中波三頻共塔的原理分析

劉洋

(黑龍江人民廣播電臺,黑龍江哈爾濱 150090)

中波三頻共塔的原理分析

劉洋

(黑龍江人民廣播電臺,黑龍江哈爾濱 150090)

本文介紹三頻共塔的天調網絡的設計理念,重點介紹了天調網絡中防雷網絡、預調網絡、阻塞網絡、匹配網絡以及抑制串擾網絡。

中波天線 三工網絡 防雷網絡 預調網絡 阻塞網絡 匹配網絡 抑制串擾網絡

隨著廣播事業的發展,結合中波技術的特點和優勢,利用調幅技術(即中波發射技術)進行無線信號覆蓋也越來越廣泛。單頻單塔或者雙頻共塔的技術已經不能滿足多個頻率發射對于場地的需求。所以更多的發射臺開始考慮使用三工網絡。

天調網絡在中波無線電廣播發送設備系統中占有非常重要的位置。特別是三頻共塔網絡,在設計時應該保證其具有高穩定性、可靠的防雷措施、良好的匹配狀態。三頻共塔網絡一般是由防雷網絡、預調網絡、阻塞網絡、匹配網絡及抑制串擾網絡組成,如圖1。下面本文將對三頻共塔網絡的各部分分別進行闡述。

(1)防雷網絡：雷電的能量很大,有極大的破壞力。天線串接一只微亨級電感L到地,用它代替傳統的毫亨級的靜電泄放線圈。由于該線圈是由粗銅管繞制,銅管長度比較短,其電阻分量比較小,雷電中的大部分能量可通過L入地。微亨級的L0,要考慮它對天線阻抗的影響。計算時利用串并互化公式把它和天線阻抗一起等效為一個新的阻抗。考慮到天線受雷擊時還有一部分能量會經饋線去發射機,為此又加一道“防護墻”。

(2)預調網絡：天線底部加有串聯元件或并聯元件,合稱為預調網絡或天線底負荷,其實質是一個г形網絡。之所以加預調網絡,原因是一塔三頻時,頻率相隔較遠,鐵塔底部輸入電阻相差較大,如果把兩個信號直接從天線底部分開,則可能其中一路的阻塞電路的視在功率很大,匹配網絡的視在功率也很大,不但加大了損耗,也增加了不穩定因素。且兩路信號的鐵塔電壓相差較多,泄漏電壓相差也大,同時天調的防雷措施也可以融入預調網絡中,使之既有預調作用又起到防雷作用。

(3)阻塞網絡：中波廣播的信號除了載頻外,還有上下邊頻信號,阻塞網絡一是要通過本頻信號,二是要阻塞它頻信號。通過本頻時阻抗不要過大,阻塞它頻時,不但要在它頻的載波處呈現很大的阻抗,而且在它頻的上下邊頻處也要呈現較大的阻抗。阻塞網絡的阻抗需要多少歐姆以上才能阻止另一廣播信號呢？這要由廣播發射機的種類,頻率比,以及匹配電路等條件來決定,不能一概而論。若阻塞阻抗對它頻載波在10kΩ以上對邊帶波在5kΩ以上,從實際經驗來看,不會出現由于另一電波泄漏引起的特性變壞和交叉調制問題。實際設計并聯諧振網絡時,電容C的值在中波廣播頻段內變動很少,大致在1300—1500PF的范圍內,可以據此選定電容,再用線圈與它諧振。這樣的選值能保證并聯諧振電路的無功功率為最小。

圖1 三工網絡結構框圖

(4)匹配網絡：匹配電路的方式有很多種,其中最常用的如г網絡、T網絡、π網絡和帶通濾波器。其中г形網絡比較簡單,但它只能滿足匹配要求,不能同時滿足對Q值的要求。為了保證匹配網絡有合適的濾波度,工作品質因數Q通常要求在2～6之間。一般當Xa(虛部)≥2Ra(實部)時選用π網絡;當(Q2+1)Ra≥5時選用T網絡,還要結合饋線的行波系數來選擇用那一種匹配網絡。

(5)抑制串擾電路：因為天線有互逆發性,發射天線同樣也是良好的接收天線,當本臺的其他發射天線正在工作或距離較遠的大功率電臺還在工作時,該天線就會接收到較高的高頻電壓,使機器不能穩定工作,甚至無法開機。因此必須采取措施抑制從天線方向反送回來的射頻電壓。一般可以根據高頻回饋能量的大小,回饋頻率與工作頻率間隔的遠近等因素,選擇在天調網絡輸入端加陷波網絡。一般陷波網絡形式有兩種,一種是采用LC電路串聯對地諧振于串擾頻率上,然后對地加補償器件使之并聯諧振于工作頻率上,另一種是采用LC電路并聯諧振于工作頻率然后對地加補償器件使之串諧于串擾頻率上。這兩種陷波電路的優點是不影響整個網絡的匹配狀態。如果高頻回饋的能量太大,陷波電路無法慮除串擾頻率時,就要考慮用LC電路直接并聯諧振于串擾頻率上,串入網絡中。這種相當于阻塞的電路一般串在網絡中阻抗較高的位置,因為阻抗高的位置電流相對要小一些,所以對元器件來說比較容易實現。

天調網絡的隨機性很大,所以以上電路都不是一成不變得,要根據電臺的環境來選擇最合適的網絡。這樣才能使發射機穩定工作,使覆蓋效果達到最好！

[1]戴晴,黃紀軍,莫錦軍.現代微波與天線測量技術.電子工業出版社,2012.

[2]張啟民《.通信電子線路(第二版)》學習指導.西安電子科技大學出版社,2004.

[3]殷際杰.微波技術與天線:電磁波導行與輻射工程(第2版修訂版),電子工業出版社,2012.

[4]張丕灶.全固態中波發送系統調整與維修.廈門大學出版社,2007.