基于EXCEL开发的中波多频共塔阻塞网络参数计算工具

（广西广播电视技术中心南宁分中心）

一、引言

随着中波台土地面积的日益减小，中波多频共塔发射已成为中波台的发展趋势。在中波多频共塔的天调网络设计中，阻塞网络是很重要的一环。设计阻塞网络的时候，需要根据天线的输入阻抗和发射机的发射功率计算出阻塞网络在不同电容、电感值下的电压、电流等参数。共塔的频率越多，需要的阻塞网络也就越多，每修改一次阻塞网络的电容、电感值，这些参数都需要重新进行计算。手工计算不但繁琐而且不容易得到精确的结果，往往都是凭经验选择电容、电感值。因此，本文介绍一种利用EXCEL的公式功能编写的一套能自动计算阻塞网络各参数、并给予设计者相应指导的阻塞网络计算工具。

二、阻塞网络的组成和作用

如图1所示，阻塞网络是由电感和电容两个元件组成的并联谐振电路。并联谐振电路谐振于它机频率（f0），作用是阻止它机频率（f0）进入本机频率（f）的支路。

电容和电感组成并联谐振电路，电容值确定后，电感值就可以根据公式计算出来。由于电容的可调性不及电感，因此在做阻塞网络时，应以确定电容值为主。

如图1所示，在共塔发射的时候，本机会在自己的支路上产生流过阻塞网络的电流I，它机也会在阻止它通过的阻塞网络上的施加电压E0，在I和E0的共同作用下，阻塞网络的电感和电容上都存在较大的电流和电压。选择不同的电容值，加在电容和电感两端的电压和分别流过它们的电流就会不同，产生的视在功率也会不同。因此设计阻塞网络就是要选择一个合适的电容值，它既能满足阻止它机频率进入本机支路，又能使整个电路的视在功率尽可能小，电容和电感上的电压、电流能够在他们的可承受范围之内，对本频的负面影响尽可能小。这些都需要在确定电容值后进行计算，是一个需要不断尝试、计算的过程。

图1

三、工具介绍及操作步骤

该工具的百度网盘永久链接如下，需要请自行下载。

如图2所示，该工具的页面分为三个部分，从左到右依次是“读数区”（A 区）、“操作区”（B 区）和“指导区”（C区）。操作区用于输入相关数据；指导区根据输入的数据给出相应的指导；读数区可实时读取需要的参数。

工具使用的时候遵循以下操作步骤：第一步在操作区输入数据，第二步在指导区查看指导信息，第三步根据指导信息在操作区修改电容值，第四步在读数区查看需要读取的参数。每修改一次电容值，都需要重复第二到第四步操作，直到电容值能够满足需要。

图2

如果需要查看该工具的计算公式，可以在名为“后台计算”的分表格中进行查看，公式均有明文标注。

四、实际应用

广西101台的639KHz和1305kHz使用48米中波小天线进行双频共塔发射，在重新设计天调网络的时候，使用本工具设计阻塞网络可以提高设计效率。经测量，双频共塔网络的分支点处639kHz和1305kHz的天线输入阻抗分别为26-j167和54.2+j64.5，两频率的发射功率均为10kw。以1305kHz支路上阻塞639kHz的阻塞网络为例，使用该工具的操作如下。

图3

（一）输入基本数据

如图3所示，在工具页面的“操作区”中输入两个频率的天线输入阻抗，以1305kHz作为本频（本机频率），639kHz作为阻频（它机频率），频率的上、下边频设定为±10kHz，电容大小先输入1500Ω。从图上的电路简图中可以直观的看到阻塞网络当前的电容、电感值和两个方向的频率信号。

（二）查看指导信息

工具的右侧提供了实时的指导信息，如图4所示，在指导信息中给出了三个指导：1、该阻塞网络理论上最小的视在功率峰值为24.62kVar，要取到这个值，就要用2948.45pF的电容。对阻频639kHz来说，这个电容值是不可能取到的，因为电容过大会造成阻塞网络对阻频边频的阻值达不到5000欧，造成频率泄漏，影响网络稳定。2、根据广电部编制的天线技术手册中推荐数据，对于800kHz以下的频率，电容值取1500pF以下能够获得较小的视在功率。3、测算最大可调电容值为1550pF，曲线图以横坐标表示电容值，纵坐标表示视在功率，横坐标以50pF为最小刻度，可以看到电容值越大，阻塞网络的视在功率越小，图中标记有最小视在功率的位置和当前位置，可供直观参考。

根据指导信息可知，我们在调整电容值的时候，根据需要让电容尽可能地靠近1550pF，这使得阻塞网络的视在功率能尽可能的小。

图4

（三）修改电容值，查看参数信息

如图5所示，在操作区中将电容值修改为1250pF，此时工具会实时地计算出我们需要的每个参数：

1.阻塞网络的电容值为1250pF时，电感值为49.63uH。整个网络的视在功率峰值是34.25kVar（标值功率的2倍），在本频支路上相当于串联了一个950.3pF的电容，对本频输入阻抗的影响是虚部减小了128.34 Ω。

2.阻塞网络对阻频639kHz的上、下边频（649kHz和629kHz）的电抗都超过了5000 Ω，阻塞效果合格。

3.电容上的电压峰值为3.86kV（标值电压的2.83倍），电流峰值为22.2A（标值电流的1.23倍），视在功率峰值为26.03kVar（标值功率的2倍），可以选择电参数适合的电容进行组合。电流值与电容值成正比，电压值与电容值成反比。

4.电感上的电压峰值为3.86kV（标压的2.83倍），电流峰值为6.14A（标值电流的1.23倍），视在功率峰值为8.23kVar（标值功率的2倍），可以选择3.07mm线径的电感线圈。电流值与电容值成正比，电压值与电容值成反比。

图5

图6

5.本频在b点的输入阻抗从a点的54.2+j64.5变成了54.2-j63.84。

6.本频的上下边频（1315kHz和1295kHz）的虚部变化分别是-126.75 Ω和-129.96 Ω。

因此电容取1250pF时，能够满足我台网络的设计要求（已有元件可以承受、阻抗变换负面影响小等）。

（四）使用“倒置”功能

多频共塔的阻塞网络往往都是成对出现，比如双频共塔的两条支路分别要阻塞对方的频率。因此在做完“本频1305kHz/阻频639kHz”的阻塞网络后，我们就可以做本频“639kHz /阻频1305kHz”的阻塞网络了。此时使用工具的“倒置”功能，可以快速的进行设计，不需要再重新输入基本数据。

如图6所示，在“操作区”的频率倒置那下拉选择“倒置”（原来为“默认”），此时639kHz和1305kHz互相交换身份，639kHz作为本频、1305kHz作为阻频，可以从电路简图中看到两个频率的方向已发生改变。重复之前的步骤设计该阻塞网络，经过不断修改电容值，此时电容取1500pF时可满足本台的设计要求。

五、总结

对于多频共塔网络来说，阻塞网络都是成对出现，频率越多阻塞网络也就越多，使用本工具进行设计，一次可以完成一对阻塞网络的设计，这极大提高了阻塞网络的设计效率。而对于经验欠缺的设计者而言，工具的指导功能也降低了设计的门槛，为设计者节约了大量时间，也让计算更加精确。