陳方煜 沈念革

1.2.青海省廣播電視局九二七臺 青海省 都蘭縣 816100

引言

在中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中，核心設(shè)備發(fā)射機的阻抗是固定的，新型全固態(tài)中波發(fā)射機阻抗一般是50Ω，所以發(fā)射機到發(fā)射天線的傳輸饋線阻抗是50Ω， 如果發(fā)射天線也是50Ω，就能達到最好的發(fā)射效果。但實際上，發(fā)射天線的阻抗是隨頻率的變化而變化的，而且分虛部阻抗和實部阻抗，不易與饋線匹配，因此，只有在天線與饋線中間設(shè)一個調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，才能實現(xiàn)天線與饋線的阻抗匹配。在設(shè)計和安裝調(diào)配網(wǎng)絡(luò)時，考慮到鄰近頻率干擾、雷電侵襲等問題，還應(yīng)給調(diào)配網(wǎng)絡(luò)加裝阻塞同塔頻率的阻塞網(wǎng)絡(luò)、吸收其他干擾頻率的吸收網(wǎng)絡(luò)、抵抗雷電侵襲的防雷網(wǎng)絡(luò)。

1 調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的組成

中波天饋線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)由基本的匹配網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)、吸收網(wǎng)絡(luò)和防雷網(wǎng)絡(luò)組成。

1.1 匹配網(wǎng)絡(luò)

匹配網(wǎng)絡(luò)是天饋線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)必不可少的基本單元。常見的匹配網(wǎng)絡(luò)形式為Г型、倒Г型、T 型和π型。根據(jù)青海省廣播電視局九二七臺（以下簡稱九二七臺）發(fā)射頻率的基本情況設(shè)計匹配單元：當(dāng)傳輸饋線阻抗大于發(fā)射天線阻抗時宜采用Г型匹配網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)傳輸饋線阻抗小于發(fā)射天線阻抗時宜采用倒Г型匹配網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)傳輸饋線阻抗和發(fā)射天線阻抗都比較小時宜采用T 型匹配網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)傳輸饋線阻抗和發(fā)射天線阻抗都比較大時宜采用π 型匹配網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)九二七臺發(fā)射頻率和發(fā)射功率的具體情況，可靈活采用不同形式的匹配網(wǎng)絡(luò)，也可采用復(fù)合匹配方式，達到最好的匹配效果。四種匹配網(wǎng)絡(luò)原理圖如圖1 所示。

圖1 四種匹配網(wǎng)絡(luò)原理圖

1.2 阻塞網(wǎng)絡(luò)

在不考慮鄰頻干擾的情況下，匹配網(wǎng)絡(luò)就可以實現(xiàn)天饋線的阻抗匹配，但往往一個發(fā)射臺有多個發(fā)射頻率，如單頻單塔、雙頻共塔，甚至三頻共塔。匹配網(wǎng)絡(luò)只能解決匹配問題，無法解決干擾問題。利用LC（電感、電容）并聯(lián)諧振電路對諧振頻率呈斷路的特性，可以對九二七臺其他干擾頻率和共塔頻率進行隔離，防止干擾信號經(jīng)天線倒灌到發(fā)射機。由一個電容和一個電感組成的諧振電路為基本的阻塞網(wǎng)絡(luò)，可以阻止諧振頻率通過。由電感電容串聯(lián)后再并聯(lián)組成的諧振電路為復(fù)合阻塞網(wǎng)絡(luò)，既可以阻止諧振頻率通過，又可以讓串聯(lián)諧振的指定頻率順利通過。三種阻塞網(wǎng)絡(luò)原理圖如圖2所示。

圖2 三種阻塞網(wǎng)絡(luò)原理圖

1.3 吸收網(wǎng)絡(luò)

阻塞網(wǎng)絡(luò)雖然可以阻止諧振頻率，但其本身會產(chǎn)生損耗，過多的阻塞網(wǎng)絡(luò)影響主頻率的通過，從而影響發(fā)射機穩(wěn)定工作。因此，還可以采用吸收的方式，也就是所謂的陷波電路，將干擾頻率吸收到大地。利用串聯(lián)諧振對諧振頻率呈通路的特性，在調(diào)配網(wǎng)絡(luò)與大地之間設(shè)吸收網(wǎng)絡(luò)，將其他干擾頻率吸收到大地，起到防干擾作用。吸收網(wǎng)絡(luò)一般采用串并聯(lián)復(fù)合諧振電路，并聯(lián)單元允許三次諧波頻率通過，并聯(lián)后再串聯(lián)可以讓干擾頻率通過，以此達到既吸收干擾頻率，又不損耗發(fā)射頻率的目的。四種吸收網(wǎng)絡(luò)原理圖如圖3所示。

圖3 四種吸收網(wǎng)絡(luò)原理圖

1.4 防雷網(wǎng)絡(luò)

中波發(fā)射天線一般都在60米以上，處于雷電多發(fā)區(qū)，容易遭到雷電的侵襲，輕者造成發(fā)射機停機，重者一次性損壞十幾塊發(fā)射機功放板。因此，應(yīng)在天饋線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)中加裝多重防雷裝置，最大程度上減小雷電造成的損壞。雷電能量以低頻成分為主，在天線底部加裝防雷電感，可以將天線感應(yīng)的部分低頻能量泄放到大地，在匹配網(wǎng)絡(luò)和天線之間串接電容，可以阻止部分低頻分量通過匹配網(wǎng)絡(luò)倒灌到發(fā)射機，天線底部的半球形放電器和套在接地線上的磁環(huán)可以緩沖一大部分高能量雷電，從而在一定程度上起到防雷作用。三種防雷網(wǎng)絡(luò)原理圖如圖4 所示。

圖4 三種防雷網(wǎng)絡(luò)原理圖

2 調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的工作原理

九二七臺1359kHz 10kW 天饋線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)電路原理圖如圖5所示。除了1359kHz 發(fā)射頻率以外，九二七臺還有另外兩個發(fā)射頻率，分別是702kHz 25kW和1233kHz 10kW。臺站處于雷電多發(fā)區(qū)，考慮到頻率干擾和雷電侵襲問題，1359kHz 調(diào)配網(wǎng)絡(luò)除了設(shè)計匹配單元之外，還設(shè)計了阻塞單元、陷波單元、預(yù)調(diào)單元和多重防雷單元。

圖5 中波單頻調(diào)配網(wǎng)絡(luò)電路原理圖

1359kHz 的天線輸入阻抗實部為373Ω， 大于饋線阻抗50Ω，匹配網(wǎng)絡(luò)采取倒Г 形式，由L3、C5 組成；九二七臺702kHz 功率較大，為了防止強干擾信號通過天饋線系統(tǒng)倒灌到發(fā)射機，設(shè)計了702kHz 阻塞網(wǎng)絡(luò)，由L1、C1 組成；為了防止1223kHz 對調(diào)配網(wǎng)絡(luò)進行干擾，設(shè)計了陷波網(wǎng)絡(luò)，由L2、C3 組成； 由于1223kHz 與1359kHz 距離較近，L2、C3 串聯(lián)諧振后再與C4 組成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，諧振頻率為1359kHz，防止1223kHz 陷波網(wǎng)絡(luò)對1359kHz產(chǎn)生影響。

雷電能量主要是低頻分量和直流分量，在調(diào)配網(wǎng)絡(luò)中串接C0，可以防止雷電能量通過調(diào)配網(wǎng)絡(luò)倒灌到發(fā)射機，天線底部的微亨級電感L0 可以釋放掉一部分雷電能量。在防火接地銅管上串接45～50 個磁環(huán)，可以提高短路阻抗，對于因雷電對地放電而產(chǎn)生的瞬間短路有一定的緩釋作用，另外，L4、L5、C6組成的相移網(wǎng)絡(luò)也可以在一定程度上起到防雷作用。

結(jié)束語

一套設(shè)計良好的天饋線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)可以保障發(fā)射機穩(wěn)定工作。由于天饋線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)通常在高電壓、大電流、強輻射環(huán)境下工作，容易因過熱過冷而損壞網(wǎng)絡(luò)器件，冬夏交替時阻抗?fàn)顟B(tài)容易發(fā)生變化，因此，要定期對調(diào)配網(wǎng)絡(luò)進行測試檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，確保安全播出。