全固态中波发射机天调网络的防雷措施探究见解

尹露

【摘要】为了说明全固态中波发射机天调网络的防雷措施的应用方法，首先对全固态中波发射机天调网络进行概述，其次说明了雷电现象对全固态中波发射机造成的危害，最后，以706台的四台TSD-10DAM全固态中波发射机天调网络设计及应用的案例来说明防雷措施。在使用全固态中波发射机时，对天调网络进行优化设计，可以有效的强化全固态中波发射机防雷的性能。

【关键词】全固态;中波;发射机;天调网络;防雷

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.05.017

中波是一种无线电波，它主要用于电视、广播、雷达等信号传输的载体。中波发射机，就是为了保证中波发射信号强度符合接收装置的要求的设备装置。全固态中波发射机，又名DAM中波全固态数字调制发射机，它是是一种运用数字技术进行调幅广播的全新中波发射机。当前全固态中波发射机被广渊的应用，它的使用提高了人们的生活质量。然而全固态中波发射机在使用时，对元器件灵敏度要求较高，如何让它在雷电环境下正常使用，是人们需要关注的问题。

1. 全固态中波发射机天调网络概述

全固态数字调制发射机应用半导体器件与传统电子管发射机相比，它的可靠性高全固态数字调制发射机装置从宏观而言，可分为端入端和输出馈线，而中间，除了有射频、音频、电源、控制四个部分以外，还包含匹配网络和避雷系统。由全固態数字调制发射机的基本结构可知，它是由精密的电子元器件构成，电子元器件的灵敏度影响设备的使用效果。它应用发射电波的方式来发挥功能，而波长输出的效果则呈现着它的功能。

在雷电气候中，全固态中波发射机的应用会受到影响。人们为了减少雷电造成的干扰，会通过优化电源系统设计、MOS管的防雷设计、接地系统的铺设系统和防雷设计来避免元器件受到影响。然而，即使全固态数字调制发射机优化了装置，当前，全固态中波发射机依然要面对雷电造成的影响，这是因为它是否能够稳定的动作与很多因素有关：虽然全固态数字调制发射机能够智能的辨析出一些因素对设备内的信号阻抗与信号转换过程的影响，但是它只能够辨析出较为简单因素的影响，如果因素较为复杂，则设备很难智能的剔除信号。全固态数字调制发射机在运作时，需要让电子元器件保持较高的灵敏度，如果受到外在环境的影响，元器件升温过快，则元器件的灵敏度就会受到影响，它们在动作时就会出现问题。而元器件如果受到较大回路电流冲击，虽然依它的结构设计，设备可以应用电桥冷调的方式让天调网络运行状态保持相对的稳定性，但是这种稳定性的效果并不持久。当发射表的变化较为明显，而阻抗却将这种波动作为干扰信息进行调整时，输入信号和输出信号会造成信号差异较大的问题。

2. 雷电的形成与危害

雷电，是天空中大气内的正负电荷在特殊的天气环境下被释放的现象。当地表的水变成水蒸气上升，形成云层以后，通常云层的上部形成正电荷，下部形成负电荷，在云层逐渐变厚时，这种正负电荷会形成电位差，当电位差大到一定程度紧，就会产生放电现象，即人们所看到的雷电线现。雷电所释放出来的电流在3万～30万安培之间，形成1亿～10亿伏特的电压，一个中等强度的雷电产生的功率可到达1千万瓦特，相当于小型核电站的输出功率。全固态中波发射机天调网络的元器件的灵敏度极高，需要通过优化设计，做好防雷措施，否则在雷电气候下，其使用就会受到影响。

3. 全固态中波发射机天调网络的防雷措施

为了说明全固态中波发射机天调网络的防雷措施的应用，该次以706台的四台TSD-10DAM全固态中波发射机天调网络的防雷措施来进行说明。

3.1 项目概述

以706台的四台TSD-10DAM全固态中波发射机具有微功率的音频A/D转换器与大功率的射频D/A转换器组合的功能。它在庆用时，具有全固态中波发射机的不足，即它在使用时，对外在的环境要求较高。特别是在雷电的环境下，它存在抗干扰性能不足，绝缘层容易被击穿的特点，极为强烈的冲击波，会破坏电子元器件。在使用天调网络优化设计以前，人们已经对它的天调网络外的冷冻箱素进行了分析，并做好了防雷设计。当前，为了进一步优化它的防雷设计效果，人们要针对它的天调网络进行设计。

在动作状态下的全固态中波发射机，它的模块合成的形式输出末级射频功率，这些应用模块中具有控制栅极输入阻抗，哪怕只有极微小的静电也会让其造成损伤，天调网络优化调计的目的，一是火造成的损伤，二是减少场效应管的损伤，三是要通过调计避免外在因素对模块功能造成的影响。该次虽然应用其它的防雷设计减少了雷电冲击对天调网络造成的影响，但是，高温、电磁脉冲笑口常开其它外在因素的影响并没有消除。在设计时，还要针对天调网络结构的特点，设计出多种防雷措施，并在防雷时预防串干扰、串渗入。

3.2 优化设计

3.2.1 安装石墨打火隙设施

石墨具有绝缘的效果，在天调网络中安装室内石墨打火隙设施，可以减少元器件受到雷电的影响，并且元器件与元器件之间能减少相互的影响，减少放电频次，应用这样的设计，能够把雷电袭击带来的影响降到最低。

将石墨放电器接入天线输出端，就能够形成一组石墨放电点球，而在接地端引线上安装金属放电球，即放50个左右的小磁环，这一设计令石墨自身能发挥阻尼放电的作用。当遭受到雷电的冲击时，石墨放电器的点球电器放电，电流就会将电流引入到接地线中，形成反向电动势，从而起到阻尼作用。这一设计，能够让设备能够更为强大的雷电冲击。在设计时，特别优化了低频与电流的设计，以此保证雷电不会对天调网络的接地通路造成负面影响。

3.2.2 微亨级的电感泄放电圈L0的设计

雷击产生时，会产生强大的直流电，此时需要在天线的输入端一个微亨级的电感线圈，使直流电能够顺利的通过电圈接入地下，起到释放直流电流的作用。

结合微亨级的电感泄放电圈L0的设计思，该次在天线与地之间串接一只微亨级电感线圈L0，让它来代替传统的毫亨级静电泄放线圈，它能够为天线网络提供一个较好的释放电的通路，。应用这样的设计，一是能发挥线圈感抗小、圈数少，电阻分量小的特点，使雷电的直流和低频能量在进入输入端以能够顺利通过L0入地，而不会对元器件产生太多影响。

3.2.3 安装隔直电容器C0

雷电会击中在全固态中波发射机的天线上，而这一部分带来的影响会呈现在馈线上。为了不让馈线受到电的影响，需要为馈线设计保护装置，使低频与直流区段的动作不受影响。应用安装隔直电容器可达到这一设计目的。当天线曹遇雷击时，可以应用隔离电容器C0防止雷电能量进入馈线和发射机，而优化电容容量的选择是设计的关键，结合需求，应当选择伏安量和耐压值大的电容器。

该次设置隔直流电容器C，当发生雷击时，所有释放的能量可以集中在直流和低频的范围内，此时，大容量的电容器能够存储雷电释放的电能，从而它能起到隔离直流电能的目的，防直雷电带来的电能进入天调网络进入发射机。该次设置的直流电容器的容量范围为1000～2000PF，在这一范围内，它能作为防雷元器件，减少中波频率上出现电压大幅度降低的情况。

3.2.4 安装移相网络

在雷电的影响下，全固态中波发射机的铁塔基部易出现负载短路事件，而铁塔基部出现运作故事以后，功放管易出现动作故障。此时要通过优化设计，让全固态中波发射机出口端与输入端的信息同步。

安装移相网络的应用方法为，让全固态中波发射机天调网络由匹配网络、阻塞网络、吸收网络、预调网络几个部分构成。阻塞网络需要通过设置，让天线线逆，这是因为发射机在运形时波形会产生变化，而这种变化是动态的，发射机会受到影响产生制约作用。阻塞网络则可以应用并联的谐振电路让双频电路得到保护，不受其它因素产生的电波干扰。匹配网络是为了让中波发射机和输出馈线电阻实现精准对接而进行的设计，它会是中波发射机匹配网络的一种标准，应用这种标准，能通过对滤波进行校正而减少信息的干扰。预调网络，是通过在电线的低端增加电感和天线阻抗进行并联，形成一种合适的对抗。应用这样的设计方法，能够以匹配网络为标准，应用阻塞网络、吸收网络、预调网络的运作，排除雷电带来的电波干扰。应用这样的设计，能够减少电路电压上升率，而让电容器两侧出现过压电损坏，继而导致设备故障。结合长线理论来完成设计。如果要让基塔和全固态中波发射机的出端口兩位点相位能够一直保持差位180°，那么就要在中波发射机开始到塔基的滤波器、电感线圈等多种元部件进行设计，使用补偿相移设计后，应用相移网络促使输入端和输出部的同步，尽量减少两者之间信息的误差。

3.2.5 天线基底部布设放电球

将放电球放在天线基底部能够起到很好的防雷击作用。使用的半电球为半椭圆金属结构，将它布设在天线底部与发射机两者的衔接处，而它的另一侧与接地线连接。应用这一设计，能够应用金属球让雷击强度变得平均，避免天调网络出现不稳定的现象。如果雷击带来的影响较大，那么可以优化电球的数量设计，令放电球能够成为首个瞬时电荷的放电工具。在设计放电球时，要做好以下的设计，即要通过设计，让电压值为安全数值。不同的区域，遭受雷击的影响不同，此时要通过广泛收集大数据，为防电不堪的设计提供充分的数据依据。在雷电高发季节，要增加放电球间隙指标检测，合理放置放电球。

将金属放电球位于天线底坐，该次设置放电球之间的距离为3毫米，球径为10CM，让这一组金属放电球成为雷击以后第一泄放渠道，它承担着大部分的放电任务。为了避免它出现打火痕迹，在进行维护时，要做好长期的、科学的维护，避免放电器出现各种物理、化学性能变化，影响它的使用功能。在使用时，要让它的设计起到泄放最多能量的作用。

3.3 应用效果

该次通过06台的四台TSD-10DAM全固态中波发射机天调网络的防雷措施来说明优化天调网络防雷设计的方法，这套方法在实践中得到应用。从2020年7～10月份雷雨天气气候较多，天调网络常常受到雷电冲击的数据报告中可以看到，这套优化设计的方法，能够有效的保护全固态中波发射机设备，使它能够正常动作，即使是在雷电的环境中，它也能完成上级交给的播出任务。

4. 结语

全固态中波发射机天调网络的防雷措施可归纳如下：第一，减少雷电带来的影响，这种设计思路为优化绝缘设备的应用，让绝缘设备保护电子元器件。第二，转移雷电带来的影响，仅仅依靠绝缘设备的应用，有时无法减少雷电带来的影响，人们可以通过转移，改变雷电宣泄的渠道，来减少对电子产品的影响，比如人们优化接地设计，就是采用了这种设计思路。第三，改变线路的稳定性，即人们应用种种方法，让线路的电压变得稳定，当电压能够稳定时，就能减少电压的改变对元器件带来的影响。这几种优化防雷的设计思路被人们广泛应用，它当前也被应用于全固态中波发射机天调网络的防雷措施中。

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