中波天線雙頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計分析

毛慶遠(yuǎn)

（中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院，北京 100045）

1 發(fā)射資源整合背景

隨著各城市突飛猛進的建設(shè)步伐，原處于市郊的廣播電視無線發(fā)射臺站面臨著現(xiàn)址地被占、新址地難選的難題。不論是哪種狀況，更高效地整合發(fā)射資源是各臺站發(fā)展的必由之路。就中波臺站現(xiàn)狀而言，解決在有限的場地內(nèi)，維持現(xiàn)有或增添頻率數(shù)量是各臺迫切的訴求。

2 天饋系統(tǒng)

2.1 并饋式自立天線

并饋式自立天線通過平臺（并饋體）改造，可使一個較為適中的塔高具備播出多個中波頻率的能力，同時天線效率較傳統(tǒng)絕緣塔要更高，塔身具備直流接地能力，擁有良好的防雷效果。

本項目所介紹的中波臺，由于原有發(fā)射鐵塔計劃拆除，需將原有鐵塔發(fā)射頻率（792 kHz）另擇新塔播出，鑒于臺內(nèi)已新建并饋式自立發(fā)射塔一座（1 224 kHz），按本項目方案對此塔進行改造，將原有80 m平臺調(diào)整為45 m（792 kHz與1 224 kHz共用）。此方案經(jīng)過數(shù)值方法矩量法（Method of Moment，MoM）計算，知：平臺高度80 m，792 kHz阻抗：185+j10、1 224 kHz阻抗：8+j31；平臺高度45 m，792 kHz阻抗：41+j166、1 224 kHz阻抗33-80j。經(jīng)過Agilent E5073c網(wǎng)絡(luò)分析儀實測，知：平臺高度45 m，792 kHz阻抗：33+j105、1 224 kHz阻抗：47-j134。經(jīng)過對比，數(shù)值計算與實測阻抗整體趨勢相似，此法可為元件選擇提供參考。

2.2 雙頻天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)

中波波長較長，較電感電容及電氣連接銅帶的尺寸，滿足準(zhǔn)靜態(tài)場條件，可以看作集總電路處理。由于本項目要求中心頻率±5 kHz，駐波比小于1.08，中心頻率±10 kHz，駐波比小于1.3，中心頻率±15 kHz，駐波比小于1.4，因此使用寬帶阻抗匹配方式設(shè)計電路。數(shù)據(jù)處理采用數(shù)值計算軟件，天線底部阻抗輸入使用2.1節(jié)所述±15 kHz的頻帶實測值。

3 設(shè)計思路

本工程網(wǎng)絡(luò)圖紙如圖1所示，針對調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，主要考慮不同頻率的組合，力求網(wǎng)絡(luò)性能穩(wěn)定，指標(biāo)良好，并需考慮網(wǎng)絡(luò)元件成本，設(shè)計思路如圖1所示。

設(shè)計阻塞網(wǎng)絡(luò)，分別針對1、2端口阻塞1 224、792 kHz頻率。一般需要阻塞頻率±10 kHz的邊帶衰減30 dB以上。

圖1 網(wǎng)絡(luò)圖紙

根據(jù)實測底部阻抗對兩個頻率進行阻抗匹配設(shè)計，使用多級匹配的方式展寬帶寬，圖2～5為兩個頻率的史密斯圓圖、駐波比圖。

圖2 792 kHz網(wǎng)絡(luò)阻抗圓圖

圖3 1 224 kHz網(wǎng)絡(luò)阻抗圓圖

圖4 792 kHz網(wǎng)絡(luò)駐波比

圖5 1 224 kHz網(wǎng)絡(luò)駐波比

天線端口設(shè)置為3，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)S13、S23、S12詳情如圖6～8所示。

圖6 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)S13

圖7 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)S23

圖8 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)S12

4 結(jié)果分析

792、1 224 kHz兩個頻率的駐波比在±10 kHz內(nèi)均小于1.3。

通過S12、S13、S23的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計算，兩個頻率的隔離度非常好，邊帶處至少達(dá)到30 dB的衰減要求；這就保證了各頻率的發(fā)射機不會受到另一個頻率的邊帶功率進入，而導(dǎo)致掉功放的情況發(fā)生。

兩個調(diào)配網(wǎng)絡(luò)未使用1個可變電容，節(jié)約了建設(shè)費用，延長了設(shè)備使用壽命。

5 結(jié)語

中波雙頻網(wǎng)絡(luò)在保證天線效率的情況下，減少發(fā)射塔的數(shù)量，從而減少用地，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計簡潔高效，節(jié)約成本，為三頻共塔乃至四頻共塔提供了思路，為解決中波臺站遷建用地問題發(fā)揮了作用。