中波大功率带通滤波器的研究设计与应用

杨吉超

安徽广播电视台 安徽省 合肥市 230071

中波地面传输绕射能力较强，无论高楼大厦还是山川江湖均难以阻断，因而传输距离较远。但是，由于中波波长较长，辐射天线高达一两百米，还需地下铺设直径达三四百米的地网。传统的中波发射模式一个频点就需要一付发射天线，尤其是大功率中波，难以满足广播发展的需求。为解决这个问题，安徽广播电视台合肥发射台设计出多频点共塔发射系统。

1 方案分析

合肥发射台站的现状：（1）机器类型多样化：PSM、PDM、DX、3DX、M2W；（2）机器功率大小不等且差别大：200kW、50kW、25kW、10kW；（3）三频分馈共塔分别为：50kW-DX 频率 864KHz、10kW-PDM频率1170KHz、10kWM2W 频率666KHz；（4）来自合肥发射台邻近干扰频率有 936KHz （200kW）、1008KHz （10kW）、540KHz（50kW）和1395KHz（50kW）。

合肥发射台天线之间间距较近，每个天线之间互相感应很强烈，因此，匹配网络的滤波度要高；合肥发射台均未采用陷播网络，发射机厂家为了使发射机指标更好，要求发射台在设计天调匹配网络时临频干扰均采用陷波网络，这样网络的带宽较宽，使发射机的指标更好，在调试匹配网络时更简单。可是采用陷波网络相对于临频来说可以通过该天线直接到地，天线所接收到邻频的电磁能量通过陷波网络直接到地，一方面消耗了所发射的电磁波能量，另一方面接收天线上产生感应电流，导致产生二次电波辐射，会改变临频辐射的方向图，为此合肥发射台整个天调系统均未采用陷波网络，给三频分馈共塔网络的带宽设计工作带来极大难度。合肥发射台经过精心计算、设计，选择合适的器件数值，这样整个三频分馈共塔网络系统使每个本频既有足够的带宽，又能很好的滤除邻频的干扰。

2 理论算法

如图1所示，1170KHz、864KHz和666KHz三频分馈共塔网络：

图1

网络说明：在天线底部装有放电球，此图中没有画出，雷击瞬间可通过放电球间隙放电。图1中L1 采用40μH 线圈接在天线端，可将接收到的雷电直接通地；电容C2、C3 又进一步防雷，雷电时隔离直流从馈线传送到机器，这对发射机来说又多了一级雷电保护。

合肥发射台台区有一部大功率200kW 全固态中波发射机，播省台新闻节目，工作频率为936KHz。这对于几个千瓦和几十个千瓦的小功率发射机来说不可同日而语。两个天线铁塔间距又很近，从铁塔吸收下来的高频电压很高，另外频率936KHz 与要分馈共塔的频率864KHz 属邻频，两者之比只有1.08，按照邻频间隔的要求，必须先对936KHz 阻塞，并且不能采用陷波网络。L2、C2、C3 构成阻塞干扰频率936KHz，同时L2、C2构成对864KHz 串连谐振。

由于是分馈共塔，所以必须设计相互阻塞网络 ， 即 f1=864KHz通路对f2＝1170KHz 和 f3=666KHz 通路要阻塞。同时f2 和f3 两个频率通路通过公共阻塞 f1 网络，如图1中L9、C9、C10 构成，此处阻塞f1 网络没有采用简单的L、C 并联谐振网络，而采用L、C 复合网络目的是进一步展宽此阻塞网络对f2、f3 两个频率通路的带宽。

如图1所示 f2＝1170KHz 通路，L10、L11、C11 构成复合网络对f3＝666KHz 阻塞，对本频f2畅通，扩展此网络对f2 的带宽。如图1所示f3＝666KHz 通路，L14、C14 构成串联谐振对 f2 阻塞，同时对本频f3 进一步减少带宽，滤除临频干扰。图1中L15、C15 构成串联谐振阻塞合肥发射台发射的临近干扰频率540KHz，因为540KHz 与本频f3＝666KHz 较近，必须要阻塞。

f2＝1170KHz 通路采用 L12、L13、C12 构成 T型匹配网络。F3＝666KHz 通路采用C13、C15、C16、L15 构成π网络，其中L15、C15 串联谐振在540KHz 对本频 666KHz 呈感性，与 C13 和 C16 构成π 网络。 合肥发射台的其他干扰频率如1008KHz、1395KHz 在此网络中通过滤波网络滤除，对机器没有影响。

典型网络理论分析：由3 个电抗元件构成的单端口网络有4 种不同的结构，下面以两种典型的电路进行分析，图2是畅通864KHz 阻塞936KHz低通网络，图3是畅通936KHz 阻塞864KHz 高通网络；以下是详细分析过程。

“人岗匹配”流派从寻求个体需求与组织要求的平衡出发，关注工作结构和工作绩效，重点研究员工个体和工作特质对重塑行为的影响，以及工作重塑行为对促进人岗匹配的积极作用，反映了绩效导向的实用主义目的。以往的工作设计理论认为，组织和管理者合理设计员工职责可以提高其工作绩效，从而提高企业整体绩效。⑳但在知识经济和创新共享环境中，这种理论越来越难以满足对专业技术人员特别是创新要求较高的员工的管理需要。工作重塑理论通过鼓励和引导员工主动完善工作并适应组织变革，提高其创造力和适应力，实现了对工作设计理论的补充和修正。

图2

图3

图4

图5

图2低通网络电路分析如下：

（1）当ω＜ω0时，回路呈容性；

（2）当ω=ω0时，回路呈串联谐振；

（3）当ω0＜ω＜ω1时，回路呈感性；

（4）当ω=ω1时，回路呈并联谐振；

（5）当ω＞ω1时，回路呈容性；

图2网络的电抗频率特性曲线图如图4所示。

（1）当ω＜ω0时，回路呈感性；

（2）当ω=ω0时，回路呈并联谐振；

（3）当ω0＜ω＜ω1时，回路呈容性；

（4）当ω=ω1时，回路呈串联谐振；

（5）当ω＞ω1时，回路呈感性；

图3网络的电抗频率特性曲线图如图5所示。

3 测试结果

三频分馈共塔网络首先进行单个频点加电运行，测试运行各项指标，紧接着是三频点同时运行，并测试整体系统的效率，最后以发射天线为中心点半径50 千米周围测试场强。通过测试，各项指标均达到单频点发射的指标要求。自投入使用两年间，整个网络经过了炎热的夏季和寒冷的冬季，一直运行正常，没有损坏过任何器件，各部机器所测指标均超过国家广电要求的甲级指标。之后THALES 工程师利用合肥发射台1 部M2W-10kW 机型在此三频分馈共塔的条件下，未另外采用带通滤波器，成功地做完了数字广播实验。

4 结束语

随着技术的不断进步，发射机越来越先进，过去电子管式发射机已被全固态发射机所取代，可是机器越先进，尤其法国泰雷兹公司生产的M2W 和美国哈里斯公司生产的3DX 机器，对天调网络要求越严格，机器输出网络没有可调匹配调谐器件，特别是要求天调网络要有足够的带宽，又要能滤除其他频率的干扰。对天线输出阻抗要求越高，对天线匹配网络的要求也就越高、器件参数要求越高、工艺越精密，这也为广播中波多频点共塔网络的设计和加工带来更大的挑战。合肥发射台成功的设计为台里节省了大量的人力、物力和经费，解决了多频点发射的难题，也为其他台站提供了很好的借鉴。