中波广播天调网络工作原理和调试策略

【摘要】全固化中波广播发射机具有耗能少、环保、效率高、专业性强等优势，目前主要用于中波频段传输。然而由于受到多方面因素的影响，导致全固化中波发射机运行期间面临着诸多的问题。基于此，本文首先深入分析了中波广播和天调网络的工作原理，概述了天调网络的组成结构，并探讨了相应的调试策略，希望能够保证天调网络的功能得到全面发挥，促进中波广播的有序、稳定运转。

【关键词】中波广播；天调网络；工作原理；调试策略

中图分类号：TN929                           文献标识码：A                            DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.06.002

中波广播发射机以发射天线为主要载体，既可以接收信号，又可以对处理后的信号进行放大，通过一些处理器对声音进行滤波，再通过调制装置获得合适的载波格式，最后由天线完成任务的传输。当前，全固态中波发射机采用了一体化、精确的电路结构，对工作环境有很高的要求，具有很强的自防护和监控功能。然而随着城市化进程的不断加快，天线地网频繁被破坏、周围磁场环境也越来越复杂，导致全固态中波发射机常常由于天馈线故障而引发诸多的广播事故。天调网络也称为天馈线匹配网络，其作为发射机天馈线系统的组成部分制剂，相较于以前需要调试的频次显著增多。如果天调网络发生故障，必然会导致发射机无法正常开机，严重影响到发射机发射信号的稳定与安全。对此，本文在探讨天调网络工作原理的基础上，以天调网络的组成结构为切入点，探讨了发射机天馈线系统的调试策略，以有效预控天调网络故障。

1. 中波广播及天调网络工作原理

1.1 中波广播工作原理

随着半导体技术的迅速发展，全固化中波广播发射机逐渐得到广泛应用。该发射机主要由以下四个部分构成：音频系统具有关键的功能作用，即在发射机使用期间，往往涉及到音频处理、A/D转换和调制解码等方面，而通过音频系统能够将音频信号转换成数字信号。在这一过程中，关于音频信号的采样工作，往往需要用到可以通过A/D转换设备、音频处理设备等工具，再通过对采样到的信号加以量化处理，然后严格按照相关要求和规定来选取随机信号在时间轴上的数值，以此作为音频样本。而针对数字信号的利用，需要先调制编码器装置进行重新编码，经过处理后方可使用。为能够确保数字信号的精确度，则需要借助于射频系统，即利用该系统所具备的信号调制与信号合成输出功能，并能够在音频调制系统的支持下，先对数字信号进行转换，再通过信号调制，从而有效实现功率合成，促使信息的高效输出。射频系统在全固态中波广播发射机扮演着非常重要的角色，它由射频放大器、振荡器和带通滤波器组成，主要是以振荡器为基础产生载波，然后用放大器对载波信号进行放大，并用带通滤波器过滤掉可能对信号稳定性产生不利影响的扰动，调节输出信號，把这个信号作为阻抗值完成输出；电压数据的合成主要由功率放大器负责，能够实现对电压数据的自由转换[1]。需要注意的是：射频控制信号与模块场效应管需要形成相位差，才能够确保功率放大器的功能正常发挥。对于应用监测系统在全固态中波广播发射机的应用作用，该系统在其发射机运行过程中发挥着主要功能，并对整个运行过程进行全面监控，以及时发现异常问题，保证发射机的稳定运行。应用监测系统由监测系统、报警系统两个部分组成，两个系统均采用自动化运行模式，能够自动分析发射机的具体运行状况和运行数据，以达到远程自动化监控的目的。对于应用冷却系统在全固态中波广播发射机的应用作用，由于发射机运行过程中会产生诸多的热量，导致其内部的各个系统、零部件等受损，而借助于应用冷却系统，能够将多余的热量及时排出或是冷却，以确保发射机在合适的温度环境下正常运行[2]。

1.2 天调网络工作原理

在全固化中波广播发射机运行期间，针对其产生的载波，需要借助馈线进行传递，使之能够到达天线，最后以电磁波形式辐射出去。而要想确保载波的顺利传递，必须保证天线与馈线之间的合理连接。然而发射机天馈线系统中的天线与馈线在阻抗特性上各有不同，在辐射电磁波的过程中，往往会反射回一部分电磁波，同时会在线路上生成驻波，其电压波谷与电压峰值之间的比值就是电压驻波比。要想保证天线与馈线之间的有效连接，必须保证电压驻波比为1，此时天线才可以顺利辐射发射机的所有高频能量。由此可见，天线输入端的反射系数或是驻波比的大小是判断天线、馈线是否合理连接的重要依据。针对发射天线而言，若连接不合理，会导致天线的辐射功率大大降低，并在一定程度上增加馈线的损耗，使得馈线的功率容量受到较大的影响。对于天线的输入阻抗，涉及到电阻分量和电抗分量两个部分，为保证天线能够顺利接收到馈线所传递的信号，必须保证电抗分量为0，也就是天线的输入阻抗必须属于纯电阻[3]。在进行天线和馈线的连接时，需要合理增加天线匹配网络，若馈线的阻抗特性是50Ω，需要参照工作频率范围要求对天线阻抗进行阻抗，让输入阻抗的虚部很小，实部则约为50Ω，天线的输入阻抗则是50Ω。为能够减少驻波比，实现信号的高效传输，降低反射功率，就需要合理设置天线匹配网络。在调整天调网络时，既要通过匹配网络对天线的阻抗进行变换，使之能够有效匹配传输馈线，还需让天线保持谐振状态。

2. 天调网络组成结构

2.1 避雷系统

通常情况下，闪电电流的脉冲峰值超过20 000A，脉搏上缘是5s，脉宽则在20～100ps之间，因为雷电电流脉冲能力主要是低频与直流会对中波天线带来较大的危害，所以需要结合雷击特性来设置避雷系统，以尽量避免天线故障发生率。也就是在天调网络中有效结合毫米尺度的放电线和Lo+L1型感应线圈，从而形成一个对地释放静电的通路。由于感应绕组的构成部分是一根粗大的铜管子，其长度比较短，故而当遇到闪电时，能够以L0+L1的形式和地面接触，之后将隔直电容器C0串入到混合电路当中，对低频雷电进行有效隔绝，以此来保证发射机的安全可靠运行[4]。

2.2 阻塞网络

天线不仅能够完成信号的发射，还能够完成信号的接收，故而其具有互逆性的特征。通常情况下，发射台中配有多部发射天线和频率，这就导致天线极易出现高频回馈的问题，对周围的高频信号进行接收，并反向进入调配室，利用调配网络与馈线逆向传送至发射机，从而导致发射机运行过程中出现异常现象。中波广播的信号涉及到载频、上下边频信号，一般是通过本频信号或是阻塞他频信号来发挥阻塞网络的作用。当通过本频信号时，应当保证阻抗不要过大，当阻塞他频信号时，既要在他频处体现出很大阻抗，又在他频的上下边频处体现出较大的阻抗，抑制无用频率。

2.3 匹配网络

一般而言，中波广播发射机与天线的工作区域完全不同，为保证二者之间有效连接，就需要借助馈线等一些外部器具。而电路在连接过程中往往会产生一定的电阻数值，其实际性能会对发射机的工作功率产生较大的影响，不利于信号的顺利接收和发射。为了解决这一问题，就需要在天馈线系统中增设匹配网络，用于清除电阻数值，让天线的阻抗与馈线的阻抗保持一致。对于匹配网络而言，目前常用的形式包括：①Γ形网络，其又可细分为正Γ形网络和倒Γ形网络，这类匹配网絡形式比较简单，只有电容元件和电感元件组成，可以将任意阻抗匹配至系统运行所需的阻抗上。②Π形网络，其可看成一个正Γ形网络与倒Γ形网络的串联，即将串联臂的电容作为两个电容的串联。一般设计都强调尽可能采用结构相对简单的匹配网络形式，以便后续进行调试。若天线的输入阻抗小于馈线阻抗，建议选择正Γ形网络，反之选择倒Γ形网络。

3. 中波广播天调网络的调试

3.1 前期调试准备

在中波广播天调网络调试之前，若对天调网络工作原理、调试方式和方法、相关仪器设备等方面缺乏一个正确、全面的了解，极易在实际调试过程中出现失误，如：所选的调试方法不恰当、仪器设备的型号不符合调试需求、各个元件的匹配性和馈管阻抗的匹配性不相同等，从而导致天调网络调试结果不理想。对此，相关人员需要提前做好相应的准备工作，即使用专门的网络分析仪器对馈线和天线等各项参数加以有效测量，发现网络调试周围环境的干扰频率，明确关键抑制频率目标，还需对避雷、热损害、成本等多方面因素进行充分考虑，设计出合理的匹配网络[5]。同时，为避免天调网络调试过程中出现安全事故，必须做好中波广播发射机的检查工作，确保其始终处于一个没通电的状态，还需加强对相关仪器设备的调试管理。在正式调试前，必须严格检查所有的仪器设备，确保其处于良好的运行状态，从而有效避免由于仪器设备存在质量问题而影响到最终的天调网络调试成果。另外，对于所有负责天调网络调试的人员，必须先接受专业、系统的培训教育，并对其进行考核，确认其充分了解中波广播天调网络调试工作的所有内容与要求，掌握具体操作流程和技术手段以后，方可准许上岗。

3.2 调试过程

对于中波广播天调网络的调试，参数优化是最为关键的调试方式之一，调试人员通过对信号频率和调制深度等关键参数进行合理优化，能够提高发射机的运行质量和稳定性。其中，通过对调制深度的恰当调整，能够促使信号的功率与带宽利用率保持相对平衡的状态，保证调整后的信号在接收与发射过程中不失真，而为了防止频率干扰与信号冲突，需要设置合理的载波频率。由于天线的高度、方向和位置均会在极大程度上影响信号的传输，所以必须重视对天线参数的优化，即通过合理设置天线的增益特性与指向性来增强信号接收的抗干扰性与灵敏度，并对天线的位置与方向加以合理调整，以进一步扩大信号覆盖范围，获得更好的信号接收效果[6]。另外，通过合理优化滤波器、放大器等电子元件的各项参数，能够更好地保证信号的传输质量和稳定性。即采用合适的滤波器特性和放大器增益，能够改善信号的干扰抑制效果，还可利用先进的测试仪器设备对信息传输过程进行实时监测和测量，再结合监测和测量结果来判断天调网络调试是否科学、合理，及时加以妥善处理和优化，进而提高调试效果。

在实际调试工作中，需要重视对天调网络组成结构的合理调试。其中针对阻塞网络，调试人员需要先明确具体阻塞网络的位置，将两端的连线断开，使得阻塞网络从调配网络中独立出来，同时还需断开并联回路的任意一段，以形成一个完整的串联回路，然后将电感线圈和电容器之间进行连接，让二者的电阻数值达到0+j0Q，这就表明阻塞网络的调试工作顺利完成，最后对每一个串联电路进行检验，确认所有问题都完全解决后，方可将其接回到天调网络当中。针对匹配网络的调试，由于Γ形匹配网络结构的结构比较简单，所以可以在所需的阻抗上匹配任意的阻抗，在这类匹配网络的调试中需要先将天调网络断开，采用网络分析仪来测试馈线输入端，获得馈线阻抗、电阻部分的阻值以及电感或电容部分的阻抗，然后结合这些信息来对电容和电感大小加以合理调节。需要注意的是：由于电容基本固定难以调整，建议通过减少或是增加电感线圈接入数量的方式对阻抗进行有效调节，也就是在调节过程中，合理增加或是减少电感线圈，并进行线圈接入点位置的合理调整。针对陷波网络的调试，该组织结构属于一种特殊的阻塞网络，能够进行载频信号的阻塞，以便于滤除他频信号，在调试过程中，需要先从电路中断开陷波吸收网络，让串联谐振支路保持独立状态，然后于吸收频率上设定频率，测量其串联谐振，通过调整串联电感，让电阻分量与电抗分量均为0，最后将支路元件接入电路，于载频上设定频率，合理调整馈线阻抗[7]。

另外，在中波广播天调网络调试过程中极易受到多种外界因素的影响，为能够提高调试的有效性，可采用一些抗干扰技术，例如：利用多径传播补偿技术，凭借信号处理算法来估计多径传播的影响，再采取相应的修复措施，以减少多条传输路径对信号的干扰。利用自适应均衡技术对均衡器的参数加以自动调整，尽量补偿信号传输过程中频率响应差异与失真，以确保信号传输的稳定性。在实际操作中，常常会遇到通信中断、信号丢失等问题，对此，调试人员可以通过采用硬件检测、网络拓扑分析、软件调试与频谱分析等技术手段，来对故障问题进行精准诊断与及时排除工作，并合理调整和优化相关参数，从而切实保证中波广播天调网络的良好运行。

4. 结束语

天调网络作为中波广播发射机中的最后一个环节，发挥着阻抗匹配、避雷、高频回馈抑制等方面的功能作用，能够让音频信号的载波频率信号尽量无损耗、高功率完成发射。然而在实际运行中，随着天气、周边环境以及发射器自身等诸多因素的变化，会导致发射器的发射频率所产生的天线阻抗发生改变，从而影响到信号传输质量，严重情况下导致无法开机。对此，相关部门必须基于中波广播和天调网络的工作原理，明确天调网络的组织结构，从而制定科学、有效的调试策略，以提高信号的抗干扰能力。

参考文献：

[1]马月爽.中波双频共塔天调网络的原理分析实例[J].中国有线电视，2023（07）：35-37.

[2]周银海.中波广播天调网络工作原理与调试[J].数字通信世界，2022（03）：182-184.

[3]何志强.10kW全固态中波广播发射机的天调网络设计与调试[J].卫星电视与宽带多媒体，2020（10）：44-46.

[4]维珍珍.中波广播发射机天调网络的设计与调试[J].西部广播电视，2016（24）：235.

[5]迪拉热·米吉提.10kW全固态中波广播发射机的天调网络设计与调试[J].通讯世界，2016（21）：54.

[6]边志敏.中波广播发射天线的原理及维护措施探微[J].数字通信世界，2020（09）：135-136.

[7]陈伊岚.浅析全固态中波发射机天调网络的工作原理及应用创新[J].中国科技纵横，2023（10）：83-85.

作者简介：桑其尔（1990—），男，内蒙古锡林郭勒人，初级工程师。研究方向：广播电视传输发射。