中波廣播76m發(fā)射鐵塔天饋線系統(tǒng)的改造

趙 民

1 天饋線系統(tǒng)改造的原因

以載波頻率分別是540 kHz和873 kHz，在76 m中波發(fā)射天線上雙頻共塔為例，說(shuō)明天饋系統(tǒng)不良給發(fā)射機(jī)帶來(lái)的影響。現(xiàn)在DAM發(fā)射機(jī)對(duì)天饋線系統(tǒng)阻抗匹配要求較高。目前10 kW及以下功率的中波發(fā)射機(jī)都采用76 m定標(biāo)天線，天線高度不理想，由于540 kHz工作頻率太低，原有天饋線系統(tǒng)，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)難以良好匹配，造成發(fā)射機(jī)電聲指標(biāo)不好、工作不穩(wěn)定，雷電、云層低等天氣條件變化，引起天線駐波比增大，機(jī)器輸出功率下降，嚴(yán)重時(shí)，機(jī)器過(guò)荷掉高壓，甚至關(guān)機(jī)，損壞功放模塊，給安全播出造成了極大的壓力。

2 理想的中波發(fā)射天線高度和地網(wǎng)的規(guī)范敷設(shè)

2.1 理想的天線高度H

中波垂直極化拉線式桅桿鐵塔，為了提高載波輻射電流波峰在天線高度上的位置，以增加良好輻射效果，增大遠(yuǎn)處輻射場(chǎng)強(qiáng)、推遠(yuǎn)高仰角副瓣形成的衰落區(qū)，鐵塔高度的理論數(shù)值為載波頻率的0.53λ最佳。

2.2 規(guī)范的地網(wǎng)敷設(shè)和有效長(zhǎng)度

由于受到場(chǎng)地的限制，考慮天線的建設(shè)成本，10 kW及以下功率級(jí)別的發(fā)射機(jī)，一般采用76 m高度的定標(biāo)鐵塔，按照中波天線輻射的傳統(tǒng)理論，天線的高度和地網(wǎng)的長(zhǎng)度應(yīng)該是等長(zhǎng)的。考慮到地網(wǎng)在地面下埋設(shè)后，高頻信號(hào)受土壤、砂石等因素的衰減，地網(wǎng)長(zhǎng)度應(yīng)該是天線高度H/縮短系數(shù)0.9。近年來(lái)，由于城市建設(shè)的擴(kuò)建，地網(wǎng)遭到破壞的事件屢屢發(fā)生，地網(wǎng)長(zhǎng)度遭到蠶食。解決的辦法是將地網(wǎng)的末端用導(dǎo)線連接起來(lái)，每隔300加地樁，地樁深度以5 m為宜，以增加地網(wǎng)的有效長(zhǎng)度。

2.3 f1=540kHz,f2=873kHz兩頻在76m鐵塔上雙頻共塔的實(shí)測(cè)狀況

2.4 用矢量分析儀測(cè)量

一般說(shuō)來(lái)，天線Q值在5以下，對(duì)發(fā)射機(jī)的電聲指標(biāo)沒(méi)有影響。但Q值大于5，會(huì)造成DAM發(fā)射機(jī)音頻失真指標(biāo)、頻率響應(yīng)指標(biāo)變壞，上述540 kHz工作頻率的發(fā)射機(jī)失真指標(biāo)、頻率響應(yīng)都很差，很難入級(jí)，且發(fā)射機(jī)工作不穩(wěn)定。是由于76 m天線的高度不足，與載波540 kHz要求的天線理論高度值相差很大，又由于工作頻率偏低，天線對(duì)540 kHz呈現(xiàn)的電阻R數(shù)值過(guò)小，工作點(diǎn)處在天線阻抗特性曲線的不利位置所致，導(dǎo)致天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)很難匹配。曾試用幾種不同的匹配網(wǎng)絡(luò)，該頻率上的天線阻抗匹配都很難達(dá)到要求，發(fā)射機(jī)無(wú)法穩(wěn)定工作。

3 對(duì)76 m天饋系統(tǒng)的改造

3.1 天線加頂

天線上的高頻電流按正弦波規(guī)律分布，加頂?shù)哪康氖窃黾犹炀€的有效高度，提高高頻電流波腹在天線上的高度，以增加有效覆蓋半徑。

這次天線加頂?shù)姆椒ㄈ鐖D1所示，采用3根長(zhǎng)20 m直徑8 mm的6芯銅絞線，用U型環(huán)分別依次固定在塔頂?shù)娜齻€(gè)角上。再用3根長(zhǎng)2 m，規(guī)格為4×4 cm的角鋼制成一個(gè)等腰三角形，并在三個(gè)角處打孔加裝絕緣子，將此三角體固定在塔體相應(yīng)的位置，使三角形角鋼體平面與塔體橫截面成平行狀態(tài)，再分別將銅絞線下拉固定懸掛在絕緣子上，使加頂?shù)?根銅絞線在鐵塔頂部形成三棱柱形。加頂后，發(fā)射塔的有效高度達(dá)到96 m，相當(dāng)于天線高度增加了20 m。

圖1

3.2 地網(wǎng)改造

為了配合天線加頂，同時(shí)為了節(jié)約改造費(fèi)用，每隔45°在原地網(wǎng)末端把地網(wǎng)焊接起來(lái)，并加了地樁，地樁埋深度5M并相互連接起來(lái)。天線加頂和地網(wǎng)改造后，實(shí)測(cè)的兩頻率天線阻抗的結(jié)果如下。

540 kHz的天線Q值降低為3.9。873 kHz的Q值從0.26變?yōu)?.45。兩個(gè)載波頻率Q值有了相當(dāng)大的改善，兩個(gè)Q值的逼近給雙頻共塔天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了意想不到的好處，使天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的制作變得簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀的仔細(xì)分析、計(jì)算，反復(fù)調(diào)整，原來(lái)難以完成的天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)匹配，現(xiàn)在在兩個(gè)頻率上都能獲得很好匹配。發(fā)射機(jī)的電聲指標(biāo)全部入甲級(jí)，兩部發(fā)射機(jī)工作穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

這次天饋系統(tǒng)的天線加頂和地網(wǎng)埋設(shè)地樁以增加地網(wǎng)有效長(zhǎng)度的成功改造，使兩部發(fā)射機(jī)之間串?dāng)_現(xiàn)象消失，發(fā)射機(jī)能滿功率，滿調(diào)幅工作，所有電聲指標(biāo)都達(dá)到甲級(jí)。夯實(shí)了發(fā)射機(jī)安全播出的技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)臺(tái)站的不間斷、高質(zhì)量播出有非凡的意義。