10kW中波廣播發射機天調網絡的設計與調整方法

山西省廣播電視局陽泉中波轉播臺 段震忠

陽泉中波臺使用的10kW DAM全固態數字調幅中波發射機，具有完善的駐波比保護電路，在面板上有直觀的入射功率、反射功率、天線零位、濾波器零位等重要參數的指示，從事多年發射機維護工作，我們會發現各種原因引起的天饋系統參數的變化，經常導致發射機功率異常、無法開機等情況的發生，本文結合實例，從天調網絡存在的鄰頻干擾和發射機自身輸出網絡故障入手，介紹發射機天調網絡的設計原理及調整方法。

1 天調網絡受鄰頻干擾，發射機天線零位大

我臺站負責轉播的廣播節目，載波頻率為846kHz，發射機輸出阻抗為50Ω，饋線特性阻抗為50Ω，附近有1098kHz的中波天線工作。

圖1為846kHz天調網絡結構圖。天調網絡是由匹配網絡、阻塞泄漏網絡、避雷系統等組成。匹配網絡由電感線圈L1、L2，電容C1、C2組成，完成天線與饋線間的阻抗匹配使天線更有效率地工作；MH線圈為防雷系統，對網絡與發射設備起到保護作用；C3、L3、L4組成泄漏網絡，將1098kHz的高頻信號泄漏到地，消除鄰頻干擾。

圖1 846kHz天調網絡結構圖

匹配網絡的作用：發射機輸出阻抗為50Ω的純電阻阻抗，通過50Ω的饋線送到天調室，而天線則是隨著頻率和高度等參數變化的復數阻抗，為了使發射機的高頻能量最有效地傳送到天線并輻射出去，天線與饋線就必須達到良好的匹配，在二者中間設計一個匹配網絡，使天線實部電阻和饋線阻抗相等，并抵消天線復數阻抗中的虛部電阻，完成阻抗匹配。

發射天線存在互異性，不僅是發射天線同時也是接收天線，能感應到較強的射頻信號。1098kHz的高頻信號會從846kHz發射塔通過連接銅管進入846kHz的天調室，并通過天調網絡和饋線進入發射機，影響發射機工作。遇到這種情況，我們就需要在原有的天調網絡中增加阻塞和泄漏網絡，以消除鄰頻信號干擾。如圖1中，C3、L3、L4所組成的網絡為阻塞、泄漏網絡。

泄漏網絡設計原理：由于串聯諧振電路在諧振頻率附近的阻抗Z很低，把它并接在天調網絡并臂上的高阻抗和地之間，和諧振頻率同頻的高頻信號被有效地泄漏到大地。同時需要注意，在將鄰頻旁路入地時，要考慮到阻塞本頻。

（1）C3、L3在整個網絡中成并聯諧振，諧振于本頻846kHz，阻抗無窮大，對846kHz成開路狀態，本頻信號不入地直接送往天線。此時可以將并聯諧振視為阻塞846kHz的阻塞網絡。

（2）C3、L3并聯后再與L4串聯構成串聯諧振，組成泄漏網絡。諧振于鄰頻1098kHz，串聯諧振時阻抗最小，該串聯諧振網絡直接入地，使鄰頻1098kHz的高頻信號入地，消除鄰頻干擾。

在實際安裝操作中，我們可以利用網絡分析儀來設計安裝泄漏網絡，分為兩步，舉例說明：

第一步：C3、L3并聯諧振調整，阻塞本頻846kHz。

圖2 （a）串聯諧振 （b）泄漏網絡

斷開圖1中B、C點連接，斷開D點，變成圖2（a）所示的串聯諧振。使用網絡分析儀，設置中心頻率為846kHz±10kHz，校準分析儀后連接B、C點，測量串聯諧振阻抗。通過調整L3電感接入圈數，使分析儀數值接近0，阻抗最小，則B、C 點諧振于本頻846kHz，調整好后重新接回天調系統。因為調整時我們是斷開連接，將B、C視為串聯諧振測試，在本頻846kHz的中心頻帶內，阻抗為0±j0.04Ω，諧振于本頻，接入主網絡后B、C為并聯諧振，此時D點對地阻抗無窮大，達到阻塞本頻的目的。并聯諧振使用串聯諧振方式調整，直觀，易懂，操作簡單。

第二步：C3、L3并聯后與L4組成的串聯諧振調整，泄漏鄰頻1098kHz。

斷開圖1中A、E兩點，變成圖2（b）所示的串聯諧振泄漏網絡。使用網絡分析儀，設置中心頻率為1098kHz±10kHz，校準分析儀后連接A、E點，測量C3、L3、L4組成的串聯諧振阻抗。通過調整L4電感接入圈數，使分析儀數值接近0，阻抗最小，則A、E 點諧振于鄰頻1098kHz，調整完后接入主網絡，那么鄰頻1098kHz的感應信號就會經過串聯諧振入地，消除鄰頻信號干擾。

通過以上兩步操作，就完成了阻塞網絡、泄漏網絡的調試，以達到減少鄰頻高頻信號回饋天調室，影響發射機安全工作的目的。

2 發射機輸出網絡故障，更換元件后，需要重新調整網絡

發射機輸出網絡由二階帶通濾波器和T型阻抗微調網絡組成。如圖3所示，帶通濾波器由L101、C101、C102、L102、C103組成，T型阻抗微調網絡由L3、L4、L5、C4組成。筆者處理過輸出網絡電容破裂，電容與銅皮連接端斷裂的故障，在更換電容后，發射機開機功率達不到10kW標稱功率（排除其他原因后），說明網絡失諧，此時需要對網絡重新調整，進行阻抗匹配。具體操作為：

圖3 發射機輸出網絡

（1）測阻抗。斷開帶通濾波器串聯諧振輸入端L101的A點（如圖3）與發射機輸出銅棒的連接，校準網絡分析儀后，測試線接L101輸入端A，測得復數阻抗為3.3Ω-j6Ω，均不在標準范圍內(實部3.8-4.2Ω，虛部0Ω左右)。

（2）先冷調虛部線圈L101，盡量調整到0Ω左右。移動線圈L101上A點處的連接夾頭一次，改變位置后固定夾頭用網絡分析儀測量A點阻抗。不斷重復此操作，虛部數值變大就往反方向移動夾頭，直到把虛部調到0Ω左右，實際最好值為-0.6Ω。

（3）熱調，找電流最大點。通過網絡分析儀測試調整虛部阻抗到規定范圍內后，將發射機輸出銅棒再與L101的A點連接，我們還需進一步微調，以找到電流最大值點。發射機開高壓，電流指數40A。關機后，再次如冷調操作一樣移動L101線圈A夾頭位置，固定夾頭，開高壓再看電流，電流比40A小，則往反方向移動夾頭。電流變大，繼續向同方向移動夾頭并看電流變大情況，重復操作直到電流出現變小趨勢時，那么上一次的電流即為電流最大值點，將A夾頭固定在最大值位置。實際最大值點開機后電流為45A。因為是精確微調，所以每次夾頭移動距離不宜過多。找電流最大值點是在借助網絡分析儀冷調虛部阻抗后，繼續通過調整串聯諧振線圈接入量觀察發射機電流表數值的變化趨勢，找到最匹配，最合適的點，使其最大程度濾除發射機輸出銅棒感應的高次諧波。

（4）發射機滿載時電流為50A，所以還需要調整L102、C103并聯諧振網絡，使復數阻抗實部上升到4Ω左右。網絡分析儀測試線接L101的輸入端A，網絡分析儀顯示實部阻抗3.1Ω，反復調節輸出網絡中并聯諧振線圈L102的抽頭1位置（4Ω點），使實部達到4Ω左右。重新固定連接后開高壓，電流上升到49A，功率上升到9kW，手動升功率到10kW，功放模塊開啟18塊，此時調整結束，發射機工作在正常狀態下，各項指標符合要求。

結語：無論是發射機的輸出網絡調諧，還是天調系統阻抗匹配，都會影響發射機的正常工作，通過上面兩個實例為大家介紹了調節測試發射機輸出網絡、設計安裝天調系統阻塞、泄漏網絡的原理和方法，希望對大家在工作中處理發射機網絡失諧故障提供幫助。