基于EXCEL開發(fā)的中波多頻共塔阻塞網(wǎng)絡參數(shù)計算工具

（廣西廣播電視技術中心南寧分中心）

一、引言

隨著中波臺土地面積的日益減小，中波多頻共塔發(fā)射已成為中波臺的發(fā)展趨勢。在中波多頻共塔的天調(diào)網(wǎng)絡設計中，阻塞網(wǎng)絡是很重要的一環(huán)。設計阻塞網(wǎng)絡的時候，需要根據(jù)天線的輸入阻抗和發(fā)射機的發(fā)射功率計算出阻塞網(wǎng)絡在不同電容、電感值下的電壓、電流等參數(shù)。共塔的頻率越多，需要的阻塞網(wǎng)絡也就越多，每修改一次阻塞網(wǎng)絡的電容、電感值，這些參數(shù)都需要重新進行計算。手工計算不但繁瑣而且不容易得到精確的結果，往往都是憑經(jīng)驗選擇電容、電感值。因此，本文介紹一種利用EXCEL的公式功能編寫的一套能自動計算阻塞網(wǎng)絡各參數(shù)、并給予設計者相應指導的阻塞網(wǎng)絡計算工具。

二、阻塞網(wǎng)絡的組成和作用

如圖1所示，阻塞網(wǎng)絡是由電感和電容兩個元件組成的并聯(lián)諧振電路。并聯(lián)諧振電路諧振于它機頻率（f0），作用是阻止它機頻率（f0）進入本機頻率（f）的支路。

電容和電感組成并聯(lián)諧振電路，電容值確定后，電感值就可以根據(jù)公式計算出來。由于電容的可調(diào)性不及電感，因此在做阻塞網(wǎng)絡時，應以確定電容值為主。

如圖1所示，在共塔發(fā)射的時候，本機會在自己的支路上產(chǎn)生流過阻塞網(wǎng)絡的電流I，它機也會在阻止它通過的阻塞網(wǎng)絡上的施加電壓E0，在I和E0的共同作用下，阻塞網(wǎng)絡的電感和電容上都存在較大的電流和電壓。選擇不同的電容值，加在電容和電感兩端的電壓和分別流過它們的電流就會不同，產(chǎn)生的視在功率也會不同。因此設計阻塞網(wǎng)絡就是要選擇一個合適的電容值，它既能滿足阻止它機頻率進入本機支路，又能使整個電路的視在功率盡可能小，電容和電感上的電壓、電流能夠在他們的可承受范圍之內(nèi)，對本頻的負面影響盡可能小。這些都需要在確定電容值后進行計算，是一個需要不斷嘗試、計算的過程。

圖1

三、工具介紹及操作步驟

該工具的百度網(wǎng)盤永久鏈接如下，需要請自行下載。

如圖2所示，該工具的頁面分為三個部分，從左到右依次是“讀數(shù)區(qū)”（A 區(qū)）、“操作區(qū)”（B 區(qū)）和“指導區(qū)”（C區(qū)）。操作區(qū)用于輸入相關數(shù)據(jù)；指導區(qū)根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)給出相應的指導；讀數(shù)區(qū)可實時讀取需要的參數(shù)。

工具使用的時候遵循以下操作步驟：第一步在操作區(qū)輸入數(shù)據(jù)，第二步在指導區(qū)查看指導信息，第三步根據(jù)指導信息在操作區(qū)修改電容值，第四步在讀數(shù)區(qū)查看需要讀取的參數(shù)。每修改一次電容值，都需要重復第二到第四步操作，直到電容值能夠滿足需要。

圖2

如果需要查看該工具的計算公式，可以在名為“后臺計算”的分表格中進行查看，公式均有明文標注。

四、實際應用

廣西101臺的639KHz和1305kHz使用48米中波小天線進行雙頻共塔發(fā)射，在重新設計天調(diào)網(wǎng)絡的時候，使用本工具設計阻塞網(wǎng)絡可以提高設計效率。經(jīng)測量，雙頻共塔網(wǎng)絡的分支點處639kHz和1305kHz的天線輸入阻抗分別為26-j167和54.2+j64.5，兩頻率的發(fā)射功率均為10kw。以1305kHz支路上阻塞639kHz的阻塞網(wǎng)絡為例，使用該工具的操作如下。

圖3

（一）輸入基本數(shù)據(jù)

如圖3所示，在工具頁面的“操作區(qū)”中輸入兩個頻率的天線輸入阻抗，以1305kHz作為本頻（本機頻率），639kHz作為阻頻（它機頻率），頻率的上、下邊頻設定為±10kHz，電容大小先輸入1500Ω。從圖上的電路簡圖中可以直觀的看到阻塞網(wǎng)絡當前的電容、電感值和兩個方向的頻率信號。

（二）查看指導信息

工具的右側提供了實時的指導信息，如圖4所示，在指導信息中給出了三個指導：1、該阻塞網(wǎng)絡理論上最小的視在功率峰值為24.62kVar，要取到這個值，就要用2948.45pF的電容。對阻頻639kHz來說，這個電容值是不可能取到的，因為電容過大會造成阻塞網(wǎng)絡對阻頻邊頻的阻值達不到5000歐，造成頻率泄漏，影響網(wǎng)絡穩(wěn)定。2、根據(jù)廣電部編制的天線技術手冊中推薦數(shù)據(jù)，對于800kHz以下的頻率，電容值取1500pF以下能夠獲得較小的視在功率。3、測算最大可調(diào)電容值為1550pF，曲線圖以橫坐標表示電容值，縱坐標表示視在功率，橫坐標以50pF為最小刻度，可以看到電容值越大，阻塞網(wǎng)絡的視在功率越小，圖中標記有最小視在功率的位置和當前位置，可供直觀參考。

根據(jù)指導信息可知，我們在調(diào)整電容值的時候，根據(jù)需要讓電容盡可能地靠近1550pF，這使得阻塞網(wǎng)絡的視在功率能盡可能的小。

圖4

（三）修改電容值，查看參數(shù)信息

如圖5所示，在操作區(qū)中將電容值修改為1250pF，此時工具會實時地計算出我們需要的每個參數(shù)：

1.阻塞網(wǎng)絡的電容值為1250pF時，電感值為49.63uH。整個網(wǎng)絡的視在功率峰值是34.25kVar（標值功率的2倍），在本頻支路上相當于串聯(lián)了一個950.3pF的電容，對本頻輸入阻抗的影響是虛部減小了128.34 Ω。

2.阻塞網(wǎng)絡對阻頻639kHz的上、下邊頻（649kHz和629kHz）的電抗都超過了5000 Ω，阻塞效果合格。

3.電容上的電壓峰值為3.86kV（標值電壓的2.83倍），電流峰值為22.2A（標值電流的1.23倍），視在功率峰值為26.03kVar（標值功率的2倍），可以選擇電參數(shù)適合的電容進行組合。電流值與電容值成正比，電壓值與電容值成反比。

4.電感上的電壓峰值為3.86kV（標壓的2.83倍），電流峰值為6.14A（標值電流的1.23倍），視在功率峰值為8.23kVar（標值功率的2倍），可以選擇3.07mm線徑的電感線圈。電流值與電容值成正比，電壓值與電容值成反比。

圖5

圖6

5.本頻在b點的輸入阻抗從a點的54.2+j64.5變成了54.2-j63.84。

6.本頻的上下邊頻（1315kHz和1295kHz）的虛部變化分別是-126.75 Ω和-129.96 Ω。

因此電容取1250pF時，能夠滿足我臺網(wǎng)絡的設計要求（已有元件可以承受、阻抗變換負面影響小等）。

（四）使用“倒置”功能

多頻共塔的阻塞網(wǎng)絡往往都是成對出現(xiàn)，比如雙頻共塔的兩條支路分別要阻塞對方的頻率。因此在做完“本頻1305kHz/阻頻639kHz”的阻塞網(wǎng)絡后，我們就可以做本頻“639kHz /阻頻1305kHz”的阻塞網(wǎng)絡了。此時使用工具的“倒置”功能，可以快速的進行設計，不需要再重新輸入基本數(shù)據(jù)。

如圖6所示，在“操作區(qū)”的頻率倒置那下拉選擇“倒置”（原來為“默認”），此時639kHz和1305kHz互相交換身份，639kHz作為本頻、1305kHz作為阻頻，可以從電路簡圖中看到兩個頻率的方向已發(fā)生改變。重復之前的步驟設計該阻塞網(wǎng)絡，經(jīng)過不斷修改電容值，此時電容取1500pF時可滿足本臺的設計要求。

五、總結

對于多頻共塔網(wǎng)絡來說，阻塞網(wǎng)絡都是成對出現(xiàn)，頻率越多阻塞網(wǎng)絡也就越多，使用本工具進行設計，一次可以完成一對阻塞網(wǎng)絡的設計，這極大提高了阻塞網(wǎng)絡的設計效率。而對于經(jīng)驗欠缺的設計者而言，工具的指導功能也降低了設計的門檻，為設計者節(jié)約了大量時間，也讓計算更加精確。