中波天线匹配网络中基于预调网络构建滤波器消除临频干扰

方　萍，张文学，桂传友

（1.安徽广播电视台 池州发射台，安徽 池州 247000；2.池州学院 机电工程学院，安徽 池州 247000）

中波天线匹配网络中基于预调网络构建滤波器消除临频干扰

方萍1，张文学1，桂传友2

（1.安徽广播电视台 池州发射台，安徽 池州 247000；2.池州学院 机电工程学院，安徽 池州 247000）

通过对预调网络的综合处理，在中波天调网络中引入滤波器，仅用很少的元器件，就实现了对多个临频干扰的消除。因此，不但节约了大量的网络元件，网络的安装和调试工作非常简便。而且整个网络消除临频干扰的效果非常好，工作也很稳定，不受季节、温度的影响。

预调网络；临频干扰；高通网络

通常在设计中波天线的匹配网络时，尤其是在多频共塔的情况下，预调网络的作用就更显得重要。合理地设置预调网络，可以提高网络的技术指标，降低有关元件的功率容量，增加网络的稳定性。同时预调网络还兼有防雷的用途。

在单频单塔发射时，由于网络简单，容易达到匹配效果，对于预调网络的作用，通常容易被忽视。一般也就是加一电感接地，再串联一电容和匹配网络进行连接。预调网络更多的是从防雷考虑。

如果铁塔周围存在临频干扰，对干扰频率的处理，通常是另加网络，或者采取阻塞或者采取泄放的方式进行处理。这样做，方法简单，视干扰的频率的多少，需要增加若干阻塞或者泄放网络。

1　传统的处理方式遇到的问题

目前，对于临频干扰，传统的通行做法是点对点的处理。就是说，对于每一个干扰频率，设置一条泄放通道，或是一个阻塞环节。有几个干扰频率，就需要设置相应数量的泄放通道或是阻塞环节。然后，为了避免对工作频率产生影响，还要对工作频率进行阻塞或是畅通。因此，如果干扰的频率比较多的话，就需要多套这样的网络。这又会导致消除干扰的网络过于庞大，对整个匹配网络的技术指标造成不利的影响。通常情况下，在一个通道上的阻塞或泄放网络一般不要超过三个。

我台共有三部铁塔，一号塔是两部十千瓦，频率是756Khz和936Khz，二号塔也是两部发射机共塔发射，频率分别是603Khz（功率十千瓦）和1395Khz（功率三千瓦），三号塔是单频发射，频率是864Khz，功率是十千瓦。最近，我台对共塔系统进行了一些调整，将864 Khz和1395 Khz两频对调，1395 Khz发射机在三号上单频发射。

由于三号塔距离二号塔很近，不过50-60米，与一号塔的距离也不过100多米。发射机的功率越小，抗干扰的能力越差。可以想象，这四部十千瓦发射机的发射功率对三千瓦的1395 Khz的干扰是非常大的。因此，在设计匹配网络时，必须考虑对这四个干扰频率采取适当的方式进行消除。

如果采用常规的阻塞和泄放的方式，那么就需要五套谐振网络，如下图1所示，整个匹配网络就变得很庞大了。

图1　四个干扰频率下单频发射

图1中，考虑到单一通道内阻塞或泄放网络数量不能过多，通常只能采用图1（b）。无论图1（a）或（b）中，由于元件数量较多，不但调试和维护难度大，消除临频干扰的效果不够理想，而且网络的稳定性和频率曲线也较差，网络的成本也较高。

2　滤波器的引入

由于传统的处理方式，在处理本案例时，存在上述弊病，我们试图寻找新的办法。通过对干扰频率的具体分析，发现了一个特性，就是所有四个干扰频率都是来自于低端，频率都比工作频率低。同时，考虑到预调网络的电感是可以直接对地连接的，恰好可以改造成高通网络，使得该网络在兼有预调网络的功能的同时，适当选取网络的参数，使得干扰频率处于截止频率一下，使得该网络具有消除低端的干扰频率的能力。

3　预调网络的综合处理及元件的选择

下图2所示即为预调网络的常见形式之一。

图2　 预调网络

L0、C01兼有防雷作用。同时从外形来看，L0、C01又是一个高通网络形式，对低频有一定的过滤效果。因此可以利用它对一些干扰频率进行过滤。

我们正在设计的网络，发射（工作）频率为1395Khz，而干扰频率分别是603 Khz、756 Khz、864 Khz、936 Khz。它的干扰频率恰巧都集中在低端，即干扰频率低于发射频率。因此，在设计时，正好利用预调网络的这种高通特性，选择合适的截止频率，有针对性的进一步加强对有关低频的过滤作用，从而达到兼有消除低端临频干扰的功能。

将图2按照高通网络来考虑，根据公式

将它的截止频率定在1000khz左右，正好涵盖603 Khz、756 Khz、864 Khz、936 Khz这些干扰频率，阻止它们串馈到发射机。

后来的实践证明，该网络对于干扰频率603 Khz、756 Khz、864 Khz的过滤已经足够。但是对于936 Khz来说，由于936 Khz的频率距离截止频率1000khz很近，图2对936khz的过滤能力很有限，导致936khz对1395 Khz的串扰还是明显的存在。

如果提高截止频率，以增加对936 Khz的过滤能力，可是当截止频率过于接近发射频率时，显然对发射频率也是很不利的。因此在综合考虑之下，为了进一步加强对936 Khz的滤除作用，在此基础之上，再增加一级二阶高通网络，如图3所示。

图3　二阶高通网络

并将截止频率略微上移到1100khz附近，陷波点设在900khz，兼顾对864 Khz和936 Khz的过滤。

按照LC滤波器归一化设计理论，根据公式

其中，fc为截止频率，fr为馅波频率，Z0=1。先设计出如下图4所示的归一化的低通滤波器。

图4　二阶低通滤波器

然后，按照归一化理论，将上图中的电容和电感进行置换，数值倒置，转换成我们所需的归一化的高通网络。然后，按照特征阻抗为50Ω，截止频率1100Khz进行变换，最终得到如上图3所示网络中各元器件的相应数值。

最后，将图2和图3两者串联，等效于图5。

实践表明，通过加入图3所示网络之后，在消除其它干扰频率的基础上，936 Khz对1395Khz的干扰也被彻底消除。

图5　将预调网络改造成高通网络

图5中，电容C0的容量为图2中的C01和图3中的C02串联后的等效容量。由于天调网络对滤波器的参数要求相对比较宽泛，因此，为了兼顾电容器件的选择，包括特征阻抗、截止频率fc、馅波频率fr都可以在一定范围内微调，以便兼顾选择到合适的电容C01和C02，使得C0的容量易实现。

以上涉及到的计算很复杂，特别是在兼顾电容的选择时。我们可以利用excel的计算功能，很容易来完成上述的复杂计算，并能很方便地为C0选到合适的电容量。

图6　消除4个干扰频率的单频发射网络（图中L2、L3和C2构成T型匹配网络）

经过这样处理之后，上述4部十千瓦的干扰频率全部被过滤，它们的开关、机对1395没有丝毫影响，1395发射机自身的工作状态也很稳定。整个滤波和匹配网络如下图6所示，和图1相比，结构变得非常简洁。

4　结语

滤波器在中波天调网络中几乎没有使用的先例，因此本案例是一个很好的应用实例。在中波天线的匹配网络中引入滤波器，拓宽了解决临频干扰的方法。相对于传统的“点对点”的消除干扰的方式，用滤波器来消除临频干扰，效率更高。同时，结合预调网络来构建滤波器，元件的使用效率更高。以本文所涉及的案例来说，消除这四个十千瓦干扰频率的成本仅仅是增加了一个电感和一个电容。而传统的利用阻塞和泄放网络来消除临频干扰的办法，对应每一个干扰频率，至少需要两个元器件（一个电容，一个电感），考虑到有的电容器件需要通过组合的方式才能实现，排除四个干扰频率，至少需要8到10个元器件。我们知道，天调网络中的元器件，需要的功率都很大，每一个元器件都很昂贵。

因此，我们对传统的预调网络进行改造，引入滤波器的概念，来“批量”处理近频干扰的问题，效率高。不仅减少了大量电感和电容，降低了网络的造价。更重要的是，使用元器件减少以后，网络的调试和维护更简便，而且网络指标更好，网络自身工作也更加稳定。

［1］森荣二.LC滤波器设计与制作［M］.薛培鼎，译.北京：科学出版社，2006.

［2］张丕灶.全固态中波发射系统调整与维修［M］.厦门：厦门大学出版社，2007.

［3］吕尧琦.漫谈接收机的干扰和抗干扰接收［J］.中国公共安全（学术版），2006（4）：121-125.

［4］叶圣陶，王贵金，周超.DX发射机驻波比保护故障分析与调整［J］.视听界（广播电视技术），2014（3）：92-94.

［责任编辑：余义兵］

TN83

A

1674-1102（2016）03-0067-03

10.13420/j.cnki.jczu.2016.03.0016

2016-01-11

安徽教育厅自然科学研究项目（KJ2013B175）。

方萍（1970-），女，安徽池州人，安徽广播电视台池州发射台工程师，主要从事无线电发射工作；张文学（1966-），男，安徽池州人，安徽广播电视台池州发射台高级工程师，主要从事无线电发射工作。