中波双频共塔天调网络的应用

（广西广播电视技术中心梧州分中心）

一、引言

中波多频共塔播出可以减少发射塔的建造数量，从而减少占地面积、架设成本，因而得到广泛应用，其中双频共塔网络是最常用的天调网络。

二、双频共塔天调网络的相关理论

中波天线输入阻抗为一复数阻抗，并不正好等于馈线的特性阻抗。馈线终端需与阻值等于馈线特性阻抗的负载相连，馈线才是行波状态，传输效率才最高。因此在馈线与天线之间加天调网络，以便将天线的复数阻抗经匹配网络转换为馈线的特性阻抗。此外，天调网络还有滤波作用，能滤除工作频率范围外的信号，不让其通过匹配网络。中波天调网络一般由预调网络、阻塞网络、匹配网络和陷波网络等四个部分组成。

(一)阻塞网络原理

阻塞网络有两种，即并联谐振网络和串联谐振网络，串联谐振网络在设计和调整上比并联谐振网络困难，现多采用并联谐振网络。天调网络中的并联谐振网络是对需要通过的频率起通过作用，但呈现一定的阻抗；对其他频率（不需要通过的频率）起阻塞作用，其原理就是并联网络在谐振时阻抗为无穷大，完全阻止其他频率电流的通过。如图1a所示，阻塞网络由L2、C2并联组成，其并联谐振频率为阻塞频率ω0, 频率ω0被阻止通过，而其他频率（主要是指工作频率）则可以通过，并呈现了一定的阻抗（阻抗计算方法例举在后面网络元器件的计算）；另由图1b的并联谐振回路的电抗-频率特性曲线可见，它对谐振频率ω0呈现阻抗为无穷大，相当于开路。阻塞网络对象是音频已调波，故阻塞的是一个频带。

(二)陷波网络原理

如果在同一个台除两个共塔频率以外还有其他发射频率，则需加入串联谐振回路对其他频率进行吸收，即陷波网络。见图1c，L5、C5回路串联谐振于ω0，设工作频率ω1＜ω0（ω0为吸收频率），由图1d串联谐振回路的电抗-频率特性。

图1

曲线图可知，对ω1频率该回路电抗为容抗。如果在L5、C5回路并上L6，则图1c电路等效于图1e电路，这是一个LC并联回路，只要选择合适的元器件使之构成LC并联谐振于ω1（对ω1阻抗为无穷大），即对ω0吸收又不干扰ω1匹配。反之，如果ω1＞ω0，则将L6换成C6即可。

(三)双频共塔网络工作原理

双频共塔匹配网络只要两个工作频率不是靠得太近，通过选择合适并联谐振电路（阻塞网络）元件值，就可以使串入发射机的功率保持在足够低的电平上。两个工作频率靠的太近，阻塞网络对本机工作频率也呈现很大的电抗，插入损耗增大，网络频率特性变差，发射机工作不稳定。按照广电部门编制的设计手册，双频共塔的两个频率比应大于等于1.25。如果对通过的频率除了有两个频率发射以外，还有别的发射频率，就必须在匹配网络中加入串联谐振回路（陷波网络）对其他频率进行吸收，图2为双频共塔网络方框图。

图2 双频共塔天调网络方框图

图2中L0、C0、L1为预调网络，L2、C2阻塞频率f2，L3、C3、L4匹配频率f1，L5、C5吸收频率f3；L2′、C2′阻塞频率f1，L3′、C3′、L4′匹配频率f2，L5′、C5′吸收频率f4，L7′、C7′吸收频率f5。

三、双频共塔网络的实际应用

某台发射 1224kHz、927kHz、1557kHz、1143kHz、603kHz五个频率，如图3所示为频率1224kHz和927kHz共塔天调网络原理图。1224kHz机的阻塞网络是阻同塔的发射频率927kHz，其由L3、C3组成并联谐振在927kHz，阻抗为无穷大，1224kHz机线路对927kHz机来说为开路，从而阻止927kHz机功率向1224kHz机传送。同理，927kHz机的阻塞网络是阻同塔发射频率1224kHz，其阻断1224kHz机功率向927kHz机传送。中小功率的匹配网络，电容一般选择1000pF-2000pF瓷介电容，经济实用，在网络中视在功率小，损耗小。

网络元器件的计算，以频率1224kHz为例，其网络发射的频率是1224kHz，则需要阻塞的为同塔频率927kHz，同时还需要把1557kHz、1143kHz、603kH三个频率通过接地给吸收掉。根据公式Zc=1/(2πfC)，ZL=2πfL，由Zc=ZL,可得出L=1/(4π2f2C)。

(一)若使用电容C3=1500pF，则可计算L3为：

(二)需要吸收1557kHz，若使用电容C6=1000pF，则可计算L6为：

同理，需要吸收1143kHz时, 若使用电容C7=500pF可算出电感L7=38.8µH，其阻抗设为JX2；吸收603kHz时，若使用电容C8=2000pF,可算出电感L8=34.86µH，其阻抗设为 JX3。

(三)根据公式Z0=R+JX=ZL-Zc=2πfL-1/(2πfC)可知：

(四)用以上复阻抗进行复数运算：1/JX=1/JX1+1/JX2+1/JX3,可得并联总阻抗:JX=JX1×JX2×JX3/(JX1×JX2+ JX1×JX3+ JX2×JX3)

(五)复合吸收当吸收部分整体抗值为感性时，谐振时并电容；当吸收部分整体抗值为容性时，谐振时并联电感。由上式计算得并联总阻抗JX,X为+则为感抗，谐振时需要并联电容；反之X为-则为容抗，谐振时需要并联电感。

图3 双频共塔天调网络原理图

匹配网络谐振在1224kHz时，感抗等于容抗，即ZL=Zc,由 Zc=1/(2πf C),X=88Ω 可 得：C9=1/(2πf C)=1/(2×3.14×1224000×88)=1478pF。

匹配网络中的C4、L4、L5的值，计算比较复杂，在设计的时候是用斯密斯原图软件模拟得出，实际调试可能会有分布参数存在，以实际调试为准。图中C4的值会由于天气温度、湿度、电容温度系数的影响而变化，但是网络指标满足VSWR≤1.25,带宽大于9kHz，影响就会很小。

预调网络根据天线阻抗的值对地并接微亨级电感，实现两个功能，一是使两个共塔频率的阻抗达到共轭状态，以提高共塔效果；二是可实现雷电泄放。

四、使用仪器调整匹配网络

现需要把927kHz更改为928kHz，如图3所示，只需调整L1和L2两个线圈，分别对应阻抗Z=R+jX的实部和虚部，理论上要求实部R=50Ω，虚部jX=0Ω。

使用的调试仪器是南京普纳科技设备有限公司的型号为PNA 3628DP分析仪和中波专用电桥。具体步骤为：

1.连接线：电桥的输出口接仪器的输入口，电桥的输入口接仪器的输出口。

2.仪器复位。

3.选频：开始频率BF设置为918kHz，终止频率EF设置为938kHz，中间频率ΔF设置为1kHz。

4.选择测量：驻波比。

5.校准：校开路，校短路。

6.调整线圈L1和L2，使R接近50Ω，jX接近0Ω，如图4所示。

图4

五、小结

天调网络搭建好后，要把原理图画出来，每个元器件都标注好参数，在实际操作中网络失谐时一般都是电容出故障，电感故障很少。当电容损坏到无法识别其参数时，可根据原理图来更换相同参数的电容，电感故障更换后可用仪器来调整所需参数。本文介绍了中波双频共塔天调网络的基本原理，以实际应用的网络为例，对电容电感的计算以及匹配网络的调整方法进行说明，为我们今后维护天调网络提供参考。