中波三频共塔的原理分析

刘洋

(黑龙江人民广播电台,黑龙江哈尔滨 150090)

中波三频共塔的原理分析

刘洋

(黑龙江人民广播电台,黑龙江哈尔滨 150090)

本文介绍三频共塔的天调网络的设计理念,重点介绍了天调网络中防雷网络、预调网络、阻塞网络、匹配网络以及抑制串扰网络。

中波天线 三工网络 防雷网络 预调网络 阻塞网络 匹配网络 抑制串扰网络

随着广播事业的发展,结合中波技术的特点和优势,利用调幅技术(即中波发射技术)进行无线信号覆盖也越来越广泛。单频单塔或者双频共塔的技术已经不能满足多个频率发射对于场地的需求。所以更多的发射台开始考虑使用三工网络。

天调网络在中波无线电广播发送设备系统中占有非常重要的位置。特别是三频共塔网络,在设计时应该保证其具有高稳定性、可靠的防雷措施、良好的匹配状态。三频共塔网络一般是由防雷网络、预调网络、阻塞网络、匹配网络及抑制串扰网络组成,如图1。下面本文将对三频共塔网络的各部分分别进行阐述。

(1)防雷网络：雷电的能量很大,有极大的破坏力。天线串接一只微亨级电感L到地,用它代替传统的毫亨级的静电泄放线圈。由于该线圈是由粗铜管绕制,铜管长度比较短,其电阻分量比较小,雷电中的大部分能量可通过L入地。微亨级的L0,要考虑它对天线阻抗的影响。计算时利用串并互化公式把它和天线阻抗一起等效为一个新的阻抗。考虑到天线受雷击时还有一部分能量会经馈线去发射机,为此又加一道“防护墙”。

(2)预调网络：天线底部加有串联元件或并联元件,合称为预调网络或天线底负荷,其实质是一个г形网络。之所以加预调网络,原因是一塔三频时,频率相隔较远,铁塔底部输入电阻相差较大,如果把两个信号直接从天线底部分开,则可能其中一路的阻塞电路的视在功率很大,匹配网络的视在功率也很大,不但加大了损耗,也增加了不稳定因素。且两路信号的铁塔电压相差较多,泄漏电压相差也大,同时天调的防雷措施也可以融入预调网络中,使之既有预调作用又起到防雷作用。

(3)阻塞网络：中波广播的信号除了载频外,还有上下边频信号,阻塞网络一是要通过本频信号,二是要阻塞它频信号。通过本频时阻抗不要过大,阻塞它频时,不但要在它频的载波处呈现很大的阻抗,而且在它频的上下边频处也要呈现较大的阻抗。阻塞网络的阻抗需要多少欧姆以上才能阻止另一广播信号呢？这要由广播发射机的种类,频率比,以及匹配电路等条件来决定,不能一概而论。若阻塞阻抗对它频载波在10kΩ以上对边带波在5kΩ以上,从实际经验来看,不会出现由于另一电波泄漏引起的特性变坏和交叉调制问题。实际设计并联谐振网络时,电容C的值在中波广播频段内变动很少,大致在1300—1500PF的范围内,可以据此选定电容,再用线圈与它谐振。这样的选值能保证并联谐振电路的无功功率为最小。

图1 三工网络结构框图

(4)匹配网络：匹配电路的方式有很多种,其中最常用的如г网络、T网络、π网络和带通滤波器。其中г形网络比较简单,但它只能满足匹配要求,不能同时满足对Q值的要求。为了保证匹配网络有合适的滤波度,工作品质因数Q通常要求在2～6之间。一般当Xa(虚部)≥2Ra(实部)时选用π网络;当(Q2+1)Ra≥5时选用T网络,还要结合馈线的行波系数来选择用那一种匹配网络。

(5)抑制串扰电路：因为天线有互逆发性,发射天线同样也是良好的接收天线,当本台的其他发射天线正在工作或距离较远的大功率电台还在工作时,该天线就会接收到较高的高频电压,使机器不能稳定工作,甚至无法开机。因此必须采取措施抑制从天线方向反送回来的射频电压。一般可以根据高频回馈能量的大小,回馈频率与工作频率间隔的远近等因素,选择在天调网络输入端加陷波网络。一般陷波网络形式有两种,一种是采用LC电路串联对地谐振于串扰频率上,然后对地加补偿器件使之并联谐振于工作频率上,另一种是采用LC电路并联谐振于工作频率然后对地加补偿器件使之串谐于串扰频率上。这两种陷波电路的优点是不影响整个网络的匹配状态。如果高频回馈的能量太大,陷波电路无法虑除串扰频率时,就要考虑用LC电路直接并联谐振于串扰频率上,串入网络中。这种相当于阻塞的电路一般串在网络中阻抗较高的位置,因为阻抗高的位置电流相对要小一些,所以对元器件来说比较容易实现。

天调网络的随机性很大,所以以上电路都不是一成不变得,要根据电台的环境来选择最合适的网络。这样才能使发射机稳定工作,使覆盖效果达到最好！

[1]戴晴,黄纪军,莫锦军.现代微波与天线测量技术.电子工业出版社,2012.

[2]张启民《.通信电子线路(第二版)》学习指导.西安电子科技大学出版社,2004.

[3]殷际杰.微波技术与天线:电磁波导行与辐射工程(第2版修订版),电子工业出版社,2012.

[4]张丕灶.全固态中波发送系统调整与维修.厦门大学出版社,2007.