中波發射機天調網絡的組成與設計原則

文/徐文渝

1.中波天調網絡的結構組成

1.1 預調網絡

我們知道，無論哪一種中波發射天線，對于不同的工作頻率，其輸入阻抗是不同的，如果在天線饋點上的阻抗差異太大，會給共塔網絡的設計帶來困難，因此，必須在兩個或多個共塔頻率的饋點上加裝平衡網絡——預調網絡，預調網不僅能夠平衡饋點上各頻率的阻抗，還能起到防雷和減少功率損耗的作用，因此也就減小了網絡設計難度。圖1中L0、C0是兩個預調網絡元件。

1.2 匹配網絡

如果拋開雙頻或多頻共塔和其他頻率的干擾因素，發射機饋線與天線之間只需一個阻抗匹配原則上就可以發射了，這個最基本的網絡就是匹配網絡，其主要作用是實現饋管特性阻抗Z與天線輸入阻抗R+jX之間的匹配，另外還起到降低反射、減少駐波的作用。匹配網絡應具有良好的通帶特性。中波發射匹配網絡都是由電感與電容（真空電容）組成，匹配網絡有T型、π型、Г型和倒Г型幾種組成形式。圖1分別是幾種匹配網絡組成形式原理圖。

圖1 匹配網絡的幾種組成形式

1.3 阻塞網絡

上面提到的是無任何干擾頻率情況下的匹配網絡，也可以說是理想狀態下的匹配網絡，由于土地資源和其他方面的原因，一個發射臺往往同時發射多個頻率，存在著雙頻共塔或多頻共塔的情況，頻率與頻率之間相互干擾嚴重，特別是共塔頻率會存在嚴重的高頻倒送干擾，為了消除共塔頻率的相互影響，必須增加一個或多個抑制網絡——阻塞網絡。阻塞網絡的主要作用是抑制共塔頻率的相互影響，最大限度地阻止共塔頻率對本頻的影響。圖2是三種常見的阻塞網絡組成形式原理圖。

圖2 阻塞網絡的幾種組成形式

1.4 吸收網絡

阻塞網絡可以阻止共塔頻率對本頻率的干擾，對于本臺其他頻率的干擾應該怎么處理呢?如果再增加阻塞網絡,會使得整個網絡臃腫龐大,同時也增加了網絡設計的難度。由于本臺其他天線發射頻率相比較共塔頻率的干擾要小得多，我們可以采取被動吸收網絡（也稱陷波）的方式來消除，根據干擾的強度大小，采用不同的吸收方式。圖3是四種不同吸收網絡組成形式原理圖。

圖3 四種不同的吸收網絡原理圖

1.5 避雷系統

發射臺的發射天線基本都在60米以上，在當地也算是最高的建筑了，天線即作為發射體，也是最好的引雷體，因此遭受雷擊的幾率比較高，特別是雷電高發區，經常遇到雷電損壞匹配網絡和發射機部件的事故，因此，在天饋線匹配網絡中一定要增加避雷裝置，確保發射系統的安全。圖4是三種防雷網絡原理圖。

圖4 三種防雷網絡原理圖

2.天調網絡的設計原則

2.1 匹配、阻塞、吸收網絡的設計

在設計匹配網絡之前，根據頻率間隔和功率大小，做好設計規劃工作，共塔頻率之間的頻率比原理上不得小于1.1，實際上最好不要小于1.5，否則很難做到理想的匹配網絡。一個理想的天調網路應具備穩定性和可靠性，匹配狀態良好，駐波比小于1.1，帶寬足夠大。

阻塞網絡的設計形式和數量應根據具體情況而定，阻塞網絡中的電感、電容的選用與阻塞頻率大小和頻率的間隔有關，間隔越小，功率損耗就越大，對電感電容的耐壓、功率要求就越大。常用的阻塞網絡有先串聯后并聯網絡和串聯回路的并聯諧振網絡，整個阻塞網絡最終的諧振點應與被阻塞的頻率一致。

至于吸收網絡，設計的原則是：干擾頻率小于主頻率時，先并聯諧振然后再串聯電容；干擾頻率大于主頻率時，先并聯諧振然后再串聯電感。其目的是對于主頻率呈現高阻抗，對于干擾頻率呈現低阻抗或直通狀態，確保主頻率順利通過，又能最大程度的讓干擾頻率導入到地端。

2.2 防雷網絡的設計

在天饋線匹配網絡中，防雷的方式有好幾種，第一種方式是增加微亨級電感和隔直流電容。由于電感具有通低頻阻高頻的特性，可以將一部分低頻雷電能量直接泄放掉；而電容具有通高頻阻低頻的特性，可以隔離一部分低頻雷電能，從而達到保護發射機端免受雷擊的目的。第二種防雷方式是加裝石墨放裝置，放電間隙按照1mm間距1kV的標準進行設定。第三種防雷方式是設計如圖5所示的防雷網絡，防雷網絡是把阻塞網絡、匹配網絡、天線阻抗轉換網絡融為一體設計的，這樣做可以簡化整個網絡系統得設計。

3.匹配網絡設計安裝注意事項

3.1 元件的選擇

天饋線匹配網絡工作在惡劣環境中，季節交替溫差比較大，在高溫高壓下工作，功率大容易遭受雷擊，因此，應盡量使用電氣特性好、耐壓高的器件，元件留有足夠的冗余量。在電壓比較高的節點上，采用多只電容串聯、并聯相結合的方式，如果空間允許，電感的直徑越大越好。這樣做能保證整個網絡的穩定性。

3.2 安裝注意事項

由于元件生產廠家和批次不同，質量參差不齊，為了避免元件問題影響整個網絡，在安裝之前，最好對元件特別是電容進行耐壓測試，符合要求后才能使用；匹配網絡中的絕緣部件一定要安裝牢靠，避免因接觸不良而出現打火、放電等情況發生，電感與電感之間應垂直擺放，避免磁耦合效應產生。

3.3 通風散熱問題

天饋線匹配網絡工作時會散發很大的熱量，特別是在夏季，如果天調室散熱不好，溫度可升到60度以上，高溫會引起網絡阻抗變化，發射機駐波增大，工作不穩定。因此，應采取通風降溫措施，保證網絡的穩定性。天調室的散熱方式有自然通風、風機散熱和地道負壓抽風幾種方式。

結語

性能穩定的發射機是安全播出的根本保證，但我們不能只重視發射機維護，而忽略了天饋線匹配網絡，設計良好的天饋線匹配網絡與發射機同等重要，我們要像維護發射機一樣勤于維護天調網絡，提高發射質量，確保安全播出不出問題。