10kW中波广播发射机天调网络的设计与调整方法

山西省广播电视局阳泉中波转播台 段震忠

阳泉中波台使用的10kW DAM全固态数字调幅中波发射机，具有完善的驻波比保护电路，在面板上有直观的入射功率、反射功率、天线零位、滤波器零位等重要参数的指示，从事多年发射机维护工作，我们会发现各种原因引起的天馈系统参数的变化，经常导致发射机功率异常、无法开机等情况的发生，本文结合实例，从天调网络存在的邻频干扰和发射机自身输出网络故障入手，介绍发射机天调网络的设计原理及调整方法。

1 天调网络受邻频干扰，发射机天线零位大

我台站负责转播的广播节目，载波频率为846kHz，发射机输出阻抗为50Ω，馈线特性阻抗为50Ω，附近有1098kHz的中波天线工作。

图1为846kHz天调网络结构图。天调网络是由匹配网络、阻塞泄漏网络、避雷系统等组成。匹配网络由电感线圈L1、L2，电容C1、C2组成，完成天线与馈线间的阻抗匹配使天线更有效率地工作；MH线圈为防雷系统，对网络与发射设备起到保护作用；C3、L3、L4组成泄漏网络，将1098kHz的高频信号泄漏到地，消除邻频干扰。

图1 846kHz天调网络结构图

匹配网络的作用：发射机输出阻抗为50Ω的纯电阻阻抗，通过50Ω的馈线送到天调室，而天线则是随着频率和高度等参数变化的复数阻抗，为了使发射机的高频能量最有效地传送到天线并辐射出去，天线与馈线就必须达到良好的匹配，在二者中间设计一个匹配网络，使天线实部电阻和馈线阻抗相等，并抵消天线复数阻抗中的虚部电阻，完成阻抗匹配。

发射天线存在互异性，不仅是发射天线同时也是接收天线，能感应到较强的射频信号。1098kHz的高频信号会从846kHz发射塔通过连接铜管进入846kHz的天调室，并通过天调网络和馈线进入发射机，影响发射机工作。遇到这种情况，我们就需要在原有的天调网络中增加阻塞和泄漏网络，以消除邻频信号干扰。如图1中，C3、L3、L4所组成的网络为阻塞、泄漏网络。

泄漏网络设计原理：由于串联谐振电路在谐振频率附近的阻抗Z很低，把它并接在天调网络并臂上的高阻抗和地之间，和谐振频率同频的高频信号被有效地泄漏到大地。同时需要注意，在将邻频旁路入地时，要考虑到阻塞本频。

（1）C3、L3在整个网络中成并联谐振，谐振于本频846kHz，阻抗无穷大，对846kHz成开路状态，本频信号不入地直接送往天线。此时可以将并联谐振视为阻塞846kHz的阻塞网络。

（2）C3、L3并联后再与L4串联构成串联谐振，组成泄漏网络。谐振于邻频1098kHz，串联谐振时阻抗最小，该串联谐振网络直接入地，使邻频1098kHz的高频信号入地，消除邻频干扰。

在实际安装操作中，我们可以利用网络分析仪来设计安装泄漏网络，分为两步，举例说明：

第一步：C3、L3并联谐振调整，阻塞本频846kHz。

图2 （a）串联谐振 （b）泄漏网络

断开图1中B、C点连接，断开D点，变成图2（a）所示的串联谐振。使用网络分析仪，设置中心频率为846kHz±10kHz，校准分析仪后连接B、C点，测量串联谐振阻抗。通过调整L3电感接入圈数，使分析仪数值接近0，阻抗最小，则B、C 点谐振于本频846kHz，调整好后重新接回天调系统。因为调整时我们是断开连接，将B、C视为串联谐振测试，在本频846kHz的中心频带内，阻抗为0±j0.04Ω，谐振于本频，接入主网络后B、C为并联谐振，此时D点对地阻抗无穷大，达到阻塞本频的目的。并联谐振使用串联谐振方式调整，直观，易懂，操作简单。

第二步：C3、L3并联后与L4组成的串联谐振调整，泄漏邻频1098kHz。

断开图1中A、E两点，变成图2（b）所示的串联谐振泄漏网络。使用网络分析仪，设置中心频率为1098kHz±10kHz，校准分析仪后连接A、E点，测量C3、L3、L4组成的串联谐振阻抗。通过调整L4电感接入圈数，使分析仪数值接近0，阻抗最小，则A、E 点谐振于邻频1098kHz，调整完后接入主网络，那么邻频1098kHz的感应信号就会经过串联谐振入地，消除邻频信号干扰。

通过以上两步操作，就完成了阻塞网络、泄漏网络的调试，以达到减少邻频高频信号回馈天调室，影响发射机安全工作的目的。

2 发射机输出网络故障，更换元件后，需要重新调整网络

发射机输出网络由二阶带通滤波器和T型阻抗微调网络组成。如图3所示，带通滤波器由L101、C101、C102、L102、C103组成，T型阻抗微调网络由L3、L4、L5、C4组成。笔者处理过输出网络电容破裂，电容与铜皮连接端断裂的故障，在更换电容后，发射机开机功率达不到10kW标称功率（排除其他原因后），说明网络失谐，此时需要对网络重新调整，进行阻抗匹配。具体操作为：

图3 发射机输出网络

（1）测阻抗。断开带通滤波器串联谐振输入端L101的A点（如图3）与发射机输出铜棒的连接，校准网络分析仪后，测试线接L101输入端A，测得复数阻抗为3.3Ω-j6Ω，均不在标准范围内(实部3.8-4.2Ω，虚部0Ω左右)。

（2）先冷调虚部线圈L101，尽量调整到0Ω左右。移动线圈L101上A点处的连接夹头一次，改变位置后固定夹头用网络分析仪测量A点阻抗。不断重复此操作，虚部数值变大就往反方向移动夹头，直到把虚部调到0Ω左右，实际最好值为-0.6Ω。

（3）热调，找电流最大点。通过网络分析仪测试调整虚部阻抗到规定范围内后，将发射机输出铜棒再与L101的A点连接，我们还需进一步微调，以找到电流最大值点。发射机开高压，电流指数40A。关机后，再次如冷调操作一样移动L101线圈A夹头位置，固定夹头，开高压再看电流，电流比40A小，则往反方向移动夹头。电流变大，继续向同方向移动夹头并看电流变大情况，重复操作直到电流出现变小趋势时，那么上一次的电流即为电流最大值点，将A夹头固定在最大值位置。实际最大值点开机后电流为45A。因为是精确微调，所以每次夹头移动距离不宜过多。找电流最大值点是在借助网络分析仪冷调虚部阻抗后，继续通过调整串联谐振线圈接入量观察发射机电流表数值的变化趋势，找到最匹配，最合适的点，使其最大程度滤除发射机输出铜棒感应的高次谐波。

（4）发射机满载时电流为50A，所以还需要调整L102、C103并联谐振网络，使复数阻抗实部上升到4Ω左右。网络分析仪测试线接L101的输入端A，网络分析仪显示实部阻抗3.1Ω，反复调节输出网络中并联谐振线圈L102的抽头1位置（4Ω点），使实部达到4Ω左右。重新固定连接后开高压，电流上升到49A，功率上升到9kW，手动升功率到10kW，功放模块开启18块，此时调整结束，发射机工作在正常状态下，各项指标符合要求。

结语：无论是发射机的输出网络调谐，还是天调系统阻抗匹配，都会影响发射机的正常工作，通过上面两个实例为大家介绍了调节测试发射机输出网络、设计安装天调系统阻塞、泄漏网络的原理和方法，希望对大家在工作中处理发射机网络失谐故障提供帮助。