涂 浩

（貴州省廣播電視局八二七臺(tái)，貴州 畢節(jié) 551700）

0 引 言

目前，大多數(shù)廣播臺(tái)站對(duì)發(fā)射機(jī)房、發(fā)射機(jī)都能進(jìn)行全方位的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，且設(shè)備采用主備發(fā)射模式，故障率極低。但發(fā)射機(jī)房外，特別是天線下面的調(diào)配室，由于距離機(jī)房較遠(yuǎn)，加之內(nèi)部設(shè)備高頻、高功率運(yùn)行，對(duì)調(diào)配室內(nèi)部及調(diào)配網(wǎng)絡(luò)本身進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)的難度較大，因調(diào)配網(wǎng)絡(luò)故障引起的停播一直是值班人員及維護(hù)人員的痛點(diǎn)。反射功率和駐波比是中波維護(hù)中兩個(gè)非常重要的指標(biāo)。阻抗不匹配是這兩個(gè)指標(biāo)過高時(shí)最為顯著的表現(xiàn)[1]。此時(shí)，快速確定是哪個(gè)節(jié)點(diǎn)阻抗不匹配，成為維修工作順利開展的關(guān)鍵。本文將對(duì)此展開深入討論。

1 天線匹配網(wǎng)絡(luò)（天調(diào)網(wǎng)絡(luò)）

1.1 阻塞網(wǎng)絡(luò)

天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的阻塞網(wǎng)絡(luò)可以分為并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)和串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)兩種。并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)對(duì)阻塞的頻率呈現(xiàn)無窮大的阻抗，可以阻止該頻率的信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)；對(duì)需要通過的頻率呈某一阻抗值，使其可以通過。這樣，阻塞網(wǎng)絡(luò)就可以實(shí)現(xiàn)選通頻率的功能，從而避免不同頻率信號(hào)之間的串?dāng)_[2]。使用串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)時(shí)，串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的一端接地，對(duì)阻塞的頻率呈現(xiàn)極小阻抗，將信號(hào)短路接入大地；對(duì)需要通過的信號(hào)呈現(xiàn)某一阻抗，通過網(wǎng)絡(luò)到達(dá)天線。在實(shí)際使用中，比較常見的阻塞網(wǎng)絡(luò)都是使用并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)。

并聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示，兩個(gè)LC并聯(lián)電路分別諧振于f1、f2。當(dāng)發(fā)射信號(hào)從左進(jìn)入發(fā)射頻率為f2的信號(hào)，這時(shí)對(duì)于發(fā)射信號(hào)來說頻率為f1的信號(hào)即為干擾信號(hào)，經(jīng)過LC并聯(lián)電路時(shí)，因電路諧振于f1，這時(shí)對(duì)頻率為f1的信號(hào)呈現(xiàn)阻抗無限大從而將其過濾掉，頻率為f2的信號(hào)此時(shí)則可以通過網(wǎng)絡(luò)經(jīng)天線發(fā)射出去。同理，當(dāng)發(fā)射信號(hào)從右進(jìn)入發(fā)射頻率為f1的信號(hào)，這時(shí)對(duì)于發(fā)射信號(hào)來說頻率為f2的信號(hào)即為干擾信號(hào)，經(jīng)過LC并聯(lián)電路時(shí)，因電路諧振于f2，這時(shí)對(duì)頻率為f2的信號(hào)呈現(xiàn)阻抗無限大從而將其過濾掉，頻率為f1的信號(hào)此時(shí)則可以通過網(wǎng)絡(luò)經(jīng)天線發(fā)射出去。

圖1 并聯(lián)諧振阻塞網(wǎng)絡(luò)

1.2 匹配網(wǎng)絡(luò)

匹配網(wǎng)絡(luò)的作用是使天線的輸入阻抗與饋線的特性阻抗匹配。理論上，有很多種網(wǎng)絡(luò)方案可以使之匹配。在設(shè)計(jì)過程中，本文使用可變電容、可變電感來進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)樵趯?shí)際使用中第一次測(cè)試固定后，在后期會(huì)因?yàn)樘鞖?、環(huán)境等外界因素的影響導(dǎo)致阻抗變化，從而使得設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)的阻抗改變，這時(shí)就需要人為地對(duì)可變電感、電容進(jìn)行調(diào)整，從而使得網(wǎng)絡(luò)的阻抗維持在一個(gè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的范圍。中波發(fā)射臺(tái)的維護(hù)工作中，一般半年左右會(huì)要求一次測(cè)試，或者在發(fā)射機(jī)使用過程中反射功率偏高時(shí)進(jìn)行測(cè)試。這時(shí)網(wǎng)絡(luò)阻抗不匹配可能是導(dǎo)致反射功率高的原因之一，因此也需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗測(cè)試，看阻抗是否匹配。此處所述阻抗為50 Ω。測(cè)試時(shí)以50 Ω為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試[3]。

圖2為匹配網(wǎng)絡(luò)加阻塞網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際使用電路圖，在工作頻率中測(cè)出的阻抗是50 Ω。其中，L11和C11組成的并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)為阻塞網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)頻率f測(cè)試阻抗不為50 Ω時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)圖中的L12、L14來進(jìn)行調(diào)整。

圖2 匹配網(wǎng)絡(luò)加阻塞網(wǎng)絡(luò)實(shí)際電路

2 發(fā)射機(jī)匹配網(wǎng)絡(luò)

發(fā)射機(jī)的匹配網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。圖3為DAM-10 kW型中波發(fā)射機(jī)的匹配網(wǎng)絡(luò)，射頻輸出通過饋管連接到天線匹配網(wǎng)絡(luò)（天調(diào)網(wǎng)絡(luò)），在發(fā)射機(jī)端進(jìn)行測(cè)試以保證發(fā)射機(jī)正常工作，需要進(jìn)行以下測(cè)試步驟[4]。

圖3 發(fā)射機(jī)匹配網(wǎng)絡(luò)

（1）天線阻抗測(cè)試。斷開L104右側(cè)，測(cè)試天線阻抗，頻率為發(fā)射機(jī)正常工作的頻率，結(jié)果理論值應(yīng)為50+j0 Ω。如果有誤差，需在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)處進(jìn)行調(diào)整測(cè)試。

（2）三次諧波，串聯(lián)諧振。頻率為發(fā)射機(jī)工作的3倍頻率。斷開L105上側(cè)，調(diào)節(jié)L105使得C104和L105達(dá)到共振，串聯(lián)諧振時(shí)測(cè)試得到的阻抗為0+j0 Ω。

（3）T型網(wǎng)絡(luò)阻抗。頻率為發(fā)射機(jī)正常工作的頻率，斷開L103左側(cè)，在L103左側(cè)測(cè)試。目標(biāo)為50+j0 Ω，在DAM-10kW型中波發(fā)射機(jī)的正面板上有調(diào)負(fù)載、調(diào)諧兩個(gè)旋鈕。實(shí)部通過面板調(diào)負(fù)載旋鈕調(diào)節(jié)，虛部通過面板調(diào)諧旋鈕調(diào)節(jié)。

（4）并聯(lián)諧振共振測(cè)試。頻率為發(fā)射機(jī)正常工作的頻率，斷開L103左側(cè)、L102左側(cè)，測(cè)試L102和C103達(dá)到共振。測(cè)試目標(biāo)是阻抗最大，即偏向角達(dá)到360°。通過調(diào)節(jié)可變電感L102進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3 中波發(fā)射機(jī)的阻抗測(cè)試

3.1 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)匹配測(cè)試

天調(diào)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試包括阻塞網(wǎng)絡(luò)測(cè)試[5]及匹配網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。

3.1.1 阻塞網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

參考如圖1所示的阻塞網(wǎng)絡(luò)。假設(shè)頻率f1為1 143 kHz，f2為765 kHz。理論上來說，左側(cè)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)阻止頻率f1的信號(hào)通過，右側(cè)LC電路阻止頻率f2通過。先測(cè)試左側(cè)。測(cè)試時(shí)，先把b節(jié)點(diǎn)斷開，連接好網(wǎng)絡(luò)分析儀后，將網(wǎng)絡(luò)分析儀接地。然后設(shè)置測(cè)試頻率，測(cè)試頻率為1 143 kHz，可以將最小頻距設(shè)置為1 kHz或0.5 kHz，方便找到中心測(cè)試點(diǎn)。這里若將起始頻率設(shè)置為1 143 kHz，終止頻率設(shè)置為1 143 kHz那么測(cè)試點(diǎn)就只有一個(gè)，就是1 143 kHz這個(gè)點(diǎn)。也可通過設(shè)置起始頻率和終止頻率多設(shè)置幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)，但必須保證1 143 kHz這個(gè)測(cè)試點(diǎn)為中心測(cè)試點(diǎn)，以方便查看測(cè)試出的阻抗。設(shè)置好網(wǎng)絡(luò)分析儀后，進(jìn)行校準(zhǔn)，開路校準(zhǔn)和短路校準(zhǔn)都必須進(jìn)行。校準(zhǔn)完成后，測(cè)試線一根接a點(diǎn)，一根接b點(diǎn)，就可以測(cè)出在1 143 kHz這個(gè)點(diǎn)的阻抗。如果阻抗為無窮大，則說明網(wǎng)絡(luò)正常；如果不是，則需要調(diào)整電感、電容大小來使得阻抗為無窮大。一般電容、電感至少有一個(gè)為可調(diào)的。這樣就完成了左側(cè)阻抗的測(cè)試，用同樣的方法測(cè)試右側(cè)。

3.1.2 匹配網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試

匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖中有a、b、c三個(gè)測(cè)試點(diǎn)。這三個(gè)測(cè)試點(diǎn)的阻抗理論都是50 Ω。在實(shí)際測(cè)試中，對(duì)c點(diǎn)的測(cè)試較多。它是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試。如果在c點(diǎn)測(cè)試時(shí)無法將阻抗調(diào)整到50 Ω，則可以進(jìn)行b點(diǎn)，a點(diǎn)的測(cè)試來更換元器件達(dá)到目標(biāo)。測(cè)點(diǎn)處的測(cè)試方法如下。設(shè)頻率為1 143 kHz。先需要斷開c點(diǎn)，c點(diǎn)通過饋線連接到發(fā)射機(jī)，斷開c點(diǎn)即斷開天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機(jī)的連接。斷開后，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試前的準(zhǔn)備，連線，地線接地，設(shè)置頻率，校準(zhǔn)。完成校準(zhǔn)后，中波專用電橋的測(cè)試口測(cè)試線連接c點(diǎn)，地線接地。查看測(cè)試的數(shù)據(jù)。理論數(shù)據(jù)為50 Ω，測(cè)試結(jié)果分為實(shí)部和虛部?jī)刹糠?。理論上?shí)部為50，虛部為0。測(cè)試的過程中，在誤差允許的范圍內(nèi)都可以正常工作，實(shí)際允許的誤差根據(jù)具體臺(tái)站和發(fā)射機(jī)的要求來確定。有的發(fā)射機(jī)要求比較高，有的比較低。測(cè)試結(jié)果不在誤差允許的范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)射機(jī)常常會(huì)出現(xiàn)反射功率過大的故障。發(fā)射機(jī)反射功率過大的同時(shí)測(cè)試出天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的阻抗又不匹配時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)圖2中的L12、L14來進(jìn)行阻抗調(diào)整。

3.2 發(fā)射機(jī)匹配網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

發(fā)射機(jī)匹配網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。圖3為DAM-10 kW型中波發(fā)射機(jī)的匹配網(wǎng)絡(luò)，射頻輸出通過饋管連接到天線匹配網(wǎng)絡(luò)（天調(diào)網(wǎng)絡(luò)）?？稍谏漕l輸出節(jié)點(diǎn)測(cè)試天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的阻抗，保證發(fā)射機(jī)到天調(diào)網(wǎng)絡(luò)室之間的饋管無損壞，測(cè)試所得結(jié)果與前文一致。在發(fā)射機(jī)端進(jìn)行測(cè)試，保證發(fā)射機(jī)正常工作，需要進(jìn)行以下測(cè)試。

3.2.1 天線阻抗測(cè)試

天線阻抗測(cè)試即前文講到的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗的測(cè)試。斷開L104右側(cè)，測(cè)試天線阻抗，也是整個(gè)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的阻抗。頻率設(shè)置為發(fā)射機(jī)的發(fā)射頻率，網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試線紅線連接在射頻輸出點(diǎn)，黑線接地，設(shè)備接地后完成校準(zhǔn)，測(cè)出當(dāng)前的阻抗值。理論值結(jié)果理論值應(yīng)為50+j0 Ω。如果在誤差允許范圍內(nèi)則正常，若不正常，則需要在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)處進(jìn)行調(diào)試。

3.2.2 三次諧波，串聯(lián)諧振

圖3中L105和C104是一個(gè)LC串聯(lián)電路，可以過濾干擾信號(hào)，在測(cè)試時(shí)主要過濾3次諧波。因此，設(shè)置其頻率為發(fā)射機(jī)工作頻率的3倍。斷開L105上側(cè)，網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試線紅線連接在L105上側(cè)，黑線接地。調(diào)節(jié)L105使得C104和L105達(dá)到共振，串聯(lián)諧振時(shí)測(cè)試得到的阻抗為0+j0 Ω。對(duì)地短接，則這個(gè)頻率的信號(hào)就會(huì)全部接入大地，不會(huì)進(jìn)入天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，從而起到濾波的作用。

3.2.3 T型網(wǎng)絡(luò)阻抗

頻率為發(fā)射機(jī)正常工作的頻率，斷開L103左側(cè)，在L103左側(cè)測(cè)試。在天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗測(cè)試正常后測(cè)試，目標(biāo)為50+j0 Ω。如果數(shù)值不在誤差允許范圍內(nèi)，DAM-10kW型中波發(fā)射機(jī)的正面板上有調(diào)負(fù)載，調(diào)諧這兩個(gè)旋鈕。實(shí)部通過面板調(diào)負(fù)載旋鈕調(diào)節(jié)，虛部通過面板調(diào)諧旋鈕調(diào)節(jié)，通過這兩個(gè)旋鈕調(diào)整到目標(biāo)值。

4 結(jié) 語

快速確定節(jié)點(diǎn)阻抗不匹配故障點(diǎn)，是維修工作順利開展的關(guān)鍵。本文詳細(xì)給出了中波發(fā)射機(jī)匹配網(wǎng)絡(luò)和天調(diào)網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)阻抗測(cè)試方法，對(duì)實(shí)際工作中的故障診斷與維護(hù)具有一定指導(dǎo)意義。