中波發(fā)射擴(kuò)容研究

孫棟良

1　中波廣播傳輸特點(diǎn)

白天沿地表面?zhèn)鞑サ牡夭ǎ夭ㄋp較小，有較強(qiáng)輻射能力，形成一個(gè)比較穩(wěn)定的服務(wù)區(qū)域，根據(jù)功率大小，可達(dá)數(shù)十公里，甚至達(dá)上百公里。夜間不但靠地波傳播，還靠天波傳播，隨著季節(jié)和時(shí)間不同，天波服務(wù)區(qū)不穩(wěn)定。但隨著城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建在城郊的中波發(fā)射臺(tái)被周圍高大的樓房所包圍，道路建設(shè)不斷影響著天線區(qū)地網(wǎng)面積，導(dǎo)致原有中波發(fā)射機(jī)額定功率下發(fā)射場強(qiáng)覆蓋范圍縮小，周圍許多聽眾已不能更好地收聽該頻率，或根本聽不到該頻率廣播。

2　中波發(fā)射擴(kuò)容實(shí)施

我臺(tái)所處地理位置為市區(qū)東南郊區(qū)，近幾年，隨著城市的發(fā)展，我臺(tái)周邊已是高樓林立，天線地網(wǎng)也遭到不同程度的破壞，嚴(yán)重影響到發(fā)射的場強(qiáng)覆蓋面積，聽眾反應(yīng)強(qiáng)烈，短時(shí)間我臺(tái)無法進(jìn)行搬遷。為達(dá)到有效的覆蓋范圍，搞好廣播發(fā)射，通過技術(shù)調(diào)研，決定對(duì)我臺(tái)原有10 kW中波發(fā)射功率進(jìn)行擴(kuò)容。以下是我臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)容的實(shí)施內(nèi)容。

所謂中波發(fā)射擴(kuò)容，簡單說就是發(fā)射機(jī)增大功率發(fā)射，具體來講就是對(duì)中波發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行增容，中波發(fā)射系統(tǒng)包括高低壓配電系統(tǒng)﹑發(fā)射機(jī)﹑天饋線系統(tǒng)，音頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)以及輔助設(shè)施。

2.1　配電系統(tǒng)擴(kuò)容

我臺(tái)高壓輸電為10 kV，然后通過變壓器變壓至配電室380V，原有的變壓器功率容量已經(jīng)不能達(dá)到要求，需要進(jìn)行擴(kuò)容更換。變壓器選取要根據(jù)電臺(tái)實(shí)際使用功率大小來確定，考慮到我臺(tái)擴(kuò)容以后，常使用發(fā)射機(jī)數(shù)量為2部調(diào)頻1部中波，功率分別是5 kW﹑10 kW﹑50 kW，發(fā)射機(jī)效率分別為60%﹑60%﹑80%，根據(jù)公式（1）：實(shí)際輸出功率=額定輸出功率÷效率可以計(jì)算發(fā)射機(jī)實(shí)際輸出功率8.33 kW﹑16.67 kW﹑62.5 kW，發(fā)射機(jī)總功率為87.5 kW。各發(fā)射機(jī)供電為380VAC，由公式（2）：實(shí)際輸出功率線電壓×相電流得出，單相電流約為13 A﹑26 A﹑95 A；輔助電器產(chǎn)品總功率為20 kW，單相電流約為30 A，這樣所有用電設(shè)備總功率為107.5 kW，取整確定為110 kW,單相總電流約160 A，實(shí)際工作中各相電流使用并不平衡，三相總電流并不是簡單相加，而是向量運(yùn)算，這里通常采用估算取倍選擇電流，查0.6/1 kV（三大一小）PVC絕緣（鋼帶鎧裝）國家電力電纜線表，如表1所示，留足夠余量，我們使用為120 mm2的多股銅芯電纜。我臺(tái)處城郊結(jié)合部發(fā)射機(jī)房外電電壓不穩(wěn)定，機(jī)房配有380V穩(wěn)壓電源，中波10 kW發(fā)射機(jī)時(shí)，選用50 kVA的穩(wěn)壓電源，擴(kuò)容后發(fā)射機(jī)功率從10 kW增加到50 kW，機(jī)房新安裝1臺(tái)150 kVA穩(wěn)壓電源。可供機(jī)房2部調(diào)頻，1部中波主機(jī)和一部備機(jī)供電。

表1　電力電纜線表

2.2　發(fā)射機(jī)擴(kuò)容

發(fā)射機(jī)擴(kuò)容采取更換發(fā)射機(jī)，從發(fā)射機(jī)廠家采購1臺(tái)50 kW中波全固態(tài)發(fā)射機(jī)作為主發(fā)射機(jī)，原有10 kW中波發(fā)射機(jī)可以作為備機(jī)使用，50 kW主發(fā)射機(jī)根據(jù)實(shí)際需要可以發(fā)射10 kW﹑25 kW﹑50 kW不同功率等級(jí)。

2.3　天饋線系統(tǒng)擴(kuò)容

天線系統(tǒng)擴(kuò)容時(shí)，邀請(qǐng)了天線廠家對(duì)天線塔體尺寸進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)算，結(jié)論鐵塔不用改造，可以發(fā)射50 kW，使用自立鐵塔，理論上鐵塔每段尺寸選擇上要根據(jù)發(fā)射功率大小確定尺寸和重量。三個(gè)塔基座絕緣子選擇通常以每1 cm高度最大能承受1 kV來考慮其尺寸大小。我們的塔基絕緣子經(jīng)測(cè)算尺寸合適，不用更換，需對(duì)上下兩個(gè)對(duì)接的絕緣子中心進(jìn)行清理養(yǎng)護(hù)，更換中心護(hù)套聚四氟乙烯套管，套管加厚。鐵塔底座一個(gè)塔基上裝有放電球，一端接鐵塔，另一端接地。放電球是黃銅做成，二球之間形成放電間隙，當(dāng)落雷時(shí)可以使雷電流通過間隙放電而入地。兩球間隙的參考距離40～80 mm，根據(jù)擴(kuò)容功率等級(jí)和當(dāng)?shù)乩纂姀?qiáng)度大小，調(diào)整兩個(gè)放電球之間距離。發(fā)射機(jī)到天線通過饋線連接，發(fā)射機(jī)輸出口阻抗50Ω，連接饋線阻抗也是50 Ω，原天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)因?yàn)楣β嗜萘恐会槍?duì)10 kW發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)，如圖1所示。考慮到電臺(tái)所處地域夏季雷電較多，強(qiáng)度較大的綜合因素，技術(shù)人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，使它更加有利于對(duì)雷電的防護(hù)。擴(kuò)容后的匹配網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

圖1　10kW匹配網(wǎng)絡(luò)

圖2　50kW匹配網(wǎng)絡(luò)

中波發(fā)射機(jī)擴(kuò)容為50 kW發(fā)射機(jī)發(fā)射后，天調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)元器件的耐壓值以及功率容量已經(jīng)不能滿足擴(kuò)容后的要求，需要從新更換，對(duì)原有的餅電容以及電感線圈進(jìn)行更換，餅電容的耐壓值變大，原來8 mm細(xì)銅管纏繞的電感線圈更換為22 mm粗銅管纏繞的電感線圈，銅管線徑要求參照天線理論對(duì)網(wǎng)絡(luò)耐壓﹑發(fā)熱要求選擇，考慮到雷電泄放網(wǎng)絡(luò)也做了調(diào)整，適應(yīng)大功率發(fā)射，防雷效果更佳。我臺(tái)中波是一個(gè)頻率，而其他臺(tái)有中波多個(gè)頻率，大多采用雙頻共塔﹑三頻共塔，網(wǎng)絡(luò)匹配除考慮耐壓﹑發(fā)熱﹑雷電泄放外，還要考慮多個(gè)頻率之間的相互干擾，這就要求在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到頻率阻塞網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)時(shí)可以參照《中短波電波傳播和天線使用手冊(cè)》，《廣播電視技術(shù)》第7分冊(cè)。由于天調(diào)網(wǎng)絡(luò)所用元器件是電抗元件，且天線阻抗值與電抗元件值一樣都是頻率的函數(shù)。無反射匹配僅對(duì)載頻而言，在邊帶頻率上必然存在一定的反射和損耗，影響發(fā)射機(jī)的電聲指標(biāo)，特別是全固態(tài)發(fā)射機(jī)尤為嚴(yán)重，甚至是機(jī)器不能正常工作。因此，對(duì)全固態(tài)機(jī)的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)﹑調(diào)整，必須考慮在整個(gè)工作寬帶內(nèi)天饋線系統(tǒng)的匹配都能符合要求。

2.4　輔助設(shè)施擴(kuò)容

輔助設(shè)施包括同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)﹑連接饋線﹑饋管﹑彎頭等。同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)是為了主備發(fā)射機(jī)相互切換，10 kW和50 kW發(fā)射機(jī)應(yīng)用的同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)不同，擴(kuò)容時(shí)應(yīng)更換為50 kW的同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)；連接饋線10 kW使用Ф40，50 kW應(yīng)使用Ф80饋線；50 kW發(fā)射機(jī)輸出口到同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)連接饋管和彎頭都應(yīng)采用Ф80銅硬饋，原來發(fā)射是用兩臺(tái)10 kW發(fā)射機(jī)主備發(fā)射，連接硬饋采用Ф40饋管和彎頭，同軸開關(guān)端口用Ф80轉(zhuǎn)換Ф40的變換接頭，連接天線的Ф40饋線到同軸開關(guān)采用Ф80轉(zhuǎn)換Ф40旳法蘭盤。50 kW饋線直接采用Ф80法蘭盤連接到同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)。

2.5　音頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)

采用雙路傳輸，一路微波，一路光纜，兩路自動(dòng)切換；第三路音頻補(bǔ)白，在微波﹑光纜沒有信號(hào)時(shí)自動(dòng)填補(bǔ)音樂，在中波發(fā)射機(jī)擴(kuò)容時(shí)音頻信號(hào)不用變動(dòng)，不多敘述。

3　中波擴(kuò)容的結(jié)果

通過擴(kuò)容可以滿足發(fā)射要求，發(fā)射場強(qiáng)加大，覆蓋范圍可以保持到原來，曾經(jīng)不能或收聽效果差的聽眾可以再次收到我臺(tái)的節(jié)目。但發(fā)射機(jī)功率增加后，季節(jié)氣候變化對(duì)發(fā)射機(jī)天線零位變化明顯，這就要求在夏季調(diào)整一下天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，冬季再調(diào)整一次，以保證安全播出。附近有線電話雜音加大，采用光纜傳輸可以有效改善。

4　結(jié)語

中波擴(kuò)容實(shí)施過程中，根據(jù)中波發(fā)射特性，中波發(fā)射機(jī)加大功率發(fā)射，可以有效增加電場強(qiáng)度﹑信號(hào)覆蓋范圍，但完成中波擴(kuò)容改造是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要前期研究核算，大量考量。考慮電臺(tái)停機(jī)時(shí)間有限。實(shí)施工程環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣，中波發(fā)射擴(kuò)容工程艱巨，只有做好前期準(zhǔn)備工作，才能事半功倍。

參考文獻(xiàn)：

[1]李孝勖.廣播電視技術(shù)手冊(cè)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1995.

[2]蘇英智,丁冬宜.中短波電波傳播和天線使用手冊(cè)[M].北京:廣電部無線電臺(tái)管理局,1987.