸出的基礎(chǔ)上,避免對阻抗匹配產(chǎn)生不利影響。

        2 中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)改頻原理

        針對單頻單塔天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò),只需改變阻抗匹配電路即可實(shí)現(xiàn)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)改造。若有其他發(fā)射頻率變化,技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際信號干擾情況,決定具體的網(wǎng)絡(luò)改頻方案。

        在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)改頻過程中,當(dāng)中波發(fā)射機(jī)的工作頻率突然改變時(shí),天線呈現(xiàn)出的阻抗會隨之而改變。此時(shí),原有的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對于改變后的阻抗呈現(xiàn)出阻抗失諧狀態(tài),進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)射機(jī)無法正常工作。針對此情況,技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)改變后的工作頻率及阻抗情況,重新設(shè)計(jì)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò),確保中波發(fā)射機(jī)輸出的阻抗為50 Ω[4]。針對多頻共塔阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的改造設(shè)計(jì),技術(shù)人員應(yīng)明確發(fā)射機(jī)工作頻率改變會引起天線阻抗、阻塞網(wǎng)絡(luò)等效阻抗的改變,在匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí),需要針對其總阻抗進(jìn)行分析。

        在吸收網(wǎng)絡(luò)改頻過程中,技術(shù)人員可以結(jié)合前文所述的并聯(lián)加串聯(lián)復(fù)合諧振網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容,對并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)電感值、并聯(lián)諧振頻率進(jìn)行調(diào)整,并通過串聯(lián)部分的電感值調(diào)整,提升干擾信號過濾與消除的效果。

        3 改頻設(shè)計(jì)

        本節(jié)以某中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)改頻項(xiàng)目為例,詳細(xì)闡述改頻設(shè)計(jì)過程和調(diào)試過程。

        原有的發(fā)射天線為拉線自立鐵塔。原有中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置了兩組并聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò),結(jié)構(gòu)如圖2所示,目的在于有效阻塞共塔的干擾信號。同時(shí),該網(wǎng)絡(luò)能夠提供兩組復(fù)合串聯(lián)吸收回路,能夠?qū)︸詈细蓴_信號進(jìn)行有效過濾和消除。

        圖2 阻塞網(wǎng)絡(luò)簡圖

        目前,因頻率改變需要,需對原有發(fā)射天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改頻處理。由于共塔頻率調(diào)整,因此技術(shù)人員應(yīng)對原有阻塞、匹配、吸收電路進(jìn)行調(diào)整。以原有的531 kHz改為756 kHz為例,阻抗電橋測得發(fā)射天線在756 kHz天線阻抗值為50+j68,干擾頻率為531 kHz,改頻計(jì)算流程大致如下。

        (1)通過并聯(lián)諧振公式,計(jì)算得出并聯(lián)阻塞網(wǎng)絡(luò)改頻電感。

        (2)改造后的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對處于失諧狀態(tài)。為提升中波天線調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)的防雷性能,在阻抗匹配電路過程中,串接一個(gè)電容。結(jié)合實(shí)際阻抗情況,在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中,選擇倒τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入τ型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗計(jì)算公式,可以得出橫臂阻抗、豎臂阻抗,確定橫臂電感、豎臂電容。

        (3)吸收網(wǎng)絡(luò)改頻設(shè)計(jì)過程中,以電容不變?yōu)榍疤?,可以?jì)算得出改頻電感;通過計(jì)算得出干擾頻率的阻抗。

        4 調(diào)試及效果分析

        為保證中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)改頻的有效性,需要對改頻后的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)試。首先,技術(shù)人員對串并聯(lián)吸收網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)試,之后對阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)試,在檢驗(yàn)改頻后網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的有效性的基礎(chǔ)上,避免調(diào)試順序錯(cuò)誤對阻抗匹配的精準(zhǔn)性產(chǎn)生影響。并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)調(diào)試過程中,技術(shù)人員可以通過信號發(fā)生器調(diào)試電感,當(dāng)諧振信號發(fā)生器返回信號處于峰值,即表明網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)調(diào)準(zhǔn)[5]。在復(fù)合串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)調(diào)試過程中,技術(shù)人員可以先調(diào)節(jié)并聯(lián)諧振點(diǎn)所處的發(fā)射機(jī)頻率,再將其調(diào)整到干擾頻率過濾與清除節(jié)點(diǎn)上。阻抗匹配電路調(diào)試過程中,技術(shù)人員可以使用數(shù)字導(dǎo)納電橋進(jìn)行調(diào)試,當(dāng)電橋讀數(shù)的實(shí)部接近50 Ω、虛部接近0時(shí),即表明電路調(diào)試工作完成。通過上述改頻設(shè)計(jì)及調(diào)試,改頻后的中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)達(dá)到了預(yù)期效果。

        5 結(jié) 語

        中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)是保障中波發(fā)射機(jī)信號有效發(fā)射、降低鄰頻干擾的網(wǎng)絡(luò)。因此,保障中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)有效運(yùn)行,對保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性、時(shí)效性具有積極作用。本文以實(shí)踐應(yīng)用為視角,分析中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)原理、抗干擾網(wǎng)絡(luò)原理,闡述中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的改頻原理。基于此,以實(shí)驗(yàn)案例分析為切入點(diǎn),列示出將原有531 kHz改為756 kHz的改頻設(shè)計(jì)過程和調(diào)試方法。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)運(yùn)行,改頻后的中波天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定,抗干擾性強(qiáng),有效滿足了改頻設(shè)計(jì)要求。

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