中波天线调配网络的改造和调试

□杨 怡 许 琴

滤除网络的电路分析

全固态中波发射机的输出功率是由一定数量的功放模块的输出经功率合成得到的。在中波天线调配网络的设计中要求天调网络与馈线阻抗严格匹配，并且有良好的带通特性，同时要求天调网络具有良好的滤除来自近距离的其他频率发射机的干扰。滤除这些外部干扰源的方法多种多样，比较常用的有阻塞网络、陷波网络和二阶带通网络等。我们可以根据不同功率等级、不同频率和调配网络的特点，选择不同的滤除网络。

1．并联谐振阻塞网络。

图1为并联谐振阻塞网络，图中R 为电感线圈和电容器的等效电阻，可忽略，其主要参数为：

f0 ＝1/2π √ LC ω0＝2πf0＝1/√LC品质因数：Q ＝R/ω0L ＝ω0RC

ω＝ω0±△ω

其阻抗可表示为：

Z ＝1/[1/(1/jωL +jωLC)]＝jωL/(1-ω2LC)＝jωL/(1-ω2/ω02)＝jω02ωL/[ω02- (ω0±△ω)2]＝jω02ωL/[+2△ω(ω0±△ω/2)]＝jω02ωL/[+2△ω(ω0±△ω/2)]＝j[(1/LC)(ω0±△ω)]/[(+2△ω)(ω0±△ω/2)]

图1

由式中可以看出，在中波段f0 为500KHz～1600KHz，△f＝±10KHz，即ω0≥△ω，Z≈+j(1/2△ωC)＝+j(1/4π△fC)。

由式中可知阻塞网络的阻抗几乎与Q 值无关，所以在以f0 为中心的频带内，为提高阻塞阻抗，可加大ω0L＝1/ω0C 的值，也就是加大L，减少C 值。

2．串联谐振吸收网络。

图2为串联谐振阻塞网络，图中R 为电感线圈和电容器的等效电阻，f0 为发射机工作频率，f1 为干扰频率，E 为L、C 两端的电压，网络谐振于干扰频率，其主要参数为：

f1＝1/2π√LC

ω1＝2πf1＝1/√LC L、C 的电压、电流为：

IL ＝IC ＝E/[j (ω0L－1/ω0C)]＝E/[j(ω0/ω1×ω1L－ω1/ω0×1/ω1C)/C3]＝E/[j(ω0/ω1－ω1/ω0)ω1L]

EL＝jILω0L＝jEω0L/[j(ω0/ω1－ω1/ω0)ω1L]＝E/[1－(ω1/ω0)2]

EC＝IC×1/jω0C＝E/[j (ω0/ω1－ω1/ω0)×1/ω1C]×1/ω0C＝-E/[(ω0/ω1)2－1]

由上述式中可以看出IL 与L 成反比，L 越小，IL 越大，滤波效果越好。EL 和EC 的大小只决定于E、ω0 和ω1，与L大小无关，且当ω0 与ω1 越靠近时，EL 和EC 就越大。

3．几种典型滤除网络介绍。

并接于回路的陷波网络（如图3）：图中L1、C1 并联谐振于工作频率，再与X1 串联谐振于干扰频率。当工作频率高于干扰频率时，X1 呈容性；当工作频率低于干扰频率时，X1 呈感性。L2、C2 串联谐振于干扰频率，再与X2 串联谐振于工作频率。当工作频率高于干扰频率时，X1 呈感性；当工作频率低于干扰频率时，X1 呈容性。为了提高陷波网络的拟制效果，应该把陷波网络串接于高阻抗处。此网络具有以下优点，一是不会引起边带反射过大，二是对发射功率的损耗很小，三是网络的接入对整个调配网络的匹配状态影响很小。

串接于回路的并联谐振阻塞网络（如图4）：图中L1、C1 并联谐振于干扰频率，再与X1 串联谐振于工作频率，在设计中往往可以不需要X1，将谐振于干扰频率的并联谐振网络对工作频率所呈现的阻抗巧妙地用于工作频率的阻抗转换网络的一臂，以简化电路。当工作频率高于干扰频率时，X1 呈容性；当工作频率低于干扰频率时，X1 呈感性。L2、C2 串联谐振于工作频率，再与X2 并联谐振于干扰频率。当工作频率高于干扰频率时，X1 呈感性；当工作频率低于干扰频率时，X1 呈容性。为了提高阻塞网络的拟制效果，应该把阻塞网络串接于低阻抗处。此网络的加入有一定的功率损耗，应选用截面较大的铜管制作线圈。

实例分析

原有的50KW、1350KHz 的发射天线为高106.5 米边宽1 米的垂直桅杆天线，新增的600KW、1170KHz 的发射天线为高120 米边宽1.5 米的笼形桅杆天线，两塔相距约500米。DX 系列中波发射机技术指标规定：当天线驻波比大于1.3 时发射机开始降功率，当天线驻波比大于1.5 时发射机自动关机。

天线驻波比：VSWR＝(√P 入+√P 反)/(√P 入-√P 反)（式中P 为功率）

根据公式可算出50KW 发射机的反射功率大于850W时发射机开始降功率，当反射功率大于2000W 时发射机自动关机。

开启600KW、1170KHz 发射机，在50KW 机的天线底部用静电高压表测得其感应电压为2010V，50KW 机天线阻抗为：Z＝135－j200，根据公式可算出1170KHz 的感应功率约为9400W。网络的衰减增益应大于：10㏒（9400/850）＝10.5dB

图5为50KW 天调网络原理图，图中虚线部分是此次改造新增的1170KHz 滤除网络。L5、C4、C5 组成1170KHz陷波网络，L5、C5 并联谐振于工作频率1350KHz，再与C4串联谐振于干扰频率1170KHz；L6、C6、L7 组成1170KHz阻塞网络，L6、C6 串联谐振于工作频率1350KHz，再与L7并联谐振于干扰频率1170KHz；开始设计时，没有考虑到干扰频率的幅度有这么大，只加了L5、C4、C5 组成1170KHz陷波网络，调试好后开启600KW 机和50KW 机，刚开机时50KW 机正常工作，天线驻波比和反射功率正常，随着开机时间的增加，其天线驻波比和反射功率也逐步增大，直至保护关机。停机一段时间后开机，又重复上述现象。

工作一段时间后，到调配亭检查天调网络元器件，发现由L5、C4、C5 组成1170KHz 陷波网络有明显的温升，温度较高，说明此网络的功耗较大 (吸收感应功率约为9000W)，造成这些元器件的参数发生变化，影响原来已调好的阻抗，使其阻抗有规律性的失谐。为使发射机稳定工作，根据前面分析，应改变陷波网络的阻抗，使其对干扰频率呈现更大的阻抗，即减小L5 的电感量，从而降低功耗。功耗降低的同时，也减小了对干扰频率的衰减量，为此在调配网络中又增加了由L6、C6、L7 组成的1170KHz 阻塞网络，用两种不同形式的滤除网络来滤除干扰。经过这样处理后，在发射机馈线输出端测得的干扰电压幅度为：U=36.4V，功率为：P=26.5W，完全达到了预期的效果。