浅析中波发射机天调网络组成及调整

2011-12-01文强

中国新技术新产品 2011年18期

文强

（大连三零三转播台，辽宁大连 116100）

中波广播发射机以其质量指标好、整机效率高、工作稳定可靠等优点，被广泛应用，但对工作环境要求较高。与电子管发射机相比，对天调系统中调配网络的要求更加严格。雷电、风沙及邻近频率电波一旦窜到发射机功放级，使场效应管栅极的幅度达到(2-3)V以上，就有可能损坏功放盒中的场效应管，使输出功率下降，甚至造成停播。因此，天馈匹配网络除采取多重措施解决防雷问题外，一般还采用窄带的二阶带通滤波器匹配网络，一方面进行阻抗匹配，另一方面可对各种杂波串扰起到良好的陷波、阻隔作用。

1 天调网络的组成

天调网络是由匹配网络、阻塞网络、避雷系统等组成。(电路原理图如图1所示)

图1 天调网络电路原理

1.1 匹配网络

匹配网络的作用是天线的输入阻抗和馈线的特性阻抗相匹配，匹配网络大多由电感、电容组成，一般有T型、n型、r型等几种。以900kHz回路为例，图中 C6、L6、C3、L3 组成带通滤波器，C6、L6谐振工作频率900kHz。我台所用馈线阻抗为75欧姆，网络特性阻抗为50欧姆，馈线阻抗大于特性阻抗，因此采了"r"型网络。为防止谐振回路失谐，在I6电感线圈上设置两个抽头，滑动抽头可调整馈线与天线进行阻抗匹配。C3、L3是为抵消天线阻抗的虚部部分。当发射机反射增大时，调节L6使C6、L6谐振在900kHz频率上，再调节L3使天调匹配网络虚部为零，从而降低发射机驻波。

1.2 阻塞网络

由于天线的互逆性，天调网络中必须设置阻塞网络。高大的发射天线本身是一个性能良好的接收天线，当本台其它发射机正常工作时，该天线就会接收到较高的高频电压，倒送到本机功放电路，使激励波形畸变，IR140管子功耗加大。当倒送严重时，倒送的电压和发射机的激励电压叠加，瞬间损坏大量场效应管，造成劣播或停播。还要注意天线的互逆性。为抑制从天线方向倒送的高频电压，在各回路中设置阻塞网络。阻塞网络一般利用并联谐振电路在谐振时阻抗无穷大的特点串人回路中，或用串联谐振在谐振时其阻抗最小的特点并入回路中并直接入地，从而消除双频互相串扰。由于串联谐振电路作为吸收网络其阻抗受其它网络影响不易匹配，所以，双频共塔电路中的阻塞网络一般都采用并联谐振电路。

2 天调网络的原理分析

2.1 天调网络设计的总体要求

为了使天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗相匹配，减少反射波，需要在天线的输入端与馈线之间，接入一套天线调配网络。每一个模块又是由功率场效应管所组成，当由外因造成天线基部短路，或邻近频率干扰时有可能损坏场效应管。基于上述特点，对固态机天线调配网络，除通常考虑的阻抗匹配外，还必须采取天线的防雷措施，以及增加抑制本台邻近频率射频倒送的滤波线路。由于该机功率较大，经计算可知，在天线调配网络上会产生很高的电压，因此抑制射频倒送的线路不设计在天调网络中，而把它安装在机器内部的输出网络之后，以降低成本和提高可靠性。

2.2 天调网络的防雷措施

对雷电来讲，其电流脉冲峰值一般可达20000A，脉冲宽度为20-l00ps，脉冲上升沿时间为5s，主要能量是直流和低频，所以必须根据雷电的特点设置防雷措施。首先，保留原天线底座处的放电球，另在天馈调配室内，从天线输入端接入一对石墨放电球E2，它有良好的放电特性，其间隙可根据实际工作电压大小进行调节。应用石墨放电装置，减少了天线基座上雷击引起的放电电压的变化，这种变化的减小，可以避免发射机功率放大器中使用的半导体器件的损坏，也减小了发射机在保护动作发生前由本身输出功率引起的放电次数。其次，天线串接微亨级电感线圈Lo+L1到地，用它代替传统的毫亨级静电泄放线圈，为天调网络提供一个对地静电放电通路。由于电感线圈是由粗铜管绕制的，而且铜管长度比较短，其电阻分量很小，雷电中的部分能量也可通过Lo+L1入地。原来用毫亨级的静电泄放线圈，在中波波段上不会影响天线阻抗的匹配，现在用微亨级的线圈，要考虑它对整个网络的影响，在这里它既是防雷元件又是调配元件。再次，在调配网络中加入隔直电容C0，它对高频输出通路无妨碍，但对雷电可起到良好的隔离作用，阻挡雷电的能量进入馈线和发射机。

3 天调网络的调整及注意事项

功放单元的场效应管工作在低电压的状态，激励电压比较小，外界干扰很容易造成场效应管的损坏。因此，发射机设有多重保护电路，如高驻波保护电路，能在驻波比增大时有效地控制发射机缩减功率或封锁功率输出。即当驻波比>1.2时，由时钟发生器控制计数器计数，并控制发射机RF输出连续下降；当驻波比>1.5时，立即压缩发射机RF输出到零。虽然天调网络做得比较精细，但由于发射天线、地网及天调网络的参数受季节、气候、温度等外界因素变化影响较大。所以，在技术维护管理工作中，要根据本地的实际情况适时地对天调网络进行调整，从而保证天调系统与发射机良好地匹配。入射电压一般在llV至l2V之间，而反射电压在0.3V以下，此时驻波比≤1.05。在检修中，当发现哪部发射机的反射电压变大时，则可对其相应的天调网络进行调整。调整时，如果是900kHz的发射机，则应先调节L的中心抽头，每调节一次，开机测量一次入／反射电压值。经多次调节后使入射电压达到最大，而反射电压降至最低。如仍不能达到要求值，则可再调节L左端在L上的位置，从而达到最佳匹配，使驻波比降至1.2以下。实践证明，通过调节这两个点，可以使反射电压降至0.1V以下，驻波比在1.0l--1.02之间。天调网络的调整，是一项耐心细致的工作，要反复调整才能获得最佳效果。由于一般小台均没有网络分析仪等调整天调系统的仪器，因此，在调整过程中，只能调节上述几个点，其它部分如阻塞网络、避雷线圈等，即使是引线的自然状态也绝对不能改变。否则，将会使调整工作前功尽弃，造成停播。