中波天線調配網絡原理及改頻設計

王依巧

（浙江省中波發射管理中心泰順廣播轉播臺，浙江 溫州 325500）

0 引 言

中波天線調配網絡主要應用于天線阻抗與饋線阻抗匹配中，并對干擾信號進行濾除，以提升信號傳輸質量[1]。中波發射系統在正常運行的情況下，其信號頻率持續不變。若信號傳輸頻率發生改變，則需要對中波天線調配網絡進行改頻處理。為提升改頻設計質量，實現改頻后中波天線調配網絡有效運行，有必要對中波天線調配網絡原理及改頻設計進行探究。本文以實踐應用為視角，分析中波天線調配網絡原理與改頻原理，并通過實驗案例分析，詳細列示了改頻與調試過程，以期為日后中波天線調配網絡改頻工作提供借鑒與參考。

1 中波天線調配網絡原理

1.1 阻抗匹配網絡原理

阻抗匹配網絡具有調試方便等特點，結構如圖1所示，主要類型包括正τ型、倒τ型兩種[2]。在網絡匹配過程中，需要對兩種類型的匹配網絡總阻抗進行計算，根據取值范圍分析，確定中波天線阻抗匹配網絡的具體類型。

圖1 阻抗匹配網絡結構

正τ型阻抗匹配網絡的總阻抗R0公式表示為：

式中：jX1為Q1處的阻抗，jX2Q2處的阻抗，jXa+Ra為天線阻抗。

將式（1）中的虛部設為0，可以求出X1，X2的表達式：

倒τ型阻抗匹配網絡總阻抗R0公式表示為：

將式（4）中的虛部設為0，可以求出X1，X2的表達公式：

通過公式推導計算，得出確定中波天線阻抗匹配網絡的具體類型的范圍，即R0>Ra時，應采用正τ型阻抗匹配網絡；反之，采取倒τ型阻抗匹配網絡。

1.2 抗干擾網絡原理

除上述阻抗匹配網絡外，中波天線調配網絡還有抗干擾網絡，目的在于有效控制鄰頻干擾問題。為將干擾信號控制在中波發射機允許范圍內，需要通過LC串聯諧振、并聯諧振網絡方式進行解決。LC并聯諧振網絡能夠呈現出高阻抗的特性，通常應用于互相阻塞共塔頻率；LC串聯諧振網絡能夠呈現出較低阻抗的特性，通常應用于吸收來源于天線耦合的干擾信號[3]。在具體應用實踐中，為避免LC串聯諧振網絡的回路造成中波發射機發射信號的減弱，通常以并聯加串聯的復合網絡結構，對中波發射機干擾信號進行過濾和消除，在保證中波發射機信號有效輸出的基礎上，避免對阻抗匹配產生不利影響。

2 中波天線調配網絡改頻原理

針對單頻單塔天線調配網絡，只需改變阻抗匹配電路即可實現調配網絡改造。若有其他發射頻率變化，技術人員可以根據實際信號干擾情況，決定具體的網絡改頻方案。

在阻抗匹配網絡改頻過程中，當中波發射機的工作頻率突然改變時，天線呈現出的阻抗會隨之而改變。此時，原有的阻抗匹配網絡對于改變后的阻抗呈現出阻抗失諧狀態，進而導致發射機無法正常工作。針對此情況，技術人員應根據改變后的工作頻率及阻抗情況，重新設計阻抗匹配網絡，確保中波發射機輸出的阻抗為50 Ω[4]。針對多頻共塔阻抗匹配網絡的改造設計，技術人員應明確發射機工作頻率改變會引起天線阻抗、阻塞網絡等效阻抗的改變，在匹配網絡時，需要針對其總阻抗進行分析。

在吸收網絡改頻過程中，技術人員可以結合前文所述的并聯加串聯復合諧振網絡內容，對并聯網絡電感值、并聯諧振頻率進行調整，并通過串聯部分的電感值調整，提升干擾信號過濾與消除的效果。

3 改頻設計

本節以某中波天線調配網絡改頻項目為例，詳細闡述改頻設計過程和調試過程。

原有的發射天線為拉線自立鐵塔。原有中波天線調配網絡中設置了兩組并聯諧振阻塞網絡，結構如圖2所示，目的在于有效阻塞共塔的干擾信號。同時，該網絡能夠提供兩組復合串聯吸收回路，能夠對耦合干擾信號進行有效過濾和消除。

圖2 阻塞網絡簡圖

目前，因頻率改變需要，需對原有發射天線調配網絡進行改頻處理。由于共塔頻率調整，因此技術人員應對原有阻塞、匹配、吸收電路進行調整。以原有的531 kHz改為756 kHz為例，阻抗電橋測得發射天線在756 kHz天線阻抗值為50+j68，干擾頻率為531 kHz，改頻計算流程大致如下。

（1）通過并聯諧振公式，計算得出并聯阻塞網絡改頻電感。

（2）改造后的并聯網絡對處于失諧狀態。為提升中波天線調頻網絡的防雷性能，在阻抗匹配電路過程中，串接一個電容。結合實際阻抗情況，在阻抗匹配網絡設計中，選擇倒τ型阻抗匹配網絡。將相關數據代入τ型阻抗匹配網絡阻抗計算公式，可以得出橫臂阻抗、豎臂阻抗，確定橫臂電感、豎臂電容。

（3）吸收網絡改頻設計過程中，以電容不變為前提，可以計算得出改頻電感；通過計算得出干擾頻率的阻抗。

4 調試及效果分析

為保證中波天線調配網絡改頻的有效性，需要對改頻后的網絡進行調試。首先，技術人員對串并聯吸收網絡、阻塞網絡進行調試，之后對阻抗匹配網絡進行調試，在檢驗改頻后網絡運行的有效性的基礎上，避免調試順序錯誤對阻抗匹配的精準性產生影響。并聯諧振網絡調試過程中，技術人員可以通過信號發生器調試電感，當諧振信號發生器返回信號處于峰值，即表明網絡已經調準[5]。在復合串聯諧振網絡調試過程中，技術人員可以先調節并聯諧振點所處的發射機頻率，再將其調整到干擾頻率過濾與清除節點上。阻抗匹配電路調試過程中，技術人員可以使用數字導納電橋進行調試，當電橋讀數的實部接近50 Ω、虛部接近0時，即表明電路調試工作完成。通過上述改頻設計及調試，改頻后的中波天線調配網絡達到了預期效果。

5 結 語

中波天線調配網絡是保障中波發射機信號有效發射、降低鄰頻干擾的網絡。因此，保障中波天線調配網絡有效運行，對保證信號傳輸的穩定性、時效性具有積極作用。本文以實踐應用為視角，分析中波天線調配網絡的阻抗匹配網絡原理、抗干擾網絡原理，闡述中波天線調配網絡的改頻原理。基于此，以實驗案例分析為切入點，列示出將原有531 kHz改為756 kHz的改頻設計過程和調試方法。經過實驗運行，改頻后的中波天線調配網絡運行穩定，抗干擾性強，有效滿足了改頻設計要求。