溫度變化對中波陷波網絡的影響

【摘要】在中波天線調配網絡中，用于吸收干擾頻率信號的陷波網絡，在遇到外界溫度較大改變時其陷波的穩定性就會受到影響。本文通過對溫度改變時陷波網絡阻抗變化的分析，找出陷波網絡不穩定的原因所在，并提出解決方法。

【關鍵詞】溫度變化；陷波網絡；阻抗

在有多個發射頻率的中波發射臺中，從天線回饋進來的其它頻率信號會干擾發射機的正常工作，因此，在全固態發射機天線調配網絡的設計中，必須考慮抑制這些干擾頻率信號，通常辦法有加帶通網絡、阻塞網絡、陷波網絡等電路。其中，加陷波網絡吸收干擾信號的方法用得最多，本文就陷波網絡在外界溫度變化后的穩定性進行討論。

1.陷波網絡

典型的陷波網絡是由LC組成的一端接地的串聯諧振電路。利用電路諧振時感抗與容抗相互抵消的特性，來吸收干擾頻率信號。但是，這種陷波網絡在實際使用中有局限性，一是LC電路在工作頻率時呈現的是一電抗；二是當干擾頻率越接近工作頻率時，諧振電路對工作頻率呈現的電抗就越小，天線調配網絡在并聯這樣的LC電路后，其阻抗匹配及通帶特性等就會受到影響。因此，在實際應用中，多采用復合陷波網絡。

圖1所示為常用的復合陷波網絡，該網絡是把并聯諧振于工作頻率的阻塞電路與串聯諧振于干擾頻率的吸收電路復合起來。以圖1（a）為例，L1、C1并聯諧振于工作頻率f0（阻塞f0信號通過）。L1、C1對干擾頻率f1呈現的電抗與L2串聯諧振于f1（吸收f1信號）。所以，這種復合陷波網絡并接在天線調配網絡上，對工作頻率信號呈現的是開路，對干擾信號呈現的是短路，因此，在天線調配網絡的設計中用得很多。

2.溫度變化引起的頻偏和阻抗變化

我臺的天調網絡多采用圖1所示的陷波網絡，在實際應用中抑制效果較好，但是，網絡工作一段時間后，當外界氣溫變化大（如季節更換、網絡發熱調配室溫度過高）時，一些與工作頻率相近的干擾信號仍會有回饋進入發射機的現象。而由此引起的發射機反射超限故障，在嚴重時單靠調整發射機輸出網絡的調諧電感還不能解決問題，而必須去天線調配室對陷波網絡進行調整，這樣，既不方便日常維護，又給安全播出工作帶來了困難，所以，需要解決這一問題。

在陷波網絡的元件中，在遇到幾十度的溫差變化時，電感線圈的結構和銅線的電阻等都會有微小變化。當諧振電路的元件值改變，使電路中的感抗與容抗無法相互抵消時，諧振頻率就會發生偏移。由于電容的溫度特性要好于電感（空芯線圈），所以，下面在分析陷波網絡的阻抗變化中，只考慮溫度變化引起電感微變。以圖1（a）所示的陷波網絡為例，設：溫度變化后，電感由L增加到KL，k>1；f0=1000kHz；f1=nf0，n>1。

正常情況下，在工作頻率信號f0通過L1、C1并聯電路時，仍呈一高阻抗。當干擾頻率信號f1通過L1、C1并聯電路時，因f1=nf0，所以，L1、C1的電抗分別為：感抗=nX、容抗=X/n。

上述容抗與L2組成串聯諧振電路，吸收干擾頻率信號。但是.當溫度變化使電感由L變為kL后，L2的感抗變化微小，經計算L1、C1并聯電路阻抗的計算結果如表1所示。

由表1可見，當外界溫度使電感只增加0.5%時，對于干擾頻率與工作頻率間隔較大的場合（n=1.5），L1、C1并聯電路阻抗變化量a只有0.24?。而對于兩個頻率接近的場合（n=1.05），阻抗變化量a就達23.7?。也就是說0.5%的電感增量，產生了近5%（10倍）的阻抗變化量，可見串聯諧振電路的失諧會很嚴重。這在實際的線圈調整中也得到了印證：我們發現圖1所示的，L1、C1并聯電路對工作頻率f0信號仍呈高阻抗，天調網絡的阻抗匹配基本沒有影響。而L1、C1與L2（或C2）組成的串聯諧振電路發生了頻率偏移，導致吸收干擾頻率f1信號的能力下降。常常要增加二、三匝線圈，才能使陷波網絡有足夠的衰減量。

3.陷波網絡的改進

為解決干擾頻率與工作頻率接近時，陷波網絡因溫度變化而引起的不穩定性，我臺選用圖2所示的另一種形式的復合陷波網絡。圖2中L1、C1串聯諧振于干擾頻率f1，以吸收干擾頻率信號。L1、C1與L2、C2并聯諧振于工作頻率信號f0，阻塞工作頻率信號的通過。

分析該陷波網絡的阻抗變化趨勢，發現：

（1）在干擾頻率信號f1通過L1、C1串聯電路時，串聯電路仍能有效吸收干擾頻率信號。

（2）在工作頻率信號f。通過并聯電路時，并聯電路諧振，阻抗為無窮大。當電感由L變為kL，并聯電路也輕微失諧，電路仍然能有效阻塞工作頻率信號。因此，溫度變化對這種復合陷波網絡的干擾頻率的抑制和工作頻率的阻塞的影響都小，能較好地解決陷波網絡因溫度變化的不穩定性。

上述分析了陷波網絡穩定性受溫度變化影響的情況和解決辦法，在不影響頻響特性的情況下，該型陷波網絡的L1、C1串聯諧振電路的Q值盡可能大一些，在實際設計中，一般選取L1、C1串聯電路在工作頻率時呈現的阻抗在50?左右，這樣既對干擾頻率信號能有效吸收（衰減量大），又能讓并聯諧振電路較好地阻塞工作頻率信號的通過。我臺幾個陷波網絡改用圖2所示的形式后，效果良好，一年多來，沒有出現過因溫度變化而引起陷波網絡的不穩定性現象。