单频天调网络设计实例

包腾拉嘎陈志超

单频天调网络设计实例

包腾拉嘎1陈志超2

1.通辽广播发射中心台阿尔山768发射台内蒙古阿尔山市137400

2.通辽广播发射中心台扎鲁特751发射台内蒙古扎鲁特旗029100

中波天调网络是中波广播天馈线系统的重要组成部分，通过数学计算设计单频天调网络，提出最优实际安装解决方案。

单频天调网络原理调试

使用输出阻抗为75Ω的发射机，这就要求我们天馈线系统的阻抗也为75Ω，才能与发射机匹配.我们通过天调进行匹配，使之达到理想的状态.天调的工作原理就是在天馈线系统中加入不同的电感与电容的组合，使天馈线系统的阻抗在发射机端看来等于75Ω，已达到阻抗匹配的目的，现在就以新安装中波中央一套节目备用天线，节目频率为981KHZ，发射机为PDM1kw全固态中波发射机，阻抗为75Ω，馈线特性阻抗为75Ω。现用网络分析仪测得当信号频率为981KHZ时，天线对地阻抗为（17+j152）Ω。虚部为正，呈感性。

1 天调网络原理

本例采用割网络设计，如图1所示。L4、C4调节天线实部阻抗，L3和C3调节虚部阻抗。L1、 C1和L2、C2组成陷波网络。天线厂区内另有一天线塔为765kHz和981kHz两个频率的节目共塔，两者相距100米。当节目播出时，新立发射塔又能起到接收天线的作用，将765KHZ和1098KHZ两个频率的广播信号接收下来，在网络里产生电流，形成干扰。所以必须加陷波网络L1、C1和L2、C2，L1、C1和L2、C2在765KHZ和1098KHZ两个频率上串联谐振，将干扰电流导入大地，同时又要求陷波网络对981KHZ频率的信号形成并联谐振，不影响其正常发射。

图1　天调网络原理

陈志超通辽广播发射中心台751发射台助理工程师

2 计算各个电感和电容的值并确定型号

根据均匀传输线理论，天线阻抗为75+j0时，反射功率最小，发射机工作效率最高。设计匹配网络时，先匹配实部，使天线实部阻抗增加到75。根据电容电感的电路特性，天线并联电容可增加此天线的实部。设并联的阻抗为jx，求解x值。公式推导：

将a=17，b=152带入，得x=-290Ω，呈容性。

C4和L4并联后的阻抗值为-j290。L4为防雷电感。在实践中，天线会吸收雷电产生的能量，易击穿发射机的场效应管。通常会给天线并联一个防雷线圈，使雷电的能量导入大地。C4选取1000PF的电容，计算当电感L4和电容C4并联后阻抗值等于-j290时，L4=？公式推导：

L5、C5和天线并联的阻抗为（75+j312）。串联电容C3可以减小虚部。天线吸收雷电产生的电流大部分是直流，C3又可以起到隔离雷电直流成分的作用。再串联电感L3微调容抗值。可以使虚部值为0。选用500PF和1000PF的电容串联，电容C4等于333PF，求解L4？公式推导：

串联谐振时阻抗最小。L1和C1在765KHZ频率点串联谐振，L2和C2在1098KHZ频率点串联谐振，可以将765KHZ和1098KHZ的信号接地。因为765＜KHZ981＜KHZ＜1098KHZ，所以L1、C1支路在981KHZ频率下呈容性，L2、C2支路在981KHZ频率呈感性。只要元件选取合适，两支路并联必能在981KHZ上并联谐振。使陷波网络在981KHZ上对地的阻抗无穷大，相当于对981KHZ频率断路。参数计算：选取1500PF的电容为C1，可得出L1=28.8μH。将L1，C1代入方程组得出L2=42μH，C2=500PF。

至此匹配网络的电容电感值全部解出。电感、电容型号的选取需要再计算出其上的电压和电流值。天线和天调网络在981KHZ频点的的阻抗值为75Ω，发射机输出功率1KW。根据P=I2|Z|，求解天调网络和天线总电流的有效值。再由各支路的阻抗值求出各电感和电容上的电压值、电流值。电感线圈需将额定电流、可调电感量、外形尺寸等参数交给专门的厂家定做。为满足实际要求，根据经验电感线圈额定电流是所求电流的2 到3倍，电感量是所求电感的2倍。电容用CCG81系列板型高功率瓷介电容即可。

3 安装调试天调网络

根据天调室实际和需要的元件数量、尺寸设计制作天调网络箱，按照电路图安装上电感、电容、地线。安装完毕后，校正好网络分析仪，开始调试网络。先调陷波网络，具体做法是将网络分析仪的射频输出频率设为765KHZ，测L1和C1支路的阻抗值，调电感线圈使支路阻抗在史密斯图的无穷小处。此时L1和C1在765频点上串联谐振。如图2所示。

图2　调试1

将L2和C2支路与L1、C1并联，设置网络分析仪输出频率为981KHZ，测陷波网络两端阻抗，调线圈L2，使阻抗点在史密斯图的无穷大处，至此陷波网络调试完毕。如图3所示。

图3　调试2

调匹配网络时，先调实部。设置网络分析仪输出频率981KHZ，测天线和L4、C4并联的阻抗值，调L4能明显改变实部，调至75Ω。再测串联L3、C3后的阻抗，调L3能明显改变虚部，调至0（当有干扰时，调至虚部值正负变化时即可）。实际中割网络往往需要实部、虚部相互调节，才能达到最佳状态。如图4所示。

图4　调试3

并联上陷波网络，测量总的阻抗值。若阻抗值有变化则说明陷波网络对981KHZ频率的阻塞没调好，需重新调阻塞，没有变化说明陷波网络调整成功。

4 开机测试

连接好馈线，发射机开机，观察反射功率。若发射机的阻抗偏离75+j0，反射功率可能会不为零，解决方法：用万用表量取样板上的反射电压值，关机再微调虚部，效果不明显再微调实部，可使反射电压下降，直至反射功率降为零。至此天调网络调试完毕。

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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2096-0751（2016）03-0026-03

包腾拉嘎通辽广播发射中心台768发射台助理工程师