中波天调匹配网络新增阻塞网络实例

李求实

【摘要】广播是现代信息网络中一个重要的媒介，做好广播的传输提高广播的传输效率和质量是广播发射建设中的重要任务，也是难度较高的建设部分。中波是广播传输发射中的一个重要的方式，有天空波和地面波两种传输方式，而在中波广播的传输中两者同时进行，导致中波的传输距离受到环境、区域、气候等因素的限制。要保证中波广播的传输发射效果，就要做好改造和调试的工作，本文就以广东省九0九广播电台为例，将702KHz天调匹配网络进行612KHz阻塞电路改造，具体如下。

【关键词】中波发射机;天调匹配网络;阻塞网络

中图分类号：TN94                  文献标识码：A                  DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2020.21.002

隨着我国广播事业的快速发展，基层中波台站会在原有播出频率基础上增加新的频率。该新频率实施后，会对原有的频率造成干扰，在发射机端反射功率会增加，天线零位也随之增大。因此，这就需要对反射功率增大的发射机天调网络进行改造和调试。

1. 设计的原理

中波广播发射台一般情况下是有多台发射机在不同的频率下工作。要满足多部发射机在不同频率工作，很多地区采用的天线匹配网络、天线和阻塞网络，采用同一反射塔一般使用双频、三频和多频共塔，只是在发射频率上要求必须要间隔100k以上，每两个共塔之间的频率不低于1.25即可安全作业。不然，不仅增加电台的经济成本，还会增加维护工作的困难度。随着社会的不断发展和进步，广播数字化成为当今改造的重要技术，网络维护与传统的电子发射机有一定的区别，要求更加的高效和细致。不仅是需要考虑载波电上的阻抗匹配，还要考虑通带内的幅频特殊性，对于阻带要具备足够的衰减作用，简单而言就是不仅仅是要让通带内的广播信号不破损通过，同时还要阻止其他的干扰信号通过，特别是邻近信号的倒送问题，这就需要匹配网络和阻塞网络，来阻止这种信号的干扰。另外，不同的区域、气候区别、季节变化、泥土干湿等都容易影响天线和发射机接地电阻。

2. 两种网络的介绍

2.1 匹配网络

匹配网络就是将馈线的特性阻抗W和天线输入阻抗Rin+jXin相匹配的网络，达到减少反射波和降低馈线驻波比的作用，使天线获得最大的入射功率。匹配网络是一种四端网络，通过串、并联阻抗变换来进行阻抗匹配，常见的有Γ型、T型和π型匹配网络。匹配网络具有网络元件少、易调整的优势，所以使用度较高。网络匹配的元件值是根据实测天线输入阻抗来进行计算和确定。发射机的输出功率，是需要一定基数功放模块的输出电压进行叠加，进而得到相应的功率。当负载是纯阻并达到要求阻值，各功率场效应管工作处于开关状态，加之场效应管上的电压和电流之间的相位差达到90度左右时，功耗很低，但是整机的效率会变得非常的高，因此对匹配网络的要求也相应的提高。

2.2 阻塞网络

天线具有互逆性，发射天线其也是接收性能较强的天线，当其它的发射机在工作或距离很近时，该天线会接收到高频电压，叫做射频倒送。其对以往的电子管发射机有非常巨大的影响，同样对现今使用的全固态发射机也有着不小的干扰。对于电子管发射机而言，其主要的影响表现为串音，电子管本身具有较高的电压承受力，且能承受的热损耗较大，但电子管的非线性和高输入阻抗在末级槽路就会产生出较强的串音。对于全固态发射机而言，也会产生不同程度的杂、串音，但是相比电子管影响较小，因为场效应管工作于开关状态，且内阻较低。但是危害还是存在的，其一是射频电压倒送过大，会导致驻波比检测电路报警，启动自我保护动作，直接封锁发射机输出功率，严重时会降低发射机输出功率，使其功率发不出，影响发射机的高效率，造成因场强不够使播出效果不能满足用户的需求。其二是射频电压倒送到开关状态的功放电路上，就必须要求激励波形有陡峭的前后沿，才能让场效应管的功耗减小。如果倒送严重的情况下，与本机激励电压叠加，激励波形发生改变，有可能使管子功耗加大，进而瞬间损坏大量的场效应管。一般根据射频倒送能量的大小、倒送频率与工作频率间隔的远近等因素，可以在在天线调配室里增设滤除邻频信号的阻塞网络。

阻塞网络就是将容性阻抗元件与感性阻抗元件并联，组合成的谐振网络，一般较为常见的就是LC并联谐振网络。对于阻塞网络的选取：一要通过本频信号，二要阻塞它频信号。通过本频时阻抗不要太大，阻塞它频时，不但要在载频处呈现出很大的阻抗，而且在上下边频处也要呈现较大阻抗。

设计阻塞网络时，为了制作方便可以先选定电容的容量值，然后通过计算匹配出合适的电感与之谐振，同时辅助使用平衡电桥进行多次的测量和纠正。L、C并联电路的阻抗可用此式表示：1/Z=1/R+1/JωL+1/JωC，其中R为电感线圈和电容器的等效电阻。从此式中可以看出，为了增大Z，就必须加大电感量或是减小电容量来达到阻塞的目的。所以，在实际选取阻塞网络的电感时，要考虑电感L线径粗些，因为并联谐振为电流谐振内部流过电感的电流特别大，电容C的伏安量也要大一些的器件。这样设计出来的阻塞网络阻塞效果好，更加适用于实际工作需要。

除此之外，一个中波台多部发射机在不同频率工作，频率间隔较近，容易造成几个频率同时干扰与之相近同一频率发射机的现象。从天线串入邻近频率的干扰电压情况，在受干扰发射机天调网络中阻塞网络可以有针对性是一个或者多个，来帮助消除频率之间的干扰现象。阻塞网络可以是并联旁路的L、C串联谐振网络，或者是L、C并联谐振网络，类型多样，通常发射台站都会根据实际选择经济安全的一种。在天调网络中加入阻塞网络后，还需要重新调试和调整，保证天线和馈线完整匹配。

3. 实例分析

3.1 实例情况

以广东省九0九广播电台为例，该台共有八个频率。近年来新增了一个中波频率612kHz（1KW），运行后发现对与之频率相近的702kHz（10KW）发射机造成干扰，该发射机天线零位增加了0.8-1.0V，反射功率是117W。因此，需要在702kHz的天调网络中新增对612kHz的阻塞网络，如图1所示。

图1阻塞612KHz网络结构图

3.2 并联谐振电路

它是612kHz阻塞网络的结构图，其电路由电感线圈L1、L2和电容器C1组成。其中，可变电感L1和电容器C1组成一个串联谐振电路，谐振于发射机的工作频率702kHz;再与可变电感L2组成并联谐振电路，用以阻塞612kHz干扰信号。L2并联旁路的L1、C1串联谐振网络，这样做不仅可以起到阻塞612kHz干扰信号的作用，又可以旁路702kHz，使其对702kHz天调网络的阻抗影响较小，有利于后期的调试与调整。可以先选定电容器C1容量，根据谐振公式，计算串联谐振电感L1，然后再计算出并联谐振电感L2，如表1所示：

4. 安装、调试过程

4.1 702kHz天馈匹配网络工作原理

702kHz天调网络结构如图2所示。图中L3与C3串联谐振于702kHz，和C2并联谐振于756kHz，阻塞765kHz的干扰。L4是调整天调网络阻抗的虚部，C4和C5是调整天调网络阻抗的实部。C6是隔直电容，起到防止雷电倒送作用;L5和C7并联谐振于1215kHz，起阻塞1215kHz的作用，因702kHZ和1215kHz发射机双频共塔工作。

4.2 安装过程

接下来就需要把前面已调试好的阻塞网络连接到702kHz的天馈匹配网络中，再通过调整使整个网络的阻抗值在150Ω左右即可。选在停机检修时间对天调网络进行改造，由于时间不多，所以停机前必须做好所有准备工作。在连接和调试前首先将原有网络上的电感使用圈数和铜皮夹子的具体位置做好标记，以防改造不成功后还能恢复原始的状态保证不停播。

先断开702kHz天馈网络和馈管的连接，再断开a点和b点之间的铜皮。由于之前天调网络没有阻塞612kHz电路，之前的L3、C3和C2并沒有谐振于756kHz，而是介乎在612kHz和756kHz之间。因此，调整C2，使得L3、C3和C2谐振于756kHz，起到阻塞756kHz作用。然后，在a、b两点间接入已调试好的阻塞612kHz网络。利用网络分析仪调试，测量馈口处的网络阻抗为Z=136.2-j10Ω。此时阻抗偏差比较多，实部调图2中的C4，虚部调图2中的L4，通过C4和L4的调整把702kHz天调网络阻抗调到Z=151-j2.4Ω，有时虚部调不到零，但虚部必须调到最小。

4.3 调试过程

网络调试完成后，恢复天调网络和馈管的连接，接下来就是调整发射机的状态。先在假负载上，慢慢加功率，使发射机开通18块功放模块，然后调整输出网络中的“负载”，使发射机功率为10KW，微调“调谐”，使得电流最小，入射功率最大，反复调整，发射机的状态就调整好。倒换回天线，发现发射机在天线上和在假负载上的天线零位和功率略有差异，微调一下天调网络中C4，使得发射机跟在假负载上的状态一致，再微调一下“调谐”，通过这些方法将702kHz发射机的天线零位降到零，反射功率降到零。通过两个多月的观察，发射机运行稳定，至此对702kHz天调网络进行的 612kHz阻塞网络改造成功。

5. 结语

匹配网络和阻塞网络是天调网络缺一不可的一部分，否则不能满足发射机的工作需要。在中波转播台中新增频率后，总会对原有频率的发射机造成信号影响，如果反射严重还会引起发射机降功率，甚至无法开机造成停播事故，因此可以采用上述的阻塞网络来消除反射。

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