全固态PDM 中波发射机天调网络的工作原理及维护

曲尼桑姆

（西藏自治区广播电视局拉萨中波转播台，西藏拉萨 850000）

0 引言

中波广播发射机的质量指标良好，且工作稳定可靠，使用比较广泛，对工作环境的要求比较高。另外，风沙、雷电等影响发射机功放机，会提高场效应管栅极幅度，损坏功放盒中场效应管，降低输出功率。因此，可以利用多种措施使匹配网络的防雷问题得到解决，还能够利用窄带二阶带通滤波器匹配网络实现匹配阻抗，对杂波串扰具有良好的阻隔作用[1]。

1 中波发射机天调网络的概述

1.1 中波

在对中波发射机分析过程中，首先要对中波的含义进行明确。中波是一种无线电波，频率设置为2000kHz ～3MHz，频段范围在526.5 ～1606.5kHz，发射带宽设置为9kHz。中波传输距离一般是几百公里，本地近距离传输使用无线电广播信号传输比较方便。

1.2 天调网络

不同于电子管等传统发射机，全固态中波发射机的维护比较方便，并且效率比较高，利用金属一氧化物半导体场效应晶体管。天调网络是连接发射天线和发射机输出馈线的网络系统，通过调整网络参数发射天线输入端阻抗匹配，从而补偿发射天线阻抗。在天调网络中设计针对性的防雷措施，促进全固态中波发射机的运行正常。在天调网络设计过程中，要求具备高稳定性、可靠性与耐久性的抗干扰性、撇皮状态和防雷技术，频率特性良好，驻波>1.1，损耗>0.5dB，使全固态中波发射机平稳运行在天调网络中。

全固态中波发射机天调网络由匹配网络、预调网络、阻塞网络等构成，在对阻塞网络设计过程中要重视天线的互逆性。发射机在运行过程中会改变波形变化，对发射机的运行造成影响。因此，要利用阻塞网络和谐振电路的并联保护双频网络，避免对运行造成干扰。通过匹配网络设置输出馈线电阻和中波发射机网络，使中波发射机能够正常的运行。预调网络通过电线低端连接天线阻抗和电感，实现适当电抗的创建，通过预调网络设计匹配网络。通过吸收网络实现避雷，限制电路电压的上升率，避免设备故障。

1.3 输出网络

在中波发射机输出网络的发展过程中，全固态中波发射机通过奇次高频率和基频不同的方式运行，在输出网络的应用过程中充分发挥高次谐波的对外辐射作用[2]。

2 天调网络的工作原理

2.1 天调网络的构成

以亚东中波转播台为例，在此台站邻近范围设置1098kHz 的中波天线，台站现有中波发射机载波频率设置为846kHz，输出网络和馈线的阻抗为50Ω，天调网络的结构如图1 所示。此天调网络结构包括匹配网络、避雷系统、泄露网络和阻抗网络。匹配网络由两个电感线圈和电容构成，在天线和馈线之间设置阻抗匹配，从而使天线能够高效运行；泄露网络由电容和两个电感线圈构成，使高频中波天线的信号泄露在地面，屏蔽干扰；阻抗网络通过电感和电容线圈构成并联谐振回路，从而拦截多频、双频反馈导致的干扰；避雷系统将MH 防雷线圈设置到天调网络中，从而有效保护中波发射机和天调网络等设备。

图1 天调网络的结构

2.2 运行原理

天调网络根据天线互逆性设置阻塞网络，接收天线为发射机天调网络，具备良好的性能。如果发射机运行正常，就会接收高频电压，并且在发射机电路中倒送，改变波形。如果长时间发送，会使波形改变，限制发射机的播出。利用阻塞网络连接谐振电路，屏蔽双频电路的干扰，使此问题得到解决。

匹配网络是馈线与输入阻抗高度匹配性，通过电容和电感构成网络，匹配网络保证天调网络线路的匹配性和发射机运行过程中的可靠性与平稳性。避雷系统是天线运行过程中的雷电特性，在天线中使用避雷系统，规避雷电的不良影响。普通天调网络能够设置多样化防雷系统，可以进一步提高规避雷击的概率和天调网络运行过程中的平稳性，能够满足全天候工作的需求，设置天调网络中的雷电、静电泄放电路等。

2.3 设计条件

中波传输在正常情况下会受传输频率与场地设计因素等限制，天线占地面积比较小。但是要充分考虑当地情况，对天线占地面积进行调整。正常情况下，全固态中波发射机网络对天线设计的要求比较高，所以要解决变频反射与干扰问题。首先，减少反射量，与实际情况结合，天调网络天线电阻频率会根据实际网络条件变化波动。假如网络参数不合理，就需要增加发射量。因此，要在天线中设置阻塞网络设备，使网络内部控制能力与抵御能力增强。另外，保证设备频带宽度，降低阻抗对实际运行的影响。在网络部署过程中，要在接地网络线中串联磁环。在实现网络频率调制时，实现电感器件与隔离电容的设置，使网络防雷能力得到提高。

3 天调网络的维护

天调网络的维护主要是常规检查调配网络，调整网络中各个回路电感量，使陷波支路和阻塞回路处于谐振的状态。一般使用高频电桥或者导纳仪对网络进行调整，如果没有此类仪器，可以使用示波器实现日常维护与调整。示波器可以根据发射机反射功率指数对天馈调配网络进行调整，实践证明此方法有效，能够使天馈系统高质量运行。

3.1 输出网络故障的维护

发射机输出网络包括T 型阻抗微调网络与二阶带通滤波器，能够解决输出网络电容破裂等问题。电容和铜皮连接端出现断裂时，在对电容更换后，发射机开机功率无法达到10kW 标准功率，就说明网络失谐，需要对网络重新调整，实现阻抗匹配，具体方法如下。

第一，测阻抗。断开滤波器串联谐振输入端的A 点，连接发射机输出铜棒，对网络分析仪校准后的测试线接输入端，测得复数阻抗为3.3 ～6Ω，不在标准范围。

第二，先冷调虚部线圈为0Ω，移动线圈中的A 点连接夹头，位置改变后，固定夹头网络分析仪，分析A 点阻抗。此操作步骤不断重复，如果虚部数值比较大，需要反方向移动夹头，调整虚部为0Ω，实际最佳值为-0.6Ω。

第三，通过热调寻找电流最大点，利用网络分析仪将虚部阻抗测试调整在规定范围内，连接L101A 点和发射机输出铜棒，实现微调，寻找电流最大值的电。在发射机开高压后，电流指数设置为40A。关机后，根据冷跳槽设置移动A 夹头的位置，使夹头固定，观察高压电流的位置，如果电流小于40A，就要在反方向移动夹头。如果电流过大，继续朝着同方向移动夹头，对电流变大的情况进行分析，重复操作直到电流越来越小。开机后最大值电流设置为45A，由于能够实现精确微调，每次夹头移动的距离不能太多。根据网络分析仪对阻抗进行调整，寻找电流最大点，调整串联谐振线圈接入量，观察发射机电流表数值变化趋势，寻找最匹配和最合适的点，滤除发射机输出铜棒感应高次谐波。

第四，如果电流在发射机满载时为50A，就要对并联谐振网络进行调整，提高复数阻抗实部到4Ω 左右。网络分析仪对线圈输入端的A 点进行测试，显示实部阻抗，对输出网络并联谐振线圈进行反复调整，使实部为4Ω。重新固定连接后开高压，功率上升为9kW，电流上升为49A，功放模块为18 块。此时结束调整，发射机工作正常，各项指标满足实际需求[3]。

3.2 阻抗测量调整

第一，根据各广播电视台实际情况对合适高频电桥测量的馈线和馈管实际阻抗进行选择。

第二，分析中波发射机四周可能会造成影响的设备并且记录，使后期相应的调整更加方便。

第三，针对数据分析匹配、抑制回馈、抗雷等问题，对天调网络进行计算和设计。

第四，整理需要的网络元件，并且使用分类标记，根据标记在相应天调架中安装。在安装过程中要注意：使用宽铜皮或者粗铜管连接各网络元件，使端部位保持圆滑，避免尖端打火，使接触面宽平，提高接触性能；在进行安装时，改变电抗器件值，使电阻损耗增加。即便是接短路圈数低，也要重视损耗电阻，避免空余部分出现短接等情况；电感线圈最低的位置要避免和大面积金属板过近，铝板能够代替网络元件金属板；在进行安装时要重视电感线圈短路夹，利用线圈中心实现短接位置的设置，降低引线电压。

第五，在对网络和发射馈线线路连接时，利用示波器、高频电桥、高频信号发生器等设备调试，全面测量电抗补偿电路和抑制回馈电路参数。以上电路部分在匹配调整过程中不需要进行网络调配，在损耗过大时根据实际情况进行调节即可。

第六，匹配调整。一般情况下，天馈线系统中使用的匹配典型电路包括G 型、P 型、T 型网络。P 型和T 型网络的主要目的是选择合适Q 值添加第三臂，Q 值并不是数值，而是允许的范畴。在设计电路实现匹配调整的过程中，并不需要详细调整第三臂。在调整过程中，如果ZC接近临界值，就会出现引线电感。在后期调整过程中，电桥测试点要设置在天调室电缆插座中，与铜管预留数欧电抗值进行连接，从而保证调整数值的精准性。在完成调测工作后，连接馈管和天调网络。

第七，在馈线初始端口位置阻抗测量过程中，根据电桥进行测量，测量详细数值要在规定的范围内。

第八，在最后调试过程中，此部分电路利用机房发射机和馈线连接，实现调试开机。一般情况下，反射功率指示数值比较小，发射机在工作后温度会改变，所以要立刻停机，对匹配网络中网络元件、线座和节点进行检查，观察是否具有接触不良和热损耗过大的情况，如果出现问题，要根据实际情况进行调整[4]。

4 天调网络的使用

4.1 天调网络运行中的影响因素

全固态中波广播发射机在运行过程中会受到抗干扰、防雷等因素的影响，所以要充分考虑天调调试网络障碍。在操作过程中，谐振网络会存在大回路电流，导致系统热能损失增加，还会降低发射机发射效率，对发射机中继传输方案造成影响[5]。

4.2 设计策略

在设计天调网络过程中，要根据具体的网络元件特性进行分析。在天调网络设计过程中，要坚持简单方便原则，简化不必要的程序，使调试、维护、安装更加方便。在选择元件的过程中，综合考虑元件温度系数的影响。为使运行电阻值损失降低、线圈直径增加，选择Q 值高的电容器，保证日常运行的稳定性。如果在调试过程中没有明显的网络反馈信号，就要取消[6]。

在操作过程中开展布线处理，充分利用铜管、铜带等元件。在部件连接时，重视连接的良好性、安全性和完整性，避免分叉和操作过程中出现安全隐患。在完成全部环节后，实现日常调度网络的调试运行。若没有异常情况，即可投入使用，避免因为异常情况出现故障，造成经济损失[7]。

5 结语

随着科学技术的发展，全固态中波发射机天调网络也获得快速发展。但是，在使用过程中还要解决存在的部分问题。无论是使用人员还是研发人员都不能掉以轻心，要重视天调网络运行的稳定性，并且要求多方及时沟通，共同解决出现的问题。