探索中波发射机运行的环境

冀养正

摘 要：本文主要讨论中波发射机，要安全、优质播出，稳定、可靠地运行所需要的环境。

关键词：电网系统；音频系统；天馈线系统；接地系统

在一个广播发射系统中，发射机要正常运行，发挥其应有的效能，还必须具备安全可靠的电网系统、优质的音频系统、性能优良的天馈线系统和良好的接地系统。

1 电网系统

电源是发射机的能源动力部位，其重要性是毋庸置疑的。为了保证发射机供电电源的不间断，一般发射台采用主、备电网供电，条件许可的还可以采用专线供电，有的发射台还采用柴油发电机供电作备份。任何发射机只能在允许的电源电压、频率范围内运行，超出工作的范围，发射机将实行保护关机。电源电压变化的范围一般在额定电压的上下10%左右。电网系统包括高压配电柜、电力变压器、低压配电柜、调压器。高压配电柜完成对外电的开关和主、备切换，电力变压器完成对外电由10KV到380V的变换，低压配电柜完成对机房的用电设备，主要是发射机的电源分配、主备切换、度量和监测。需要注意的是在配备电源线的时候，导线的截面积一定要有足够的冗余量，否则可能会造成电源线的电压降过大，致使发射机不能正常工作，严重时会加速电源线的发热老化，甚至会引起短路起火。重视电源设备的维护和保养，是保证发射机安全正常运行所必须的。

2 音频系统

音频系统是中波发射机的节目源，包括信号传输设备和音频处理设备。信号传输设备完成节目信号从制作中心到发射台的传输。为了节目信号传输的安全可靠，通常至少要采用两种传输手段。目前，一般的传输手段有卫星传输、微波传输、光缆传输、电缆传输、调频传输，具体采用哪种手段传输，可根据传输距离的远近和运行成本的高低来选择。音频处理设备主要包括音频切换器和音频处理器。音频切换器完成从多路输入的音频信号源中，选择一路输出，作为发射机的输入信号。音频处理器完成对进入发射机的音频信号进行限幅、动态范围的压缩和音质的优化处理。发射机运行时，需要兼顾音频质量和广播节目的收听响度两个方面。为了提高广播节目的收听响度，对中波发射机输入信号要进行限幅和动态范围的压缩，否则，信号的动态范围过大时，会引起发射机调幅度的异常，有时调幅度会很大，以致引起发射机的过调幅和不稳定；有时调幅度会很小，达不到广播的质量要求。但是信号的动态范围也不能过分地压缩，否则广播节目信号将会失去高低起伏、生动感人的整体效果，音质变差。音频处理器还能对输入的音频信号进行预加重、削波失真的补偿以及非对称地输出，从而改善音质。音频处理器对中波发射机的稳定运行和提高广播节目的播出质量非常重要。

3 天、馈线系统

发射机输出的射频功率，要经过馈线、传输到天线 。在传输的链路上，发射机的输出阻抗、馈线的特性阻抗、天线的输入阻抗一定要匹配，否则，就会在传输链路上产生反射波。反射波的存在，不仅增大了传输损耗，降低了传输效率，而且也降低了馈线和链路上其它元器件的功率容量，增大了损坏的风险。通常情况，发射机出厂时，厂家会根据用户所配用馈线的特性阻抗，将发射机的输出阻抗调整到要求数值上。在馈线与天线之间要设置阻抗匹配网络。在设计匹配网络时，除了要考虑在载波点上阻抗匹配外，还要考虑到匹配网络的通频带特性，尽量做到带内曲线平坦，带内向带外过度时要陡直。常用的阻抗匹配网络有倒L型网络、T型网络和π型网络。在发射机的运行中，传输链路的阻抗匹配状态经常会发生变化，引起变化的因素有，链路上的元器件质量变差、季节气候的变化、以及其它外界因素造成的破坏，例如元器件被盗或人为的损坏、老鼠等小动物死在网络内；笼型馈线由于冬、夏气温的落差，造成的金属线材的热胀冷缩而产生的松紧变化。传输链路上的设备维护一定要引起重视。

天线不仅可以将传输线送来的射频已调波电能转换成向空间传播的电磁波能量，也能接收空间电磁波能量并转换成射频电能，再通过馈线倒送给发射机，对发射机形成干扰。干扰信号一般来自本地发射的其它射频信号，为此在馈线和天线之间要设置陷波网络，来抑制这些高频信号。有的发射系统，为了防止二次载频谐波发射，在馈线和天线之间，还设置有二次谐波抑制网络。在设计这些网络时，Q值一般要大些，以保证网络有较高的的选择性。

使用广泛的中波天线是桅杆式单塔天线或自立塔天线，天线的最佳高度是0.5个波长，但也可以在0.3—0.5个波长之间根据服务范围、投资规模和场地大小进行适当的选择。一般不宜选择在0.4个波长附近的阻抗谐振区内，因为此时输入阻抗变动剧烈，将引起天调网络调配的困难，而且输入阻抗很不稳定，容易受到环境的影响。

中波馈线多采用明线式笼型馈线，也可选用传输效果好的射频电缆（馈管）。馈线一般由内、外两层导线组成，形成两个笼型。内、外层导线间用绝缘子分开。内层导线是馈电的；外层导线是接地的，起屏蔽作用，以减少沿内层导线传输的高频能量以辐射的形式外泄损耗。为了减少传播损耗，应沿着馈线的线路，在地面下埋设地线，地线应沿着每根馈线杆与馈线的外层导线相连。根据所传输功率的大小，中波发射系统所采用的馈线也有所不同。50KW以下的多为六线式馈线，特性阻抗为230欧；50KW以上的多为多线式笼型馈线，特性阻抗为75欧或150欧。射频电缆也叫同轴电缆，也是由内导体、外导体以及支撑内、外导体的介质组成的。选择馈管时应考虑特性阻抗、额定功率、衰减量、和承受的电压。为了兼顾功率容量和击穿电压，馈管的特性阻抗通常选用50欧，与之配套使用的电缆插头、电缆插座、同轴转换开关的特性阻抗也应为50欧。需要注意的是，馈管用于中波时，通过的电流较大，一定要保证电缆插头和插座间接触良好，否则，会因过热而引起损坏。

对中波来说大地是中波接地天线的回路，当电流通过大地时会产生损耗。为了减少这种损耗，提高天线的发射效率，要在中波天线场地铺设地网。铺设地网的要求是，接地电阻要小，导电性能要高。所以铺设地网时要注意，要选用铜质的材，形状做成以天线底座为中心向四周辐射的形状，每个辐条的最佳长度为0.5个波长左右；在天线底部，要埋设一个接地棒，埋设深度为电流的集肤深度；在天线底座绝缘子的屏蔽铜皮上，接一个铜质的汇流条，把地网导线的始端均匀地分布并焊接在此汇流条上；天线附近的地网导线应敷设在接近大地表面的地方，以减少损耗；在其它地方，埋设深度一般在30-50CM左右，以不受破坏为原则；在天线基础的地网汇集处，要用低阻抗的导体如宽铜皮与天调网络的地焊接在一起。

天线通常是发射台附近最高的建筑物，很容易招引雷电，雷电流非常大，如果不采取避雷措施或避雷措施不当，雷电将会对发射机以及其它设备造成严重的损坏。避雷的原则是使雷电流顺畅地入地或阻断、减小雷电流。中波天线避雷的工作原理如图1

图中的ZZ是在天线底部设置的一对空有间隙的半圆形金属放电球，间隙根据天线底部的工作电压调整，CAP是一对空有间隙的圆柱形石墨放电球。它有良好的放电特性，其放电电压的变化随着面积的增加而降低，在其接地的一端再串套约40-50个小磁环。这样在天线受雷时，能提高发射机的短路射频阻抗，保护发射机。L0是一个微亨级的电感。雷电主要的能量集中在低频和直流部分，L0主要作用是为天调网络提供一个对地的静电放电通路，由于电感线圈的感抗较小，线径较粗，有利于雷电的能量入地。C0是一个隔离电容。由于雷电的能量主要集中在低频和直流部分，C0阻止了雷电的能量通过天天调网络进入发射机。由于是防雷器件，所以C0的伏安量、耐压值越大越好。

4 接地系统

发射机房内合理的接地布线、较小的接地电阻对中波发射机是非常重要的，接地系统是否优良不仅影响发射机的技术指标，而且还会影响到发射机安全稳定的工作。接地系统包括发射机的接地、射频输出接地和音频设备的接地。在接地时三者应该集中一点，避免串联连接，以免引起发射机接地电位的悬浮和相互间的串扰；如果有条件，最好做到一部发射机对应一个地井。对地井的一般要求是：深挖2米以上的土坑，最好能见到地下水，埋下0.5左右见方的铜板，并焊接上粗铜棒作为引出线。如果土壤干，还应在铜板的上下填埋降阻材料如盐和木炭等。