探索中波發(fā)射機運行的環(huán)境

冀養(yǎng)正

摘 要：本文主要討論中波發(fā)射機，要安全、優(yōu)質播出，穩(wěn)定、可靠地運行所需要的環(huán)境。

關鍵詞：電網系統(tǒng)；音頻系統(tǒng)；天饋線系統(tǒng)；接地系統(tǒng)

在一個廣播發(fā)射系統(tǒng)中，發(fā)射機要正常運行，發(fā)揮其應有的效能，還必須具備安全可靠的電網系統(tǒng)、優(yōu)質的音頻系統(tǒng)、性能優(yōu)良的天饋線系統(tǒng)和良好的接地系統(tǒng)。

1 電網系統(tǒng)

電源是發(fā)射機的能源動力部位，其重要性是毋庸置疑的。為了保證發(fā)射機供電電源的不間斷，一般發(fā)射臺采用主、備電網供電，條件許可的還可以采用專線供電，有的發(fā)射臺還采用柴油發(fā)電機供電作備份。任何發(fā)射機只能在允許的電源電壓、頻率范圍內運行，超出工作的范圍，發(fā)射機將實行保護關機。電源電壓變化的范圍一般在額定電壓的上下10%左右。電網系統(tǒng)包括高壓配電柜、電力變壓器、低壓配電柜、調壓器。高壓配電柜完成對外電的開關和主、備切換，電力變壓器完成對外電由10KV到380V的變換，低壓配電柜完成對機房的用電設備，主要是發(fā)射機的電源分配、主備切換、度量和監(jiān)測。需要注意的是在配備電源線的時候，導線的截面積一定要有足夠的冗余量，否則可能會造成電源線的電壓降過大，致使發(fā)射機不能正常工作，嚴重時會加速電源線的發(fā)熱老化，甚至會引起短路起火。重視電源設備的維護和保養(yǎng)，是保證發(fā)射機安全正常運行所必須的。

2 音頻系統(tǒng)

音頻系統(tǒng)是中波發(fā)射機的節(jié)目源，包括信號傳輸設備和音頻處理設備。信號傳輸設備完成節(jié)目信號從制作中心到發(fā)射臺的傳輸。為了節(jié)目信號傳輸的安全可靠，通常至少要采用兩種傳輸手段。目前，一般的傳輸手段有衛(wèi)星傳輸、微波傳輸、光纜傳輸、電纜傳輸、調頻傳輸，具體采用哪種手段傳輸，可根據傳輸距離的遠近和運行成本的高低來選擇。音頻處理設備主要包括音頻切換器和音頻處理器。音頻切換器完成從多路輸入的音頻信號源中，選擇一路輸出，作為發(fā)射機的輸入信號。音頻處理器完成對進入發(fā)射機的音頻信號進行限幅、動態(tài)范圍的壓縮和音質的優(yōu)化處理。發(fā)射機運行時，需要兼顧音頻質量和廣播節(jié)目的收聽響度兩個方面。為了提高廣播節(jié)目的收聽響度，對中波發(fā)射機輸入信號要進行限幅和動態(tài)范圍的壓縮，否則，信號的動態(tài)范圍過大時，會引起發(fā)射機調幅度的異常，有時調幅度會很大，以致引起發(fā)射機的過調幅和不穩(wěn)定；有時調幅度會很小，達不到廣播的質量要求。但是信號的動態(tài)范圍也不能過分地壓縮，否則廣播節(jié)目信號將會失去高低起伏、生動感人的整體效果，音質變差。音頻處理器還能對輸入的音頻信號進行預加重、削波失真的補償以及非對稱地輸出，從而改善音質。音頻處理器對中波發(fā)射機的穩(wěn)定運行和提高廣播節(jié)目的播出質量非常重要。

3 天、饋線系統(tǒng)

發(fā)射機輸出的射頻功率，要經過饋線、傳輸到天線 。在傳輸的鏈路上，發(fā)射機的輸出阻抗、饋線的特性阻抗、天線的輸入阻抗一定要匹配，否則，就會在傳輸鏈路上產生反射波。反射波的存在，不僅增大了傳輸損耗，降低了傳輸效率，而且也降低了饋線和鏈路上其它元器件的功率容量，增大了損壞的風險。通常情況，發(fā)射機出廠時，廠家會根據用戶所配用饋線的特性阻抗，將發(fā)射機的輸出阻抗調整到要求數值上。在饋線與天線之間要設置阻抗匹配網絡。在設計匹配網絡時，除了要考慮在載波點上阻抗匹配外，還要考慮到匹配網絡的通頻帶特性，盡量做到帶內曲線平坦，帶內向帶外過度時要陡直。常用的阻抗匹配網絡有倒L型網絡、T型網絡和π型網絡。在發(fā)射機的運行中，傳輸鏈路的阻抗匹配狀態(tài)經常會發(fā)生變化，引起變化的因素有，鏈路上的元器件質量變差、季節(jié)氣候的變化、以及其它外界因素造成的破壞，例如元器件被盜或人為的損壞、老鼠等小動物死在網絡內；籠型饋線由于冬、夏氣溫的落差，造成的金屬線材的熱脹冷縮而產生的松緊變化。傳輸鏈路上的設備維護一定要引起重視。

天線不僅可以將傳輸線送來的射頻已調波電能轉換成向空間傳播的電磁波能量，也能接收空間電磁波能量并轉換成射頻電能，再通過饋線倒送給發(fā)射機，對發(fā)射機形成干擾。干擾信號一般來自本地發(fā)射的其它射頻信號，為此在饋線和天線之間要設置陷波網絡，來抑制這些高頻信號。有的發(fā)射系統(tǒng)，為了防止二次載頻諧波發(fā)射，在饋線和天線之間，還設置有二次諧波抑制網絡。在設計這些網絡時，Q值一般要大些，以保證網絡有較高的的選擇性。

使用廣泛的中波天線是桅桿式單塔天線或自立塔天線，天線的最佳高度是0.5個波長，但也可以在0.3—0.5個波長之間根據服務范圍、投資規(guī)模和場地大小進行適當的選擇。一般不宜選擇在0.4個波長附近的阻抗諧振區(qū)內，因為此時輸入阻抗變動劇烈，將引起天調網絡調配的困難，而且輸入阻抗很不穩(wěn)定，容易受到環(huán)境的影響。

中波饋線多采用明線式籠型饋線，也可選用傳輸效果好的射頻電纜（饋管）。饋線一般由內、外兩層導線組成，形成兩個籠型。內、外層導線間用絕緣子分開。內層導線是饋電的；外層導線是接地的，起屏蔽作用，以減少沿內層導線傳輸的高頻能量以輻射的形式外泄損耗。為了減少傳播損耗，應沿著饋線的線路，在地面下埋設地線，地線應沿著每根饋線桿與饋線的外層導線相連。根據所傳輸功率的大小，中波發(fā)射系統(tǒng)所采用的饋線也有所不同。50KW以下的多為六線式饋線，特性阻抗為230歐；50KW以上的多為多線式籠型饋線，特性阻抗為75歐或150歐。射頻電纜也叫同軸電纜，也是由內導體、外導體以及支撐內、外導體的介質組成的。選擇饋管時應考慮特性阻抗、額定功率、衰減量、和承受的電壓。為了兼顧功率容量和擊穿電壓，饋管的特性阻抗通常選用50歐，與之配套使用的電纜插頭、電纜插座、同軸轉換開關的特性阻抗也應為50歐。需要注意的是，饋管用于中波時，通過的電流較大，一定要保證電纜插頭和插座間接觸良好，否則，會因過熱而引起損壞。

對中波來說大地是中波接地天線的回路，當電流通過大地時會產生損耗。為了減少這種損耗，提高天線的發(fā)射效率，要在中波天線場地鋪設地網。鋪設地網的要求是，接地電阻要小，導電性能要高。所以鋪設地網時要注意，要選用銅質的材，形狀做成以天線底座為中心向四周輻射的形狀，每個輻條的最佳長度為0.5個波長左右；在天線底部，要埋設一個接地棒，埋設深度為電流的集膚深度；在天線底座絕緣子的屏蔽銅皮上，接一個銅質的匯流條，把地網導線的始端均勻地分布并焊接在此匯流條上；天線附近的地網導線應敷設在接近大地表面的地方，以減少損耗；在其它地方，埋設深度一般在30-50CM左右，以不受破壞為原則；在天線基礎的地網匯集處，要用低阻抗的導體如寬銅皮與天調網絡的地焊接在一起。

天線通常是發(fā)射臺附近最高的建筑物，很容易招引雷電，雷電流非常大，如果不采取避雷措施或避雷措施不當，雷電將會對發(fā)射機以及其它設備造成嚴重的損壞。避雷的原則是使雷電流順暢地入地或阻斷、減小雷電流。中波天線避雷的工作原理如圖1

圖中的ZZ是在天線底部設置的一對空有間隙的半圓形金屬放電球，間隙根據天線底部的工作電壓調整，CAP是一對空有間隙的圓柱形石墨放電球。它有良好的放電特性，其放電電壓的變化隨著面積的增加而降低，在其接地的一端再串套約40-50個小磁環(huán)。這樣在天線受雷時，能提高發(fā)射機的短路射頻阻抗，保護發(fā)射機。L0是一個微亨級的電感。雷電主要的能量集中在低頻和直流部分，L0主要作用是為天調網絡提供一個對地的靜電放電通路，由于電感線圈的感抗較小，線徑較粗，有利于雷電的能量入地。C0是一個隔離電容。由于雷電的能量主要集中在低頻和直流部分，C0阻止了雷電的能量通過天天調網絡進入發(fā)射機。由于是防雷器件，所以C0的伏安量、耐壓值越大越好。

4 接地系統(tǒng)

發(fā)射機房內合理的接地布線、較小的接地電阻對中波發(fā)射機是非常重要的，接地系統(tǒng)是否優(yōu)良不僅影響發(fā)射機的技術指標，而且還會影響到發(fā)射機安全穩(wěn)定的工作。接地系統(tǒng)包括發(fā)射機的接地、射頻輸出接地和音頻設備的接地。在接地時三者應該集中一點，避免串聯連接，以免引起發(fā)射機接地電位的懸浮和相互間的串擾；如果有條件，最好做到一部發(fā)射機對應一個地井。對地井的一般要求是：深挖2米以上的土坑，最好能見到地下水，埋下0.5左右見方的銅板，并焊接上粗銅棒作為引出線。如果土壤干，還應在銅板的上下填埋降阻材料如鹽和木炭等。