天调网络设计原理和计算方式

满都呼

内蒙古新闻出版广电局610台 内蒙古 呼和浩特市 010050

天调网络设计原理和计算方式

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全固态中波广播发射机的普及应用，对天馈线驻波比指标提出了更高要求，为了避免事故的发生，使用了天调网络。本文根据笔者的实际工作经验，介绍了中波发射机天调网络的工作原理，设计时需要参考的公式和计算方式。

天调网络原理 计算公式 阻抗匹配原理

1 天调网络技术说明

全固态中波广播发射机由于其高效率和易维护等特性，在国内中波发射台逐渐普及，但是其对天馈线驻波比指标提出了较高的要求。如果天调网络的驻波比带宽较窄，则发射机工作时边带功率（信号功率，调幅度100%时为载波功率的50%）反射回发射机，使发射机的反射功率随调幅度的变化而变动。当反射功率达到发射机保护门限时导致发射机自身保护降功率，严重时造成发射机功率模块烧毁甚至导致停机事故的发生。

为了避免事故的发生，我们使用了天调网络，设计时采用了中波网络多级匹配和滤波器设计相结合的技术，满足天调网络的指标要求。多级匹配方法可以解决中波天调网络的宽带化问题，在一定条件下，天调级数越多实现的带宽也将更宽，天调的同时加入滤波器的功能，滤波特性可以降低其它频率对天调网络的干扰。这种宽带化天调技术，不仅能解决中波双频（或以上）共塔驻波比带宽较窄的难题，也将为未来DRM和IB0C等数字音频广播的应用提供天调网络的解决方案。

2 理论依据及计算方式

阻抗匹配在无线电技术中是一个经常碰到的问题，在信息传输系统中，不论是高频还是低频，阻抗匹配问题均是一个极为重要的环节，它能使能量得到有效的传输，即能使负载得到最大的有效功率。在天馈线系统中，天线与馈线的良好匹配，可以使发射机输出的高频能量在馈线中得到最有效的传输。所谓阻抗匹配就是将任意一负载通过一个特殊的网络，将其转换为某设备或某电路所要求的特定阻抗，使其获得最大的能量，达到最佳的传输效果。例如，高频功率级的前后级的连接，天馈线系统与无线电设备的连接，及各种不同阻抗值的设备与系统的连接，均要涉及到阻抗匹配的原理。

中波天线的作用是将发射机馈给的高频电能转化为向空间辐射的电磁能。天调网络的作用是把天线对发射频率呈现的输入阻抗匹配到发射机的输出阻抗，使整个天线系统达到匹配。当天线与发射机达到良好的匹配后，具有如下优点：

（1）天线将获得最大的不失真的高频功率，并将最大程度辐射到空间；

（2）保证了发射机和整个系统的运行安全。即使系统处于近似行波状态，反射功率最小，几乎无驻波电压出现也不会产生驻波所引起的异常高电压，使系统安全地运行；

（3）由于系统无反射，良好的匹配能使系统高效地传输能量。

2.1 天线天调网络的设计

天线天调网络主要使用的器件就是电感和电容。电感的阻抗叫做感抗，电容的阻抗叫做容抗。

电容的容抗由下式计算为：

2.2 串、并联电路相互等效转换的原理及其换算公式

并联电路如图1所示，即电阻RP和电抗XP相并联，其电抗XP可以是容抗，也可以是感抗，此处暂定XP为感抗予以说明。

图1 并联电路

由图1知：

由（2）式可以看出Zp为实部和虚部串联组成，设实部为RS，虚部为XS，则（2）式为：

由（3）式可得图2电路，同时图2与图1等效。

图2

由以上推导可知：

将RP和XP代入品质因数公式得：

总结以上推导结果，得到如下串并联相互转换公式：

2.3 阻抗匹配的方法及网络计算公式

根据以上串、并联相互转换公式，可以推导出任一匹配网络或阻抗变换网络的通用公式，例如，现有两只不同的电阻RS和RP（RS＜RP），若使此二电阻彼此配接，需在RS和RP之间加一阻抗变换器四端网络，使此变换网络的输入和输出阻抗分别等于RS和RP，即可使其达到彼此匹配之目的。此网络的结构通常采用简单的倒Γ形式，由两个相反的电抗组成，串臂接在阻值相对小的一边，并臂接在阻值相对大的一边。如图3所示，现已知RP和RS，且RP＞RS。

图3

求图3网络中XS和XP，根据以上串并联相互转换公式先求出网络品质因数：

因为XS和XP只有采用相反的电抗，才能使网络两端达到匹配。所以，将符号考虑进去得到：

当XS为感抗时，XP为容抗；反之当XS为容抗时，XP应为感抗。

3 610台天调网络的设计

610台现有六个工作频率，分别为990KHz、1143KHz、882KHz和603KHz，功率均为10KW；675KHz和 1458KHz功率为 50KW。882KHz和603KHz为双频共塔，675KHz和1458KHz为双频共塔，990KHz为单频单塔，1143KHz为单频单塔。天线高度均为76米拉线塔。根据理论计算公式网络设计，如图4、5、6所示。

图4 1143khz网络图

图5 882khz与603khz网络图

图6 990KHz网络图

审稿人：严志刚 内蒙古新闻出版广电局包头广播发射中心台 正高级工程师

责任编辑：王学敏

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