温度对低段工作频率全固态中波发射机天调网络阻抗影响与改进

蔡鸿雁

摘要：阻抗变化与温度密切相关，特别是500-700kHz低频段，阻抗变化受温度影响尤其严重。本文试从加顶负荷法、预调法、阻抗调整法角度分析，研究了温度对天调网络阻抗的影响，并提出了一些看法。

关键词：温度 天调网络 实部 虚部 阻抗匹配 反射功率

1 负载阻抗预调法

把标准负载阻抗Z0=75+j0（或50+j0），人为设定在实部RL取75-100Ω；虚部设定在XL取感性+j（0-10）Ω。当春季某温度下，预调的负载阻抗ZL=RL+jXL由于夏季来临，温度升高而发生变化。即实部减小，虚部感性减弱，容性增强。目的是随着温度的升高，预调阻抗ZL=RL+jXL逐渐逼近标准的负载阻抗Z0=75+j0这一值。最终使发射机的输出阻抗与天调网络的输入阻抗尽可能的良好匹配。

之所以负载阻抗值受温度升高会发生变化，首先是因为直立斜拉线铁塔高度一般是给定的，为76m或88.5m等。对低段工作频率，铁塔高度H无法达到（0.3-0.53）λ倍的波长，即H/λ=0.3-0.53。也就是说给定现成的天线高度不符合H/λ输入阻抗曲线这一关系。其次，天调网络中电感、电容元器件受温升影响而发生参数变化，直接造成负载阻抗失谐。再次，同轴电缆或馈管受温升影响，其衰减系数也对天调阻抗失配有一定的关系。

下面我们用几组实验数据在矢量图中找出变化的规律，来论证负载阻抗预调法的正确性。

如图一为负载阻抗随温度变化的曲线。

同时603kHz工作频率在22℃，调整后的网络阻抗是78.5+j1.3，连续开机20分钟后再测天调阻抗是72.5-j1.5。从图中可知603kHz工作频率负载阻抗点都随着温度的升高从R轴上方一点（纯电阻R轴上）向下方偏左移动。这说明温度与负载阻抗确有一定的变化关系。同理，工作频率639KHz的两组阻抗点也是随着温升向下方偏左移动。这样在图上通过几组数据的分析，最终印证了某种温度下调配好的天调网络阻抗由于温度的持续升高而发生变化。即实部逐渐减小，虚部向容性趋势发展的变化规律。因此当春季预调阻抗值约取为ZL=RL+jXL，当温度逐渐升高至夏天最热时，实部与虚部逐渐逼近Z0=75+j0这一标准负载阻抗值。如果在夏天最高温度，阻抗实部小于75Ω、虚部也小于0显容性时，可调整发射机面板上方的阻抗微调，来弥补匹配到Z0=75+j0阻抗上。

需要说明的是，在冬季，天调阻抗变化不是太明显，反射功率不太大，固态发射机不至于过流保护，还能较正常工作。较小天调阻抗变化的影响也可以用发射机阻抗微调来弥补。其次，当工作频率高于700kHz至1000kHz以后时，在温度升高的情况下，该天调阻抗实部减小逐渐缓慢，虚部向感性趋势发展。这一点与前面恰好相反。因此，工作频率逐渐升高时，网络阻抗受温度升高的影响逐渐减弱。再次，边频反射与反射功率不同之处是：边频反射是吸收网络没有设计好，反射功率表头随着音频信号的增大而摆动；反射功率是天调阻抗与发射机输出阻抗不匹配所致。如温度升高造成天调网络阻抗发生变化就是很重要的原因。相同之处是：都是在低段工作频率的固态发射机中产生。

2 阻抗微调法

阻抗调整如何匹配天调网络的阻抗，下面来论述：

如图二所示：它是全固态发射机输出网络阻抗微调电路。它的功能是：经过调节L4（实部）、L3（虚部），使发射机反射功率下降为零，从而保证发射机的安全运行。工作原理：当可调L4内的旋转鼓全部旋入L4内（无调节余地了），说明调载L4的电感量增大。为了使4有可调余地，需要把L4电感短接夹子向鼓的方向移动2-4圈或更多些。同样，当可调L4内的旋转鼓全部旋出L3外（L3也无调节余地了），说明调谐电感L3的电感量减小。为了能有余地，需把L3的短接夹子向鼓的反方向移动2-4圈或到头。

天调阻抗变化与阻抗匹配的关系是：若温升，天调阻抗实部减小、虚部向容性变化时，阻抗微调电路中调载电感L4内的鼓逐渐旋入以至到头，这时需要把L4的短接夹子向鼓的方向移动2-4圈或更多以减小电感量；同样把L3调谐电感内的鼓逐渐旋出以至全部旋出。为了增大电感，需要把L3短接夹子向鼓的反方向移动2-4圈或全部短接。

同理：对于预调阻抗ZL=RL+jXL，需要阻抗调整匹配，反射才最小，发射机才有最佳工作状态。其调整方法恰好与温升时的阻抗的调整方法相反。

之所以要阻抗调整，是因为天调阻抗受温度升高的影响而发生变化，即实部减小，虚部向容性趋势发展。那么，发射机的输出网络阻抗微调恰好要调整至变化的天调网络阻抗上，发射机才能良好的运转。

需要注意的是，全固态脉宽机与全固态数字机末级槽路的阻抗匹配网络的基本一样，采用的T型网络。调载、调谐电感内的鼓最大能旋进电感的1/4处（调节有限），移动电感的短接夹子以增大电感或减小电感量。可能对发射机指标有影响，这个可以调整调制推动电路等相应部件来弥补。

3 天线加顶负荷法

如果76米塔用于700kHz（如603kHz）以下的广播频率，天线若不加顶，自身的Q值就很高，带宽很窄。夏季温度很高时，天调网络阻抗变化很大，极不稳定，边带驻波比容易产生。要想获得良好的通带特性是相当困难的，这就需要加顶负荷。

斜拉线加顶，其长度不超过垂直天线的一半。当工作频率在500-700kHz之间时，天线输入阻抗在10-35Ω之间，斜拉线长接近天线的一半；当工作频率高于700kHz后，斜拉线长逐渐变短，天线的有效高度减少。

之所以加顶负荷，是因为能增加天线的有效高度，改变天线铁塔的电流分布，天线的有效高度不小于1/4λ。对于我们广播事业的发展是经济可行的办法。同时，有效高度的增加能提高天线的输入阻抗，给调配带来方便。更重要的是减弱温升对天调网络阻抗的影响，发射机阻抗调整也不至于大动，就能良好的工作。

如上海市某全固态中波发射机的工作频率为540kHz，但其铁塔高度约为165m。它符合波长与塔高H/λ输入阻抗曲线的技术要求，这就是它能在很热的天气条件下能正常工作的原因所在。

所以，当工作频率较低，塔高在0.3λ-0.53λ之间（0.4λ附近除外），全固态中波脉宽机或数字机的天调网络阻抗在受温升而变化的情况下，采用负载阻抗预调法、槽路阻抗调整法、天线铁塔加顶负荷法的办法就能很好的解决负载阻抗变化对固态发射机的影响。也是目前经济可行的有效办法。这三种改进办法将对广播的安全播出有着重要的意义。

4 结束语

三种方法，首先用加顶负荷法。它可以相对减弱温度对负载阻抗的影响。其次，再进行预调法及阻抗微调法。这样对负载阻抗改进就容易些。阻抗调整中的调载、调谐实际调整的是电容。在阻抗微调法的过程中，T型网络能在驻波比1.5以内经过调载、调谐电感，使全固态发射机反射功率下降为零。这三种方法也适用于锥面顶负荷小型中波发射天线，效果不错。

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